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49 TÓPICOS DE INFORMÁTICA Unidade II 5 FUNÇÃO DO 1º GRAU 5.1 Definição Uma função do primeiro grau é uma função com dependência linear da variável, ou seja, em y(x)=a.x+b, a variável x está elevada à primeira potência. A representação gráfica da função do primeiro grau é uma reta. Para uma equação do primeiro grau, genericamente descrita como y(x)=a.x+b, temos duas quantidades relevantes, indicadas a seguir: • a é o coeficiente angular (sendo a diferente de zero), que dá a inclinação da reta; • b é o coeficiente linear, que dá o ponto no qual a reta cruza o eixo y. O coeficiente angular a está relacionado com a inclinação da reta da seguinte forma: • a>0 implica uma reta crescente; • a<0 implica uma reta decrescente. Dados dois pontos P1=(x1,y1) e P2=(x2,y2) de uma reta, seu coeficiente angular é calculado por: a y x y y x x y y x x 1 2 1 2 2 1 2 1 Na expressão, x1 é a abscissa do ponto P1, x2 é a abscissa do ponto P2, y1 é a ordenada do ponto P1 e y2 é a ordenada do ponto P2. Note que a ordem dos pontos 1 e 2 no cálculo do coeficiente angular é indiferente, desde que mantenhamos a mesma ordem no numerador e denominador. Podemos escolher, livremente, quaisquer dois pontos pertencentes à reta. O domínio da função do 1º grau é o conjunto de todos os números reais e sua imagem é o conjunto de todos os números reais, ou seja, a função pode ser calculada com qualquer valor pertencente aos números reais, e o resultado obtido pertence aos números reais. São exemplos de funções do 1º grau as funções a seguir: 50 Unidade II • y=2.x–5 (reta crescente que intercepta o eixo y em y=–5); • y=2.x (reta crescente que intercepta o eixo y em y=0); • y=–5.x+4 (reta decrescente que intercepta o eixo y em y=1); • y=–5.x (reta decrescente que intercepta o eixo y em y=0); • y=2.x–2 (reta crescente que intercepta o eixo y em y=–2). 5.2 Retas que passam pela origem As retas y(x)=ax+b que passam pela origem são as que cruzam o eixo y em y=0, logo, apresentam coeficiente linear b nulo (b=0). A equação geral das retas que passam pela origem é, portanto, y(x) = a.x. Para construir gráficos de retas que passam pela origem, vamos utilizar uma planilha, calculando as funções y(x)=-x, y(x)=0,5.x, y(x)=x e y(x)=2x como exemplo. Para tanto, precisamos escolher pelo menos dois valores de x. Na figura 61, são dados os valores obtidos para as funções para x=-2 e x=2. Figura 60 – Fórmulas para o cálculo de y(x)=-x, y(x)=0,5.x, y(x)=x e y(x)=2x para x=-2 e x=2 Figura 61 – Valores das funções y(x)=-x, y(x)=0,5.x, y(x)=x e y(x)=2x para x=-2 e x=2 Selecionamos os dados na planilha, clicamos na aba Inserir e selecionamos o gráfico de dispersão e o subtipo de gráfico que usa apenas linhas suaves. A figura a seguir ilustra gráficos de retas com diferentes coeficientes angulares, todas passando pela origem. Os gráficos das funções y(x)=0,5.x, y(x)=x e y(x)=2.x são retas crescentes, pois essas funções têm coeficientes angulares positivos (0,5, 1 e 2 são valores maiores que zero). Nessas funções, um aumento em x implica um aumento em y. O gráfico de y=-x é uma reta decrescente, visto que seu coeficiente angular é um número negativo. Nessa função, um aumento em x implica uma diminuição em y. 51 TÓPICOS DE INFORMÁTICA As retas associadas com y(x)=x e y(x)=-x são simétricas em relação ao eixo y, pois, a menos de um sinal, seus coeficientes angulares são iguais. A reta associada com y=x mostra que se aumentarmos 1 unidade em x, aumentamos 1 unidade em y, ou seja, a proporção de variação de y em relação a x é de 1 (valor do coeficiente angular). Já para a reta y(x)=0,5.x, se aumentarmos 1 unidade em x, aumentamos 0,5 unidade em y, ou seja, a proporção de variação de y em relação a x é de 0,5 (novamente o coeficiente angular). Figura 62 – Retas que passam pela origem 5.3 Retas paralelas Retas paralelas são retas que têm mesma inclinação, ou seja, apresentam mesmo coeficiente angular e coeficientes lineares distintos. As fórmulas da planilha empregada para gerar os gráficos de retas paralelas de equações y(x)=2.x, y(x)=2.x-1 e y(x)=2.x+1 são indicadas na figura a seguir. Em seguida, são apresentados os resultados do cálculo dessas fórmulas. Figura 63 – Fórmulas usadas para construção dos gráficos de y(x)=2.x, y(x)=2.x-1 e y(x)=2.x+1 52 Unidade II Figura 64 – Valores usados para construção dos gráficos de y=2x-1, y=2x e y=2x+1 A figura a seguir ilustra retas paralelas, de equações y(x)=2.x, y(x)=2.x-1 e y(x)=2.x+1, ou seja, todas com coeficiente angular a=2 e coeficientes lineares b=0, b=-1 e b=1, respectivamente. A reta y(x)=2.x+1 cruza o eixo y em y=1, a reta y(x)=2.x cruza o eixo y em y=0 e a reta y(x)=2.x–1 cruza o eixo y em y=-1. Figura 65 – Retas paralelas 5.4 Retas perpendiculares Sejam duas retas de equação y1=a1.x+b1 e y2=a2.x+b2. As retas são ditas perpendiculares, ou seja, formam ângulo de 90 graus entre si, se seus coeficientes angulares satisfazem a relação a1.a2=-1. Note que não há restrição alguma para o coeficiente linear. São exemplos de retas perpendiculares: • y(x)=x+1 e y(x)=-x+1 • y(x)=3.x e y(x)=- 1 3 x+9 • y(x)=-2x+5 e y(x)=0,5x+7 53 TÓPICOS DE INFORMÁTICA • y(x)= 3 5 x+2 e y(x)=- 5 3 x-2 Na figura a seguir, temos o gráfico desse último exemplo. Note que só veremos esse ângulo corretamente se a escala adotada for a mesma nos eixos x e y. Figura 66 – Retas perpendiculares y(x)= 3 5 x+2 e y(x)=- 5 3 x-2 5.5 Exemplos Exemplo 1 Vamos esboçar o gráfico da reta que passa pelos pontos P1=(-2,-6) e P2=(3,4) e escrever a equação da reta. Foram dados os seguintes pontos: P1 = (x1,y1) = (-2,-6) e P2 = (x2,y2) = (3,4). O coeficiente angular a da reta é calculado por: a y x y y x x 1 2 1 2 6 4 2 3 2 1 2 ( ) ( ) a y x y y x x 1 2 1 2 6 4 2 3 2 1 2 ( ) ( ) ∆ ∆ 54 Unidade II O coeficiente linear b da reta pode ser obtido pela substituição das coordenadas de P1 e do coeficiente angular que acabamos de calcular na equação