Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Análise combinatória, Probabilidade e Probabilidade e computaçãocomputação Á RE A D E M AT EM Á TIC A E SU A S TE C N O LO G IA S • EN SI N O M ÉD IO Á R E A D E M A TE M Á TIC A E S U A S TE C N O LO G IA S • E N SIN O M É D IO A n á lise c o m b in a tó ria , A n á lise c o m b in a tó ria , P ro b a b ilid a d e e c o m p u ta ç ã o P ro b a b ilid a d e e c o m p u ta ç ã o MANUAL DO PROFESSORLuiz Roberto DanteLuiz Roberto Dante Fernando VianaFernando Viana Lu iz R o b e rto D a n te Lu iz R o b e rto D a n te F e rn a n d o V ia n a F e rn a n d o V ia n a Análise combinatória, Análise combinatória, Á RE A D E M AT EM Á TIC A E SU A S TE C N O LO G IA S • EN SI N O M ÉD IO ANUAL DO ROFESSOR M AT ER IA L D E D IV U LG AÇ ÃO − VE RS ÃO S U BM ET ID A À AV A LI AÇ ÃO CÓ D IG O D A CO LE ÇÃ O : 0 1 5 9 P 2 1 2 0 2 CÓ D IG O D A O BR A: 0 1 5 9 P 2 1 2 0 2 1 3 7 CAPA_OBJ2_MAT_DANTE_ATICA_PNLD_2021_VOL_5_MP.indd All PagesCAPA_OBJ2_MAT_DANTE_ATICA_PNLD_2021_VOL_5_MP.indd All Pages 4/13/21 10:23 AM4/13/21 10:23 AM Á RE A D E M AT EM Á TIC A E SU A S TE C N O LO G IA S • EN SI N O M ÉD IO Análise combinatória, Análise combinatória, Probabilidade e Probabilidade e computaçãocomputação 1a edição, São Paulo, 2020 MANUAL DO PROFESSOR Luiz Roberto Dante Licenciado em Matemática pela Universidade Estadual Paulis- ta “Júlio de Mesquita Filho” (Unesp-SP, Rio Claro) Mestre em Matemática pela Universidade de São Paulo (USP) Doutor em Psicologia da Educação pela Pontifícia Universi- dade Católica de São Paulo (PUC-SP) Livre-docente em Educação Matemática pela Unesp-SP, Rio Claro Ex-professor do Ensino Fundamental e do Ensino Médio na rede pública de ensino de São Paulo Autor de livros didáticos e paradidáticos de Matemática para alunos e professores da Educação Básica Fernando Viana Licenciado e mestre em Matemática pela Universidade Federal da Paraíba (UFPB) Doutor em Engenharia Mecânica pela UFPB Professor efetivo do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB) Professor do Ensino Fundamental, do Ensino Médio e de cursos pré-vestibulares há mais de 20 anos Autor de obras didáticas de Matemática para o Ensino Funda- mental e o Ensino Médio FRÔNTIS_OBJ2_MAT_DANTE_ATICA_PNLD_2021_VOL_5_MP.indd 1FRÔNTIS_OBJ2_MAT_DANTE_ATICA_PNLD_2021_VOL_5_MP.indd 1 9/17/20 11:35 AM9/17/20 11:35 AM 2 Presidência: Paulo Serino Direção editorial: Lauri Cericato Gestão de projeto editorial: Heloisa Pimentel Coordenação de área: Marcela Maris e Juliana Grassmann dos Santos Edição: Marina Muniz Campelo, Rodrigo Macena, Alessandra Maria Rodrigues da Silva, César Augusto Morais de Souza, Igor Nóbrega, Nadili L. Ribeiro, Pamela Hellebrekers Seravalli e Rani de Oliveira e Souza Assessoria técnica: Rodrigo da Cruz Fujioka Planejamento e controle de produção: Vilma Rossi e Camila Cunha Revisão: Rosângela Muricy (coord.), Alexandra Costa da Fonseca, Ana Paula C. Malfa, Ana Maria Herrera, Carlos Eduardo Sigrist, Flavia S. Vênezio, Heloísa Schiavo, Hires Heglan, Kátia S. Lopes Godoi, Luciana B. Azevedo, Luís M. Boa Nova, Luiz Gustavo Bazana, Patricia Cordeiro, Patrícia Travanca, Paula T. de Jesus, Sandra Fernandez e Sueli Bossi Arte: Claudio Faustino (ger.), Erika Tiemi Yamauchi (coord.), Alexandre Miasato Uehara e Renato Akira dos Santos (edição de arte), WYM Design (diagramação) Iconografia e tratamento de imagens: Roberto Silva (coord.), Mariana Sampaio (pesquisa iconográfica), Cesar Wolf (tratamento de imagens) Licenciamento de conteúdos de terceiros: Fernanda Carvalho (coord.), Erika Ramires e Márcio Henrique (analistas adm.) Ilustrações: Tiago Donizete Leme e WYM Design Cartografia: Mouses Sagiorato Design: Luis Vassallo (proj. gráfico, capa e Manual do Professor) Todos os direitos reservados por Editora Ática S.A. Avenida Paulista, 901, 4o andar Jardins – São Paulo – SP – CEP 01310-200 Tel.: 