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19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 1/69 Objetivos Módulo 1 Funções de primeiro grau Reconhecer as propriedades das funções de primeiro grau. Acessar módulo Módulo 2 Funções de segundo grau Reconhecer as propriedades das funções de segundo grau. Acessar módulo Módulo 3 Funções exponenciais Funções básicas Profª. Aneuri Souza de AmorimDescrição Conceitos iniciais da matemática para a solução de equações de primeiro grau e de segundo grau, bem como de funções exponenciais e logarítmicas, além de suas representações e interpretações gráficas. Propósito A análise e a compreensão de fenômenos e situações do cotidiano na área da saúde demandam a construção e a interpretação de gráficos por meio da solução de equações de primeiro e segundo grau e das funções exponenciais e logarítmicas, o que torna esses conhecimentos matemáticos essenciais à sua atuação profissional. Preparação Antes de iniciar este conteúdo, certifique-se de que tem acesso a uma calculadora científica, e tenha em mãos papel, caneta e régua para a resolução dos exercícios algébricos e confecção de gráficos no plano cartesiano. 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 2/69 Funções exponenciais Reconhecer as propriedades das funções exponenciais. Acessar módulo Módulo 4 Funções logarítmicas Reconhecer as propriedades das funções logarítmicas. Acessar módulo 1 Funções de primeiro grau Ao final deste módulo, você reconhecerá as propriedades das funções de primeiro grau. Na área de saúde, é comum o uso de variadas funções matemáticas para descrever diversos comportamentos, como o crescimento linear da resposta de um grupo de pacientes a dado medicamento, por exemplo. A compreensão dessas funções matemáticas, suas soluções próprias e as particularidades nas construções de representações gráficas permitem aos profissionais de saúde representar diferentes fenômenos e interpretar o comportamento de funções pelo uso de gráficos. Introdução 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 3/69 Características da função de primeiro grau A função de primeiro grau é caracterizada por possuir uma relação entre duas variáveis Y e X, que podem ser representadas no plano cartesiano, sendo Y representado no eixo vertical e X no eixo horizontal. Com esse tipo de equação, estuda-se a variação de Y quando X varia de forma linear, ou seja, quando X tem expoente 1. Essa função tem como principal finalidade escrever uma fórmula matemática na qual consigamos atribuir valores à variável X e obtermos o valor de Y. Sua equação é: Onde: São as variáveis. Para que essa função exista, . Equações algébricas em situações contextualizadas com funções de primeiro grau Existem diferentes aplicações da função de primeiro grau em variadas áreas, inclusive no nosso dia a dia. Devemos ser capazes de observar se há a possibilidade de escrever uma fórmula matemática que permita encontrar um valor desejado atribuindo valores para uma dada variável e realizando operações matemáticas descritas nesse tipo de função. Y = aX + b X e Y a e b a ≠ 0 Exemplo A título de exemplo, podemos pensar em uma situação do cotidiano: uma pessoa vai almoçar em um restaurante que serve comida por quilo. O valor do quilograma da comida é R$30, porém, para pagamentos no cartão de crédito, o restaurante cobra uma taxa fixa de R$5. 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 4/69 Analisando essa situação, uma pessoa pode saber quanto gastará assim que souber o peso total dos alimentos que selecionou, basta transformar essa descrição em uma equação matemática. Se pensarmos em calcular o valor final a pagar, essa é a variável que queremos calcular, Y; como a quantidade de comida em quilograma varia de pessoa para pessoa, essa é a variável X, para a qual serão atribuídos valores diferentes a fim de calcular o resultado final. Sendo assim, a equação estruturada ficará da seguinte forma: Onde: Representa o que queremos saber, o valor final a pagar. Dessa forma, podemos prever o gasto para pagamento no cartão de crédito da quantidade de comida selecionada. Suponha que uma pessoa colocou no prato 0,3kg e outra 0,5kg, quanto cada uma irá pagar? Pessoa 1 Pessoa 2 Assim, conseguimos prever os valores a serem pagos para qualquer peso de comida. É importante observar que a lei de formação da função de primeiro grau possui sempre um valor constante (coeficiente b) somado ao produto de uma quantidade fixa e um valor variável na forma linear (coeficiente a), ou seja, com expoente 1. Vamos analisar outra situação para compreender melhor essa lei de formação. Suponhamos a importação de vacinas feitas pelo Brasil para o tratamento de uma doença que está atingindo uma grande parcela da população. Y = 30X + 5 Y 30 X 5 Y = 30 ⋅ 0, 3 + 5 Y = 9 + 5 = 14 Y = 30 ⋅ 0, 5 + 5 Y = 15 + 5 = 20 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 5/69 Essas vacinas serão transportadas de forma rápida diretamente da China para o Brasil, em voo direto, a um custo total de US$2 milhões. A negociação foi feita diretamente com o laboratório produtor e conseguiu-se o preço de US$10 por dose de vacina. Vamos estruturar e escrever essa lei de formação usando a função de primeiro grau. Onde: Representa o custo total que queremos calcular. Dessa forma, pode-se planejar o gasto final da compra de qualquer quantidade de vacina. Por exemplo, quanto se gastará caso sejam compradas 50 milhões de doses dessa vacina? Basta resolvermos e calcularmos a equação da seguinte forma: Imagine uma pesquisa que avalia o crescimento de uma bactéria no corpo humano. Observou-se que, no primeiro dia de contato com o ser humano, já surgem 1.000 bactérias na pessoa contaminada e que, a cada dia que passa sem tratamento médico, há um crescimento de 20 bactérias por dia. Vamos estruturar a lei de formação da situação descrita na forma de uma equação matemática, partindo dos seguintes dados: uma parte inicial constante de 1.000 bactérias no primeiro dia de contato com ser humano e uma parte variável de 20 bactérias por dia nos demais dias. Obtemos a seguinte equação: Suponha agora que um médico queira saber quantas bactérias tem seu paciente que teve contato com o microrganismo 15 dias antes da consulta, para assim poder prever a quantidade de medicação que vai prescrever. Será possível calcular essa quantidade de bactérias nesse período de tempo da seguinte forma: Y=1.300 bactérias Y = 10X + 2.000.000 Y X 10 2.000.000 Y = 10(50.000.000) + 2.000.000 Y = 500.000.000 + 2.000.000 Y = 502.000.000 Y = 20X + 1.000 Y = 20(15) + 1.000 Y = 300 + 1.000 Resumindo A função de primeiro grau tem uma parte constante e uma parte variável, descrita por sua variável com expoente 1, de forma linear. 