geral da reta, ou seja: y = a . x + b - 6 = 2 . (- 2) + b b = - 6 + 4 = - 2 Caso substituamos as coordenadas de P2 na equação geral da reta, obteremos o mesmo valor de b, conforme pode ser observado a seguir. Logo, é indiferente usar um ponto ou outro da reta nesse cálculo. y = a . x + b 4 = 2 . (3) + b b = - 6 + 4 = - 2 A equação da reta é: y = 2.x –2. O gráfico da função y = 2.x –2 pode ser construído com o auxílio do assistente de gráfico da planilha do Excel. Para tanto, elabore uma tabela na planilha contendo as abscissas (x1 e x2) e ordenadas (y1 e y2) dos pontos P1 e P2, similar ao exposto na figura a seguir. Figura 67 – Pontos P1=(-2,-6) e P2=(3,4) Selecione a tabela (faixa de valores de A1 até B3), clique na aba Inserir e selecione o tipo e subtipo de gráfico. Nesse exemplo, vamos fazer o gráfico inicialmente apenas dos pontos. Caso o gráfico produzido não seja o gráfico de uma reta, provavelmente o Excel não está tratando como dados ao longo de colunas. Clique no gráfico com o botão direito do mouse. Em seguida, escolha Selecionar Dados. Uma caixa de diálogo (figura 69) abre e permite que se alterne entre linhas e colunas, pressionando o botão no centro da caixa. 55 TÓPICOS DE INFORMÁTICA Figura 68 – Escolha de tipo e subtipo do gráfico Figura 69 – Caixa de diálogo para alternar linhas e colunas Dê título ao gráfico e nomeie os eixos. O gráfico obtido com o uso dos pontos P1 e P2 está na figura a seguir: 56 Unidade II Figura 70 – Gráfico dos pontos P1=(-2,-6) e P2=(3,4) Pressione o botão direito do mouse na posição do ponto P1 (ou na posição do ponto P2, se preferir). Visualizaremos o menu na figura a seguir. Clique, então, em Adicionar Linha de Tendência. A linha de tendência é um ajuste de uma função aos dados do gráfico, com a opção de indicar a equação da função ajustada. Figura 71 – Menu para inserção de linha de tendência Escolha Linha de Tendência do tipo Lineare selecione a opção para exibir a equação no gráfico. 57 TÓPICOS DE INFORMÁTICA Figura 72 – Caixa de diálogo para inserir linha de tendência É inserida a reta que melhor se ajusta aos dois pontos dados e é exibida a sua equação, no caso, y=2.x-2. Figura 73 – Gráfico de y = 2.x –2 Exemplo 2 Vamos aproximar os dados da tabela a seguir por uma reta. 58 Unidade II Tabela 3 – Pares (x,y) x y -5 11,5 -3 6 0 1 2 -4,5 3 -5,5 6 -14 Nesse exemplo, os pontos dados na tabela não estão perfeitamente alinhados. No entanto, é possível aproximar esses dados por uma reta. Para estimar a melhor reta adaptada aos pontos, vamos utilizar o ajuste de linha de tendência do Excel. Os passos são os mesmos do exemplo anterior: • Digite a tabela na planilha eletrônica do Excel. • Selecione a faixa de valores que inclui a tabela. • Clique em Inserir e escolha o tipo e subtipo de gráfico oferecido na caixa de diálogo colocada na tela – no caso, dispersão (xy), mas usando apenas pontos. • Digite o título do gráfico (pode ser “exemplo 2”) e nomeie os eixos de valores. • Pressione o botão direito do mouse na posição de um dos pontos marcados. • Selecione Adicionar Linha de Tendência. • Na caixa de diálogo, escolha o tipo linear e clique em Exibir Equação no Gráfico. O gráfico e sua respectiva equação são mostrados na figura seguinte. A equação y = -2,2362.x + 0,2014 é a reta ajustada por regressão linear para os dados da tabela do exemplo 2. Essa reta também é chamada de reta média relativa aos dados da tabela. 59 TÓPICOS DE INFORMÁTICA Figura 74 – Reta ajustada aos pontos do exemplo 2 Exemplo 3 Considere a equação de reta y(x)=3.x+2. Vamos traçar o gráfico dessa reta e de uma reta perpendicular. Usaremos a mesma escala em x e y para que a perpendicularidade fique evidente. Considere duas retas, de equações y1=a1.x+b1 e y2=a2.x+b2. As retas são perpendiculares se a1.a2=-1. A reta dada tem inclinação a=3, logo, a reta perpendicular deverá ter inclinação: a a a a1 2 2 1 1 1 1 3 . Logo, y(x)=-(1/3).x+2 é perpendicular a y(x)=3.x+2. Nas figuras a seguir, temos as fórmulas usadas na planilha para calcular essas equações e uma planilha com pontos calculados para as duas retas. Figura 75 – Fórmulas para cálculo de retas perpendiculares Figura 76 – Resultados das fórmulas para cálculo de retas perpendiculares 60 Unidade II A figura a seguir fornece os gráficos das duas retas perpendiculares desse exemplo. Figura 77 – Retas perpendiculares: y(x)=3x+2 em azul e y(x)=- 1 3 x+2 em laranja Saiba mais Relações lineares são frequentes em Física. Por exemplo, a segunda lei de Newton, que afirma que a força resultante F é igual ao produto da massa m de um corpo pela sua aceleração a (F=m.a), é uma relação linear. Se considerarmos F(a), ou seja, que a aceleração é uma variável e a massa do corpo é fixa, vemos que m corresponderia ao coeficiente angular e que o coeficiente linear seria nulo, pois não temos nenhum termo aditivo constante na equação. Para mais detalhes sobre a segunda lei de Newton: HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. v. 1. Para mais fórmulas no Excel: MCFEDRIES, P. Fórmulas e funções com Microsoft Excel. Rio de Janeiro: Ciência Moderna, 2005. 