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Unidades de AP Calculus

AP Calculus Unidade 4: revisão da derivada em contexto (AB e BC)

Revisão da Unidade 4 de AP Calculus AB e BC: derivadas em contexto, movimento retilíneo, taxas relacionadas, linearização e regra de L'Hôpital, com prática.

Unidades de AP Calculus Atualizado 4 min de leitura

Visão geral

Peso na prova AB
10–15%
Peso na prova BC
5–10%
Ideias centrais
Taxas em contexto, movimento, taxas relacionadas, linearidade local, regra de L'Hôpital
Só no BC
Nada, AB e BC cobrem os mesmos tópicos da Unidade 4
Vem antes de
Unidade 5, aplicações analíticas da derivada
Nesta página
  1. O que a Unidade 4 cobre
  2. As ideias principais
  3. Questões de exemplo
  4. Como estudar a Unidade 4

AP Calculus Unidade 4, Aplicações contextuais da derivada (Contextual Applications of Differentiation), é onde as derivadas começam a responder perguntas reais. Com que rapidez uma partícula se move? Com que rapidez o nível da água sobe? Qual é uma boa estimativa de \sqrt{4.1} sem calculadora? A matemática é a mesma das Unidades 2 e 3. A habilidade nova é ler a situação e explicar a resposta com unidades.

AP Calculus AB AP Calculus BC
Peso na prova 10–15% 5–10%
Tópicos extras nenhum nenhum

O que a Unidade 4 cobre

O College Board divide a unidade nos tópicos abaixo. Cada linha leva a uma lição em que você pratica com números novos a cada vez.

Tópico O que você aprende Prática
Derivadas em contexto O que f'(a) significa, com unidades Notação e significado da derivada
Movimento retilíneo Posição, velocidade, aceleração e rapidez Taxa de variação instantânea
Taxas em outros contextos Taxas de população, temperatura, custo e volume Notação e significado da derivada
Introdução às taxas relacionadas Relacionar taxas por meio de uma equação Taxas relacionadas
Resolvendo taxas relacionadas Escadas, cones, balões e sombras Taxas relacionadas
Linearidade local Aproximações pela reta tangente e estimativas por excesso ou por falta Aproximação linear
Regra de L'Hôpital Limites das formas \frac{0}{0} e \frac{\infty}{\infty} Regra de L'Hôpital

As ideias principais

Uma derivada é uma taxa com unidades. Se W(t) é a quantidade de galões de água em um tanque depois de t horas, então W'(3) = -12 significa "em t = 3 horas, a quantidade de água está diminuindo a 12 galões por hora." Sempre informe o instante, a taxa, o sentido e as unidades.

O movimento tem vocabulário próprio. A velocidade é v(t) = x'(t) e a aceleração é a(t) = v'(t). A rapidez (módulo da velocidade) é |v(t)|. A partícula se move para a direita quando v > 0 e para a esquerda quando v < 0. Ela acelera quando v e a têm o mesmo sinal.

Taxas relacionadas ligam duas grandezas que variam. Faça um desenho, escreva uma equação válida em todo instante, derive os dois lados em relação a t e só então substitua os números. Substituir cedo demais transforma uma grandeza variável em constante.

Uma reta tangente é uma boa estimativa local. Perto de x = a:

f(x) \approx f(a) + f'(a)(x - a)
Reta tangente a y = √x em x = 4
A reta L(x) = 2 + \frac{1}{4}(x - 4) estima \sqrt{4.1} \approx 2.025. A curva tem concavidade para baixo, então a estimativa fica um pouco acima.

A regra de L'Hôpital resolve limites indeterminados. Leia a página completa da regra de L'Hôpital e os guias de taxas relacionadas e de aproximação linear.

Questões de exemplo

1. Movimento. Uma partícula se move ao longo de uma reta com x(t) = t^3 - 6t^2 + 9t. Então v(t) = 3t^2 - 12t + 9 = 3(t - 1)(t - 3) e a(t) = 6t - 12. Em t = 1.5, v = -2.25 e a = -3. As duas são negativas, então a partícula se move para a esquerda e está acelerando.

