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Logaritmos: propriedades operatórias Matemática 7A13 Aula O surgimento dos logaritmos permitiu transformar operações. Assim, uma potência podia ser transformada em uma multiplicação, uma multiplicação numa adição e uma divisão numa simples subtração. Com o advento das calculadoras, essas transformações perderam um pouco sua importância. Mesmo assim, diversas situações podem ser resolvidas utilizando propriedades que transformam operações em outras mais elementares. Assim, por exemplo, a equação exponencial 2x = 125 → x = ??????? pode ser resolvida com o auxílio das propriedades operatórias dos logaritmos, conforme veremos nesta aula. Propriedades operatórias As propriedades operatórias dos logaritmos podem ser demonstradas a partir da definição de logaritmos e tam- bém das propriedades da potenciação. Três dessas propriedades serão apresentadas, a seguir, e demonstradas na primeira das “situações para resolver“, propostas nesta aula. Propriedade 1 O logaritmo do produto de dois números positivos é, na mesma base, a soma dos logaritmos desses dois números: loga (A . B) = loga A + loga B Exemplo: log 60 = log (2 . 3 . 10) log 60 = log 2 + log 3 + log 10 Propriedade 2 O logaritmo do quociente de dois números positivos é, na mesma base, a diferença dos logaritmos desses dois números: loga A B = loga A – loga B Exemplo: log log5 10 2 = log 5 = log 10 – log 2 Propriedade 3 O logaritmo da potência de um número positivo é, na mesma base, o produto do expoente pelo logaritmo do número correspondente à base da potência: loga A n = n . loga A Exemplo: log 125 = log 53 log 125 = 3 . log 5 1 Matemática 2 Semiextensivo 01. Sabendo que log x = 5 e log y = –3, obtenha o valor de A = log (x3 · y) • Para calcular o que se pede, vamos utilizar as propriedades dos logaritmos. A = log (x3 · y) A = log x3 + log y A = 3 · log x + log y A = 3 · 5 + (–3) ⇒ A = 12 02. Numa calculadora, podemos obter os seguintes valores aproximados: log 2 ≅ 0,30 e log 3 ≅ 0,48. A partir desses dois valores, calcule o valor numérico para log 15. • Devemos, inicialmente, expressar o número 15 em função do número 2 e do número 3, lembrando que precisa- mos calcular o logaritmo de 15 na base 10. Assim, temos: log 15 = log 30 2 log 15 = log 30 – log 2 log 15 = log (3 · 10) – log 2 log 15 = log 3 + log 10 – log 2 log 15 ≅ 0,48 + 1 – 0,30 ⇒ log 15 ≅ 1,18 Situações resolvidas 01. Prove as três propriedades operatórias de logaritmos que foram apresentadas nesta aula. 02. Considerando que log 2 ≅ 0,30, obtenha a solução aproximada da equação exponencial 2x = 250. Situações para resolver Aula 13 3Matemática 7A 03. (UFPB) – Sabendo-se que, neste século, o número de habitantes de uma determinada cidade, no ano x, é estimado pela função h(x) = 5000 + log2 x − 2000 10 1000 , pode-se afirmar que o número estimado de habitantes dessa cidade, no ano de 2030, estará entre a) 4 000 e 5 000 b) 5 000 e 6 000 c) 6 000 e 7 000 d) 7 000 e 8 000 e) 8 000 e 9 000 04. Resolva a equação logarítmica (log x)2 – log x3 = 0 Testes Assimilação 13.01. Considerando que x = −log log2 232 4 e que y = log2 32 4 , é correto afirmar que: a) x = y b) x > y c) x < y d) x = 2y 13.02. Utilizando as propriedades operatórias de logaritmos, e supondo que A, B e C são números reais positivos, é correto afirmar que log A B C 3 2⋅ é igual a: a) 3log A + 2log B + log C b) 3log A + 2log B – log C c) 2log A + 3log B + log C d) 2log A – 3log B + log C 4 Semiextensivo 13.03. Se x = log155 + log153, então: a) x = 2 b) x = –1 c) x = 1 d) x = 0 13.04. Assinale a alternativa que contém o valor correto de A, sendo A = + + −log ( ) log ( )3 35 2 5 2 a) 1 b) 0 c) 2 d) 3 13.05. Se log x = 0,2 e log y = 0,5, então o logaritmo decimal de (x ∙ y)3 é igual a: a) 1,2 b) 1,8 c) 1,9 d) 2,1 13.06. Determinando-se o valor da expressão E, na igual- dade log E = 2log 3 + 5log 2, obtém-se: a) 41 b) 288 c) 47 d) 28 Aperfeiçoamento 13.07. (UFRGS) – Atribuindo para log 2 o valor 0,3, então os valores de log 0,2 e log 20 são, respectivamente, a) –0,7 e 3 b) –0,7 e 1,3 c) 0,3 e 1,3 d) 0,7 e 2,3 e) 0,7 e 3 13.08. (FMABC – SP) – Um comerciante usa a equação y = log2 800 – log2 x para estabelecer a relação entre y (número de unidades que ele compra de certo produto) e x (preço pelo qual deve ser vendida a unidade desse mesmo produto). Nessas condições, pela compra de 6 unidades, que quantia o comerciante deverá estabelecer para o preço unitário de venda de tal produto? a) R$ 12,00 b) R$ 12,50 c) R$ 14,00 d) R$ 14,50 13.09. (UFRGS) – Aproximando log 2 por 0,301, verificamos que o número 1610 está entre: a) 109 e 1010 b) 1010 e 1011 c) 1011 e 1012 d) 1012 e 1013 e) 1013 e 1014 Aula 13 5Matemática 7A 13.10. (ESPM – SP) – Se log 2 = a e log 3 = b, o valor de x na expressão 9x = 5 é igual a: a) 1 2 −a b b) 1−b a c) a b −2 d) a b− 2 e) b a −1 2 13.11. (UNIFAP – AP) – Eles têm certeza de que cairá algo sobre logaritmos na prova. Então eles treinam um pouco mais e, para testar o conhecimento de Marta, ele solicita que ela resolva o seguinte cálculo com logaritmos: 2log 2 + 2log 20 – 2log 200 – 2log 2000. Qual das alternativas Marta deve marcar como resposta correta? a) –8 b) 6 c) 8 d) 2 log 2 e) 2 log 20 13.12. (ESPM – SP) – Se log x + log x2 + log x3 + log x4 = –20, o valor de x é: a) 10 b) 0,1 c) 100 d) 0,01 e) 1 Aprofundamento 13.13. (FGV – SP) – A, B e C são inteiros positivos, tais que A ∙ log200 5 + B ∙ log200 2 = C. Em tais condições, A + B + C é igual a: a) 0 b) C c) 2C d) 4C e) 6C 13.14. (UFAM) – Se log x = 3 + log 3 – log 2 – 2 ∙ log 5, então x é igual a: a) 18 b) 25 c) 30 d) 40 e) 60 13.15. (FGV – SP) – A solução da equação log 1 + 2log 2 + 3log 3 + 4log 4 + ... + 10log 10 = log x é: a) 1 2 3 4 9! ! ! ... ! b) 10 2 3 4 9! ! ! ... ! c) 10 2 3 4 9 ! ! ! ! ... ! d) ( !) ! ! ! ... ! 10 2 3 4 9 10 e) ( !) ! ! ! ... ! 10 2 3 4 9 11 13.16. (ESPM – SP) – Um móvel percorre uma trajetória no plano cartesiano. Suas coordenadas x e y são dadas, respec- tivamente, por 2t e 2t + 1, onde t é o tempo em segundos. Podemos afirmar que a equação cartesiana dessa trajetória, para x > 0, é: a) y = log2 x b) y = 2 . log2 x c) y = log2 (x 2 + 1) d) y = log2 (2x 2) e) y = 1 + log2 x 13.17. (ESPM – SP) – Em 1997 iniciou-se a ocupação de uma fazenda improdutiva no interior do país, dando origem a uma pequena cidade. Estima-se que a população dessa cidade tenha crescido segundo a função P = 0,1 + log2(x – 1996), onde P é a população no ano x, em milhares de habitantes. Considerando 2 1 4= , , podemos concluir que a popula- ção dessa cidade atingiu a marca dos 3600 habitantes em meados do ano: a) 2005 b) 2002 c) 2011 d) 2007 e) 2004 13.18. (UFAM) – Com o objetivo de combater a proliferação do mosquito transmissor da dengue, estão sendo produzi- dos em laboratório aedes aegyptis machos geneticamente modificados. Eles possuem dois genes adicionais. Quando são soltos, se reproduzem com fêmeas que vivem livres na natureza. De- pois de cruzar, elas vão produzir ovos, que se transformam em larvas e pupas, mas