61 TÓPICOS DE INFORMÁTICA 6 FUNÇÃO DO 2º GRAU 6.1 Equação e gráfico Uma função é dita do segundo grau se sua equação é da forma y(x)= ax2+bx+c, com a≠0 e a, b e c constantes. A representação gráfica de uma função do segundo grau é uma parábola. O coeficiente a da equação nos dá informação sobre a concavidade da parábola: se a>0, a parábola tem concavidade para cima, porém se a<0, a concavidade é para baixo. O coeficiente c, por sua vez, é a posição na qual a parábola intercepta o eixo y. O domínio de uma função do 2º grau é o conjunto dos números reais. Como exemplo, vamos analisar a função y(x) = -x2+5x-4. Seu gráfico está representado na figura a seguir. Note que o gráfico tem concavidade para baixo, conforme esperado, pois a= -1 e a<0, e que ele cruza o eixo y em y=-4, conforme esperado, pois c= -4 na equação. Figura 78 – Gráfico de y(x) = -x2+5x-4 6.2 Raízes da função do 2º grau Definimos raiz de uma função como o valor do domínio para o qual a função cruza o eixo x. A função do segundo grau pode ter duas raízes distintas, uma raiz (ou, equivalentemente, duas raízes idênticas) ou nenhuma raiz, o que é definido pelo discriminante ∆ = b2-4ac: • Se o discriminante for positivo (∆>0), temos duas raízes reais e distintas. • Se o discriminante for nulo (∆=0), temos uma única raiz. 62 Unidade II • Se o discriminante for negativo (∆<0), não temos raízes reais. Esses casos são ilustrados na figura a seguir. Com o valor do discriminante ∆, caso esse seja positivo ou nulo, as raízes x1 e x2 podem ser calculadas por: x b a1 2 , x b a1 2 Repare que se ∆ for nulo (∆=0), as raízes x1 e x2 têm valores idênticos. ∆ > 0 ∆ = 0 ∆ < 0 a < 0 a > 0 Figura 79 – Parábolas, raízes e determinantes 6.3 Vértice da parábola O vértice V é o ponto extremo (ponto de máximo ou de mínimo) de uma parábola e suas coordenadas são representadas por V=(xv,yv). O vértice é o ponto máximo de uma parábola de concavidade para baixo ou o ponto mínimo de uma parábola de concavidade para cima. A abscissa do vértice (xv) e a ordenada do vértice (yv) são calculadas, respectivamente, por: x b aV 2 e y aV 4 A figura a seguir mostra a localização do vértice de uma parábola com concavidade para cima (a>0) e duas raízes reais e distintas (∆>0). 63 TÓPICOS DE INFORMÁTICA yV xV Figura 80 – Vértice de uma parábola Note que a coordenada x do vértice é o ponto médio entre as duas raízes da parábola; nesse caso, temos duas raízes reais e distintas (∆>0). No caso de uma única raiz (∆=0), a coordenada x do vértice coincide com essa raiz. 6.4 Cálculos das raízes e do vértice usando planilha eletrônica Para os cálculos das raízes e do vértice de uma função do 2º grau, os valores dados como entrada são os valores dos coeficientes a, b e c da equação do segundo grau y(x) = ax2 + bx + c. Considere como exemplo o caso da função y(x) = x2 – 2x – 3, os coeficientes são a=1, b=-2 e c=-3. Podemos elaborar uma planilha no Excel similar à apresentada na figura seguinte. Os valores são atribuídos às células B3, B5 e B7 e são inseridas fórmulas nas células B9, B11, B13, B15 e B17. Repare que foram atribuídos os valores 1, -2 e -3, correspondentes aos coeficientes da equação de segundo grau do exemplo (respectivamente, às células B3, B5 e B7). As fórmulas nas células B9, B11, B13, B15 e B17 são: • =B5^2-4*B3*B7, na célula B9. • =SE(B9<0;”Não há raiz”; (-1*B5+RAIZ(B9))/(2*B3)), na célula B11. • =SE(B9<0;”Não há raiz”; (-1*B5-RAIZ(B9))/(2*B3)), na célula B13. • =(-1*B5)/(2*B3), na célula B15. • =(-1*B9)/(4*B3), na célula B17. A execução das fórmulas resulta nos valores ilustrados na figura 82. Note que, nesse caso, delta é maior do que zero e temos duas raízes reais e distintas, 3 e -1. 64 Unidade II Figura 81 – Trecho de planilha para cálculo das raízes e do vértice de uma função do segundo grau Figura 82 – Trecho de planilha para calcular os valores das raízes e das coordenadas do vértice de uma função do 2º grau Se alterarmos os valores de a, b e c para -2, 4 e -5, respectivamente, vamos obter os resultados expressos na figura a seguir. Note que, nesse caso, o discriminante ∆ é negativo; logo, não temos raízes reais, e a mensagem usada, para esse caso, na função SE() aparece na planilha. 65 TÓPICOS DE INFORMÁTICA Figura 83 – Função do 2º grau sem raízes reais 6.5 Construção de gráficos de parábolas Para construir o gráfico de uma função do segundo grau, elabore uma tabela na planilha do Excel, digitando valores nas células que representarão pontos do domínio da função (x) e insira fórmulas nas células para o cálculo das respectivas imagens (y(x)). A figura a seguir ilustra esse procedimento para afunção y=x2-2x-3. Figura 84 – Trecho de planilha com fórmula na célula B2 para calcular a função y=x2-2x-3, com x dado em A2 Copie a fórmula da célula B2 até a célula B10 e obtenha os resultados expostos na figura a seguir. 66 Unidade II Figura 85 – Valores de x e y(x) da função y(x) = x2-2x-3 Selecione a faixa de valores de A1 até B10. Acione o assistente de gráfico, optando pelo gráfico do tipo dispersão, subtipo com linhas suaves e pontos. Figura 86 – Construção do gráfico da função y(x) = x2-2x-3 A etapa seguinte é nomear os eixos e atribuir um título ao gráfico. O gráfico com a parábola de equação y(x) = x2-2x-3 está na figura seguinte. Note que o gráfico tem concavidade para cima, como esperado pelo coeficiente a=1, e que cruza o eixo y em y=-3, como esperado para c=-3. Do gráfico, vemos que a parábola tem duas raízes reais e distintas, -1 e 3. 67 TÓPICOS DE INFORMÁTICA Figura 87 – Gráfico de y(x) = x2-2x-3 6.6 Funções do tipo y=a.x2 Os gráficos de funções do tipo y(x) = ax2 são parábolas cujos vértices localizam-se na origem (0,0). Como exemplo, vamos comparar os gráficos de diversas parábolas com vértice na origem y1=x 2, y2=2.x 2 e y3=0,5.x 2 . As fórmulas usadas na planilha, os resultados dessas fórmulas e os gráficos estão nas figuras a seguir, respectivamente. Figura 88 – Fórmulas para o cálculo dos pontos das funções y1=x 2, y2=2.x 2 e y3=0,5.x 2 68 Unidade II Figura 89 – Resultados das fórmulas para cálculo das funções y1=x 2, y2=2.x 2 e y3=0,5.x 2 Gráfico de parábolas do tipo y=ax2 Figura 90 – Gráficos das funções y1=x 2, y2=2x 2 e y3=0,5x 2 Agora, vamos esboçar os gráficos das funções y1 = x 2 e y2 = -x 2. Nas figuras a seguir estão as fórmulas utilizadas na planilha e os resultados dessas fórmulas. 