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Calculo 3 Adonai
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Calculo 3 Adonai
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Jobson Ribeiro
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´do Conteudo u 1
˜ es Vetoriais Vetor Vet ores es e Fun F unc c ¸oes o
1
1.1
O Esp Espac ¸o Euclidiano n-Dimensional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ¸o
2
1.1.4
˜ es com n-uplas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Operac Opera c ¸ oes o
2
1.1.13
˜ es Geometricas ´tricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Interpretac Interp retac ¸oes o e
4
Prod Pr odut uto o Inte Intern rno o e Nor Norma ma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
1.2.7
˜ es Geometricas ´tricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Interpret Interp retac ac ¸oes o e
9
1.2.11 1.2.1 1
A Desigu Desigualda aldade de de Cauc Cauchy-Sc hy-Schw hwarz arz . . . . . . . . . . . . . .
11
Ret Re tas e Pla Plano noss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
1.3.12 1.3 .12
Produ Pr oduto to Vet Vetori orial al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
1.3. 1. 3.24 24
ˆ ncia de um Ponto a uma Reta . . . . . . . . . . . . . . . Dist Di stancia a
24
1.3. 1. 3.29 29
ˆ ncia de um Ponto a um Hiperplano . . . . . . . . . . . Dist Di stancia a
26
˜ es Vetoriais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Func¸oes o
28
˜ es Vetoriais . . . . . . . . . . Conjuntos Conju ntos Assoc Associados iados a Func ¸oes o
30
˜ es Vetoriais Especiais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Func¸oes o
36
˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Supe Su perf rf´ıc ıcies ies de Rev Revol oluc uc¸ao a
48
Exerc´ıcios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
51
1.2 1. 2
1.3 1. 3
1.4
1.4.6 1.5
1.5. 1. 5.22 22 1
2
˜ es e Respostas Sugestoes o
58
´ lculo das Curvas Parametrizadas Calculo a
62
2.1
Limite Lim ite e Con Contin tinuid uidade ade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
63
2.2 2. 2
Deri De riv vad adas as . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
64
2.2.3
˜ o Geom´ Interpret Interp retac ac ¸ao a etrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . etrica
65
2.2.14 2.2 .14
Deriv Der ivad adas as de Orde Ordem m Superi Superior or . . . . . . . . . . . . . . . . . .
70
2.2.19
˜o F´ısica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Interpretac Interp retac ¸ao a
71
´ do Conteudo u 2.3
2 3
Geometria Geome tria das das Curv Curvas Parame Parametriza trizadas das . . . . . . . . . . . . . . . . .
73
2.3.8
˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Curv Cur vatura e Torc ¸ao a
74
2.3.27 2.3 .27
Curv Cur vas Pla Planas nas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
82
2.3 .3..31
C´ırc ırcul ulos os no Espac¸ o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
84
2.3.36 2.3 .36
Compri Com primen mento to de Ar Arco co . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
87
Exerc´ıcios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
89
˜ es Cont´ınuas Fu F unc ¸ oes o 3.1
Lim imit ite e 3.1.15 3.1 .15
4
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
96
Propr Pr opried iedade adess dos dos Limit Limites es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
3.2 3. 2
Cont Co ntin inui uida dade de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
3
Exerc´ıcios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Derivadas Parciais 4.1 4.2
119
Deriv Der ivad adas as Par Parcia ciais is no Plan Plano o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 4.1.17
˜ o Geometrica ´ Interpretac Interpr etac ¸ao a etrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Derivadas Deriv adas Parci arciais ais de de Ordem Ordem Superi Superior or . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 4.2. 4. 2.3 3
O Te Teor orem ema a de Sc Schw hwar arz z . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
4.3
Derivadas Deriv adas Parci arciais, ais, Caso Geral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
4.4
Derivadas Deriv adas Parci arciais ais Vetor Vetoriais iais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 4.4.10
4.5 4
˜ o Geometrica ´ Interpretac Interpr etac ¸ao a etrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Deriv Der ivad adas as Dir Direci eciona onais is . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 4.5.3
˜ o Geometrica ´ Interpretac Interpret ac ¸ao a etrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Exerc´ıcios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
˜ es e Respostas Sugestoes o 5
95
˜ es Diferenciaveis ´veis Ap Aplicac ¸oes o a 5.1 5. 1
5.2
160
A De Deri riv vad ada a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 5.1.21
˜ es Continuamente Diferenciaveis ´veis . . . . . . . . . . 173 Aplicac¸oes o a
5.1.30
˜ o Afim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 Aproximac ¸ ao a
˜e s co ˜ es Diferenciaveis ´ veis . . . . . . . . . . . . . . . 181 Operac¸ oes o com m Apl Aplic icac ac ¸oes o a 5.2 .2.6 .6
5.3 5. 3
157
A Reg egra ra da Ca Cade deiia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
´dio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 O Teo Teore rema ma do Val Valor or Medio e
´ do Conteudo u 2.3
2 3
Geometria Geome tria das das Curv Curvas Parame Parametriza trizadas das . . . . . . . . . . . . . . . . .
