terça-feira, 21 de fevereiro de 2012

O fantástico número e: "limites notáveis"

   Actualmente, em Portugal, no ensino secundário, define-se e como sendo o limite:

A existência deste limite, não é analíticamente demonstrada a não ser no ensino superior, tipicamente recorrendo ao facto de a sucessão (1+1/n)^n ser monótona (crescente) e majorada (logo, limitada).

Uma consequência desta definição é o limite
Que por sua vez, (graças à definição de limite segundo Heine) leva-nos ao limite:

Este limite, conjuntamente com a continuidade do logaritmo base e pode ser utilizado, por exemplo para calcular o limite:

e, por sua vez, este último limite pode também ser utilizado para deduzir o valor de

[o primeiro passo neste último limite foi a substituição y=ex-1]
Com simples manipulações conseguem-se demonstrar os outros "limites notáveis."
Ou seja, os "limites notáveis" associados a e são uma simples consequência da sua definição.
A importância deste último limite em particular, está no facto de ser ele o responsável pelas fórmulas de derivação das exponenciais, e também dos logaritmos.

Este post é algo que deveria ser do conhecimento geral de todo o aluno que termina o actual secundário, e que afasta a "necessidade" de calculadoras na justificação de "limites notáveis"...


Exercício: mostrar, recorrendo à definição e apenas a limites indicados nesta página que a derivada do logaritmo base e no ponto 1 é 1.

2 comentários:

Américo Tavares disse...

Proponho a seguinte demonstração. Seja f(x) a função exponencial, isto é, f(x)=e^x. A derivada de f(x) no ponto x=0, designada por f′(0), é, por definição de derivada de uma função no ponto 0 o limite f′(0)=lim_(h→0)(e^h-e^0)/h. Aplicando o limite que deduziu acima, lim_(x→0)(e^x-1)/x=1, conclui-se que f′(0)=1.

Carlos Paulo disse...

Boa noite Américo.
Com um pequeno rearranjo até demonstra-se algo mais geral: demonstra-se que f'(x)=e^x=f(x)

f´(x)=lim_{h→0} [e^(x+h)-e^x]/h
=e^x lim_{h→0} [e^(h)-1]/h
=e^x *1
=e^x

pois lim_{h→0} [e^(h)-1]/h, é o limite acima :)

E a derivada do logaritmo natural também se calcula...

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