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 6/69 Equação de primeiro grau Neste vídeo, o especialista Sandro Davison demonstrará como resolver uma equação de primeiro grau. Construção do grá�co relacionado à função Também chamada de função afim, a função de primeiro grau pode ser descrita conforme visto anteriormente: Nesse caso: • X e Y são as variáveis. • a e b são os coeficientes. Para que essa função exista, . Essa função descreve uma reta em um plano cartesiano bidimensional, com seus termos identificados da seguinte forma: São os valores do par ordenado no eixo Y. Y = aX + b a ≠ 0 Y X a b 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 7/69 Para a construção de um gráfico de uma reta em um plano cartesiano, resolvemos a equação anterior atribuindo valores a X e obtendo valores correspondentes para Y.Contudo, antes de iniciarmos a construção da reta, apresentaremos o plano cartesiano e os pares ordenados, que serão necessários para a representação da reta. Gráfico: Representação dos eixos cartesianos X e Y e sua divisão em quadrantes. Elaborado por Aneuri de Amorim. O eixo X, também chamado de abscissa, é o eixo horizontal do plano cartesiano; já o eixo Y, conhecido como ordenada, é o eixo vertical desse plano. Os dois eixos se cruzam em um único ponto que chamamos de origem dos eixos. Qualquer ponto a ser representado no plano cartesiano deve possuir um par ordenado da forma (X, Y), sempre nessa ordem: o primeiro corresponde ao valor do eixo X, o segundo, ao valor do eixo Y. Então, um ponto qualquer P pode ser identificado e representado no plano cartesiano, como podemos ver a seguir: 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 8/69 Gráfico: Plano cartesiano em escala com o ponto P (2, 5) representado. Extraído de Shutterstock.com, adaptado por Aneuri de Amorim e Thiago Lopes. Nessa imagem, vemos o ponto P (2, 5) representado no plano cartesiano: seu valor no eixo X é 2 e seu valor no eixo Y é 5. Assim, devemos marcar o ponto de interseção entre esses dois valores, que corresponde ao ponto P (2, 5). Para representar a função de primeiro grau no plano, que é uma reta, vamos escolher valores para X (eixo horizontal do plano) e calcular o valor correspondente de Y (eixo vertical do plano), obtendo assim alguns pares ordenados. Então, ligaremos os pontos e traçaremos a reta formada pelos resultados da equação da função de primeiro grau. A título de exemplo, vamos traçar o gráfico da reta dada por esta função de primeiro grau: Existe ainda uma particularidade: entre dois pontos no plano cartesiano, só é possível traçarmos uma única reta. Logo, precisamos apenas de dois pares ordenados para traçarmos a reta. Escolheremos, então, dois valores da variável X para encontrar o valor correspondente da variável Y e assim obter dois pares ordenados. Inicialmente, consideraremos X=1, portanto, devemos substituir esse valor na equação da reta anterior. Y = X + 4 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 9/69 Então, quando X for 1, Y vale 5, e assim temos o primeiro par ordenado: (1,5). Consideraremos agora X=-1. Então, quando X for –1, Y vale 3, e assim temos o segundo par ordenado: (-1,3) Podemos resumir os cálculos no seguinte quadro: X Y 1 1 -1 3 Elaborado por Aneuri de Amorim. Finalmente, vamos marcar esses pontos no plano cartesiano e traçar a reta que os une. Y = (1) + 4 Y = 1 + 4 Y = 5 Y = (−1) + 4 Y = −1 + 4 Y = 3 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 10/69 Gráfico: Plano cartesiano em escala com os pontos (1, 5) e (–1, 3) e a reta Y=X+4 representados na imagem. Extraído de Shutterstock.com, adaptado por Aneuri de Amorim e Thiago Lopes. Grá�co da função de primeiro grau Agora, o especialista Sandro Davison demonstrará como construir um gráfico da função de primeiro grau. 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 11/69 Inferências sobre um grá�co e seus coe�cientes Neste estudo, você aprendeu que a função de primeiro grau é descrita pela equação geral: Vimos também como se constrói um gráfico atribuindo valores para X e calculando valores para Y e, além disso, sabemos que o gráfico dessa função no plano cartesiano sempre será uma reta. Contudo, podemos construir esse gráfico e analisar algumas características e particularidades a partir da análise dos coeficientes a e b da equação. Coe�ciente angular O coeficiente a é chamado de coeficiente angular da reta, pois representa a sua inclinação. Temos duas possibilidades: Gráfico: Reta , representando o coeficiente angular crescente a > 0. Extraído de Shutterstock.com, adaptado por Aneuri de Amorim e Thiago Lopes. Coe�ciente angular positivo: a>0 Significa que a inclinação da reta será positiva, isto é, será uma reta crescente e o ângulo com o eixo X será menor do que 90°. A reta apresentada a seguir foi construída usando a seguinte equação: Onde a=2 (a>0). 1 de 2 Coe�ciente linear Já o coeficiente b é chamado de coeficiente linear da reta. Ele representa o ponto em que a reta irá tocar o eixo Y e sempre será o par ordenado (0, b), obtido ao assumir o valor X=0 na equação geral da reta: Y = aX + b Y = 2X − 3 Y = 2X − 3 Y = aX + b Y (0) + b 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 12/69 Nos dois gráficos anteriores, podemos ver que os pontos onde as retas tocam o eixo Y podem ser obtidos por suas equações. No primeiro grá�co A equação da reta é dada por: b=-3 Podemos ver que a reta toca o eixo Y no ponto (0,-3). No segundo grá�co A equação da reta é dada por: Temos: b=2 Logo, a reta toca o eixo Y no ponto (0,2). Há ainda outra propriedade que devemos conhecer: a raiz da reta. A raiz da reta, é o ponto onde a reta toca o eixo X, no qual Y=0. Observando a equação da reta como exemplo: , para obter sua raiz, sempre fazemos com que Y=0 e assim teremos: A raiz dessa equação da reta será X=1, logo, a reta irá tocar o eixo X no ponto (1, 0), conforme demonstrado no gráfico. Y = a(0) + b Y = 0 Y = 2X − 3 Y = −2X + 2 Y = −2X + 2 Y = 0 Y = −2X + 2 4X = 4 X = 22 = 1 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 13/69 Grafico: Raiz da reta Y=-4X+4. Extraído de Shutterstock.com, adaptado por Aneuri de Amorim e Thiago Lopes. Aplicações da função de primeiro grau O especialista Sandro Davison mostrará, neste vídeo, como resolver problemas reais usando a função de primeiro grau. 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 14/69 Demonstração Como já vimos, para traçarmos uma reta no plano cartesiano são necessários apenas dois pontos, dois pares ordenados (X, Y). Sendo assim, podemos escolher um ponto em que a reta toca o eixo Y, dado pelo coeficiente linear da reta e, um ponto em que a reta toca o eixo X, dado pela raiz da reta. Utilizaremos, para demonstração, a reta dada pela equação: Comparando com a equação geral da reta: Podemos ver que: a=-1 e b=2 Se a < 0, o coeficiente angular é negativo, logo, a reta é decrescente. Considerando que b=2, a reta tocará o eixo Y em (0,b)=( 0,2). Para vermos isso, basta assumir X=0 na equação. Y=-(0)+2 Y=2 Então, já temos um ponto (0, 2) para traçar a reta. Falta o segundo ponto, que é a raiz, obtida ao considerar Y=0 na equação e calcular o valor de X. Resolvendo: X=2 Logo, temos o segundo ponto da reta: (2, 0). Traçando a reta, teremos a seguinte imagem: Y = −X + 2 Y = aX + b 0 = −X + 2 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 15/69 Gráfico da reta Y=-X+2. Estão representados no gráfico o ponto em que a reta toca o eixo Y (coeficiente linear da reta) e o ponto em que toca o eixo X (raiz da reta). Extraído de Shutterstock.com, adaptado por Aneuri de Amorim e Thiago Lopes. Mão na massa _black Questão 1 Marque a afirmativa correta relacionada à reta da equação Y=-X+1. A Representa uma reta crescente pois o coeficiente angular é a=-1. B Representa uma reta decrescente pois o coeficiente angular é a=-1. C Representa uma reta crescente pois o coeficiente angular é a=1. 