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3.1 Ensino Médio: uma possível abordagem de Máximos e Mínimos

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Aqui apresentamos algumas situações-problema sobre Máximos e Mínimos de funções que podem ser exploradas em conexão com a geometria. Não pretendemos abordar  algebricamente o conceito da derivada envolvida nessas situações, mas sim possibilitar ao aluno, pela simulação, uma visão intuitiva sobre caracterização de máximos e mínimos de uma função. Inicialmente o professor pode explorar com os alunos o conceito de reta tangente, utilizando o Aplicativo 1.

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Aplicativo 1

Utilizando o Aplicativo 2, analise outras funções e crie conjecturas.

Aplicativo 2 - faça conjecturas

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Você percebeu que a inclinação da reta tangente varia conforme movemos o ponto A sobre a função?

Sendo assim, podemos afirmar que para cada abscissa do ponto A, obtemos um respectivo valor como coeficiente angular (tangente da inclinação da reta tangente)?

Analise o Aplicativo 3 que trata sobre o comportamento do coeficiente angular.

Aplicativo 3

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Função Derivada

Seguido disso, o professor pode explorar com os alunos como encontrar a função que apresenta os valores do coeficiente angular da reta tangente em cada ponto (ou seja, a função derivada). Para isso o professor pode apresentar aos alunos a regra de derivada de função polinomial: Exemplo: Calcular a função derivada da função f(x) apresentada no 'Aplicativo 1'.

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Em seguida o professor pode calcular a função derivada de outras funções (faça isso utilizando também o Aplicativo 3): 1) 2) 3)

Exercícios

1) Derive a função: a) b) c)

Diante disso, vamos analisar como encontrar o(s) ponto(s) de Máximo ou Mínimo de uma função, utilizando sua derivada. Para isso, vamos analisar o Aplicativo 4.
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Aplicativo 4

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No Ensino Médio os alunos sabem calcular as raízes de função polinomial do primeiro e segundo grau, todavia, dificilmente é explorado os cálculos de raízes de funções de maior grau. Um método relativamente simples de calcular as raízes de funções contínuas é usando o Teorema de Bolzano. Analise e apresente a turma o 'Aplicativo 5' abaixo. Obs.: Essa apresentação não demonstra o teorema.

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Aplicativo 5

Adaptado de Yang (2016).
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Exemplo: Vamos encontrar o valor aproximado de uma raiz da função . Resolução: Perceba que f(1)=-1<0 e f(2)=15>15, assim f(1)*f(2)<0, o que satisfaz o teorema. Com isso podemos afirmar que existe ao menos uma raiz nesse intervalo. Usando uma calculadora, vamos testar outros valores que se aproximam cada vez mais da raiz da função: f(1,1)=-0,44 e f(1,5)=3,56 Assim, perceba que a raiz está muito próximo de x=1,1, afinal, f(1,2)=0,27>0.

Resolva:

Calcule o valor aproximado de uma raiz da função .

Usando os conhecimentos vistos até o momento, verifique qual o valor mínimo da função .