toda a nova geração de mosquitos vai morrer antes de se reproduzir. Com o passar do tempo, a população de aedes aegypti diminuirá drasticamente. Supondo que em um determinado bairro, após a soltura destes mosquitos modificados, a diminuição da população de aedes aegypti se dá segundo a função N t N e t ( ) ,= ⋅ − 0 5 onde N0 indica a população inicial de mosquitos (t = 0) e t o tempo medido em meses, o tempo necessário para que a população de aedes aegypti, neste bairro, se reduza à metade é de: Obs.: Considere ln 2 = 0,7 a) 2 meses b) 2 meses e meio c) 3 meses d) 3 meses e meio e) 4 meses Discursivos 13.19. Obtenha, em função dos números reais positivos a, b e c, o valor da expressão E, considerando que log E = 1 + log a + 2 . log b – logc 6 Semiextensivo Gabarito 13.01. a 13.02. b 13.03. c 13.04. a 13.05. d 13.06. b 13.07. b 13.08. b 13.09. d 13.10. a 13.11. a 13.12. d 13.13. e 13.14. e 13.15. d 13.16. d 13.17. d 13.18. d 13.19. E ab c = 10 2 13.20. a) a = 1,5 e b = 0,5 b) 3 min 13.20. (UFPR) – Suponha que o tempo t (em minutos) necessário para ferver água em um forno de micro-ondas seja dado pela função t(n) = a ∙ nb sendo a e b constantes e n o número de copos de água que se deseja aquecer. Número de copos Tempo de aquecimento 1 1 minuto e 30 segundos 2 2 minutos a) Com base nos dados da tabela, determine os valores de a e b. Sugestão: log 2 = 0,30 e log 3 = 0,45 b) Qual é o tempo necessário para se ferverem 4 copos de água nesse forno de micro-ondas? Aula 13 7Matemática 7A 8 Semiextensivo Logaritmos: mudança de base 7A Matemática Aula 14 As calculadoras fornecem logaritmos em duas bases: a decimal e a neperiana. Assim, caso seja necessário calcular algum logaritmo em base diferente dessas duas, será necessário efetuar uma mudança de base. Logaritmo neperiano Logaritmo decimal Nesta aula, veremos uma propriedade que permite efetuar mudança de base em logaritmos. Mudança de base Observe como podemos calcular um logaritmo que não está na base 10, efetuando uma mudança de base: log2 7 = x Aplicamos a def inição 2x = 7 Aplicamos logaritmo na base 10 log10 2 x = log10 7 Propriedade da potência x ∙ log10 2 = log10 7 isolando x x = log10 7 log10 2 W in do w s Nesse exemplo, o logaritmo que estava na base 2 foi transformado para a base 10. Assim, utilizando uma calculadora, podemos calcular o logaritmo inicial. A propriedade da mudança de base pode ser resumi- da na igualdade a seguir, em que um logaritmo que está na base b é transformado para a base a: Propriedade da mudança de base: log N = log N log bb a a O logaritmo é transformado no quociente de dois outros logaritmos na nova base. Aula 14 Função logarítmica Define-se como função logarítmica f: *+ → a função cuja lei de formação é: y = f(x) = loga x (a > 0 e a ≠ 1) Observações: 1. Função logarítmica crescente: a > 1 2. Função logarítmica decrescente: 0 < a < 1 3. A função logarítmica é a inversa da função exponencial de mesma base, isto é: f(x) = loga x ⇔ f –1(x) = ax 4. Para a > 1: loga x1 > loga x2 ⇔ x1 > x2 5. Para 0 < a < 1: loga x1 > loga x2 ⇔ x1 < x2 Aula 14 9Matemática 7A 01. Considerando que log 2 = 0,30 e log 3 = 0,48, calcule o valor de log2 3 • Uma maneira de calcular esse logaritmo, sem a memorização da propriedade de mudança de base, é a seguinte: log2 3 = x 2x = 3 log 2x = log 3 x · log 2 = log 3 x · 0,30 = 0,48 → x = 0 48 0 30 , , ⇒ x = 1,6 • Utilizando a mudança de base: log2 3 = log log , , 3 2 0 48 0 30 = ⇒ log2 3 = 1,6 02. Resolva a equação logarítmica log2 x + log4 x + log8 x = 