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 16/69 D Representa uma reta decrescente pois o coeficiente angular é a=1. E Representa uma reta constante pois o coeficiente angular é a=1. Responder Questão 2 Marque a afirmativa correta com relação à equação da reta .Y = 3X + 2 A Essa reta possui coeficientelinear b=3. B Essa reta possui coeficiente linear b=-3. C Essa reta não possui coeficiente linear. D Essa reta possui coeficiente linear b=2. E Essa reta possui coeficiente linear b=-2. Responder Questão 3 Sobre a equação , é correto afirmar queY = −X + 2 A representa uma reta crescente e toca o eixo Y no ponto (0,-2). B representa uma reta decrescente e toca o eixo Y no ponto (2,0). 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 17/69 C representa uma reta crescente e toca o eixo Y no ponto (2,0). D não representa uma reta. E representa uma reta decrescente e toca o eixo Y no ponto (0,2). Responder Questão 4 Sobre a equação , podemos afirmar que é uma retaY = 2X + 3 A decrescente, pois a=3 (a>0), que toca o eixo Y no ponto (0, 2). B crescente, pois a=2 (a>0), que toca o eixo Y no ponto (0, 3). C crescente, pois a=2 (a>0), que toca o eixo Y no ponto (3, 0). D decrescente, pois a=2 (a>0), que toca o eixo Y no ponto (3, 0). E crescente, pois a=2 (a>0), que toca o eixo Y no ponto (0, 0). Responder Questão 5 Observando o gráfico a seguir, marque a opção com a resposta correta. 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 18/69 Gráfico Extraído de Shutterstock.com, adaptado por Aneuri de Amorim e Thiago Lopes. A Reta com coeficiente linear 3 e raiz 5. B Reta com coeficiente linear 5 e raiz 3. C Reta com coeficiente angular 3 e raiz 5. D Reta com coeficiente angular 5 e raiz 3. E Reta com coeficiente linear 3 e coeficiente angular 5. Responder Questão 6 Indique o valor da raiz da reta .Y = −2X + 4 A X = 0, 5 B X = −2 C X = 2 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 19/69 Teoria na prática As funções de primeiro grau têm grande aplicação no nosso dia a dia e em diferentes áreas do conhecimento. Sempre que observamos um crescimento ou um decrescimento de forma linear entre duas variáveis, teremos aí representada uma função de primeiro grau. Suponha a análise da ação de dado medicamento em um grupo grande de pessoas da população. Foi observado que o número de pessoas curadas (Y) crescia de forma linear de acordo com a quantidade de medicação dada (X), seguindo a seguinte equação: Podemos afirmar que se nenhum medicamento ( ) for dado à população analisada, teremos uma quantidade pequena de pessoas curadas ( ). Contudo, é possível ver que quanto mais medicação dada, maior será a quantidade de pessoas curadas. Pode-se analisar os dados usando os conceitos da equação da reta: • O coeficiente angular da reta: , logo, a reta é crescente, pois . • O coeficiente linear da reta: , assim, a reta toca o eixo Y em (0, 100). • Se nenhum medicamento for dado, 100 pessoas se curam. Vamos supor que são dados 100 medicamentos ( ): Quando 100 medicamentos são dados ( ), 600 pessoas são curadas ( ). O gráfico nos mostra um crescimento linear grande. D X = −0, 5 E X = 4 Responder _black Y = 5X + 100 X = 0 Y = 100 a = 5 a > 0 b = 100 X = 100 Y = 5(100) + 100 Y = 500 + 100 Y = 600 X = 100 Y = 600 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 20/69 Gráfico: O crescimento linear da equação da reta . Extraído de Shutterstock.com, adaptado por Aneuri de Amorim e Thiago Lopes. Y = 5X + 100 Vamos praticar alguns conceitos? Falta pouco para atingir seus objetivos. 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 21/69 Questão 1 Dada a função de primeiro grau: Assinale a opção que apresenta o valor da raiz dessa função. Y = 4X − 2 A X = 0, 5 B X = 2 C X = −0, 5 D X = −2 E X = 4 Responder Questão 2 Qual o ponto onde a reta dada pela equação a seguir toca o eixo Y? Y = 2X − 2 A (0,0) B (-2,0) C (2,0) 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 22/69 2 Funções de segundo grau Ao final deste módulo, você reconhecerá as propriedades das funções de segundo grau. Características da função de segundo grau A função de segundo grau apresenta uma relação entre duas variáveis, Y e X, que podem ser representadas no plano cartesiano, sendo Y representado no eixo vertical e X no eixo horizontal. Estuda-se, com esse tipo de equação, como fica a variação da variável Y quando a variável X varia de forma quadrática, ou seja, quando X tem expoente 2. Essa função tem como principal finalidade escrever uma fórmula matemática na qual consigamos atribuir valores à variável X e obtermos o valor de Y. Sua equação é: D (0,-2) E (0,2) Responder Y = aX2 + bX + c 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 23/69 Onde: São as variáveis. Para que essa função exista, . Equações algébricas em situações contextualizadas com funções de segundo grau Existem diversas aplicações da função de segundo grau em em diferentes áreas, inclusive no nosso dia a dia. O importante é saber observar, em cada situação, se há a possibilidade de escrever uma fórmula matemática que permita encontrar um valor desejado, atribuindo valores para uma dada variável e realizando operações matemáticas descritas nesse tipo de função. As aplicações mais conhecidas da função de segundo grau estão na área da física, com a função horária de movimento retilíneo uniformemente variado, mas existem outras aplicações nas áreas de negócios e ciências, desde de que se consiga descrever da seguinte forma: Considere um exemplo hipotético: um médico pesquisa a absorção em miligramas (Y) de dado medicamento em função do tempo (X). A equação que descreve essa análise é dada por: Vamos analisar o que ocorre na quantidade de medicação absorvida (Y) com o passar do tempo. X e Y a, b e c a ≠ 0 Y = aX2 + bX + c Comentário A solução dessa equação, quando representada em um gráfico no plano cartesiano, apresenta-se como uma parábola. Assim, é muito usada para analisar crescimentos e decrescimentos de uma variável (X) em função de outra variável (Y). Y = X2 + 2X + 1 0,5 hora após a ingestão 1 hora após a ingestão 2 horas após a ingestão 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 24/69 Podemos observar que essa função não tem o mesmo comportamento da função de primeiro grau, pois ela apresenta um valor inicial que diminuiu e depois cresceu novamente. Ainda no exemplo da análise de absorção de um medicamento, considere que a equação que descreve esse processo é: Essa também