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Topos Uranos

Resumo

Esta aula constitui a unidade inicial do curso e expõe o seu plano de estudos completo. Declara o propósito do curso, as pessoas a quem se dirige, o que traz de Álgebra e Geometria e os cursos a que conduz; enuncia os sete objetivos de aprendizagem globais a que o curso se propõe; descreve as três unidades de conteúdo e as aulas que as compõem; estima a dedicação que o curso exige, a sua distribuição por unidades, um ritmo de estudo sugerido e os seus créditos; explica como estão construídas as suas aulas e como se concebe a sua avaliação e, por último, aconselha sobre o modo de estudá-lo.

Objetivos de aprendizagem

  1. Descrever a sequência de unidades do curso e explicar o que cada uma traz às posteriores e o que toma de Álgebra e Geometria I e II.
  2. Enunciar os objetivos de aprendizagem globais do curso e reconhecer que unidades e aulas contribuem para cada um.
  3. Calcular, a partir das horas estimadas por unidade, a dedicação que o curso ou uma porção dele exige, e planejar com ela um ritmo de estudo pessoal.
  4. Explicar a estrutura de uma aula do site e o uso que convém fazer dos seus exemplos, problemas, desafios e avaliações de unidade.

Propósito e público

Três problemas antigos conduziram ao cálculo: a velocidade de um móvel num instante, o coeficiente angular da tangente a uma curva e a área de uma figura curva. Nos três, a substituição direta produz 00\frac{0}{0} ou uma soma sem sentido, e a resposta correta é o valor de que as aproximações se acercam. Este curso dá a essa ideia de acercar-se uma definição exata, o limite, e estuda com ela os dois primeiros problemas, que conduzem à derivada; o terceiro conduz à integral, matéria de Cálculo II: Cálculo Integral.

O seu propósito é fundar o cálculo diferencial das funções de uma variável real sobre a definição de limite e o axioma da completude, e deduzir deles, com demonstrações completas, o que a derivada permite saber da variação, da forma e dos extremos de uma função. Se isto é assim, o curso não é um repertório de regras de derivação, mas um edifício dedutivo: cada resultado que se emprega é enunciado e demonstrado, ou declarado expressamente admitido quando a sua demonstração pertence a outro curso, como ocorre com o teorema que garante a existência das funções definidas implicitamente ou com a rapidez com que converge o método de Newton-Raphson, que exigem instrumentos posteriores. As definições escrevem-se como enunciados quantificados, e as demonstrações com épsilon e delta ordenam-se para ser reutilizadas: três lemas da aula sobre a álgebra dos limites sustentam as regras dos limites, e a fatoração de Carathéodory, as regras de derivação.

Dirige-se a quem tenha concluído Álgebra e Geometria II, ou domine por outra via os seus conteúdos: estudantes do primeiro ano universitário de ciências, engenharia, economia ou licenciatura em matemática, estudantes dos últimos anos do ensino médio que se preparam para o ingresso na universidade, e quem queira reconstruir com rigor um cálculo que aprendeu como um conjunto de regras.

Conhecimentos prévios e pré-requisitos

O pré-requisito do curso é Álgebra e Geometria II, que supõe por sua vez Álgebra e Geometria I. Dos dois, o curso usa sobretudo o axioma da completude dos números reais, com o supremo e o ínfimo, e o cálculo com desigualdades e valores absolutos, que a aula sobre a reta real estabelece e sobre os quais repousam os teoremas de Bolzano, de Weierstrass e do valor médio; as funções, as suas inversas, as suas transformações e os seus quadros de sinais; as potências de expoente real, o número ee e a exponencial natural, o logaritmo e as funções hiperbólicas; a indução e o binômio de Newton; e, de Álgebra e Geometria II, as funções trigonométricas, as suas inversas, as fórmulas de adição e de transformação de somas em produtos, e a desigualdade sin⁡x<x<tan⁡x\sin x < x < \tan x para 0<x<π20 < x < \frac{\pi}{2}, da qual depende a derivada do seno.

