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Aula 534 — Problemas envolvendo antiderivadas

50 min

Objetivo geral

Determinar a constante C de uma primitiva usando uma condição inicial, obtendo uma função específica em vez de uma família.

Objetivos específicos

  • Integrar f'(x) para obter a família de primitivas f(x)+C.
  • Usar uma condição inicial dada (como f(a)=b) para determinar o valor específico de C.
  • Reconhecer que, sem a condição inicial, o problema só pode ser resolvido até a família de soluções, não uma função específica.

Conhecimentos prévios

  • Integral indefinida, Aula 531 deste módulo.
  • Propriedades da integral indefinida, Aula 533 deste módulo.

Recursos didáticos

  • Apresentação de slides — Possor_MatAula534_Apresentacao.pptx.
  • Quadro/lousa e material de escrita.
  • Wolfram Alpha e GeoGebra CAS, para verificar integrais e visualizar áreas e sólidos de revolução.

Desenvolvimento da aula

Acolhida e Sondagem de Conhecimentos Prévios

5 min · Ausubel — ativação de subsunçores

O professor pergunta: se f'(x)=3x2 e f(1)=5, a resposta "f(x)=x3+C" já resolve completamente o problema?

Problematização Inicial

5 min · Bachelard — obstáculo epistemológico antecipado

Escrever f'(x)=3x2, f(1)=5 no quadro e perguntar se f(x)=x3+C, sem mais nada, é uma resposta completa. Obstáculo a nomear (sem resolver ainda): parar no cálculo da integral indefinida (obtendo a família x3+C) e esquecer de usar a condição inicial dada para determinar o valor específico de C — o problema pede uma função ESPECÍFICA, e a condição inicial é exatamente a informação que falta para escolher, dentro da família, qual delas é a resposta certa.

Desenvolvimento Conceitual

20 min · Exposição dialogada

Apresentação dos slides 2 a 9: quando um problema fornece f'(x) e uma condição inicial (como f(a)=b), o procedimento é: (1) integrar f'(x) para obter f(x)=F(x)+C (a família de primitivas); (2) substituir a condição inicial para montar uma equação em C; (3) resolver essa equação e substituir o valor de C de volta na resposta. Para f'(x)=3x2, f(1)=5: integrando, f(x)=x3+C; substituindo x=1: 13+C=5, então C=4; a resposta específica é f(x)=x3+4. Resolvendo a pergunta do Momento 2: não — falta usar a condição f(1)=5 para determinar C; sem isso, f(x)=x3+C é só a família de soluções possíveis, não a resposta específica pedida.

Resolução Guiada

10 min · Vygotsky — Zona de Desenvolvimento Proximal

Resolução guiada: resolver coletivamente f'(x)=2x-1, f(0)=3 (f(x)=x2-x+3). Em duplas: resolver g'(x)=cos(x), g(0)=2 (g(x)=sen(x)+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 — f(x)=x3+C é só a família de primitivas; é preciso usar f(1)=5 para determinar que C=4, chegando à resposta específica f(x)=x3+4.

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. Para f'(x)=3x2, f(1)=5, encontre f(x).

Gabarito: f(x)=x3+4.

2. Para f'(x)=2x-1, f(0)=3, encontre f(x).

Gabarito: f(x)=x2-x+3.

3. Para g'(x)=cos(x), g(0)=2, encontre g(x).

Gabarito: g(x)=sen(x)+2.

4. Para que serve a condição inicial num problema de antiderivada?

Gabarito: Para determinar o valor específico da constante C, obtendo uma função única em vez de uma família.

5. Encontre o erro: "resolvido f'(x)=3x2 como f(x)=x3+C, o problema com f(1)=5 já está completo".

Gabarito: Errado: falta substituir a condição inicial para achar C=4 e escrever a resposta específica f(x)=x3+4.