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Como calcular a derivada de uma função usando Python - Regra do Tombo (ou Regra da Potência)

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No cálculo, a derivada em um ponto de uma função y = f(x) representa a taxa de variação instantânea de y em relação a x neste ponto.

Um exemplo típico é a função velocidade que representa a taxa de variação (derivada) da função espaço. Do mesmo modo, a função aceleração é a derivada da função velocidade.

Geometricamente, a derivada no ponto x = a de y = f(x) representa a inclinação da reta tangente ao gráfico desta função no ponto (a,~f(a)). A função que a cada ponto x associa a derivada neste ponto de f(x) é chamada de função derivada de f(x). [Citação da Wikipédia]

Nesta dica mostrarei como podemos usar a função diff() da biblioteca SymPy do Python para calcular a derivada de uma função usando a Regra do Tombo ou, mais formalmente, a Regra da Potência.

Dada uma função:



A Regra do Tombo pede que o n desça e multiplique o x, que agora estará elevado a n - 1. Vamos ver um exemplo então? Observe como a derivada de f(x) = x5 é calculada na imagem a seguir:



Veja agora como podemos fazer este cálculo em Python. Veja o código completo:

# vamos importar a biblioteca SymPy
import sympy as sp

def main():
  # vamos definir a variável a ser usada
  x = sp.Symbol('x')
  # agora a função
  f = x ** 5
......


Ao executar este código nós teremos o seguinte resultado:

A derivada da função é: 5*x**4

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Java ::: Fundamentos da Linguagem ::: Tipos de Dados

Apostila Java - Como usar o tipo de dados double da linguagem Java

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O tipo de dados double é usado quando precisamos armazenar números de ponto-flutuante (com parte fracionária) na faixa 4.94065645841246544e-324 até 1.79769313486231570e+308. Este tipo ocupa 64 bits na memória (o mesmo que um long) e possui precisão de 14 ou 15 dígitos significativos. Veja um exemplo de seu uso:

public class Estudos{
  public static void main(String args[]){
    double valor = 54.5;
    
    System.out.println("O valor da variável é: " +
......


É importante observar que a maioria dos métodos numéricos das classes Java (principalmente Math) possuem parâmetros do tipo double. Isso é feito de modo que possamos fornecer argumentos do tipo byte, short, int, long, float, etc. Como todos os tipos primitivos (exceto boolean) podem ser convertidos para double sem a necessidade de cast, esta é sem dúvida uma escolha bem acertada dos arquitetos da linguagem.

Observe ainda que o tipo double não pode ser convertido implicitamente para nenhum outro tipo de dados primitivo. Se precisarmos convertê-lo para os tipos char, byte, short, int, long ou float, teremos que lançar mão de uma coerção (cast). Veja:

double valor = 54.5;
......


É preciso ficar atento ao fato de que uma coerção de um tipo de ponto-flutuante para um tipo integral (inteiro) resulta na perda da parte fracionária do valor que está sofrendo o cast.

Não é recomendável usar o tipo double (ou float) para aplicações financeiras nas quais a precisão dos valores numéricos é de muita importância. Para estes casos recomenda-se usar a classe BigDecimal.


C ::: Dicas & Truques ::: Recursão (Recursividade)

Como somar os elementos de um vetor em C usando uma função recursiva - Linguagem C para iniciantes

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Em algumas ocasiões ficamos imaginando o que pode ser feito com os métodos e funções recursivas. A resposta é: praticamente tudo.

Veja abaixo um programa C completo no qual eu mostro como escrever uma função recursiva que recebe um array e mostra a soma de seus elementos (lembre-se de que um array é o mesmo que vetor, ou seja, uma matriz de uma linha e várias colunas):

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// função recursiva para somar todos os elementos de um array
int somar(int indice, int tamanho, int vetor[]){
  // o caso base...hora de encerrar a recursividade
  if(indice == (tamanho - 1)){
    return vetor[indice];
  }
  else{
    // ainda não é o caso base? vamos fazer uma nova chamada à função somar()
    return vetor[indice] + somar(indice + 1, 10, vetor);
  }
}

// função principal do programa
int main(int argc, char *argv[]){
  // vamos declarar um array de 10 elementos
  int valores[10];
......


Ao executarmos este código C nós teremos o seguinte resultado:

Informe o valor do elemento 0: 7
Informe o valor do elemento 1: 3
Informe o valor do elemento 2: 1
Informe o valor do elemento 3: 3
Informe o valor do elemento 4: 8
Informe o valor do elemento 5: 9
Informe o valor do elemento 6: 4
Informe o valor do elemento 7: 3
Informe o valor do elemento 8: 2
Informe o valor do elemento 9: 6

A soma dos elementos é: 46


C ::: Dicas & Truques ::: Trigonometria - Funções Trigonométricas

Como calcular o seno de um número ou ângulo em C usando a função sin()

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Em geral, quando falamos de seno, estamos falando do triângulo retângulo de Pitágoras (Teorema de Pitágoras). A verdade é que podemos usar a função seno disponível nas linguagens de programação para calcular o seno de qualquer número, mesmo nossas aplicações não tendo nenhuma relação com trigonometria.

No entanto, é sempre importante entender o que é a função seno. Veja a seguinte imagem:



Veja que temos um triângulo retângulo com as medidas já calculadas para a hipotenusa e os dois catetos, assim como os ângulos entre eles.

Assim, o seno é a razão entre o cateto oposto (oposto ao ângulo theta) e a hipotenusa, ou seja, o cateto oposto dividido pela hipotenusa. Veja a fórmula:

\[\text{Seno} = \frac{\text{Cateto oposto}}{\text{Hipotenusa}} \]

Então, se dividirmos 20 por 36.056 (na figura eu arredondei) nós teremos 0.5547, que é a razão entre o cateto oposto e a hipotenusa (em radianos).