Ora, muitos desses resultados foram admitidos ali sem demonstração porque exigiam o limite: a continuidade das funções racionais e das trigonométricas, as assíntotas e o teorema do valor intermediário. Este curso demonstra-os um por um. Quem tenha dúvidas sobre algum dos conhecimentos prévios pode voltar à síntese da unidade correspondente de Álgebra e Geometria; além disso, a avaliação de entrada de cada unidade inclui perguntas sobre o que a unidade dá por sabido, com a aula que convém revisar diante de cada erro.

O curso está pensado, por último, para ser seguido em paralelo com um curso de lógica de predicados, a Lógica Matemática II, prevista no site: as aulas escrevem as definições como enunciados quantificados e trabalham a sua negação sem depender desse curso. Quem queira adquirir antes o hábito da dedução formal pode estudar Lógica Matemática I: Lógica Proposicional.

Aonde conduz

Dois cursos têm este por pré-requisito. Cálculo II: Cálculo Integral definirá a integral como o limite de somas de áreas de retângulos, ligá-la-á à derivada mediante o teorema fundamental, cuja base é o corolário segundo o qual duas funções com a mesma derivada diferem por uma constante, e percorrerá ao contrário as regras de derivação: a substituição inverte a regra da cadeia, e a integração por partes, a regra do produto. Mecânica I: Fundamentos de Mecânica tomará a velocidade e a aceleração como a primeira e a segunda derivada da posição. Depois de Cálculo II, Cálculo III: Cálculo Multivariável levará o limite, a derivada e os extremos às funções de várias variáveis.

Daí se segue o que este curso deixa, por decisão expressa, aos posteriores. A Cálculo II, a continuidade uniforme, as primitivas, as sequências, que abrirão a integral definida e, no fim, as séries, e o polinômio de Taylor, que dará uma cota do erro da diferencial e demonstrará a convergência quadrática do método de Newton-Raphson. A Cálculo III, as curvas paramétricas e o teorema da função implícita, que a derivação implícita da unidade 2 supõe.

Os resultados do curso reaparecem também em cursos que não o exigem. Em Matemática Financeira, a capitalização contínua será um limite notável, e a taxa que iguala o valor presente de uma série de pagamentos a um montante dado será calculada com o método de Newton-Raphson. Em Análise de Dados com R, os modelos de crescimento distinguir-se-ão pelo seu comportamento no infinito, e a média de um conjunto de dados obter-se-á como o número que torna mínima uma soma de quadrados. Em Programação em C++ I, a bisseção confia no teorema do valor intermediário, o custo de um algoritmo mede-se com a notação do O⁡\operatorname{O} grande, e a aritmética de ponto flutuante explica os erros de arredondamento com que um computador torna enganosa uma tabela de valores, como a da unidade 1.

Objetivos de aprendizagem globais

Os objetivos que se seguem descrevem o que quem conclua o curso deve ser capaz de fazer. Cada um é formulado como um desempenho observável, de modo que possa ser verificado com uma tarefa concreta; cada aula declara, por sua vez, os seus próprios objetivos, e a aula de encerramento mostra, aula por aula, a qual destes sete foi atribuída cada uma. Os objetivos são numerados para que possam ser citados nela.