é uma função de segundo grau, mas com um sinal negativo no termo . Vamos analisar o comportamento apresentado acerca da quantidade de medicação absorvida (Y) com o passar do tempo. Podemos observar que há um rápido crescimento da absorção da medicação até 1 hora após a ingestão; após 2 horas, a quantidade absorvida começa a diminuir. O comportamento apresentado é diverso nas duas situações hipotéticas, e isso ocorre principalmente em razão do sinal negativo na frente do termo X², que diferencia as duas funções de segundo grau. Veremos esse aspecto em mais detalhes na sequência. Equações de segundo grau A seguir, o especialista Sandro Davison resolverá equações de segundo grau. Y = −X2 + 2X + 1 x2 0,5 hora após a ingestão 1 hora após a ingestão 2 horas após a ingestão 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 25/69 Lógica da construção do grá�co relacionado à função de segundo grau Também chamada de função quadrática, a função de segundo grau pode ser descrita como visto anteriormente: Onde: São as variáveis. Para que essa função exista, . Essa função é representada graficamente por uma parábola em um plano cartesiano bidimensional. Para a construção do gráfico, precisamos saber: PrimeiroPonto em que a parábola tocará o eixo Y. Segundo Ponto ou pontos em que a parábola tocará o eixo X. Terceiro Vértice da parábola, isto é, o ponto em que ela muda de direção. A parábola tocará o eixo Y no ponto em que X=0. Substituindo na equação, teremos: Portanto, o ponto em que a parábola toca o eixo Y é sempre o par ordenado (0, c). Y = aX2 + bX + c X e Y a, b e c a ≠ 0 Y = a(0)2 + b(0) + c Y = c 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 26/69 A parábola pode tocar o eixo X mais de uma vez, diferentemente da reta da função de primeiro grau. Quando há esse encontro entre parábola e eixo X, chamamos o(s) ponto(s) de raízes da parábola. Para obter a raiz, consideramos Y=0 e: Por fim, para a construção do gráfico da parábola, precisaremos do vértice, que é dado por um ponto com coordenadas (X, Y) que são: Vamos representar graficamente a função de segundo grau dada pela equação: Observando a equação geral da função de segundo grau: podemos identificar os coeficientes a, b e c. Coeficientes a 2 b -1 Substituímos na equação geral da parábola: 0 = aX2 + bX + c Ou melhor escrevendo: aX2 + bX + c = 0 Essa equação é solucionada pela fórmula de Bhaskara, dada por: X1,2 = −b±√Δ 2a Sendo: Δ = b2 − 4ac significa que é possível que a parábola tenha duas raízes, devido ao sinal fórmula de Bhaskara.X1,2 ±da X do vértice Y do vértice Vértice Y = 2X2 − X − 1 Y = aX2 + bX + c 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 27/69 Coeficientes b 1 c -1 Elaborado por Thaiane Andrade. Em seguida, acompanhando o passo a passo é possível: Encontrar o ponto onde a parábola toca eixo Y. Como vimos, esse ponto (X=0) é dado pelo par ordenado (0,c), logo, a parábola toca o eixo Y em (0,-1). Os pontos encontrados que permitirão desenhar a parábola no plano cartesiano são: • Ponto em que a parábola tocará o eixo Y: (0,-1). • Pontos em que a parábola tocará eixo X (raízes da parábola): (1,0) e (-0,5,0). • Vértice da parábola: (0,25 ,-1,125). Primeiro passo Segundo passo Terceiro passo 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 28/69 Gráfico: Parábola dada pela equação . Extraído de Shutterstock.com, adaptado por Aneuri de Amorim e Thiago Lopes. Grá�co da função do 2º grau De forma explicativa, o especialista Sandro Davison resolverá passo a passo a construção do gráfico. Y = 2X2 − X − 1 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 29/69 Interpretação do grá�co da função de segundo grau — parábola Como já mencionado, a função de segundo grau, também conhecida como função quadrática, é descrita pela equação geral: Você já entendeu como é construído o gráfico da parábola, característico das funções de segundo grau, então, vamos analisá-lo a partir de alguns pontos notáveis da parábola. As parábolas possuem algumas características particulares que podem ser observadas mesmo antes de sua representação gráfica final, como as concavidades e a quantidade de vezes que a parábola pode tocar o eixo X. A concavidade da parábola pode ser voltada para cima ou para baixo. Quando a equação de segundo grau tem o coeficiente a positivo, , teremos uma parábola com concavidade voltada para cima (U). Quando o coeficiente é negativo, , teremos uma parábola com concavidade voltada para baixo ( ). Y = aX2 + bX + c a > 0 a –– a < 0 ∩ 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 30/69 Gráfico: Parábola de equação com e concavidade para cima. Extraído de Shutterstock.com, adaptado por Aneuri de Amorim e Thiago Lopes. a > 0 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 31/69 Gráfico: Parábola de equação com e concavidade para baixo. Extraído de Shutterstock.com, adaptado por Aneuri de Amorim e Thiago Lopes. Outro ponto notável importante a ser analisado na equação da parábola é o número de encontros com o eixo X que ela fará. Deve-se observar, antes de representar graficamente, quantas vezes a parábola tocará o eixo X, ou seja, quantas raízes ela possui. As possibilidades são: Análise do grá�co da função de segundo grau Neste vídeo, o especialista Sandro Davison ensinará a analisar o gráfico da função de segundo grau. a < 0 Parábola com duas raízes Parábola com uma raiz Parábola sem raiz 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 32/69 Demonstração Para exemplificar, veremos a construção do gráfico de uma parábola que não toca o eixo X, isto é, que não tem nenhuma raiz. Entretanto, a parábola existe e pode ser representada graficamente. Considere a seguinte função de segundo grau: Coeficientes a 1 b -2 c 1 Elaborado por Thaiane Andrade. Em seguida, acompanhando o passo a passo é possível: Encontrar o ponto em que a parábola toca o eixo Y. Essa etapa é simples, pois sabemos que esse ponto é definido por (0,c), logo, é (0,2). Mão na massa Y = X2 − 2X + 2 Primeiro passo Segundo passo Terceiro passo Quarto passo _black Questão 1 Marque a afirmativa correta relacionada à concavidade da parábola .Y = 2X2 − 2X + 1 A Representa uma parábola com concavidade para cima, pois .a = −2 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 33/69 B Representa uma parábola com concavidade para cima, pois .a = 2 C Representa uma parábola com concavidade para cima, pois .a = 1 D Representa uma parábola com concavidade para cima, pois .a = −1 E Representa uma parábola sem concavidade, pois .a = 2 Responder Questão 2 Marque a afirmativa correta relacionada à concavidade da parábola .Y = −2X2 + 2X − 1 A Essa parábola tem concavidade para baixo, pois .a = −2 B Essa parábola tem concavidade para cima, pois .a = 2 C Essa parábola tem concavidade para cima, pois .a = 1 D Essa parábola tem concavidade para baixo, pois .a = −1 E Essa parábola não tem concavidade, pois .a = 2 Responder Questão 3 Analisando a equação da parábola a seguir, diga em que ponto a figura irá tocar o eixo Y: Y = 2X2 + X − 1 19/03/2022 16:11 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 34/69 A A parábola toca o eixo Y no ponto (-1,0). B A parábola toca o eixo Y no ponto (0,2). C A parábola toca o eixo Y no ponto (0,1). D A parábola não toca o eixo Y. E A parábola toca o eixo Y no ponto (0,-1). Responder Questão 4 Quando solucionamos a equação de uma parábola e encontramos um valor de , o que isso representa?Y = aX2 + bX + c Δ < 0 A Representa uma parábola que não tem raiz, logo, não existe a parábola. B Representa uma parábola que não tem raiz, logo, toca o eixo X duas vezes. C Representa uma parábola que tem duas raízes, logo, toca o eixo X duas vezes. D Representa uma parábola que não tem raiz, logo, toca o eixo X uma vez. E Representa uma parábola que não tem raiz, logo, não toca o eixo X. Responder 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 35/69 Questão 5 Dada a equação de segundo grau , qual o valor de e o que ele representa?Y = X2 − 4X + 3 Δ A , o que representa que a parábola toca o eixo X em dois pontos.