69 TÓPICOS DE INFORMÁTICA Figura 91 – Fórmulas para elaboração do gráfico de y1 = x 2 e y2 = -x 2 Figura 92 – Resultados das fórmulas da figura anterior Na figura seguinte estão exibidos os gráficos de y1=x 2 e y2=-x 2. A parábola y1 tem concavidade para cima (a>0) e a parábola y2 tem concavidade para baixo (a<0), sendo que o gráfico de uma é o mesmo da outra, mas espelhado em relação ao eixo x. 70 Unidade II Gráfico de parábolas do tipo y=ax2 Figura 93 – Gráficos das funções y1=x 2 e y2=-x 2 6.7 Efeito do coeficiente c em parábolas do tipo y=ax2+c Quando tratamos da reta cuja equação é do tipo y(x)=a.x+b, o termo que não multiplica x é o coeficiente linear, ponto em que a reta cruza o eixo y. De maneira similar, para parábolas de equação y(x)=ax2+bx+c, o termo que não multiplica x ou x2 dá o ponto em que a parábola cruza o eixo y. Vamos construir o gráfico das funções y(x)=x2-5, y(x)=x2 e y(x)=x2+5. Na planilha a seguir, temos as fórmulas para o cálculo dessas funções, para valores de x variando de -5 até +5. Figura 94 – Fórmulas para o cálculo de y(x)=x2-5, y(x)=x2 e y(x)=x2+5 71 TÓPICOS DE INFORMÁTICA Figura 95 – Valores obtidos pelos cálculos das fórmulas da figura anterior Na figura a seguir, temos os gráficos das parábolas de equações y(x)=x2-5, y(x)=x2 e y(x)=x2+5. Gráfico de parábolas com diferentes coeficientes c Figura 96 – Gráficos de parábolas do tipo y(x)=ax2+bx+c com diferentes coeficientes c Note que a primeira função, em azul, intercepta o eixo y em y=-5, como esperado, pois c=-5. A segunda função, em laranja, intercepta o eixo y em y=0, como esperado, pois c=0. A terceira função, em cinza, intercepta o eixo y em y=5, como esperado, pois c=5. 6.8 Efeito do coeficiente b em parábolas do tipo y=ax2+bx Para analisar o efeito do coeficiente b nos gráficos de funções do tipo y(x)=ax2+bx+c, vamos fazer os gráficos das funções y(x)=x2-5x, y(x)=x2 e y(x)=x2+5x. Nas figuras a seguir, temos as fórmulas usadas para tanto e os resultados dos cálculos dessas fórmulas. 72 Unidade II Figura 97 – Fórmulas usadas no cálculo dos pontos das funções y(x)=x2-5x, y(x)=x2 e y(x)=x2+5x Figura 98 – Resultados das fórmulas usadas no cálculo dos pontos das funções y(x)=x2-5x, y(x)=x2 e y(x)=x2+5x 73 TÓPICOS DE INFORMÁTICA A seguir, temos os gráficos dessas funções: Gráfico de parábolas com diferentes coeficientes b Figura 99 – Efeito da alteração do coeficiente b em parábolas do tipo y(x)=ax2+bx+c Saiba mais Diversas relações em Física seguem uma função quadrática. Um exemplo é a energia cinética EC, calculada pelo produto da metade da massa m do corpo pelo quadrado da sua velocidade v, ou seja: EC=(m/2)v 2 Note que o gráfico da energia cinética é uma parábola com concavidade para cima e que passa pela origem. Para mais detalhes sobre a energia cinética: HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. v. 1. Para mais fórmulas no Excel: MCFEDRIES, P. Fórmulas e funções com Microsoft Excel. Rio de Janeiro: Ciência Moderna, 2005. 74 Unidade II 7 FUNÇÕES SENO E FUNÇÃO COSSENO 7.1 Circunferência trigonométrica Considere a circunferência trigonométrica, um círculo de raio igual a 1, utilizado para representar ângulos e funções trigonométricas. Para compreendermos a equivalência de um ângulo em graus e em radianos, basta lembrarmos que meia volta na circunferência corresponde a um ângulo de 180º, o que equivale a π radianos. Logo, para converter um ângulo qualquer, dado em graus, para radianos, basta multiplicar o valor do ângulo por π/180. Lembrete O número π é um número irracional, que vale aproximadamente 3,14. Considere um ângulo θ dado em graus. As equivalências de alguns valores de x em graus e em radianos são mostradas na tabela a seguir. Tabela 4 – Ângulos em graus e radianos θ (o) θ (rad) 0 0 90 π/2 180 π 270 3π/2 360 2π Na figura a seguir, temos uma circunferência trigonométrica com os ângulos da tabela anterior indicados. Note que começamos a percorrer a circunferência a partir do eixo x positivo e seguimos sempre em sentido anti-horário para ângulos positivos. Os ângulos não se limitam a uma volta na circunferência trigonométrica: duas voltas seriam equivalentes a um ângulo de 4π radianos. 180º = 3π/2 rad 90º = π/2 rad 0º = 0 radθ180º = π rad Figura 100 – Ângulos na circunferência trigonométrica 75 TÓPICOS DE INFORMÁTICA A seguir, veja a “projeção” OP1 do segmento OP no eixo horizontal e a projeção OP2 do segmento OP no eixo vertical. Lembre-se que o segmento OP mede 1, já que o raio da circunferência é unitário. P y xθsen (θ) cos (θ) Figura 101 – Projeções do segmento OP A projeção de OP no eixo x representa cos(θ), e a projeção de OP no eixo y representa sen(θ), sendo -1 ≤ cos(θ) ≤ +1 e -1 ≤ sen(θ) ≤ +1. A tabela a seguir mostra alguns valores de cosseno e de seno para ângulos com intervalo de 90 graus, a partir do zero. Tabela 5 – Valores de seno e cosseno de alguns ângulos x (graus) x (rad) cos(x) sen(x) 0 0 1 0 90 π/2 0 1 180 π -1 0 270 3π/2 0 -1 360 2π 1 0 Observe que na segunda volta sobre a circunferência trigonométrica, ou seja, somando 2π ao ângulo, passaremos pelos mesmos pontos, e os valores de seno e cosseno voltam a se repetir. Dizemos que o cosseno e o seno são funções periódicas, pois seus valores repetem-se em intervalos de 2π. As funções seno e cosseno têm, portanto, período 2π. 7.2 Gráfico da função y(x)=cos(x) Para analisarmos o comportamento da função cosseno, podemos construir o gráfico da função y(x)=cos(x). O domínio de y(x)=cos(x) é o conjunto dos números reais, e a imagem é -1 ≤ y ≤ 1. Tomemos alguns valores do domínio de y(x)=cos(x) e calculemos as respectivas imagens. Isso pode ser feito, por exemplo, atribuindo-se valores nas células da coluna A, desde a linha 2 até a linha 31, de 76 Unidade II -3,3 até 3,3, com incremento de 0,3. Para o cálculo dos valores de imagem, inserimos a seguinte fórmula na célula B2 e copiamos a fórmula até a célula B31. =cos(A2) Automaticamente, a fórmula será atualizada ao longo da coluna para os endereços de célula correspondentes, ou seja, na célula B3 a fórmula será =cos(A3) e assim por diante. ObservaçãoComo COS() é uma função e precisa de um parâmetro de entrada para ser calculada, é necessário que esse valor seja dado sempre entre parênteses. A planilha realizará o cálculo do cosseno apenas se seguirmos o formato COS(2), em que 2 é o argumento, enquanto COS 2 ou COS2 resultará em erro. Figura 102 – Fórmula para o cálculo do cosseno Como resultado, temos os pares de valores exibidos na figura a seguir. O conjunto de valores de y (valores exibidos na coluna B) é o cosseno dos respectivos valores de x. 77 TÓPICOS DE INFORMÁTICA Figura 103 – Pares (x,y) da função y(x)=cos(x) Para construir o gráfico, selecione o conjunto de valores desde a célula A1 até a célula B24 (posicione o cursor na célula A1, mantenha o botão esquerdo do mouse pressionado, mova o cursor para a coluna B e desloque-o até o final do intervalo das células). Selecione a aba Inserir e escolha o tipo e o subtipo de gráfico. A próxima etapa consiste em adicionar título ao gráfico e nomear os eixos de valores, basta selecionar o gráfico, clicando na aba Design e em seguida em Adicionar Elemento Gráfico. 