  1. Objetivo 1. Demonstrar os enunciados do cálculo diferencial mediante raciocínio dedutivo explícito: escrever as definições como enunciados quantificados e negá-los, construir argumentos com épsilon e delta que reutilizem os lemas já demonstrados, deduzir do axioma da completude os teoremas de existência, mostrar com contraexemplos que uma hipótese não pode ser suprimida, e distinguir em cada demonstração o deduzido do admitido.
  2. Objetivo 2. Definir e calcular limites de funções de uma variável real, finitos, laterais, no infinito e infinitos, resolver as formas indeterminadas com a álgebra dos limites, o teorema do confronto, os limites notáveis, os infinitésimos equivalentes e a regra de L’Hôpital, e determinar com eles as assíntotas de uma função e a representação do seu gráfico.
  3. Objetivo 3. Decidir a continuidade de uma função e classificar as suas descontinuidades, demonstrar a continuidade das funções elementares e das suas inversas, e aplicar os teoremas de Bolzano, do valor intermediário e de Weierstrass, que repousam no axioma da completude, para provar a existência de soluções e de valores extremos e para encontrar a imagem de um intervalo.
  4. Objetivo 4. Definir a derivada como limite da razão incremental e caracterizá-la pela aproximação linear e pela fatoração de Carathéodory, demonstrar as regras de derivação, a regra da cadeia e a derivada da função inversa, e derivar com elas as funções elementares, as funções definidas implicitamente, as potências de expoente variável e as derivadas sucessivas, precisando o domínio de cada derivada.
  5. Objetivo 5. Demonstrar e aplicar os teoremas de Fermat, de Rolle, do valor médio de Lagrange e do valor médio de Cauchy, deduzir deles os critérios de monotonia, de extremos locais e absolutos e de convexidade, e estudar com a primeira e a segunda derivada a forma do gráfico de uma função: crescimento, extremos, concavidade, inflexão e curvatura.
  6. Objetivo 6. Aproximar valores de funções e raízes de equações com a diferencial, o método da bisseção e o de Newton-Raphson, dar uma cota do erro de cada aproximação com o teorema do valor médio, a monotonia ou a convexidade, e reconhecer quando um método falha ou converge com lentidão.
  7. Objetivo 7. Modelar com a derivada situações da geometria, da física e das demais ciências, como taxas de variação, taxas relacionadas e problemas de otimização, fixando com precisão as variáveis, as suas unidades e o domínio, e comunicar por escrito as formulações, os cálculos e as demonstrações com notação correta, incluída a de Leibniz, argumentação completa e controle da plausibilidade dos resultados.

Os objetivos 2, 4 e 5 correspondem, no essencial, às três unidades de conteúdo: o 2 à unidade 1, que estuda os limites; o 4 à unidade 2, que estuda as derivadas; o 5 à unidade 3, que aplica os teoremas do valor médio. A regra de L’Hôpital, embora se demonstre na unidade 3 a partir do teorema do valor médio de Cauchy, serve sobretudo para calcular limites, e por isso pertence ao objetivo 2. Os objetivos 3 e 6 são fios que atravessam as três unidades. O objetivo 3 tem como principais a aula sobre o limite e a continuidade da unidade 1, a do teorema do valor intermediário da unidade 2 e a do teorema de Weierstrass da unidade 3; as duas últimas repousam na completude, que a unidade 1 já usa para os limites das funções monótonas. A aproximação aparece na parte principal de um infinitésimo, na bisseção, na diferencial e nas cotas que o teorema do valor médio fornece, e tem no método de Newton-Raphson a sua aula própria. O primeiro e o sétimo, em contrapartida, são transversais: não pertencem a uma unidade, mas exercitam-se em todas. Daí se segue que o seu alcance não pode ser atribuído a uma aula determinada, e que convém cultivá-los ao longo do curso inteiro. Ora, ambos têm também aulas que os servem de modo principal: o primeiro, as três sínteses, cujo núcleo reconstrói a cadeia dedutiva de cada unidade; o sétimo, as duas aulas em que a formulação é a própria matéria, a das taxas de variação e taxas relacionadas e a dos problemas de otimização.

Conteúdos

O curso organiza-se em cinco unidades. A primeira e a última enquadram o percurso; as três intermédias desenvolvem os conteúdos. Cada uma destas abre-se com uma aula de introdução, que apresenta as suas aulas, o contexto histórico das suas ideias, o problema que lhes deu origem e a sua relevância, e fecha-se com uma aula de síntese, que reconstrói a cadeia dedutiva da unidade, a liga ao resto do curso e a Álgebra e Geometria, e propõe dez desafios de dificuldade superior à dos problemas das aulas.

Unidade 0. Apresentação do curso

Consta desta aula, que fixa o propósito, os objetivos globais, os conteúdos, a dedicação e o desenho do curso.

Unidade 1. Limites e continuidade

O seu objetivo é definir o limite com épsilon e delta, demonstrar as suas regras e calculá-lo em todas as suas formas, finitas, laterais, no infinito e infinitas; definir com limites as assíntotas; definir a continuidade e demonstrá-la para as funções elementares, e comparar funções mediante os infinitésimos e os infinitamente grandes equivalentes.