Δ = 4 B , o que representa que a parábola toca o eixo X em dois pontos.Δ = −4 C , o que representa que a parábola não toca o eixo X.Δ = −4 D , o que representa que a parábola toca o eixo X em um ponto.Δ = 0 E , o que representa que a parábola toca o eixo X em um ponto.Δ = 0 Responder Questão 6 Quando solucionamos a equação de uma parábola , encontramos um valor de , o que isso significa?Y = aX2 + bX + c Δ = 0 A Significa que a parábola não tem raiz, logo, não existe a parábola. B Significa quea parábola não tem raiz, logo, toca o eixo X duas vezes. C Significa que a parábola tem duas raízes, logo, toca o eixo X duas vezes. D Significa que a parábola tem uma raiz, logo, toca o eixo X uma vez. E Significa que a parábola não tem raiz, logo, não toca o eixo X. 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 36/69 Teoria na prática Voltando à análise inicial desse módulo, apresentamos uma situação hipotética, na qual era pesquisada a quantidade de incorporação de um medicamento ao longo do tempo, dada pela equação: Com os conhecimentos acumulados até aqui, podemos traçar o gráfico e analisá-lo. Os coeficientes são: Coeficientes 1 -2 1 Elaborado por Thaiane Andrade. Usando a fórmula de Bhaskara: Como , só temos uma raiz . Portanto, a parábola toca o eixo X no ponto . Sabemos que a parábola sempre toca o eixo Y no ponto (0, c), logo, temos o ponto (0, 1). O vértice da parábola será calculado com base na fórmula já apresentada: Podemos verificar que o vértice coincide com a raiz. Responder _black Y = X2 − 2X + 1 a b c X1,2 = −b ± √Δ 2a Δ = b2 − 4ac Δ = (−2)2 − 4(1)(1) = 4 − 4 = 0 X1,2 = −(−2) ± √0 2 ⋅ 1 = 2 ± 0 2 = 2 2 = 1 Δ = 0 X1 = X2 = 1 (1, 0) V = ( −b 2a , − Δ 4a ) ( −(−2) 2.1 , − 0 4.1 ) = ( 2 2 , 0) = (1, 0) 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 37/69 Com esses pontos, o gráfico já pode ser formado: Gráfico: Parábola , com concavidade para cima e tocando o eixo X em um único ponto. Extraído de Shutterstock.com, adaptado por Aneuri de Amorim e Thiago Lopes. Y = X2 − 2X + 1 Saiba mais Analisando esse gráfico, o eixo Y representa a absorção em mg do medicamento, já o eixo X, o tempo em horas de absorção. É possível observar que há uma grande absorção assim que a medicação é administrada, visível pelo ponto em que a parábola toca o eixo Y. Vemos também que a absorção é nula após 1 hora da administração do medicamento, indicada pelo ponto onde a parábola toca o eixo X. A sequência da parábola demonstra que a absorção vai aumentando com o passar do tempo. 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 38/69 Vamos praticar alguns conceitos? Falta pouco para atingir seus objetivos. Questão 1 Considere a seguinte função de segundo grau: Marque a opção que apresenta o ponto em que a parábola toca o eixo Y. Y = 3X2 − 2X + 1 A (0,1). B (1,0). C (0,3). D (0,-2). E (-2,0). Responder 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 39/69 3 Funções exponenciais Ao final deste módulo, você reconhecerá as propriedades das funções exponenciais. Questão 2 Marque a opção correta com relação à parábola da seguinte equação: Y = −2X2 + 3X − 1 A É uma parábola com a concavidade para baixo, pois .a = −1 B É uma parábola com a concavidade para baixo, pois .a = 3 C É uma parábola com a concavidade para cima, pois .a = −1 D É uma parábola com a concavidade para baixo, pois .a = −2 E É uma parábola com a concavidade para baixo, pois .a = −3 Responder 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 40/69 Características da função exponencial A função exponencial representa uma relação entre duas variáveis Y e X, que podem ser representadas no plano cartesiano, sendo Y representado no eixo vertical e X no eixo horizontal. Esse tipo de equação é utilizado para estudar a variação de Y quando X varia de forma exponencial, ou seja, quando X é o expoente. A principal finalidade dessa equação é escrever uma fórmula matemática na qual consigamos atribuir valores à variável X e obtermos o valor de Y. Sua equação é: Onde: É chamado de base. Para que essa função exista, e . A função exponencial tem uma característica diferente das funções de primeiro e de segundo grau: a variável X está no expoente de uma base. Sendo assim, para que a função exista no conjunto dos números reais, a base a deve seguir duas condições: e . Vamos analisá-las: Y = aX a x a > 0 a ≠ 1 Exemplo Veja alguns exemplos: Y = 3x Y = (0, 4)X Y = (√5)X a > 0 a ≠ 1 a = 0 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 41/69 Grá�cos de funções exponenciais Os gráficos das funções exponenciais nunca tocam o eixo X, pois esse tipo de função não possui raiz. Desse modo, a construção do gráfico se baseia em atribuir valores para a variável X e calcular o valor correspondente da variável Y. As funções exponenciais são categorizadas segundo o valor de sua base, lembrando que há duas condições para tais valores — ser positiva e diferente de 1. Função exponencial crescente Sempre que o valor de , a função exponencial é definida como crescente. Para exemplificar, representaremos graficamente a seguinte função: Vamos escolher valores de X e calcular o valor de Y: Ao calcularmos com os números inteiros subsequentes, obtemos os valores a seguir: X Y -3 0,125 -2 0,25 -1 0,5 0 1 1 2 2 4 3 8 Elaborado por Thaiane Andrade. Podemos perceber que a função exponencial sempre toca o eixo Y no ponto (0, 1) quando temos X=0, Y=1, pois qualquer número elevado a zero é igual a 1. a = 1 a < 0 a > 1 Y = 2X X = −3 Y = 2−3 = 0, 125 X = −2 Y = 2−2 = 0, 25 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 42/69 Gráfico: Função exponencial crescente . Extraído de Shutterstock.com, adaptado por Aneuri de Amorim e Thiago Lopes. Ainda, é possível observar por que essa é uma função crescente: conforme o valor de X aumenta, o valor de Y também cresce. O crescimento inicial é pequeno, mas depois vai aumentando consideravelmente. Essa é uma característica das funções exponenciais com base . Função exponencial decrescente Sempre que o valor de 0 < a>1, a função é classificada