78 Unidade II Figura 104 – Construção do gráfico da função y(x)=cos(x) Figura 105 – Inserção do título e títulos dos eixos no gráfico da função y(x)=cos(x) 79 TÓPICOS DE INFORMÁTICA O gráfico resultante está ilustrado na figura a seguir. Trata-se de uma função periódica de período 2π, ou seja, que se repete em intervalos de 2π. A amplitude é definida como o valor entre a linha média (nesse caso, o eixo x) e um ponto de máximo ou mínimo, e é igual a 1. Em alguns trechos, a função cosseno é crescente e, em outros, é decrescente. Seu gráfico é chamado de cossenoide. Note que o gráfico do cosseno não é limitado. Conforme mostra a figura a seguir, esse comportamento ocorre porque escolhemos um intervalo limitado para o cálculo dos pontos da função. Figura 106 – Gráfico da função y(x)=cos(x) Lembrete A planilha eletrônica trabalha com valores em radianos para o cálculo de funções trigonométricas. Isso pode ser visto no gráfico do cosseno, em que a função vai a zero em aproximadamente x = 1,6, o que corresponderia a π/2. Para uma visualização mais clara da periodicidade da função cosseno, podemos incluir mais de um período no gráfico, ou seja, incluir valores de x inferiores a -π e superiores a π, como pode ser visto na figura a seguir. Note que a função estende-se indefinidamente tanto para x positivo quanto para x negativo, mas nosso gráfico está truncado, pois selecionamos um número finito de pontos em x (nesse caso, de -6,8 até 8,2). Figura 107 – Gráfico da função y(x)=cos(x) 80 Unidade II Lembrete Como COS() é uma função e precisa de um parâmetro de entrada para ser calculada, é necessário que esse valor seja dado sempre entre parênteses. A planilha realizará o cálculo do cosseno apenas se seguirmos o formato COS(2), em que 2 é o argumento, enquanto COS 2 ou COS2 resultará em erro. 7.3 Gráfico da função y(x)=sen(x) O procedimento para a construção do gráfico da função y(x)=sen(x) é similar ao adotado para o gráfico de y(x)=cos(x). O domínio de y(x)=sen(x) também é o conjunto dos números reais, e a imagem também é restrita ao intervalo -1 ≤ y ≤ 1. De modo similar ao executado para a função cosseno, tomemos, agora, alguns valores do domínio de y(x)=sen(x) e calculemos as respectivas imagens. Para tanto, podemos atribuir valores às células da coluna A, desde a linha 2 até a linha 31, tomando os mesmos valores do caso anterior. Em seguida, vamos inserir a seguinte fórmula na célula B2 e copiá-la até a célula B24. =sen(A2) Automaticamente, os endereços das células na fórmula serão atualizados ao longo da coluna, ou seja, na célula B3 a fórmula será sen(A3) e assim por diante. Observação O Excel corrigirá ortograficamente “sen(A3)” para “sem(A3)”. Temos duas opções: clique sobre a expressão e corrija manualmente ou pressione CTRL+Z logo após a correção automática para desfazer a correção proposta pelo Excel. 81 TÓPICOS DE INFORMÁTICA Figura 108 – Fórmula para o cálculo do seno Como resultado, temos os pares de valores exibidos na figura a seguir. O conjunto de valores de y (imagem da função, exibidos na coluna B) é igual ao seno dos respectivos valores de x (exibidos na coluna A). Selecione o conjunto de valores desde a célula A1 até a célula B4 (para isso, posicione o cursor na célula A1, mantenha o botão esquerdo do mouse pressionado, mova o cursor para a coluna B e desloque-o até o final do intervalo das células). Clique na aba Inserir e escolha o tipo e o subtipo de gráfico. A próxima etapa consiste em adicionar título ao gráfico e nomear os eixos de valores. 82 Unidade II Figura 109 – Pares (x,y) da função y=senx Figura 110 – Construção do gráfico da função y(x)=sen(x) 83 TÓPICOS DE INFORMÁTICA Figura 111 – Inserção do título do gráfico e dos eixos para y(x)=sen(x) O gráfico resultante está ilustrado na figura a seguir. Trata-se de uma função periódica, ou seja, que se repete em intervalos de 2π. A amplitude de y(x)=sen(x) é 1. Em alguns trechos, a função seno é crescente e, em outros, é decrescente. Seu gráfico é chamado de senoide. Note que o gráfico do seno não é limitado: esse comportamento é visto na figura porque escolhemos um intervalo limitado para o cálculo dos pontos da função. Figura 112 – Gráfico da função y(x)=sen(x) 84 Unidade II Novamente, vamos incluir mais pontos em x para que a periodicidade da função fique mais evidente: Figura 113 – Gráfico da função y(x)=sen(x) Comparando a figura 107 com esta última, notamos que as funções seno e cosseno assumem valores diferentes em zero, enquanto cos(0)=1, sen(0)=0. Esse critério é bom para diferenciar as duas funções. Vemos ainda que a função cosseno é uma função par, ou seja, cos(x)=cos(-x), enquanto a função seno é ímpar, ou seja, sen(x)=-sen(-x). A amplitude (A) e o período (P) da função seno estão assinalados no gráfico a seguir. Note que, para a função seno, A=1 e P=2π (aproximadamente 6,3). Figura 114 – Gráfico da função y(x)=sen(x) com a amplitude (A) e período (P) assinalados 7.4 Variações na amplitude As funções seno e cosseno têm valores limitados entre -1 e +1. Uma forma de alterar a amplitude dessas funções é multiplicá-las por uma constante. Por