  1. Limites e continuidade: introdução.
  2. Limite de funções de uma variável real.
  3. Álgebra dos limites.
  4. O teorema do confronto e os limites trigonométricos.
  5. Limites laterais.
  6. Limites quando a variável tende ao infinito.
  7. Limites infinitos.
  8. Assíntotas e técnicas de representação gráfica.
  9. Limite e continuidade.
  10. Continuidade das funções elementares e limites notáveis.
  11. Infinitésimos e infinitamente grandes equivalentes.
  12. Limites e continuidade: síntese e desafios.

Unidade 2. Derivadas

O seu objetivo é definir a derivada como limite e caracterizá-la pela aproximação linear e pela fatoração de Carathéodory; demonstrar as regras de derivação e a regra da cadeia; demonstrar o teorema do valor intermediário, do qual se deduz a continuidade da inversa que a sua derivada exige; derivar as funções elementares, as suas inversas, as funções definidas implicitamente e as potências de expoente variável, e aplicar as derivadas sucessivas, a diferencial e as taxas de variação.

  1. Derivadas: introdução.
  2. A derivada como limite de uma função.
  3. Regras de derivação.
  4. Derivadas das funções elementares.
  5. Regra da cadeia para a derivada da composição de funções.
  6. Teorema do valor intermediário.
  7. Derivada da função inversa e derivação implícita.
  8. A variável no expoente e a derivação logarítmica.
  9. Derivadas sucessivas e diferencial.
  10. Taxas de variação e taxas relacionadas.
  11. Derivadas: síntese e desafios.

Unidade 3. Aplicações das derivadas

O seu objetivo é demonstrar, a partir do axioma da completude, os teoremas de Weierstrass, de Fermat, de Rolle, de Lagrange e de Cauchy, e deduzir deles a regra de L’Hôpital e os critérios de monotonia, de extremos e de convexidade; estudar a curvatura de um gráfico, resolver problemas de otimização e aproximar raízes com o método de Newton-Raphson.

  1. Aplicações das derivadas: introdução.
  2. Teorema de Weierstrass dos valores extremos.
  3. Teoremas de Fermat, Rolle, Lagrange e Cauchy.
  4. Regra de L’Hôpital.
  5. Monotonia e teste da primeira derivada.
  6. Máximos e mínimos de uma função.
  7. Concavidade, convexidade e pontos de inflexão.
  8. Curvatura e raio de curvatura.
  9. Problemas de otimização.
  10. O método de Newton-Raphson.
  11. Aplicações das derivadas: síntese e desafios.

Unidade 4. Encerramento do curso

Consta da aula Balanço final de Cálculo I, que recorda os sete objetivos globais, mostra numa figura a qual deles foi atribuída cada aula do curso e que objetivos específicos alcançou cada unidade, e reúne por objetivo a primeira tentativa das avaliações de saída.

Dedicação e créditos

A dedicação de um curso não se mede pelas horas de exposição, que num curso assíncrono não existem, mas pelo trabalho total de quem o estuda: ler, acompanhar as demonstrações, resolver problemas e revisar. A estimativa segue o mesmo método em todos os cursos do site: conta o tempo de leitura do texto de cada aula a cem palavras por minuto, contando cada fórmula como uma palavra, vinte minutos por problema resolvido, trinta e cinco por problema proposto, quarenta e cinco por desafio e doze por avaliação de entrada ou de saída, e acrescenta uma margem de um décimo para a revisão.

Resultados

As aulas das unidades 1 a 3 contêm no total 140140 problemas resolvidos, 140140 problemas propostos e 3030 desafios, além de seis avaliações de unidade. A dedicação estimada por unidade, arredondada à hora, é a que se segue:

  • Unidade 0, apresentação do curso: menos de 11 hora.
  • Unidade 1, limites e continuidade: 6666 horas.
  • Unidade 2, derivadas: 6161 horas.
  • Unidade 3, aplicações das derivadas: 6363 horas.
  • Unidade 4, encerramento do curso: menos de 11 hora.