como decrescente. Quando a base é maior do que zero e menor do que 1, seu valor é um número fracionário. A título de exemplo, representaremos graficamente esta função: Vamos escolher valores de X e calcular o valor de Y: Y = 2X a > 1 Y = ( 1 2 ) x = (0, 5)X 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 43/69 Ao calcularmos com os números inteiros subsequentes, obtemos os valores a seguir: X Y -3 8 -2 4 -1 2 0 1 1 0,5 2 0,25 Elaborado por Thaiane Andrade. Conforme já observado, a função exponencial sempre toca o eixo Y no ponto (0,1). X = −3 Y = ( 1 2 ) x = (0, 5)X Y = ( 1 2 ) x = (0, 5)X Y = ( 1 2 ) x = (0, 5)X 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 44/69 Gráfico: Função exponencial decrescente . Extraído de Shutterstock.com, adaptado por Aneuri de Amorim e Thiago Lopes. Assim, é possível observar por que essa é uma função decrescente: à medida que o valor de X aumenta, o valor de Y decresce. Os valores iniciais são grandes, depois diminuem bastante. Essa é uma característica das funções exponenciais com base 01. Grá�co exponencial Com a ajuda do especialista Sandro Davison, você aprenderá a construir um gráfico crescente e outro decrescente. Y = (0, 5)X 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 45/69 Problemas com funções exponenciais As funções exponenciais são muito usadas na área da saúde, pois diversos comportamentos analisados podem ser explicados e estudados por esse tipo de relação entre variáveis. Suponhamos que um pesquisador esteja analisando o crescimento de uma bactéria em uma cultura. Ele observa que a função do crescimento do número de bactérias (Y) com o passar do tempo (X) é dada pela equação: Onde X representa o tempo em horas e Y representa o número de bactériasna placa. Conforme já demonstrado, essa função tem a base 2, que é maior do que 1 ($ a >1 $), e sempre que isso ocorre temos uma função exponencial crescente. A partir da equação, podemos prever o número de bactérias que estarão presentes na placa em qualquer valor de tempo, lembrando que no tempo inicial, X=0, teremos como resultado Y=1, isto é, uma bactéria na placa. Veja a resolução da equação: Analisaremos agora duas situações considerando diferentes períodos de tempo: 1º caso: X=192 horas 2º caso: X=384 horas Y = 2X/24 X = 0 Y = 20/24 = 20 = 1 Y = 2192/24 = 28 = 256 Y = 2384/24 = 216 = 65.536 Atenção Podemos perceber que o crescimento do número de bactérias é muito maior conforme o tempo passa. Esse tipo de equação, chamada de função resposta, tem como característica um crescimento muito acentuado. 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 46/69 Gráfico: Crescimento e o decrescimento da covid-19 como funções exponenciais. Extraído de Shutterstock.com. Ao final de 2019, uma pandemia da doença covid-19 surgiu, causada por um novo coronavírus. No mundo todo, seu comportamento foi semelhante a um crescimento exponencial, e depois de implementadas algumas medidas como distanciamento social, uso de máscaras e vacinação em massa, iniciou-se uma diminuição também exponencial. Esse comportamento pode ser exemplificado no gráfico. Análise do grá�co exponencial Neste vídeo, o especialista Sandro Davison analisa um gráfico exponencial. 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 47/69 Demonstração Vamos supor que um país esteja fazendo tudo que é possível, com medidas bastante rígidas, para controlar a covid-19 e diminuir o número de casos graves em seu sistema de hospitalização. A partir da análise dos dados, delineou-se uma previsão, representada pela função exponencial a seguir: Como vemos, a base dessa função é do tipo , , logo, é uma função exponencial decrescente. Sendo X o tempo em meses e Y o número de internações, usaremos essa equação para calcular a diminuição do número de internações prevista com o passar do tempo em meses. 1º caso: X= 1 mês 2º caso: X=2 meses 3º caso: X= 4 meses aproximadamente 4º caso: X= 6 meses aproximadamente Ao observar esses cálculos, vemos que o tempo está aumentando um pouco, entretanto, o número de casos diminui muito mais rapidamente, o que é uma característica das funções exponenciais decrescentes. Y = 1.000.000(0, 25)X 0 < a < 1 a = 0, 25 Y = 1.000.000(0, 25)1 = 1.000.000(0, 25) = 250.000 Y = 1.000.000(0, 25)2 = 1.000.000(0, 0625) = 62.500 Y = 1.000.000(0, 25)4 = 1.000.000(0, 003906) = 3.906 Y = 1.000.000(0, 25)6 = 1.000.000(0, 000244) = 244 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 48/69 Mão na massa _black Questão 1 Assinale a afirmativa correta sobre função exponencial .Y = 3x A É uma função exponencial crescente, pois a base é .a < 0 B É uma função exponencial crescente, pois a base .a = 3 > 1 C É uma função exponencial decrescente, pois a base .a = 3 > 1 D É uma função exponencial crescente, pois a base .a = X E É uma função exponencial crescente, pois a base é .a > 0 Responder Questão 2 Marque a afirmativa que caracteriza corretamente esta função exponencial: Y = (0, 2)x A Função exponencial decrescente, pois a base é , logo, .a = 0, 2 0 < a < 1 B Função exponencial crescente, pois a base é , logo, .a = 0, 2 a > 0 C Função exponencial decrescente, pois a base .a = X D Função exponencial crescente, pois a base .a = X E Função exponencial constante pois 0 < a < 1 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 49/69 E Função exponencial constante, pois .0 < a < 1 Responder Questão 3 Assinale a afirmativa correta relacionada ao ponto da função exponencial que toca o eixo X.Y = 4x A O ponto (0, 1) toca o eixo X. B O ponto (0, 0) toca o eixo X. C O ponto (4, 0) toca o eixo X. D O ponto (0, 4) toca o eixo X. E As funções exponenciais não tocam o eixo X, pois esse tipo de função não tem raiz. Responder Questão 4 Marque a afirmativa correta quanto ao ponto da função exponencial que toca o eixo Y.Y = 4x A O ponto (0, 4) toca o eixo Y. B O ponto (0, 0) toca o eixo Y. C O ponto (4, 0) toca o eixo Y. D O ponto (0, 1) toca o eixo Y. 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 50/69 E As funções exponenciais não tocam o eixo Y, pois esse tipo de função não tem raiz. Responder Questão 5 Considere a equação do . Qual o valor de Y para X=4?Y = 3x A Y=81 B Y=12 C Y=4/3 D Y=3/4 E Y=1/12 Responder Questão 6 Considere a equação do . Qual o valor de Y quando X=2 e X=4, respectivamente?Y = (0, 5)x A Y=0,0625 e Y=0,25. B Y=1 e Y=2. C Y=2 e Y=1. 