73
2.3.8
˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Curv Cur vatura e Torc ¸ao a
74
2.3.27 2.3 .27
Curv Cur vas Pla Planas nas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
82
2.3 .3..31
C´ırc ırcul ulos os no Espac¸ o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
84
2.3.36 2.3 .36
Compri Com primen mento to de Ar Arco co . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
87
Exerc´ıcios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
89
˜ es Cont´ınuas Fu F unc ¸ oes o 3.1
Lim imit ite e 3.1.15 3.1 .15
4
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
96
Propr Pr opried iedade adess dos dos Limit Limites es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
3.2 3. 2
Cont Co ntin inui uida dade de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
3
Exerc´ıcios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Derivadas Parciais 4.1 4.2
119
Deriv Der ivad adas as Par Parcia ciais is no Plan Plano o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 4.1.17
˜ o Geometrica ´ Interpretac Interpr etac ¸ao a etrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Derivadas Deriv adas Parci arciais ais de de Ordem Ordem Superi Superior or . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 4.2. 4. 2.3 3
O Te Teor orem ema a de Sc Schw hwar arz z . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
4.3
Derivadas Deriv adas Parci arciais, ais, Caso Geral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
4.4
Derivadas Deriv adas Parci arciais ais Vetor Vetoriais iais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 4.4.10
4.5 4
˜ o Geometrica ´ Interpretac Interpr etac ¸ao a etrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Deriv Der ivad adas as Dir Direci eciona onais is . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 4.5.3
˜ o Geometrica ´ Interpretac Interpret ac ¸ao a etrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Exerc´ıcios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
˜ es e Respostas Sugestoes o 5
95
˜ es Diferenciaveis ´veis Ap Aplicac ¸oes o a 5.1 5. 1
5.2
160
A De Deri riv vad ada a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 5.1.21
˜ es Continuamente Diferenciaveis ´veis . . . . . . . . . . 173 Aplicac¸oes o a
5.1.30
˜ o Afim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 Aproximac ¸ ao a
˜e s co ˜ es Diferenciaveis ´ veis . . . . . . . . . . . . . . . 181 Operac¸ oes o com m Apl Aplic icac ac ¸oes o a 5.2 .2.6 .6
5.3 5. 3
157
A Reg egra ra da Ca Cade deiia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
´dio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 O Teo Teore rema ma do Val Valor or Medio e
´do Conteudo u 5.4
˜ es do Gradiente Algumas Aplicac ¸oes o Gradiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 5.4.6
5 6
Exerc´ıcios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
˜ es Inversa e Impl´ıcita Fu F unc ¸ oes o 6.1 6. 1
7
Superf´ıcies Definidas Implicitamente . . . . . . . . . . . . . . 205
214
Prel Pr elim imin inar ares es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 6.1.1
Sequˆ encias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 encias
6.1.24
˜ es Cont´ınuas em Conjuntos Compactos . . . . . . . . 222 Func ¸ oes o
6.1.39
˜ o Linear . . . . . . . . . . . . . . . . 225 Norma de Uma Uma Aplicac ¸ao a
6.2
˜es, Pontos Fixos e Perturbac ˜ es . . . . . . . . . . . . . . . 231 Contrac Contra c ¸oes, o ¸oes o
6.3
˜ o Inversa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 O Teorema Teorema da Func ¸ao a
6.4
˜ o Impl´ıcita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 O Teorema Teorema da Func ¸ao a 6.4. 6. 4.1 1
´veis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 O Ca Caso so de Du Duas as Var ariiaveis a
6.4.9
O Caso Geral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
6.5
Supe Su perf rf´ıcies Regular Regulares es no Espac ¸ o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
6
Exerc´ıcios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
˜ es e Respostas Sugestoes o
273
´Indice
293
ˆncias Bibliograficas ´ ficas Referencias e a
295
˜o nos Espac In Integr gra ac ¸ao a ¸ os Euclidi Euclidianos anos
273
7.1 7. 1
Inte In tegr gral al Ite Itera rada da no no Plan Plano o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
7.2 7. 2
Inte In tegr grai aiss Du Dupl plas as . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 7.2.28
´ veis em Integrais Duplas . . . . . . . . . . 298 Mudanc ¸a de V ¸a Vari ariaveis a
7.3
Integral Iterada no Espac Espac ¸o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 ¸o
7.4 7. 4
Inte In tegr grai aiss Tr Trip ipla lass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 7.4.19
7
´ veis em Integrais Triplas . . . . . . . . . 331 Mudanc ¸a de V ¸a Vari ariaveis a
Exerc´ıcios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
˜ es e Respostas Sugestoes o
351
7 ˜o Integrac ¸a nos Espac ¸ os Euclidianos z
Ω
z = f (x, y)
S x
a x
b
u(x) v(x) y
R
x
por J. Adonai & A. Carlos
×
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