2. Taxas relacionadas. Uma escada de 10 pés está apoiada em uma parede. A base escorrega para longe a 1 pé/s. Com que rapidez o topo escorrega para baixo quando a base está a 6 pés da parede? De x^2 + y^2 = 100:

2x\frac{dx}{dt} + 2y\frac{dy}{dt} = 0

Quando x = 6, y = 8, então 12(1) + 16\frac{dy}{dt} = 0 e \frac{dy}{dt} = -\frac{3}{4} pé/s. O topo escorrega para baixo a \frac{3}{4} pé/s.

3. Linearização. Com f(x) = \sqrt{x} em a = 4, f(4) = 2 e f'(4) = \frac{1}{4}, então \sqrt{4.1} \approx 2 + \frac{1}{4}(0.1) = 2.025. O valor real é cerca de 2.02485, então a estimativa fica um pouco acima, como a concavidade prevê.

4. Regra de L'Hôpital, usada duas vezes. O limite dá \frac{0}{0} nas duas vezes:

\lim_{x \to 0} \frac{e^x - 1 - x}{x^2} = \lim_{x \to 0} \frac{e^x - 1}{2x} = \lim_{x \to 0} \frac{e^x}{2} = \frac{1}{2}

Como estudar a Unidade 4

  • Escreva frases de contexto sempre. Pratique transformar f'(a) = k em uma frase completa com instante, taxa, sentido e unidades. É um ponto garantido nas dissertativas.
  • Compare sinais para saber se acelera. Faça um quadro de sinais rápido para v e a em vez de adivinhar pelo gráfico da posição.
  • Derive antes de substituir. Em taxas relacionadas, só grandezas fixas podem ser substituídas antes de derivar.
  • Confira a forma antes de usar L'Hôpital. Escreva "isto é \frac{0}{0}" antes de usar a regra, senão o desenvolvimento não ganha pontos.
  • Resolva listas de exercícios. Tente os exercícios de taxas relacionadas, os exercícios de aproximação linear e os exercícios de regra de L'Hôpital, todos com resolução completa.

Para o mapa completo do curso, veja o guia de AP Calculus AB ou o guia de AP Calculus BC.

AP e Advanced Placement são marcas registradas do College Board, que não tem vínculo com a PracticeCalculus e não endossa este guia. Os nomes e pesos das unidades vêm do referencial do curso (course framework) do College Board; confira lá se houver mudanças.

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Taxas relacionadas

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Perguntas frequentes

Sobre o que é a Unidade 4 de AP Calculus?

A Unidade 4 usa derivadas para responder perguntas sobre situações reais. Você interpreta uma derivada com unidades, analisa movimento retilíneo, resolve problemas de taxas relacionadas, aproxima valores com uma reta tangente e calcula limites indeterminados com a regra de L'Hôpital.

Quanto a Unidade 4 vale na prova de AP?

A Unidade 4 vale de 10 a 15 por cento da nota de múltipla escolha em AP Calculus AB e de 5 a 10 por cento em AP Calculus BC. Interpretar derivadas em contexto também é pedido na maioria das questões dissertativas.

A regra de L'Hôpital cai na prova de AP Calculus AB?

Sim. A regra de L'Hôpital faz parte da Unidade 4 tanto no AB quanto no BC. Nas dissertativas, você precisa mostrar que o limite é uma forma indeterminada como \frac{0}{0} antes de aplicá-la.

Como saber se uma aproximação pela reta tangente é grande ou pequena demais?

Olhe a concavidade. Se a função tem concavidade para baixo perto do ponto, a reta tangente fica acima da curva e superestima. Se tem concavidade para cima, a reta tangente subestima.

Escrito pela equipe do PracticeCalculus

Criamos lições interativas de cálculo e escrevemos cada página para ser clara e correta. Viu algo errado? Avise e nós corrigimos.