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 51/69 Teoria na prática Ao observar o gráfico de uma função exponencial, podemos fazer algumas análises com base na forma dos gráficos, identificando se o que está representado é um comportamento crescente ou decrescente. A pandemia mundial de covid-19 tem provocado análises de crescimentos e decrescimentos exponenciais de número de infectados, número de internados ou número de mortos em função do tempo. Utilizaremos o gráfico a seguir para uma análise desses comportamentos: Gráfico: Crescimento e o decrescimento da covid-19 como funções exponenciais. Extraído de Shutterstock.com. Nesse gráfico, o eixo vertical representa o número de pessoas infectadas pelo vírus e o eixo horizontal indica o tempo em meses. Conhecendo o comportamento das funções exponenciais, podemos observar que no ano de 2020 há um crescimento exponencial do mês 1 até o mês 12, seguindo o comportamento de uma função exponencial de base . Então, por efeito de alguma ação, o número de casos começa a diminuir de forma acentuada, seguindo as características de uma função exponencial com base , como vimos em alguns exemplos numéricos ao longo desse estudo. D Y=0,25 e Y=0,0625. E Y=0,5 e Y=0,25. Responder _black a > 1 0 < a < 1 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 52/69 Vamos praticar alguns conceitos? Falta pouco para atingir seus objetivos. Questão 1 Considere a seguinte função exponencial: . Assinale a opção que indica corretamente onde a função toca o eixo Y. Y = 6X A A função toca o eixo Y em (0,1). B A função toca o eixo Y em (1,0). C A função toca o eixo Y em (0,3). D A função toca o eixo Y em (0,20). E A função toca o eixo Y em (20,0). Responder 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 53/69 4 Funções logarítmicas Ao final deste módulo, você reconhecerá as propriedades das funções logarítmicas. Questão 2 Marque a opção que indica o valor de Y para nesta equação: .X = −2 Y = (0, 5)X A Y=0,5 B Y=-1 C Y=-0,25 D Y=4 E Y=-2 Responder 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 54/69 Logaritmo Sejam a e b números reais positivos e , chamamos logaritmo de a na base b ao expoente X tal que: Então: Onde: É chamado de logaritmando. Função logarítmica A fim de demonstrar a forma como é calculada a função logarítmica, utilizaremos este exemplo: Em que se lê “logaritmo de 32 na base 2 é igual a X”. O que queremos calcular é o valor de X e, para isso, usamos a função exponencial, transformando esse cálculo de forma a encontrar o valor de X que torne a seguinte equação verdadeira: Para solucionar esse tipo de equação, devemos encontrar o valor correspondente de 32 na base 2, que podemos fatorar, encontrando: b ≠ 1 b x = a logb(a) = X a b log2(32)= X 2x − 32 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 55/69 Após a fatoração: Temos que: 32 = 25 Logo: log2 32 = X 2X = 32 2X = 25 Como as bases são iguais (2), a única solução possível é quando os expoentes são iguais: 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 56/69 A função logarítmica possui algumas propriedades que auxiliam bastante na interpretação e na solução de equações baseadas neste tipo de função. Vamos ver essas propriedades a seguir. Temos ainda: Logaritmo da potência Logaritmo do produto Logaritmo do quociente X = 5 Então: log2 32 = 5 log a a = 1 log a 1 = 0 log a am = m loga b m = m ⋅ loga b loga(b ⋅ c) = loga b + loga c loga b c = loga b − loga c 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 57/69 Logaritmo Você sabe como calcular uma função logarítmica? É exatamente isso que aprenderemos no vídeo a seguir. Grá�cos de funções logarítmicas Para traçarmos um gráfico de uma função logarítmica, devemos selecionar valores de X e calcular o valor de Y associado, resolvendo a função logarítmica na base desejada, da seguinte forma: Vamos atribuir valores para a variável X e, sabendo o valor da base a — base 2 ou base 10, por exemplo —, obtemos o valor de Y correspondente. A fim de exemplificar a construção de um gráfico que represente a função logarítmica, usaremos um exemplo numérico. Então, analisaremos algumas particularidades de seus gráficos. Considere a seguinte função logarítmica: A base do logaritmo selecionado é 2. Utilizando uma calculadora científica, vamos calcular o logaritmo com diversos valores para X, conforme apresentado no quadro a seguir: Atenção! Quando a base do logaritmo é 10, ela não deve ser indicada: .log10 a = loga Y = log a X Y = log2 X 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 58/69 X YX Y 0,125 -3 0,25 -2 0,5 -1 1 0 2 1 4 2 8 3 Elaborado por Aneuri de Amorim. Ao representar os pares ordenados (X, Y) no plano cartesiano, desenha-se o seguinte gráfico: Gráfico da função . Elaborado por Aneuri de Amorim. A função logarítmica tem algumas características que podemos ver no gráfico anterior. Esse tipo de função nunca toca o eixo Y, isto é, não há a possibilidade de um par ordenado (0, Y), pois o X nunca assumirá o valor de zero. Não é possível, por exemplo, . Em síntese, não existe logaritmo de zero em nenhuma base. Podemos perceber outra característica importante no gráfico dessa função: ela toca o eixo X (raiz da função) no ponto (1, 0). Como vimos anteriormente em uma das propriedades, logaritmo de 1 em qualquer base é igual a zero. Logo, ao assumirmos X=1, teremos: log2 Xlog2 X log2 0, 125 = log2 0, 25 = log2 0, 5 = log2 1 = log2 2 = log2 4 = log2 8 = Y = log2 X Y = log2 0 Y = log a 1 = 0 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 59/69 Portanto, independentemente da base selecionada, toda função logarítmica tem como raiz (1, 0) e tocará o eixo X nesse ponto. X=1 e Y=0 t Ainda, pode-se destacar que, quando a base é maior do que 1, a função é crescente. Nesse caso, os valores assumidos por X maiores que 1 têm logaritmos positivos; já os valores de X entre 0 e 1 tem logaritmos negativos. Quando a base é menor do que 1, os números maiores que 1 têm logaritmos negativos e aqueles entre 0 e 1 têm logaritmos positivos. Nos casos em que a base do logaritmo é um valor entre 0 e 1, a função é decrescente, como representaremos a seguir. Considere a seguinte função: Ao atribuir os valores de X e calcular o Y usando uma calculadora científica, obtemos estes resultados: X Y 0,125 3 0,25 2 0,5 1 1 0 2 -1 4 -2 8 -3 Elaborado por Aneuri de Amorim. É possível, então, construir o gráfico. Y = log0,5 X Y = log0,5 X log0,5 0, 125 = log0,5 0, 25 = log0,5 0, 5 = log0,5 1 = log0,5 2 = log0,5 4 = log0,5 8 = 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 60/69 Gráfico da função . Elaborado por Aneuri de Amorim. Como a base dessa função logarítmica vale 0,5, logo, está entre 0 e 1, seu gráfico mostra que é uma função decrescente. O grá�co logarítmico Neste vídeo, o especialista Sandro Davison demonstrará como construir o gráfico da função logarítmica. Problemas com funções logarítmicas As funções logarítmicas e suas propriedades podem ser aplicadas em funções exponenciais para analisarmos o comportamento ou calcularmos a variável X que se encontra no expoente. Y = log0,5 X 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 61/69 Utilizaremos como exemplo a função exponencial, conhecida anteriormente, que descreve o crescimento do número de bactérias (Y) com o passar do tempo (X), dada pela equação: Onde X representa o tempo em horas e Y representa o número de bactérias na placa. Anteriormente, atribuímos valores de tempo a X para encontrarmos a quantidade de bactérias que estaria presente na placa analisada. Aplicando a função logarítmica, podemos definir valores para a quantidade de bactérias e calcular, então, o tempo necessário para chegar a esse número. Matematicamente, aplicamos uma função