4003-3061 www.edocente.com.br atendimento@aticascipione.com.br Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Angélica Ilacqua - CRB-8/7057 2020 Código da obra CL 713842 CAE 729715 (AL) / 729717 (PR) 1a edição 1a impressão De acordo com a BNCC. Envidamos nossos melhores esforços para localizar e indicar adequadamente os créditos dos textos e imagens presentes nesta obra didática. Colocamo-nos à disposição para avaliação de eventuais irregularidades ou omissões de créditos e consequente correção nas próximas edições. As imagens e os textos constantes nesta obra que, eventualmente, reproduzam algum tipo de material de publicidade ou propaganda, ou a ele façam alusão, são aplicados para fins didáticos e não representam recomendação ou incentivo ao consumo. Impressão e acabamento 002_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Iniciais_LA.indd 2002_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Iniciais_LA.indd 2 21/09/2020 11:0721/09/2020 11:07 Apresentação 3 Caro estudante, Ao elaborar esta coleção de Matemática e suas Tecnologias para o Ensino Médio, observamos o que há de mais moderno no processo de ensino e aprendizagem dessa área do conhecimento. Nosso objetivo com esta coleção é proporcionar a você condições para que pos- sa compreender e aplicar as principais ideias e ferramentas da Matemática em seu nível de ensino, atribuindo significados e possibilitando a resolução de problemas do mundo real. Além disso, a coleção foi concebida de modo a dar espaço para que você seja protagonista do próprio processo de aprendizagem, desenvolvendo uma educação integral. Todos os conceitos essenciais, próprios do Ensino Médio, foram explorados ao longo dos volumes de maneira simples, intuitiva e compreensível. As resoluções me- canizadas e o formalismo excessivo foram evitados; mantivemos, porém, o rigor ne- cessário, coerente com o nível para o qual a coleção é proposta. Na abertura de cada capítulo, apresentamos uma imagem relacionada aos con- teúdos que o compõem, com o objetivo de lhe dar uma percepção de alguns dos temas que serão estudados. Esperamos que isso instigue sua curiosidade! Em seguida, você encontra situações contextualizadas e, muitas vezes, integra- das, que também exprimem os conteúdos e temas. Nelas você pode observar e in- vestigar a utilização da Matemática de maneira simples, espontânea e eficiente, além de refletir sobre ela. No decorrer de cada capítulo, apresentamos textos e atividades significativos, que abordam fatos históricos e contextualizam a construção dos conteúdos que estão sendo estudados, bem como expõem e promovem a resolução de problemas relacio- nados a situações reais ou a outras áreas do conhecimento, exploram as tecnologias digitais – tão presentes em nossa vida – e propiciam o desenvolvimento do pensa- mento computacional. Desse modo, a coleção como um todo engloba todas as competências gerais da Base Nacional Comum Curricular (BNCC), assim como as competências específicas e as habilidades da área de Matemática e suas Tecnologias que estão previstas para o Ensino Médio. Sugestões e críticas que visem ao aprimoramento deste trabalho serão sempre consideradas. Seja muito bem-vindo ao estudo da Matemática e suas Tecnologias que esta coleção lhe proporciona! Os autores 001a007_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Iniciais_LA_1.indd 3001a007_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Iniciais_LA_1.indd 3 9/14/20 10:08 AM9/14/20 10:08 AM 4 Conheça seu livro Este volume está organizado em 3 capítulos. Nele você encontrará textos, boxes e seções. Conheça a seguir a es- trutura deste volume. Atleta nas Olimpíadas do Rio de Janeiro de 2016, na montanha do Corcovado. As Olimpíadas originaram-se na cidade de Olímpia, na Grécia, no século VIII a.C. A versão moderna dos Jogos Olímpicos teve a primeira edição sediada em Atenas, em 1896. Análisecombinatória