exemplo, a função y=4.senx passa a ter valores entre -4 e +4, ou seja, tem amplitude igual a 4 e período de 2π. Já a função y=0,5.senx passa a ter valores entre -0,5 e +0,5, ou seja, tem amplitude igual a 0,5 e período de 2π. Podemos construir, no mesmo sistema de eixos, os gráficos de y1=sen(x), y2=4.sen(x) e y3=0,5.sen(x), com o auxílio do “assistente de gráfico” do Excel, para analisar o efeito de diferentes amplitudes na função seno. A figura a seguir mostra um trecho de uma tabela, em planilha eletrônica, contendo 85 TÓPICOS DE INFORMÁTICA alguns valores dos domínios das funções e as fórmulas inseridas nas células B2, C2 e D2 relacionadas, respectivamente, com as funções y1=sen(x), y2=4.sen(x) e y3=0,5.sen(x). Figura 115 – Fórmulas para cálculo das funções y1=sen(x), y2=4.sen(x) e y3=0,5.sen(x) Os resultados das cópias das fórmulas de B2 até a célula B24, de C2 até célula C24 e de D2 até D24 estão ilustrados na figura a seguir. Para gerar o gráfico, selecionamos o conjunto dos valores, incluindo as quatro colunas com dados, clicamos na aba Inserir, escolhemos tipo e subtipo de gráfico. Em seguida, nomeamos o gráfico e os eixos. Figura 116 – Valores das funções y1=sen(x), y2=4.sen(x) e y3=0,5.sen(x) 86 Unidade II Figura 117 – Efeito da variação de amplitude em funções periódicas. y1=sen(x), y2=4.sen(x) e y3=0,5.sen(x) 7.5 Variações no período Para variar os períodos das funções seno e cosseno, devemos multiplicar os argumentos das funções pelo inverso (1/x) do fator que desejamos aplicar no período. Vamos, para tanto, estudar as funções y1=cos(x) e y2=cos(2x). As funções seno e cosseno, de período P, podem ser escritas como: cos . , . 2 2 P x sen P x A função y1=cos(x) tem amplitude igual a 1 e período de 2π radianos, pois o argumento do cosseno é equivalente a 1.x e 2 1 2 P P Já a função y2=cos(2x) tem amplitude igual a 1 e período de π radianos, pois 2 2 2 2 P P Outra forma de compreender o período de funções trigonométricas é com o seguinte cenário: podemos pensar que o período seria o tempo que a função levaria para executar um ciclo completo, ou seja, para voltar a se repetir. A velocidade da função y2=cos(2x) seria o dobro da velocidade da função y1=cos(x). Logo, o tempo para que y2=cos(2x) execute um ciclo completo seria metade do 87 TÓPICOS DE INFORMÁTICA tempo necessário para y1=cos(x). Ou seja, se o período de y1=cos(x) é 2π radianos, o período de y2=cos(2x) é π radianos. Vamos construir, no mesmo sistema de eixos, os gráficos de y1=cos(x) e y2=cos(2x). A figura a seguir mostra um trecho de uma tabela, em planilha eletrônica, contendo alguns valores dos domínios das funções, e as fórmulas inseridas nas células B2 e C2 relacionadas, respectivamente, com as funções y1=cos(x) e y2=cos(2x). Figura 118 – Trecho de tabela com as fórmulas para o cálculo das funções y1=cos(x) e y2=cos(2x) Os resultados das cópias das fórmulas de B2 até a célula B24 e de C2 até a célula C24 estão ilustrados na figura a seguir. Figura 119 – Valores das funções y1=cos(x) e y2=cos(2x) Os procedimentos a serem adotados são idênticos aos já praticados: selecionar os dados, clicar na aba Inserir, escolher o tipo e subtipo de gráfico, além de nomear o gráfico e os eixos clicando no gráfico e em seguida na aba Design. 88 Unidade II A figura a seguir exibe os gráficos obtidos. Note que a função y2=cos(2x) oscila mais rápido do que a função y1=cos(x). Efeito de uma constante multiplicativa no argumento de funções periódicas Figura 120 – Gráficos de y1=cos(x) e y2=cos(2x) O efeito da alteração do período pode ser visualizado melhor se incluirmos no gráfico mais de um período. Na figura a seguir, vemos claramente que P1 é o dobro de P2. Efeito de uma constante multiplicativa no argumento de funções periódicas Figura 121 – Gráficos de y1=cos(x) e y2=cos(2x) com respectivos períodos (P1 e P2) assinalados 89 TÓPICOS DE INFORMÁTICA Saiba mais As funções seno e cosseno são usadas em Física sempre que representamos um comportamento oscilatório. No caso de um oscilador harmônico simples, sem amortecimento, não há ação de força externa, e a posição y(t) do oscilador em função do tempo t pode ser representada por: y(t)=A.cos(ωt+ϕ), em que A é a amplitude do movimento, ω é a frequência angular ou pulsação e ϕ é a fase inicial. A fase inicial corresponde à posição angular do início do movimento, enquanto a frequência angular se relaciona com o período P do movimento por ω=2π/P. As análises que fizemos sobre amplitude e constante multiplicativa no argumento de funções periódicas aplicam-se perfeitamente ao caso de osciladores. Para mais detalhes sobre oscilações: HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. v. 2. 8 FUNÇÃO EXPONENCIAL 8.1 Função exponencial de base a A equação relacionada com uma função exponencial de base a é y(x)=ax. A base a deve ser um número real maior que zero e diferente de 1. O domínio da função y(x)=ax é o conjunto dos números reais, e a imagem é o conjunto dos números maiores que zero. Usaremos o Excel para construir o gráfico da função y1(x)=2 x. Na figura a seguir, temos a fórmula usada para calcular os valores de y do gráfico, valores estes apresentados na figura seguinte. 