11 • Como temos três logaritmos em bases diferentes, efetuamos a mudança para uma das bases. Considerando que 4 e 8 são potências de base 2, deixamos todos os logaritmos nessa base: log2 x + log4 x + log8 x = 11 log2 x + l g log l g log o x o x2 2 2 24 8 + = 11 log2 x + l g l go x o x2 2 2 3 + = 11 6 log2 x + 3 log2 x + 2 log2 x = 66 11 log2 x = 66 log2 x = 6 ⇒ x = 2 6 = 64 Situações resolvidas 01. Vamos esboçar, no plano cartesiano, o gráfico da função f: *+ → definida por f(x) = log2x. • Atribuímos valores a x e calculamos y em correspondência. x y 1/8 –3 1/4 –2 1/2 –1 1 0 2 1 4 2 8 3 • Localizamos os pontos correspondentes no plano cartesiano. y x2 40 3 2 1 8 –1 –2 –3 1 8 1 4 1 2 1 • Ligamos convenientemente os pontos para obter- mos o gráfico. y x2 40 3 2 1 8 –1 –2 –3 1 8 1 4 1 2 1 02. Vamos esboçar, no plano cartesiano, o gráfico da função f: *+ → definida por f(x) = log .1 2 x • Atribuímos valores a x e calculamos y em correspondência. x y 1/8 3 1/4 2 1/2 1 1 0 2 –1 4 –2 8 –3 • Localizamos os pontos correspondentes no plano cartesiano. y x2 40 3 2 1 8 –1 –2 –3 1 8 1 4 1 2 1 • Ligamos convenientemente os pontos para obter- mos o gráfico. y x2 40 3 2 1 8 –1 –2 –3 1 8 1 4 1 2 1 Situações resolvidas 10 Semiextensivo 01. Demonstre a propriedade da mudança de base, isto é, demonstre que logb N o N b a a = l g log 02. Determine o valor de log3100 5 100, em função de x, sabendo que log35 = x. 03. (UFPR) – Num certo experimento científico, os dados são organizados em forma de tabelas, e a relação entre as gran- dezas está na forma logarítmica. Por algum motivo, há a necessidade de troca de base logarítmica. O resultado x (x > 0) da equação log2 x + log8 x = 8 será igual a: a) 64 b) 24 c) 32 d) 50 e) 84 04. O gráfico a seguir é da função real definida por f(x) = log x. Calcule a área da região hachurada. y x2 4 Situações para resolver Aula 14 11Matemática 7A Testes Assimilação 14.01. Considerando que log2 5 = x, é correto afirmar que log8 125 é: a) x b) 2x c) 3x d) 4x 14.02. Determine o valor da expressão ( ) ( ) ( )log log log2 3 53 5 2⋅ ⋅ a) 0 b) 1 c) 2 d) 3 14.03. Se A = ⋅log log3 255 81, então: a) A = 0 b) A = 1 c) A = 2 d) A = 3 14.04. (UFRGS) – O número log2 7 está entre: a) 0 e 1 b) 1 e 2 c) 2 e 3 d) 3 e 4 e) 4 e 5 14.05. (CEFET – MG) – Se log3 a = x, então log9 a 2 vale: a) x 2 b) x c) 2x d) 3x 14.06. Considerando as aproximações para log 2 = 0,30 e log 3 = 0,48, o valor de log100 6 é: a) 0,19 b) 0,29 c) 0,39 d) 0,49 Aperfeiçoamento 14.07. (FGV – SP) – O produto (log9 2) ∙ (log2 5) ∙ (log5 3) é: a) 0 b) 1 2 c) 10 d) 30 e) 1 10 14.08. (MACK – SP) – Para quaisquer reais positivos A e B, o resultado da expressão logA B 3 ∙ logB A 2 é: a) 10 b) 6 c) 8 d) A . B e) 12 12 Semiextensivo 14.09. (UFRGS) – Na figura abaixo está representado o gráfico da função f(x) = logb x: logb 2 f(x) x20 0,5 –1 A área da região sombreada é: a) 2 b) 2,2 c) 2,5 d) 2,8 e) 3 14.10. (UNIFAP – AP) – Ezequiel, olhando as questões que envolvem funções logarítmicas, encontra uma que, para resolvê-la, é necessário usar as propriedades de logaritmos. Então resolve levar a questão para Marta tentar fazê-la. Ao chegar lá, ele apresenta a seguinte questão: Dada a função cuja lei é f x x ( ) log ,= 10 10 2000 qual é o valor de f(3)? O que Marta deve marcar como resposta correta? a) – log 20 b) – log 2 c) – log 0,2 d) – log 0,02 e) – log 0,002 14.11. (UFPA) – As populações A e B de duas cidades são determinadas, em milhares de habitantes, pelas funções A(t) = log4 (2 + t) 5 e B(t) = log2 (2t + 4) 2, nas quais a variável t representa o tempo em anos. Essas cidades terão o mesmo número de habitantes no ano t, que é igual a: a) 6 b) 8 c) 10 d) 12 e) 14 14.12. (FAMECA – SP) – Observe a lista de oito funções reais: y x y y y x y y y x y x x x x = + = = = = = = = 1 1 10 10 10 10 10 log log log log log − llog ( )10x Se fizermos, no mesmo plano cartesiano, o gráfico dessas oito funções, para x > 0, obteremos n gráficos diferentes. Na situação descrita, n é igual a: a) 6 b) 4 c) 5 d) 3 e) 7 Aula 14 13Matemática 7A Aprofundamento 14.13. (PUCPR) – Sabendo que log 20 = 1,3 e log 5 = 0,7, é correto afirmar que log5 20 corresponde a: a) exatamente 2 b) exatamente 0,6 c) maior ou igual a 0,5 e menor que 0,6 d) um valor entre 1,8 e 1,9 e) nenhuma das alternativas anteriores 14.14. (ESPM) – Sendo log 2 = a e log 3 = b, o valor do log9 160 é igual a: a) 4 2 a b+ b) 4 1 2 a b + c) 2 3 2 a b+ d) 4 2b a + e) a b + 1 3 14.15. (FUVEST – SP) – Use as propriedades do logaritmo para simplificar a expressão S = ⋅ + ⋅ + ⋅ 1 2 2016 1 5 2016 1 10 20162 3 7log log log O valor de S é: a) 1 2 b) 1 3 c) 1 5 d) 1 7 e) 1 10 14.16. (FGV – RJ) – No trapézio ABCD da figura abaixo, os ângulos em A e B são retos e os vértices C e D estão sobre ográfico da função y = 1 + log x. A D C B 0 2 4 6 Utilizando log 2 = 0 ,301 e log 3 = 0,477, a área do trapézio ABCD é: a) 5,857 b) 5,556 c) 5,732 d) 4,823 e) 6,158 14.17. (UNIFOR – CE) – Na figura abaixo têm-se os gráficos da função exponencial f e de sua inversa g. y x–1 1 1 2 f g 1 2 O valor de k tal que g(k) = 3 é: a) 2 b) 3 c) 4 d) 6 e) 8 14 Semiextensivo 14.18. (UEPG – PR) – Considerando as funções f(x) = log(x2 – 5x + 6) – log(4 – x2) e g(x) = (2 – 2)x + 1, assinale o que for correto. 01) g(x) é crescente. 02) A solução da equação f(x) = 0 é 1 2 . 04) O domínio de f(x) é {x ∈ | 2 < x < 3}. 08) f g − = 1 2 1. 16) A solução da equação g x( )= 2 8 é 1 4 . Discursivos 14.19. (VUNESP – SP) – Numa experiência para se obter cloreto de sódio (sal de cozinha), colocou-se num recipiente certa quantidade de água do mar e expôs-se o recipiente a uma fonte de calor para que a água evapore lentamente. A experiência termina quando toda a água se evapora. Em cada instante t, a quantidade de água existente no recipiente (em litro) é dada pela expressão: Q(t) = log , 10 1 k t + sendo k uma constante positiva e t em horas. a) Sabendo que havia inicialmente 1 litro de água no recipiente, determine a constante k. b) Ao fim de quanto tempo a experiência terminará? 14.20. (UNICAMP – SP) – A altura (em metros) de um arbusto em uma dada fase de seu desenvolvimento pode ser expressa pela função h(t) = 0,5 + log3(t + 1), onde o tempo t ≥ 0 é dado em anos. a) Qual é o tempo necessário para que a altura aumente de 0,5 m para 1,5 m? Aula 14 15Matemática 7A b) Suponha que outro arbusto, nessa mesma fase de desenvolvimento, tem sua altura expressa pela função composta g(t) = h(3t + 2). Verifique que a diferença g(t) – h(t) é uma constante, isto é, não depende de t. Gabarito 14.01. a 14.02. b 14.03. c 14.04. c 14.05. b 14.06. c 14.07. b 14.08. b 14.09. a 14.19. a) k = 1; b) 9 horas 14.20. a) 2 anos b) g(t) – h(t) = h(3t + 2) – h(t) g(t) – h(t) = (0,5 + log3(3t + 3)) – (0,5 + log3(t + 1)) g(t) – h(t) = log3(3t + 3) – log3(t + 1) g(t) – h(t) = log33 + log3(t + 1) – log3(t + 1) g(t) – h(t) = 1 → é uma constante. 14.10. b 14.11. e 14.12. b 14.13. d 14.14. b 14.15. e 14.16. e 14.17. e 14.18. 18 (02, 16) 16 Semiextensivo
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