C A P ÍT U LO 1 la zy lla m a/ S h u tt e rs to ck 8 A s Olimpíadas são um evento esportivo que reúne atletas de todo o mundo. Geralmente, o evento é planejado para ocorrer a cada quatro anos; contudo, pode ser adiado ou cancelado devido a alguns acontecimentos. Isso ocorreu com os Jogos Olímpicos de Verão de 1940, que foram cancelados por causa da Segunda Guerra Mundial (1939-1945), e, mais recentemente, com os Jogos Olímpicos de Verão de 2020, que foram adiados devido à pandemia de Covid-19. As Olimpíadas têm dois símbolos principais: a bandeira e a tocha olímpica. A bandeira dos Jogos Olímpicos tem cinco anéis entrelaçados sobre um fundo branco. Os anéis representam as cinco partes do mundo unidas pelos jogos: América, Europa, Ásia, África e Oceania. Os anéis são azul, amarelo, preto, verde e vermelho. [...] ESCOLA BRITANNICA. Jogos Ol’mpicos. Disponível em: https://escola.britannica.com.br/artigo/ Jogos-Olímpicos/482102. Acesso em: 10 jun. 2020. A escolha das cores dos anéis foi feita de acordo com as cores das bandeiras dos países que participam das Olimpíadas. Pelo menos uma dessas cinco cores aparece na bandeira de cada um dos mais de 200 paí- ses. A ordem correta das cores dos anéis na bandeira é azul, amarelo, preto, verde e vermelho, mas imagine quantas possibilidades diferentes de bandeira existiriam se pudéssemos trocar a ordem dos anéis? Situações como essa, de análise de possibilidades, serão o tópico de estudo deste capítulo e fazem parte de uma área de estudo da Matemática chamada análise combinatória. Nos Jogos Olímpicos existem outras situações de análise e contagem de possibilidades, como as possí- veis formações de um pódio em uma das competições esportivas que fazem parte dos Jogos Olímpicos. Nes- sas competições, três atletas ou equipes são premiados: a equipe ou o atleta que ficar em primeiro lugar ga- nha a medalha de ouro, o segundo lugar recebe a medalha de prata e o terceiro lugar, a medalha de bronze. Fonte de consulta: ESCOLA BRITANNICA. Jogos Olímpicos. Disponível em: https://escola.britannica.com.br/artigo/ Jogos-Olímpicos/482102. Acesso em: 10 jun. 2020. a) Os Jogos Olímpicos de Verão de 2016 foram sediados no Rio de Janeiro (Brasil). Nas Olimpíadas do Rio, a final da categoria masculina C2 1 000 m de canoagem de velocidade tinha oito duplas de compe- tidores, entre eles, os brasileiros Isaquias Queiroz e Erlon de Souza. Os outras duplas de competidores estavam representando os seguintes países: Alemanha, Ucrânia, Hungria, Rússia, Cuba, República Checa e Uzbequistão. Fonte de consulta: FRICKE, Gabriel. Ao lado de Erlon, Isaquias leva a prata e se consagra nas águas da Lagoa. Globo Esporte, Rio de Janeiro, 20 ago. 2016. Disponível em: http://globoesporte.globo.com/olimpiadas/ canoagem/noticia/2016/08/isaquias-e-erlon-conquistam-prata.html. Acesso em: 29 jul. 2020. Considerando as duplas que estavam competindo pelos 8 países citados, de quantas maneiras diferen- tes seria possível formar o pódio? A Tocha Olímpica, um dos principais símbolos dos Jogos Olímpicos, é desenvolvida a cada edição do even- to com base nas características do país onde os jogos devem acontecer [...]. O fogo, que é ateado na pira olímpica no palco de abertura dos jogos, é aceso 100 dias antes do começo da competição, em Olímpia, na Grécia, a partir da luz solar. Antes de embarcar para a cidade-sede, a tocha acesa passa por algumas cidades gregas e outras localidades no país que receberá os jogos. O revezamento da tocha, que antecede a abertura dos Jogos Olímpicos, é a representação de uma lenda grega. Nessa lenda, Prometheus (um titã defensor da humanidade) teria roubado o fogo, que representa a di- vindade e a sabedoria dos deuses, de Zeus e entregado aos seres humanos. BRASIL ESCOLA. Como funciona a tocha olímpica. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/curiosidades/ como-funciona-tocha-olimpica.htm. Acesso em: 15 jun. 2020. Não escreva no livro. 