Ensino Superior Cálculo 3 3. Limites e Continuidade de Funções de Várias Variáveis Amintas Paiva Afonso Limite e Continuidade de Funções de 2 Variáveis O limite da função f(x,y), quando (x,y) tende para um valor (x0,y0), é o número L (se existir) e é representado por lim f ( x, y ) L ( x , y )( x0 , y0 ) Se o limite existir (resultar em um valor finito e real) no ponto (x0, y0), dizemos que a função é contínua neste ponto. Caso contrário a função será descontínua no ponto. O mesmo é válido para um intervalo, isto é, a função é contínua num intervalo quando o limite existe em todos seus pontos desse intervalo. Em geral é fácil verificar a continuidade das funções, por simples inspeção da mesma. Limite e Continuidade de Funções de 2 Variáveis Nas funções abaixo o limite existirá sempre, com exceção nas restrições. Limite e Continuidade de Funções de 2 Variáveis Limite e Continuidade de Funções de 2 Variáveis Limite e Continuidade de Funções de 2 Variáveis Limite e Continuidade de Funções de 2 Variáveis Limite O conceito de limite de funções ordinárias pode ser estendido para funções de várias variáveis. Assim, diz-se que f(x,y) tende para um valor definido L (ou que lim f(x,y) = L), quando o par (x,y) se aproxima de (xo,yo), se quanto mais perto (x,y) estiver de (xo,yo), mais perto f(x,y) estará de L. limx xo f ( x, y ) L y yo ou lim( x , y )( xo , y0 ) f ( x, y ) L Limite de f(x,y) Propriedades dos Limites Considerando f(x,y) e g(x,y) funções de duas variáveis, com lim (x,y)(xo,yo) f(x,y) = L e lim (x,y)(xo,yo) g(x,y) = M 0. 1º) lim (x,y)(xo,yo) L = L 2º) lim (x,y)(xo,yo) K.f(x,y) = k.lim (x,y)(xo,yo) f(x,y) = k.L 3º) lim (f + g) = lim f + lim g = L + M 4º) lim (f / g) = lim f / lim g = L / M 5º) lim f ( x, y) lim f ( x, y) L 6º) De maneira geral, Lim {[OP[f(x,y)]} = OP[lim f(x,y)] = OP(L) Calculando Limites 2 2 3 2 xy x yz 3 1) limx2 5 x yz 7 xyz x yz y 2 z 1 2 2 2 . 2 . 2 2 .2(1) 3 3 5.2 .2.(1) 7.2.2(1) 106 2 2(1) x y 0 0 0 x y 00 0 3 2) lim( x, y )(0,0) lim( x, y )(0,0) 3 3 3 ( x y)( x xy y ) 0 x y 2 2 Calculando Limites Determinar o valor dos seguintes limites, quando existirem: 1) limx 0 x xy 3 x 2 5 xy y 3 2) limx 3 x2 y2 y 1 y 4 3) limx 0 y 0 x 2 xy x y Calculando Limites Determinar o valor dos seguintes limites, quando existirem: Calculando Limites Para o cálculo de limites de funções polinomiais e “funções lineares” é só substituir os valores para os quais de x e y estão tendendo. Para funções racionais, quando ocorre indeterminação, ao fazer este procedimento, deve-se então usar a regra dos “dois caminhos”. Exemplo da Regra dos Dois Caminhos x y Mostrar que lim 2 não existe. 2 x y 2 2 Como f(xo,yo) = 0/0 = indeterminação Regra dos Dois Caminhos Então, façamos, (x,y) tender para (0,0), pelo eixo x e pela reta y = x (“dois caminhos”). (1º caminho) lim x 0 x 2 02 1 2 2 x 0 (2º caminho) lim x 0 y2 y2 0 2 2 y y y 0 yx z 1°caminho y x Os limites são diferentes, logo não há o limite. Continuidade de Funções de Várias Variáveis O conceito de continuidade de uma função f(x,y) é o mesmo já descrito para funções ordinárias. Assim, diz-se que uma função f(x,y) é contínua em (xo,yo), se lim(x,y)⃗(xo,yo)f(x,y) existe e é igual à f(xo,yo). EXEMPLO: x2 y Mostrar que f ( x, y ) 4 não é contínua em (x,y) = (0,0) 2 x y Propriedades da Continuidade Se f(x,y) e g(x,y) são contínuas em (xo,yo), então: • f(x,y) + g(x,y) também é contínua. • f(x,y) . g(x,y) também é contínua. • f(x,y) / g(x,y) também é contínua. • u(x,y) = w[g(x,y)] também é contínua.