As três unidades de conteúdo têm uma carga parecida: a unidade 1 reúne mais aulas, e a unidade 3, aulas mais extensas. O total é de cerca de 191191 horas de trabalho. Convém ler esta cifra como o que é: uma estimativa para quem estuda todas as demonstrações e resolve todos os problemas e desafios. Quem já tenha estudado cálculo, ou se limite aos problemas propostos sem abordar os desafios, empregará bastante menos; quem estude o tema pela primeira vez e sem o hábito de demonstrar pode precisar de mais, sobretudo na unidade 1, onde se aprende a raciocinar com épsilon e delta.

Ora, a cifra é nominal: é a que fixa os créditos do curso, e supõe uma leitura a ritmo constante e três quartos de hora por desafio. Enquanto não for medida com estudantes reais, convém acompanhá-la de uma faixa realista. Se a leitura avançasse à metade do ritmo suposto, como ocorre quando cada demonstração é reescrita com papel e lápis, e cada desafio exigisse setenta e cinco minutos em vez de quarenta e cinco, o mesmo método daria cerca de 231231 horas. Portanto, a dedicação esperável situa-se entre cerca de 191191 e cerca de 231231 horas. O extremo superior é uma cota prudente, não uma medição; a faixa será corrigida quando se conhecer o tempo que empregam os que estudam o curso, e até então os créditos são calculados com a cifra nominal.

Ritmo sugerido

Para nomear os ritmos, este plano usa o mesmo critério que os demais planos do site: a dedicação integral é a de um ano acadêmico de 6060 créditos, cerca de 16501650 horas repartidas em cerca de quarenta semanas, isto é, cerca de 4040 horas semanais, e a dedicação parcial é a metade, cerca de 2020 horas semanais. Daí se segue um ritmo recomendado de um semestre de dezesseis semanas, com cerca de 1212 horas semanais de estudo, menos de um terço da dedicação integral; com a faixa realista, de 1212 a 1414 horas semanais, continua abaixo da dedicação parcial. Assim, Cálculo I pode ocupar o semestre que vem depois de Álgebra e Geometria II, e Cálculo II, o que vem a seguir.

Um ritmo intensivo, de cerca de 2424 horas semanais, pouco mais que a dedicação parcial, conclui o curso em oito semanas, o que equivale à dedicação de quem não estuda nenhum outro curso exigente no mesmo período. Um ritmo mais folgado, de cerca de 66 horas semanais, leva-o a dois semestres, que podem repartir-se assim: as unidades 0 a 2, os limites, a continuidade e as derivadas, ocupam cerca de 128128 horas, e as unidades 3 e 4, as aplicações das derivadas e o encerramento, cerca de 6363.

Créditos

Os créditos deste site medem a dedicação total que um curso exige de quem o estuda (a leitura, os problemas, os desafios e a revisão), e não as horas de aula. Um crédito equivale a cerca de 27,527{,}5 horas de trabalho, e um ano de dedicação integral, a 6060 créditos, isto é, a cerca de 16501650 horas; é o mesmo critério com que mais acima se nomeiam os ritmos de estudo.

Ora, dividindo as 191191 horas estimadas por 27,527{,}5, obtém-se 6,95, que se arredonda para 77. Admitindo-se para o crédito uma faixa de 2525 a 3030 horas de trabalho, o número CC de créditos do curso fica compreendido entre 6,4 e 7,6:

(19130)≤C≤(19125)\left( \frac{191}{30} \right) \leq C \leq \left( \frac{191}{25} \right)

Portanto, o curso tem 77 créditos, pouco menos de um oitavo de um ano de dedicação integral. Quem deseje estudar apenas uma porção do curso pode usar a lista de horas por unidade: as unidades 0 a 2, por exemplo, somam cerca de 128128 horas, isto é, cerca de 55 créditos.

A sua utilidade é prática: permitem comparar entre si a carga dos cursos do site e decidir quantos convém estudar ao mesmo tempo sem ultrapassar o tempo disponível. Quem dispuser, por exemplo, de dedicação parcial durante um semestre de dezesseis semanas, isto é, de cerca de 320320 horas, pode abordar cursos que somem cerca de 1212 créditos; com a dedicação integral do mesmo semestre, cerca de 2323.

