SUMÁRIO VOLUME II 8 MODELAGEM MATEMÁTICA COM EQUAÇÕES DIFERENCIAIS 561 8.1 8.2 8.3 8.4 9 SÉRIES INFINITAS 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 9.10 10 Modelagem com equações diferenciais 561 Separação de variáveis 568 Campos de direções; método de Euler 579 Equações diferenciais de primeira ordem e aplicações 586 596 Sequências 596 Sequências monótonas 607 Séries infinitas 614 Testes de convergência 623 Testes de comparação, da razão e da raiz 631 Séries alternadas; convergência absoluta e condicional 638 Polinômios de Maclaurin e de Taylor 648 Séries de Maclaurin e de Taylor; séries de potências 659 Convergência de séries de Taylor 668 Derivação e integração de séries de potências; modelando com séries de Taylor 678 CURVAS PARAMÉTRICAS E POLARES; SEÇÕES CÔNICAS 692 10.1 Equações paramétricas; retas tangentes e comprimento de curvas paramétricas 692 10.2 Coordenadas polares 705 10.3 Retas tangentes, comprimento de arco e área com curvas polares 719 10.4 Seções cônicas 730 10.5 Rotação de eixos; equações de segunda ordem 748 10.6 Seções cônicas em coordenadas polares 754 Anton_Iniciais.indd xiii 22/07/14 14:37 xiv Sumário 11 ESPAÇO TRIDIMENSIONAL; VETORES 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7 11.8 12 13 Anton_Iniciais.indd xiv 841 906 Funções de duas ou mais variáveis 906 Limites e continuidade 917 Derivadas parciais 927 Diferenciabilidade, diferenciais e linearidade local 940 Regra da cadeia 949 Derivadas direcionais e gradientes 960 Planos tangentes e vetores normais 971 Máximos e mínimos de funções de duas variáveis 977 Multiplicadores de Lagrange 989 INTEGRAIS MÚLTIPLAS 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6 14.7 14.8 767 Introdução às funções vetoriais 841 Cálculo de funções vetoriais 848 Mudança de parâmetro; comprimento de arco 858 Vetores tangente, normal e binormal unitários 868 Curvatura 873 Movimento ao longo de uma curva 882 Leis de Kepler do movimento planetário 895 DERIVADAS PARCIAIS 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 13.8 13.9 14 Coordenadas retangulares no espaço; esferas; superfícies cilíndricas Vetores 773 Produto escalar; projeções 785 Produto vetorial 795 Equações paramétricas de retas 805 Planos no espaço tridimensional 813 Superfícies quádricas 821 Coordenadas cilíndricas e esféricas 832 FUNÇÕES VETORIAIS 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 767 1000 Integrais duplas 1000 Integrais duplas em regiões não retangulares 1009 Integrais duplas em coordenadas polares 1018 Área de superfície; superfícies paramétricas 1026 Integrais triplas 1039 Integrais triplas em coordenadas cilíndricas e esféricas 1048 Mudança de variáveis em integrais múltiplas; jacobianos 1058 Centros de gravidade usando integrais múltiplas 1071 22/07/14 14:37 Sumário 15 TÓPICOS DO CÁLCULO VETORIAL 15.1 15.2 15.3 15.4 15.5 15.6 15.7 15.8 A xv 1084 Campos vetoriais 1084 Integrais de linha 1094 Independência do caminho; campos vetoriais conservativos 1111 Teorema de Green 1122 Integrais de superfície 1130 Aplicações de integrais de superfície; fluxo 1138 Teorema da divergência 1148 Teorema de Stokes 1158 APÊNDICE D PROVAS SELECIONADAS Respostas dos exercícios ímpares D1 R1 Índice I1 VOLUME I 0 ANTES DO CÁLCULO 1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 1 Funções 1 Funções novas a partir de antigas 15 Famílias de funções 27 Funções inversas; funções trigonométricas inversas Funções exponenciais e logarítmicas 52 LIMITES E CONTINUIDADE 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Anton_Iniciais.indd xv (ISBN 9780470647691 / 0470647698) 38 67 Limites (uma abordagem intuitiva) 67 Calculando limites 80 Limites no infinito; comportamento final de uma função 89 Limites (discutidos mais rigorosamente) 100 Continuidade 110 Continuidade de funções trigonométricas, exponenciais e inversas 121 22/07/14 14:37 xvi Sumário 2 A DERIVADA 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 3 Retas tangentes e taxas de variação 131 Função derivada 143 Introdução a técnicas de diferenciação 155 Regras do produto e do quociente 163 Derivadas de funções trigonométricas 169 Regra da cadeia 174 TÓPICOS EM DIFERENCIAÇÃO 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 4 131 185 Derivação implícita 185 Derivadas de funções logarítmicas 192 Derivadas de funções exponenciais e trigonométricas inversas Taxas relacionadas 204 Aproximação linear local; diferenciais 212 Regra de L’Hôpital; formas indeterminadas 219 A DERIVADA EM GRÁFICOS E APLICAÇÕES 197 232 4.1 Análise de funções I: crescimento, decrescimento e concavidade 232 4.2 Análise de funções II: extremos relativos; gráficos de polinômios 244 4.3 Análise de funções III: funções racionais, cúspides e retas tangentes verticais 254 4.4 Máximos e mínimos absolutos 266 4.5 Problemas de máximos e de mínimos em aplicações 274 4.6 Movimento retilíneo 288 4.7 Método de Newton 296 4.8 O teorema de Rolle; o teorema do valor médio 302 5 INTEGRAÇÃO 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 Anton_Iniciais.indd xvi 316 Uma visão geral do problema de área 316 A integral indefinida 322 Integração por substituição 332 A definição de área como um limite; notação de somatório 340 A integral definida 353 O teorema fundamental do cálculo 362 Movimento retilíneo revisto usando integração 376 Valor médio de uma função e suas aplicações 385 Calculando integrais definidas por substituição 390 Funções logarítmicas e outras funções definidas por integral 396 22/07/14 14:37 xvii Sumário 6 APLICAÇÕES DA INTEGRAL DEFINIDA NA GEOMETRIA, NAS CIÊNCIAS E NA ENGENHARIA 413 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 7 PRINCÍPIOS DO CÁLCULO DE INTEGRAIS 488 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 A Área entre duas curvas 413 Volumes por fatiamento; discos e arruelas 421 Volumes por camadas cilíndricas 432 Comprimento de uma curva plana 438 Área de uma superfície de revolução 444 Trabalho 449 Momentos, centros de gravidade e centroides 458 Pressão e força de fluidos 467 Funções hiperbólicas e cabos pendentes 474 Uma visão geral dos métodos de integração 488 Integração por partes 491 Integração de funções trigonométricas 500 Substituições trigonométricas 508 Integração de funções racionais por frações parciais 514 O uso de sistemas algébricos computacionais e de tabelas de integrais Integração numérica; regra de Simpson 533 Integrais impróprias 547 523 APÊNDICES A B C GRÁFICOS DE FUNÇÕES UTILIZANDO CALCULADORAS E RECURSOS COMPUTACIONAIS A1 REVISÃO DE TRIGONOMETRIA B1 RESOLUÇÃO DE EQUAÇÕES POLINOMINAIS C1 Respostas dos exercícios ímpares R1 Índice I1 Anton_Iniciais.indd xvii 22/07/14 14:37