9 50º O Boa Vista Macapá Belém São Luís Fortaleza Teresina Natal João Pessoa Recife Maceió Aracaju Salvador Manaus Cuiabá Campo Grande Saída: Brasília Belo Horizonte PalmasPorto VelhoRio Branco Curitiba Porto Alegre Florianópolis São Paulo Rio de Janeiro Vitória Goiânia 0 310 km 16000 km por avião 20000 km por terra Percurso da tocha olímpica Capital de país Capital de estado Cidade OCEANO PACÍFICO OCEANO ATLÂNTICO Equador 0º Trópico de Capricórnio b) Nas Olimpíadas de 2016, que ocorreram no Brasil, a tocha passou por cidades em todos os estados brasileiros. Em Santa Catarina foram escolhidas 4 cidades para a passagem da tocha: Blumenau, Criciúma, Florianópolis e Joinville. De quantas maneiras diferentes seria possível escolher o trajeto da tocha, passando por essas 4 cidades? c) No estado de Goiás, a tocha passou por Anápolis, Caldas Novas e Goiânia, nessa ordem. Considere que existem 2 caminhos diferentes para ir de Anápolis a Caldas Novas; existem também 2 caminhos diferentes para ir de Caldas Novas a Goiâ- nia. De quantas maneiras diferentes seria possível definir o caminho da tocha em Goiás? d) Considere que havia 6 candidatos para revezar na condução da tocha em um trecho em que devem ocorrer apenas 2 trocas. De quantas maneiras diferentes é possível escolher apenas 3 pessoas entre os 6 candidatos? Fonte: Rio2016.com. A cada competição, a tocha olímpica ganha um novo design, de acordo com o país sede. Em 2016, a tocha foi criada com as cores da bandeira brasileira para representar elementos do país. P. P iz a rr o /P . D e fo s s e u x , M A B /A R C , M a ri a C e c ili a R e ze n d e /A F P B u d a M e n d e s /G e tt y I m a g e s Não escreva no livro. Percurso da tocha olímpica no Brasil 10 CONHEÇA O CAPÍTULO 11 Objetivos • Explorar situações que envolvem contagem de possibilidades. • Utilizar registros como esquema, listagem, diagrama de árvore, tabela, desenho e diagrama para representar situações e resolver problemas de contagem. • Resolver e elaborar problemas utilizando o princípio aditivo e o princípio multiplicativo (princípio fundamental da contagem). • Explorar situações que envolvem a permutação simples de elementos. • Resolver e elaborar problemas de permutação simples. • Explorar situações que envolvem a permutação com repetição de ele- mentos. • Resolver e elaborar problemas de permutação com repetição de ele- mentos. • Explorar situações que envolvem arranjos simples de elementos. • Resolver e elaborar problemas de arranjos simples. • Explorar situações que envolvem a combinação simples de elementos em um conjunto. • Resolver e elaborar problemas de combinações simples. • Utilizar recursos digitais para realizar cálculos de situações com permuta- ções, arranjos e combinações. • Reconhecer e aplicar diferentes estratégias para resolver problemas de contagem de possibilidades. Justificativa Em um campeonato esportivo, é possível contar as possibilidades de pó- dio de acordo com a organização da competição. Em um jogo, podemos contar as possibilidades de movimentos de acordo com as jogadas ante- riores. Essas situações envolvem uma área da Matemática chamada análise combinatória. Para analisar situações como essas, podemos utilizar diferentes estraté- gias, que compõem a análise combinatória. Neste capítulo vamos analisar situações que envolvem contagem e aprender técnicas distintas que podem ser aplicadas em situações de permutação, arranjo e combinação. A BNCC No decorrer do capítulo, favorecemos o desenvolvimento das competências gerais da Educação Básica, bem como das competências específicas e das habilidades de Matemática e suas Tecnologias e de outras áreas do conhecimento indicadas a seguir. Também estão indicados os temas contemporâneos transversais presentes no capítulo. Competências gerais: CG01, CG03. Competência específica de