Estes créditos são uma medida própria do site para planejar o estudo: não correspondem a nenhum sistema oficial de créditos nem implicam o reconhecimento acadêmico de nenhuma instituição.

Desenho do curso

Modalidade

O curso é assíncrono, on-line e de ritmo autônomo: não tem datas, sessões ao vivo nem prazos, e cada estudante avança à velocidade que lhe permitem a sua preparação e o seu tempo. É oferecido nos catorze idiomas do site, com a mesma matemática em todos: as fórmulas e os passos das demonstrações são idênticos em cada versão, e só se traduz o texto. Cada aula declara que aula convém ter estudado antes, e as primeiras remetem a Álgebra e Geometria, de modo que a ordem recomendada é explícita e pode ser verificada.

A estrutura de uma aula

Todas as aulas temáticas seguem a mesma estrutura. Começam com um resumo e com uma lista de objetivos de aprendizagem próprios, formulados como desempenhos observáveis. Seguem-se a teoria, com as definições, os teoremas enunciados com precisão e as suas demonstrações, e os exemplos. As demonstrações e os exemplos apresentam-se como reprodutores passo a passo: cada passo escreve uma linha do raciocínio, ilumina os termos que intervêm e, quando se apoia num resultado precedente, volta a ele e o ilumina enquanto se lê, de modo que a memória do raciocínio fique à vista; muitos são acompanhados de uma figura que muda a cada passo. Fecham a aula cinco problemas resolvidos, com a sua solução passo a passo, e cinco problemas propostos, cada um com uma dica recolhida e, depois, a resposta final, para que o estudante verifique o seu resultado sem que se lhe revele o caminho; alguns propostos, sobretudo os de demonstração, acrescentam, recolhida depois da resposta, uma solução desenvolvida, que convém abrir só depois de ter redigido a própria.

As aulas de introdução e de síntese têm uma estrutura própria. A introdução apresenta a unidade, a sua história, o problema que lhe deu origem e a sua relevância; a síntese reconstrói numa figura a cadeia dedutiva da unidade, com os resultados que reutiliza e os elos que demonstra, a liga às unidades precedentes e a Álgebra e Geometria, e propõe dez desafios, cada um com dica, resposta final e uma solução desenvolvida recolhida, que combinam várias aulas e exigem mais invenção que os problemas propostos.

O leitor de voz

Cada aula pode ser escutada em voz alta com o leitor do site, que usa as vozes do próprio dispositivo: o texto é lido tal como está escrito e as fórmulas são pronunciadas em palavras. Isto permite revisar uma aula longe da tela, acompanhar uma demonstração escutando-a enquanto se olha o reprodutor passo a passo, e estudar com limitações visuais.

Avaliação

O curso não atribui notas nem certifica: a sua avaliação no site é formativa. Os problemas propostos permitem verificar o alcance dos objetivos de cada aula, e os desafios, o dos objetivos de cada unidade. Cada uma das três unidades de conteúdo tem, além disso, uma avaliação de entrada na sua introdução e uma de saída na sua síntese, antes dos desafios: autoavaliações breves, corrigidas no navegador sem atribuição de notas. A de entrada tem nove ou dez perguntas sobre a unidade, mais cinco ou seis sobre o que a unidade dá por sabido das precedentes ou de Álgebra e Geometria, e a de saída, onze ou doze; ambas indicam que aula revisar diante de cada erro e comparam-se entre si para mostrar o progresso. O balanço final reúne a primeira tentativa de cada avaliação de saída num perfil por objetivo global, que se guarda, como elas, apenas no navegador do estudante. A validação das habilidades, com valor de certificação, será feita mais adiante e fora deste site, noutra plataforma.