logarítmica aos dois lados do sinal de igual. Dessa forma, é possível calcularmos quanto tempo será necessário para obter uma certa quantidade de bactérias. Agora, vamos analisar quanto tempo é necessário para termos as seguintes quantidades de bactérias (Y): bactérias Y = 2X/24 Nesse exemplo, utilizaremos a base 2: log2(Y ) = log2(2 X/24) Há uma propriedade que podemos aplicar: log a a m = m Então: log2(Y) = X 24 Para deixarmos o X como variável, resolvemos: X = 24 log2(Y ) 1º Caso 2º Caso 3º Caso Y = 256 X = 24 log2(256) = 24(8) = 192 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 62/69 Problemas com funções logarítmicas Neste momento, o especialista Sandro Davison nos ajudará a resolver um problema real usando a função logarítmica. Demonstração Nesta demonstração, utilizaremos algumas propriedades da função logarítmica para exercitar os trabalhos algébricos desse tipo de função. Sabendo que e , vamos calcular o valor de: O intuito aqui é usar as propriedades para melhorar o raciocínio lógico, logo, não utilizaremos a calculadora científica. Podemos resolver usando apenas os valores fornecidos de e . Veja como: Mão na massa log10 2 = 0, 301 log10 3 = 0, 477 log10 64 log10 12 log10 2 log10 3 log10 64 log10 12 _black Questão 1 Assinale a afirmativa correta com relação à função logarítmica a seguir: Y = log10 X 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 63/69 Assinale a afirmativa correta com relação à função logarítmica a seguir: .Y = log10 X A Representa uma função crescente, pois a base é .a < 0 B Representa uma função crescente, pois a base .a = 10 > 1 C Representa uma função decrescente, pois a base .a = 10 > 1 D Representa uma função crescente, pois esse tipo de função sempre é crescente. E Representa uma função decrescente, pois esse tipo de função sempre é decrescente. Responder Questão 2 Marque a afirmativa correta acerca da função logarítmica a seguir: ;Y = log0,5 X A Representa uma função decrescente, pois a base é .0 < a < 1 B Representa uma função crescente, pois a base é .0 < a < 1 C Representa uma função decrescente, pois a base a é positiva. D Representa uma função decrescente pois a base a é negativa. E Representa uma função crescente pois esse tipo de função sempre é crescente. Responder 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir64/69 Questão 3 Assinale a afirmativa que apresenta o cálculo correto do seguinte logaritmo: .log2 8 = X A X=4. B X=8. C , logo, X=2.22 = 8 D , logo, X=8.22 = 8 E , logo, X=3.22 = 23 Responder Questão 4 Assinale a afirmativa que indica o ponto em que a função a seguir toca o eixo X. Y = log2 X A A função toca o eixo Y no ponto (2, 0). B A função toca o eixo X no ponto (0, 0). C A função toca o eixo X no ponto (0, 1). D A função toca o eixo X no ponto (1, 0). E Esse tipo de função não toca o eixo X 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 65/69 E Esse tipo de função não toca o eixo X. Responder Questão 5 Considere a função: Marque a opção que indica o ponto em que ela toca o eixo Y. Y = log2 X A Essa função não toca o eixo Y. B Essa função não toca o eixo X. C Essa função toca o eixo Y em (0,1). D Essa função toca o eixo Y em (1,0). E Essa função toca o eixo Y em (0,2). Responder Questão 6 Marque a alternativa que indica a aplicação adequada de uma propriedade para solucionar a equação a seguir: log10 2 6 A .log10 2 6 = 6 − log10 2 B .log10 2 6 = 2 log10 6 C .log10 2 6 = log10 2 − log10 6 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 66/69 Teoria na prática Anteriormente, exemplificamos o uso da função exponencial em uma análise da diminuição dos casos graves de covid-19 com o passar do tempo. Foi utilizada a função a seguir: No exemplo, escolhemos um valor de X que representa o tempo em meses e calculamos o número de casos graves, expresso pela variável Y. Com a aplicação da função logarítmica, é possível definirmos o número de casos (Y) e calcularmos quanto tempo (X) levará para alcançar esse valor. Para isso, devemos aplicar a função logarítmica aos dois lados do sinal de igual da equação anterior. Utilizaremos o logaritmo de base 2, mas poderia ser qualquer base. Aplicamos, então, a propriedade do logaritmo do produto. Observe: Calculando o logaritmo e aplicando a propriedade do logaritmo do expoente, teremos: casos D .log10 2 6 = 6 log10 2 E .log10 2 6 = log10 2 + log10 6 Responder _black Y = 1.000.000(0, 25)x log2(Y ) = log2 (1.000.000 ⋅ (0, 25) X) log2(Y) = log2(1.000.000) + log2(0, 25) X log2(Y) = 20 + X log2(0, 25) log2(Y) = 20 − 2X 2X = 20 − log2(Y) X = 20 − log2(Y) 2 1º Caso 2º Caso 3º Caso Y = 1.000.000 X = 20−log2(1.000.000)2 = 20−20 2 = 0 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 67/69 Considerando o resultado, este seria o nosso ponto de partida: um milhão de casos de covid-19 no momento do início do estudo. X 2 2 0 Vamos praticar alguns conceitos? Falta pouco para atingir seus objetivos. Questão 1 Considere esta função logarítmica: . Qual o valor de Y para X=2? Y = log2 X A Y=1 B Y=2 C Y=0 D Y=-1 E Y=-2 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 68/69 Considerações �nais Neste conteúdo, você teve acesso a conhecimentos de matemática e agora está mais preparado e dotado dos recursos necessários para avançar na sua profissão. Foram apresentados conceitos e aplicações de diferentes funções matemáticas: função de primeiro grau, de segundo grau, exponencial e logarítmica. Essas funções são muito utilizadas no dia a dia, bem como na descrição de situações, estudos e análises na área da saúde, conforme as características dessas funções e dos dados analisados. Neste estudo, você observou esse uso em crescimentos lineares e exponenciais de bactérias em uma amostra, por exemplo. Portanto, todos os conceitos aqui apresentados são de grande utilidade para a sua formação profissional. Responder Questão 2 Considere as duas funções logarítmicas: • 1ª função: • 2ª função: É correto afirmar que Y = log2 X Y = log0,5 X A a primeira é uma função constante e a segunda é uma função decrescente. B as duas funções são decrescentes. C as duas funções são crescentes. D a primeira é uma função crescente e a segunda é uma função decrescente. E a primeira é uma função decrescente e a segunda é uma função crescente. Responder 19/03/2022 16:12 Funções básicas https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html#imprimir 69/69 Podcast Neste podcast, o especialista Sandro Davison falará sobra as funções e sobre como aplicá-las no dia a dia do profissional de saúde. 00:00 03:58 1x Referências MAIO, W. de (coord.); BARBONI, A.; PAULETTE, W. Fundamentos da matemática: cálculo e análise. Rio de Janeiro: LTC, 2007. GUIMARÃES, L. G. S. et al. Bases matemáticas para engenharia. Rio de Janeiro: SESES, 2015. REGRA DE TRÊS. Matemática Didática. Consultado na internet em: 18 ago. 2021. Explore + No portal Educa+ Brasil, você pode ler mais sobre as funções logarítmica e exponencial. Baixar conteúdo https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/03104/index.html javascript:CriaPDF()