90 Unidade II Figura 122 – Fórmula para o cálculo de y1(x)=2 x Figura 123 – Valores para elaboração do gráfico de y1(x)=2 x A figura a seguir ilustra o gráfico da função y1(x)=2 x. f(x)=2x Figura 124 – Gráfico de y1(x)=2 x 91 TÓPICOS DE INFORMÁTICA Agora, usaremos o Excel para construir o gráfico da função y2(x)=0,5 x. Na figura a seguir, temos a fórmula usada para calcular os valores de y do gráfico, valores apresentados em seguida. Figura 125 – Fórmula para o cálculo de y2(x)=0,5 x Figura 126 – Valores para elaboração do gráfico de y2(x)=0,5 x A figura a seguir ilustra o gráfico de y2=0,5 x. f(x)=0,5x Figura 127 – Gráfico de y2=0,5 x 92 Unidade II 8.2 Função exponencial de base e A função exponencial de base e é dada por: y(x)=ex, em que e é o número neperiano, um número irracional que vale aproximadamente 2,72. Para construir o gráfico dessa função, atribua valores para x nas células da coluna A, desde a linha 2 até a linha 12 e, inserindo a fórmula =EXP(A2) na célula B2, copie a fórmula até a célula B8 (figura a seguir). Figura 128 – Fórmula para o cálculo da função y=ex Como resultado, temos os pares de valores exibidos a seguir: Figura 129 – Pares (x,y) da função y=ex Selecionando o conjunto de valores desde a célula A1 até a célula B12 e com o auxílio do assistente de gráfico, construímos o gráfico indicado na figura a seguir: 93 TÓPICOS DE INFORMÁTICA f(x)=ex Figura 130 – Gráfico da função y=ex Saiba mais A função exponencial surge, em Física, quando estudamos oscilações amortecidas. A exponencial negativa na expressão a seguir é responsável pela queda das oscilações geradas pelo amortecimento. Na expressão, A é a amplitude do movimiento, ω a pulsação das oscilações amortecidas, ϕ a fase inicial e γ o parâmetro de amortecimento. A posição y(t) do oscilador amortecido em função do tempo é: y(t) = Ae-ytcos(ωt+ϕ) Essa expressão é válida para um tipo de amortecimento chamado amortecimento fraco. Para mais detalhes e para os demais tipos de amortecimento, consulte: HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. v. 2. 8.3 Função logarítmica Uma função logarítmica de grande interesse para a Física e para a Engenharia é a função logaritmo neperiano, indicada por y(x)=ln(x). Essa função é a inversa de y(x)=ex e seu gráfico é dado na figura a seguir. No Excel, atribuindo valor à célula A2, por exemplo, o logaritmo neperiano de A2 será calculado em B2 pela fórmula: =LN(A2) 94 Unidade II Nessa fórmula, A2 é o argumento da função e, no caso da função logarítmica, deve ser um número maior do que zero, excluindo o zero. O domínio da função y=ln(x) é, portanto, o conjunto de valores tais que x>0. f(x)=Ln(x) Figura 131 – Gráfico de y(x)=ln(x) Uma aplicação em Física e Engenharia da função exponencial y(x)=ex é o estudo das oscilações amortecidas. Oscilações sem amortecimento podem ser representadas por funções seno ou cosseno, de amplitude constante. Quando há amortecimento, as oscilações são representadas por seno ou cosseno, mas a amplitude cai com a função exponencial de expoente negativo e-x, ou seja: y(t)=e-t.cos(t) O gráfico dessa função é representado na figura a seguir: 95 TÓPICOS DE INFORMÁTICA Figura 132 – Gráfico de uma função periódica amortecida Na próxima figura, vemos que a função é um cosseno modulado por uma envoltória do tipo e-t. Figura 133 – Gráfico de uma função periódica amortecida com e-t como envoltória 96 Unidade II Resumo Uma função y=f(x) é dita linear se ela pode ser representada sob a forma y=ax+b, em que a é o coeficiente angular e b é o coeficiente linear. O coeficiente angular dá a inclinação da reta, enquanto o coeficiente linear fornece onde a reta intercepta o eixo y. Se o coeficiente a é positivo, a reta é crescente; se o coeficiente a é negativo, a reta é decrescente. Para que duas ou mais retas sejam paralelas, elas devem ter a mesma inclinação e, consequentemente, o mesmo coeficiente angular. Para que duas retas sejam perpendiculares, o coeficiente angular de uma deve ser o inverso do oposto do coeficiente angular da outra. Para que uma reta passe pela origem, ela deve ter coeficiente linear nulo. Ao longo desta unidade, apresentamos gráficos de diversas retas: paralelas, perpendiculares e concorrentes na origem. Uma função y=f(x) é dita uma função do segundograu se pode ser escrita da forma y(x)=ax2+bx+c. Seu gráfico é representado por uma parábola. O coeficiente a determina a concavidade da parábola: se a é positivo, a concavidade é para cima; se a é negativo, a concavidade é para baixo. De forma similar ao que acontece com a reta, o termo independente da variável, nesse caso c, dá o ponto onde a função intercepta o eixo y. O número de raízes de uma função do segundo grau é obtido pelo seu discriminante ∆, calculado como ∆=b2-4ac. No caso de discriminante nulo, temos duas raízes reais e idênticas. No caso de discriminante positivo, temos duas raízes reais e distintas. No caso de discriminante negativo, não temos raízes reais. As raízes são calculadas por: b a2 Apresentamos os procedimentos para a construção de gráficos de parábolas usando planilha eletrônica e para o cálculo das raízes e dos vértices das funções dessas parábolas. Já as funções seno e cosseno são funções periódicas de período 2π, limitadas no eixo y entre -1 e +1. Uma forma de alterar a amplitude dessas funções é multiplicá-las por uma amplitude A, de forma que a função 97 TÓPICOS DE INFORMÁTICA resultante passa a oscilar entre –A e +A. Uma forma de alterar o período de oscilação dessas funções é multiplicar o argumento por um valor: y(x)=cos(2x) tem a metade do período de y(x)=cos(x). Foram apresentados, ao longo da unidade, os procedimentos para elaborar gráficos de funções seno e cosseno usando planilha eletrônica. Também analisamos os efeitos, sobre o gráfico, da amplitude e de uma constante multiplicativa no argumento da função. Uma função exponencial é aquela da forma y(x)=ax. Se a é maior do que 1, a função é crescente; se a está contido no intervalo ]0,1[, a função é decrescente. Uma função f(x) é classificada como função exponencial de base e se sua equação pode ser escrita como y(x)=eax. Se a é um número positivo, a função é crescente; se a é negativo, a função é decrescente. Funções do tipo y=eax cruzam o eixo y em 1, independentemente do valor de a. A função inversa da exponencial de base e é o logaritmo neperiano ln(x). Foram apresentados os gráficos de funções exponenciais de expoente positivo e negativo e o gráfico da função logaritmo neperiano. Exercícios Questão 1. Sempre que se produz um determinado produto, procura-se determinar o que é conhecido como ponto de equilíbrio econômico. Esse ponto indica a quantidade de produtos que, vendida