Agora, experimente calcular o arco-cosseno de 0.5547. O resultado será 0.9828 (em radianos). Convertendo 0.9828 radianos para graus, nós obtemos 56.31º, que é exatamente o ângulo em graus entre o cateto oposto e a hipotenusa na figura acima.

Pronto! Agora que já sabemos o que é seno na trigonometria, vamos entender mais sobre a função sin() da linguagem C. Esta função, disponível no header math.h, recebe um valor numérico e retorna um valor, também numérico) entre -1 até 1 (ambos inclusos). Veja:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>  
  
int main(int argc, char *argv[]){
  printf("Seno de 0 = %f", sin(0));
  printf("\nSeno de 1 = %f", sin(1));
......


Ao executar este código C nós teremos o seguinte resultado:

Seno de 0 = 0.000000
Seno de 1 = 0.841471
Seno de 2 = 0.909297

Note que calculamos os senos dos valores 0, 1 e 2. Observe como os resultados conferem com a curva da função seno mostrada abaixo:




Java ::: Dicas & Truques ::: Gráficos

Como desenhar em um JComponent do Java Swing (JLabel, JButton, JPanel, etc) usando o método paintComponent()

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A classe JComponent possui um método chamado paintComponent(Graphics g) que recebe um objeto da classe Graphics que pode ser usado para desenhar na superfície do componente. Desta forma, qualquer componente que herda de JComponent pode ser usado para esta finalidade.

Para demonstrar como isso é feito, veja um trecho de código no qual desenhamos uma linha em um JLabel e o anexamos à janela do aplicativo. Observe a criação de uma classe personalizada que herda de JLabel:

import java.awt.*;
import javax.swing.*;

public class Estudos extends JFrame{
  public Estudos() {
    super("Desenhando em um JLabel");
    
    Container c = getContentPane();

    // Cria o JLabel
    MinhaLabel label = new MinhaLabel();
    c.add(label);

    setSize(350, 250);
    setVisible(true);
  }
  
......



JavaScript ::: JavaScript para Engenharia ::: Geometria Analítica e Álgebra Linear

Como calcular a norma ou módulo de vetores nos espaços R2 e R3 usando JavaScript - Geometria Analítica e Álgebra Linear usando JavaScript

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Em Geometria Analítica e Álgebra Linear, a magnitude, norma, comprimento, tamanho ou módulo (também chamado de intensidade na Física) de um vetor é o seu comprimento, que pode ser calculado por meio da distância de seu ponto final a partir da origem, no nosso caso (0,0).

Considere o seguinte vetor no plano, ou seja, no espaço bidimensional, ou R2:

\[\vec{v} = \left(7, 6\right)\]

Aqui este vetor se inicia na origem (0, 0) e vai até as coordenadas (x = 7) e (y = 6). Veja sua plotagem no plano 2D:



Note que na imagem já temos todas as informações que precisamos, ou seja, o tamanho desse vetor é 9 (arredondado) e ele faz um ângulo de 41º (graus) com o eixo x positivo. Em linguagem mais adequada da trigonometria, podemos dizer que a medida do cateto oposto é 6, a medida do cateto adjacente é 7 e a medida da hipotenusa (que já calculei para você) é 9.

Note que já mostrei também o ângulo theta (__$\theta__$) entre a hipotenusa e o cateto adjacente, o que nos dá a inclinação da reta representada pelos pontos (0, 0) e (7, 6).

Relembrando nossas aulas de trigonometria nos tempos do colegial, temos que o quadrado da hipotenusa é a soma dos quadrados dos catetos, ou seja, o Teorema de Pitágoras:

\[a^2 = b^2 + c^2\]

Como sabemos que a potenciação é o inverso da radiciação, podemos escrever essa fórmula da seguinte maneira:

\[a = \sqrt{b^2 + c^2}\]

Passando para os valores x e y que já temos:

\[a = \sqrt{7^2 + 6^2}\]

Podemos comprovar que o resultado é 9,21 (que arredondei para 9). Não se esqueça da notação de módulo ao apresentar o resultado final:

\[\left|\vec{v}\right| = \sqrt{7^2 + 6^2}\]

E aqui está o código JavaScript que nos permite informar os valores x e y do vetor e obter o seu comprimento, tamanho ou módulo:

<html>
<head>
  <title>Estudos JavaScript</title>
</head>
 
<body>
 
<script type="text/javascript">
  // vamos declarar os valores x e y
  var x = 7;
  var y = 6;
  
......


Ao executar este código JavaScript nós teremos o seguinte resultado:

A norma do vetor é: 9.219544457292887

Novamente note que arredondei o comprimento do vetor para melhor visualização no gráfico. Para calcular a norma de um vetor no espaço, ou seja, no R3, basta acrescentar o componente z no cálculo.


Desafios, Exercícios e Algoritmos Resolvidos de JavaScript

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Programador Freelancer - Formado em Sistemas de Informação pela Faculdade Delta, Pós graduado em Engenharia de Software (PUC MINAS), Pós graduado Marketing Digital (IGTI) com ênfase em Growth Hacking. Mais de 15 anos de experiência em programação Web. Marketing Digital focado em desempenho, desenvolvimento de estratégia competitiva, analise de concorrência, SEO, webvitals, e Adwords, Métricas de retorno. Especialista Google Certificado desde 2011 Possui domínio nas linguagens PHP, C#, JavaScript, MySQL e frameworks Laravel, jQuery, flutter. Atualmente aluno de mestrado em Ciência da Computação (UFG)
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