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Aula 489 — Limites envolvendo exponenciais e logaritmos

50 min

Objetivo geral

Calcular limites fundamentais envolvendo exponenciais e logaritmos, derivados do limite exponencial fundamental.

Objetivos específicos

  • Reconhecer e aplicar lim(x→0)(eˣ-1)/x=1.
  • Reconhecer e aplicar lim(x→0) ln(1+x)/x=1.
  • Relacionar esses dois limites como consequências do limite exponencial fundamental.

Conhecimentos prévios

  • Limite exponencial fundamental, Aula 488 deste módulo.
  • Revisão de funções logarítmicas, Módulo 28, Aula 475.

Recursos didáticos

  • Apresentação de slides — Possor_MatAula489_Apresentacao.pptx.
  • Quadro/lousa e material de escrita.
  • Desmos Graphing Calculator e Wolfram Alpha, para explorar gráficos e verificar resultados algébricos.

Desenvolvimento da aula

Acolhida e Sondagem de Conhecimentos Prévios

5 min · Ausubel — ativação de subsunçores

O professor pergunta: lim(x→0)(eˣ-1)/x dá 0/0 na substituição direta — esse limite não existe?

Problematização Inicial

5 min · Bachelard — obstáculo epistemológico antecipado

Escrever lim(x→0)(eˣ-1)/x no quadro, substituir x=0 e obter 0/0. Perguntar se isso significa ausência de limite. Obstáculo a nomear (sem resolver ainda): repetir o mesmo erro já visto com sen(x)/x (Aula 486) — tratar 0/0 como "o limite não existe", quando na verdade esse é outro limite fundamental (exponencial/logarítmico, derivado do limite de Euler), que existe e vale exatamente 1.

Desenvolvimento Conceitual

20 min · Exposição dialogada

Apresentação dos slides 2 a 9: assim como sen(x)/x é fundamental para trigonometria, lim(x→0)(eˣ-1)/x=1 e lim(x→0)ln(1+x)/x=1 são fundamentais para exponenciais e logaritmos — ambos são consequências diretas do limite exponencial fundamental (Aula 488) e podem ser verificados numericamente: para x=0,001, (eˣ-1)/x≈0,9995 e ln(1+x)/x≈1,0005, ambos muito próximos de 1. Esses limites são úteis para simplificar expressões mais complexas envolvendo exponenciais e logaritmos, do mesmo modo que sen(x)/x é útil para trigonometria. Resolvendo a pergunta do Momento 2: não — apesar da forma 0/0, lim(x→0)(eˣ-1)/x é um limite fundamental que existe e vale 1, assim como aconteceu com sen(x)/x.

Resolução Guiada

10 min · Vygotsky — Zona de Desenvolvimento Proximal

Resolução guiada: verificar coletivamente numericamente que ln(1+x)/x se aproxima de 1 para x=0,01 e x=-0,01. Em duplas: usar o limite fundamental para calcular lim(x→0)(e^(2x)-1)/x (reescrevendo como 2·(e^(2x)-1)/(2x), resultado 2).

Exercícios de Fixação

7 min · Prática independente

Aplicação individual (ou em duplas) da lista de exercícios de fixação (seção 8 deste plano).

Síntese e Fechamento

3 min · Consolidação (fechamento circular)

Retomar a pergunta do Momento 1: não — assim como sen(x)/x, esse é um limite fundamental que existe apesar da forma 0/0; lim(x→0)(eˣ-1)/x=1, derivado do limite exponencial fundamental da Aula 488.

Avaliação formativa

Ao longo da aula: perguntas rápidas de verificação (Momento 3) e observação direta durante a resolução guiada (Momento 4). Ao final: correção coletiva dos exercícios.

Lista de exercícios

1. Qual o valor de lim(x→0)(eˣ-1)/x?

Gabarito: 1.

2. Qual o valor de lim(x→0) ln(1+x)/x?

Gabarito: 1.

3. Calcule lim(x→0)(e^(2x)-1)/x.

Gabarito: 2, reescrevendo como 2·(e^(2x)-1)/(2x).

4. Esses limites (eˣ-1)/x e ln(1+x)/x são consequências de qual limite fundamental?

Gabarito: Do limite exponencial fundamental lim(x→∞)(1+1/x)x=e, da Aula 488.

5. Encontre o erro: "como (eˣ-1)/x dá 0/0, esse limite não existe".

Gabarito: Errado: é um limite fundamental que existe apesar da forma 0/0, e vale exatamente 1.