a um determinado preço, produz receita suficiente para pagar todas as despesas inerentes à fabricação e distribuição dos produtos. Uma empresa que fabrica equipamentos eletrônicos e que vende cada um por R$ 1.500,00 está procurando determinar o ponto de equilíbrio. Na simulação feita para a determinação do custo foi encontrada a tabela a seguir: Tabela 6 Quantidade (n) Custo (R$) 0 400.000,00 100 500.000,00 500 850.000,00 800 1.150.000,00 1000 1.200.000,00 1300 1.550.000,00 98 Unidade II Assinale a alternativa que apresenta o gráfico traçado no Excel™ e que mostra o ponto de equilíbrio correto: A) 0 500.000,00 1.000.000,00 1.500.000,00 2.000.000,00 2.500.000,00 3.000.000,00 40 0 80 0 12 0020 0 60 0 10 00 14 0010 0 50 0 90 0 13 0030 0 70 0 11 0050 45 0 85 0 12 5025 0 65 0 10 5015 0 55 0 95 0 13 5035 0 75 0 11 50 B) 0 500.000,00 1.000.000,00 1.500.000,00 2.000.000,00 2.500.000,00 40 0 80 0 12 0020 0 60 0 10 00 14 0010 0 50 0 90 0 13 0030 0 70 0 11 0050 45 0 85 0 12 5025 0 65 0 10 5015 0 55 0 95 0 13 5035 0 75 0 11 50 C) 0 200.000,00 400.000,00 600.000,00 1.000.000,00 800.000,00 1.400.000,00 1.200.000,00 1.800.000,00 1.600.000,00 40 0 80 0 12 0020 0 60 0 10 00 14 0010 0 50 0 90 0 13 0030 0 70 0 11 0050 45 0 85 0 12 5025 0 65 0 10 5015 0 55 0 95 0 13 5035 0 75 0 11 50 99 TÓPICOS DE INFORMÁTICA D) 0 500.000,00 1.000.000,00 1.500.000,00 2.000.000,00 2.500.000,00 40 0 80 0 12 0020 0 60 0 10 00 14 0010 0 50 0 90 0 13 0030 0 70 0 11 0050 45 0 85 0 12 5025 0 65 0 10 5015 0 55 0 95 0 13 5035 0 75 0 11 50 E) 0 - 500.000,00 500.000,00 1.000.000,00 1.500.000,00 2.000.000,00 40 0 80 0 12 0020 0 60 0 10 00 14 0010 0 50 0 90 0 13 0030 0 70 0 11 0050 45 0 85 0 12 5025 0 65 0 10 5015 0 55 0 95 0 13 5035 0 75 0 11 50 Resposta correta: alternativa B. Análise das alternativas A) Alternativa incorreta. Justificativa: com o valor unitário de venda é possível fazer uma tabela que elenque além do custo de produção a receita. Tabela 7 Quantidade (n) Custo (R$) Receita (R$) 0 400.000,00 - 100 500.000,00 150.000,00 500 850.000,00 750.000,00 800 1.150.000,00 1.200.000,00 1000 1.200.000,00 1.500.000,00 1300 1.550.000,00 1.950.000,00 100 Unidade II A receita é linearmente dependente da quantidade, pois ela é o produto da quantidade pelo preço de venda. Ou seja, o gráfico dessa função é uma reta, que passa pela origem e termina em R$ 1.950.000,00. Na alternativa apresentada, nenhuma das retas contém a origem. B) Alternativa correta. Justificativa: além do exposto na justificativa da alternativa A, o custo é praticamente linear com a quantidade, partindo de R$ 400.000,00 quando a quantidade vendida é zero e terminando em R$ 1.550.000,00 quando a quantidade vendida é de 1.300 unidades. Note que a reta azul representa o custo e a vermelha, a receita. Nessa figura o custo e a receita são iguais (ponto de equilíbrio) quando a quantidade é de 650 unidades. C) Alternativa incorreta. Justificativa: embora a linha que represente a receita contenha a origem e varie linearmente com a quantidade, é possível observar que, para uma quantidade de 800 unidades, a receita é de R$ 800.000,00, o que indica um preço unitário de R$ 1.000,00. Observa-se, também, que o gráfico não apresenta ponto de equilíbrio. D) Alternativa incorreta. Justificativa: embora a reta que representa a receita esteja correta, a que representa os custos não está. Note que no gráfico apresentado o custo é nulo quando a quantidade vendida é igual a zero. E) Alternativa incorreta. Justificativa: embora a reta que representa o custo esteja correta, a que representa a receita não está. Observe que, para a quantidade igual a zero, a linha que representa a receita apresenta um valor negativo. Questão 2. As instalações hidráulicas são muito importantes nos edifícios residenciais e industriais. Normalmente, em um edifício residencial, a água que alimenta os apartamentos provém de uma caixa d’água localizada no topo do prédio, que é alimentada por uma bomba hidráulica a partir de outra caixa d’água que fica no subsolo. A escolha da bomba e seu ponto de funcionamento são determinados em função de duas características conhecidas como vazão (Q) e altura manométrica (Hm). Suponha que, em uma instalação hidráulica, a vazão (Q) e a altura manométrica (H) da instalação estejam relacionadas pelos dados da tabela a seguir: 101 TÓPICOS DE INFORMÁTICA Tabela 8 Q (l/s) H (m) 0 40,0 1 39,9 2 39,8 3 38,1 4 37,0 5 36,5 6 36,0 7 34,8 8 33,5 10 30,0 12 24,0 14 15,0 Para alimentar essa instalação foi escolhida uma bomba hidráulica cuja relação entre a altura manométrica (Hm) e a vazão (Q) é: Hm = 0,55. Q2 Sendo que Q deve ser fornecido em l/s e Hm em metros. Sabendo que o ponto de funcionamento é aquele em que H = Hm , foi traçado o gráfico, usando o Excel, e determinado o ponto de funcionamento que estão representados corretamente na alternativa: A) 102 Unidade II B) C) 103 TÓPICOS DE INFORMÁTICA D) E) Resolução desta questão na plataforma. 104 REFERÊNCIAS Textuais BLOCH, S. C. Excel para engenheiros e cientistas. 4. ed. São Paulo: LTC, 2003. BOULOS, P. Cálculo diferencial e integral. São Paulo: Makron Books, 1999. v. 1. BRAULE, R. Estatística aplicada com Excel. Rio de Janeiro: Campus, 2001. BURDEN, R. L.; FAIRES, D. J.; BURDEN, A. M. Análise numérica. 3. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2016. CANTALICE, W.Excel do básico ao avançado. São Paulo: Brasport, 2008. CARMONA, T. Excel para profissionais. 2. ed. São Paulo: Digerati, 2006. DOLCE, O.; POMPEO, J. N. Fundamentos de Matemática Elementar: conjuntos e funções. 9. ed. São Paulo: Atual, 2013. v. 1. ___. Fundamentos de Matemática Elementar: geometria espacial. 9. ed. 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Disponível em: <https://www.exatuspr.com.br/arquivos/1445283548_engenheiro_ eletricista_branca.pdf>. Acesso em: 28 dez. 2016. 107 108 Informações: www.sepi.unip.br ou 0800 010 9000
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