Questão de Matemática — Funções reais de variável real (cálculo diferencial e integral) — FGV 2024
- Código
- fg164503
- Banca
- FGV
- Órgão
- DATAPREV
- Ano
- 2024
- Cargo
- Ana TI ( )
- A
- B
- C1
- D2
- E4
GabaritoD — 2
Gabarito: letra D — a conta chega a 2 — alternativa D.
O limite de uma função quando x se aproxima de um valor pergunta: para qual número a função se aproxima, mesmo que ela não esteja definida exatamente naquele ponto? Aqui, substituir x = 0 dá 0/0, uma indeterminação — a função não tem valor definido ali, mas pode tender a um número finito. Para descobrir esse número, precisamos reescrever a expressão de um jeito que o denominador não zere.
A identidade do arco duplo do cosseno, cos(2x) = 1 - 2sen²x, é uma ferramenta que transforma o cosseno de um ângulo dobrado em uma expressão com seno ao quadrado. Ela é útil aqui porque o seno ao quadrado se relaciona com o limite fundamental lim_{u→0} sen(u)/u = 1, que é um resultado clássico: quando o ângulo (em radianos) tende a zero, o seno dele é praticamente igual ao próprio ângulo. Esse limite vale 1 e é a base para resolver muitos limites trigonométricos.
Esta questão cobra exatamente essa combinação: aplicar a identidade do arco duplo para transformar o numerador e então usar o limite fundamental. O passo crítico é não esquecer o fator 2 que a identidade introduz.
limite de (1 - cos(2x))/x² quando x tende a 0
O que queremos: o valor desse limite
Substituir x = 0 diretamente dá 0/0, uma indeterminação. Precisamos transformar a expressão para que o denominador x² possa ser simplificado. A identidade do cosseno do arco duplo é a chave: ela troca o cosseno por uma expressão com seno ao quadrado, que se encaixa no limite fundamental.
Por que esta fórmula: A identidade cos(2x) = 1 - 2sen²x é uma das fórmulas do arco duplo. Rearranjando, 1 - cos(2x) = 2sen²x. Essa é a forma que permite dividir por x² e usar o limite fundamental.
De onde vem cada valor: = enunciado: o numerador original é 1 - cos(2x)
Usar a identidade errada, como cos(2x) = 1 - sen²x, o que daria um fator errado.
Com o numerador reescrito, o limite fica com 2sen²x sobre x². O fator 2 é constante e pode sair do limite, deixando uma expressão que lembra o quadrado do limite fundamental.
Por que esta fórmula: A propriedade de limites permite tirar a constante multiplicativa: lim (c·f(x)) = c·lim f(x). E escrever (sen x / x)² é apenas uma reorganização algébrica.
De onde vem cada valor: = passo 1: fator da identidade · = passo 1: numerador reescrito · = enunciado: denominador original
Esquecer o fator 2 e trabalhar só com (sen x / x)², o que levaria à alternativa C.
Agora a expressão está na forma exata do limite fundamental: lim_{x→0} sen(x)/x = 1. Esse é um resultado conhecido, que pode ser demonstrado geometricamente ou por L'Hôpital, e é a base para resolver este tipo de limite.
Por que esta fórmula: O limite fundamental é lim_{u→0} sen(u)/u = 1. Aqui u = x, então aplicamos diretamente. Como o limite está ao quadrado, elevamos o resultado ao quadrado também.
De onde vem cada valor: = passo 2: expressão original · = passo 2: denominador
Achar que o limite fundamental vale 2 ou 0,5 — ele vale exatamente 1.
O limite original tinha o fator 2 que separamos no passo 2. Agora que sabemos que o limite do quadrado vale 1, basta multiplicar por 2 para obter o valor final.
Por que esta fórmula: A propriedade de limites garante que lim (c·f(x)) = c·lim f(x), então o fator 2 permanece multiplicando o resultado.
De onde vem cada valor: = passo 2: fator constante · = passo 3: valor do limite fundamental
Esquecer de multiplicar pelo 2 e responder 1, ou multiplicar por 4 por engano.
Resposta: 2 — alternativa D
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