Para os objetivos globais sugerem-se, além disso, as evidências de alcance que se seguem, que cada estudante pode produzir por si mesmo:

  • Objetivo 1: redigir, sem consultar a aula, a demonstração de um teorema do curso, como a regra da cadeia com a fatoração de Carathéodory ou o teorema do valor médio de Lagrange, e mostrar com um contraexemplo que nenhuma das suas hipóteses sobra.
  • Objetivo 2: calcular um limite indeterminado por dois caminhos, com os infinitésimos equivalentes e com a regra de L’Hôpital, e encontrar todas as assíntotas de uma função.
  • Objetivo 3: demonstrar que uma equação tem exatamente uma solução num intervalo, com o teorema de Bolzano e a monotonia, e encontrar a imagem de um intervalo fechado e limitado por uma função contínua.
  • Objetivo 4: derivar uma potência de base e expoente variáveis e uma função definida implicitamente, precisando onde existe cada derivada.
  • Objetivo 5: estudar a monotonia, os extremos, a convexidade e os pontos de inflexão de uma função, e traçar com eles o seu gráfico.
  • Objetivo 6: aproximar com o método de Newton-Raphson uma raiz de uma equação que não se resolve explicitamente, escolher o ponto de partida e dar uma cota do erro da aproximação obtida.
  • Objetivo 7: escrever a solução completa de um problema de otimização ou de taxas relacionadas, com formulação, domínio, desenvolvimento, justificação do extremo, resposta e controle de plausibilidade, de modo que outra pessoa possa acompanhá-la sem explicações adicionais.

Como estudar este curso

O curso está pensado para ser estudado em ordem. Cada unidade supõe as precedentes e os dois cursos de Álgebra e Geometria, e muitas demonstrações citam resultados de aulas prévias; saltar uma aula obriga, mais cedo ou mais tarde, a voltar a ela. Isto vale sobretudo para a unidade 1: as definições com épsilon e delta e os lemas das suas primeiras aulas sustentam todas as demonstrações posteriores.

Cada unidade tem dois pontos de controle. A avaliação de entrada, no início da introdução, é o ponto de partida: convém respondê-la antes de estudar a unidade, sem consultar nada, e anotar as aulas a que remetem os erros, que são as que pedem mais cuidado. A avaliação de saída, na síntese e antes dos desafios, é o contraste: responde-se ao terminar as aulas, também sem consultar, e compara-se com a de entrada para ver o que mudou e que aulas convém revisar. Em ambas conta a primeira tentativa, que é a que se compara e a que reúne o perfil do balanço final; as demais já se fazem com a retroalimentação vista. Os desafios completam a verificação, porque exigem combinar e redigir o que as perguntas breves só tocam. Daí se segue que quem crê dominar já uma unidade não deve decidi-lo por uma só prova: se a sua avaliação de saída é sólida e resolve os desafios da síntese, pode passar à unidade posterior; se não, convém percorrer as aulas que uma e outros assinalem.

Em cada aula, convém ler primeiro o resumo e os objetivos, que dizem o que se busca; estudar depois a teoria com papel e lápis, tentando antecipar cada passo das demonstrações antes que o reprodutor o escreva; tentar os problemas resolvidos antes de olhar a sua solução, e resolver os propostos sem ajuda, abrindo a dica só quando a tentativa se tiver esgotado, e a resposta só no final, para verificar. Um problema cuja resposta se consultou antes de tentá-lo não foi resolvido, mas lido. Num curso de cálculo, além disso, convém desconfiar das tabelas de valores e dos gráficos traçados por uma calculadora: sugerem um limite ou um extremo, mas não o demonstram, e a unidade 1 mostra tabelas que enganam.

Os desafios são mais difíceis que os problemas das aulas, e é normal que alguns requeiram várias tentativas em dias distintos. Não convém deter-se indefinidamente num: anotá-lo, continuar avançando e voltar a ele mais tarde é, com frequência, o caminho mais curto. Ora, a dedicação estimada supõe que todos se tentam com seriedade, e nesse esforço joga-se boa parte do que o curso pode ensinar.

Por último, convém escrever. Redigir uma demonstração ou uma solução completa, com as suas premissas e as suas conclusões, é a única maneira de saber se se compreendeu, e é também o sétimo dos objetivos do curso. Um caderno de estudo, no qual se reescrevam com palavras próprias as definições e os teoremas de cada unidade, é o melhor material de revisão que o curso pode deixar, e sê-lo-á ainda mais em Cálculo II, que voltará a quase tudo o que aqui se demonstra.