Matemática e suas Tecnologias: CEMAT03.Habilidades de Matemática e suas Tecnologias: EM13MAT310, EM13MAT311. Habilidades de outras áreas do conhecimento: EM13LGG601, EM13LGG701. Temas contemporâneos transversais: • Diversidade Cultural; • Educação Alimentar e Nutricional; • Educação para valorização do multiculturalismo nas matrizes históricas e culturais brasileiras. Algoritmos e fluxogramas Situação 1 Situação 2 Algoritmos no cotidiano Muitas ações do nosso dia a dia são procedimen- tais, isto é, costumam ser realizadas por meio de uma sequência de ações menores e mais simples. Ir à esco- la, por exemplo, envolve ações menores como “tomar banho”, “colocar o uniforme escolar”, "se alimentar", “sair de casa” e “utilizar um meio de transporte para chegar à escola”. Além de a ação “ir à escola” ser decomposta em etapas menores, essas etapas têm ou podem ter uma ordem bem definida – obviamente, tomar banho é algo que deve ser feito antes de colo- car o uniforme. Pode parecer estranho dividir essas ações em eta- pas menores e mais simples, já que elas são tão rotineiras que nem pensamos muito nesses passos. Entretanto, entender essa subdivisão auxilia a compreensão de uma lógica parecida, que é usada na programação e no funcionamento de computadores, equipamentos eletrônicos, internet, jogos e programas. Uma das maneiras de registrar isso é utilizando algoritmos. Diante disso, pense nos passos que você realiza quando precisa fazer um bolo e responda: Que semelhanças você observa entre essa ação e os algoritmos? Matemática e algoritmos A Matemática é uma área do conhecimento na qual o uso de algoritmos é comum. Por exemplo, para calcu- lar a medida de área de um trapézio, conhecendo algu- mas medidas de comprimento, podemos utilizar a se- guinte sequência de ações: identificar as medidas de comprimento da base maior, da base menor e da altura do trapézio; efetuar a adição das medidas de compri- mento das duas bases; multiplicar esse resultado pela medida de altura; e, por fim, calcular a metade desse resultado. Essa sequência de ações está implícita na fór- mula A 5 2 B b h( 1 ) . Converse com um colega e, juntos, escolham uma prá- tica rotineira na Matemática para identificar um algoritmo (ou sequência de ações) que é utilizado nessa prática. Não escreva no livro. Para fazer um bolo, costumamos utilizar um conjunto de passos específicos indicados na receita dele. Na Matemática, mesmo sem perceber, utilizamos várias sequências de ações para obter soluções ou analisar aspectos de entes matemáticos. K u ch e rA V /S h u tt e rs to ck m ic h a e lju n g /S h u tt e rs to ck As imagens não estão representadas em propor•ão 115 27. Um grupo de 4 estudantes e 3 monitores devem ocupar os 7 lugares de uma mesa retan- gular como na figura. Os estu- dantes deverão se posicionar no lado B da mesa e os moni- tores no lado A. Cada um dos lugares deve ser ocupado por uma única pessoa. De quantos modos diferentes isso pode ser feito? B a n c o d e i m a g e n s /A rq u iv o d a e d it o ra 28. Em um jogo de bilhar, há 15 bolas numeradas de 1 a 15 mais a bola branca, que não é numerada. Um jogador pretende enfileirar essas bolas (inclusive a branca) de modo que as bolas 1 e 2 não fiquem jun- tas. O número de maneiras distintas que isso pode ser feito é: a) 16! 2 2! b) 16! ? 2! c) 16! 2 (15! ? 2!) d) 16! 2 15! 2 2! e) 14! ? 2! Permutações com repetição Já vimos as permutações simples, que são aquelas em que todos os elementos permutados eram diferen- tes. Agora vamos estudar os casos de permutação com elementos repetidos. Explorando as permutações com repetição 1. Tulio tem 4 canecas: 1 caneca azul, 1 caneca vermelha e 2 canecas brancas. Todas as canecas são iguais e se diferenciam exclusivamente pelas cores. Possível organização das canecas. a) Liste no caderno todas as possibilidades de organizar essas canecas em uma prateleira. Use A para a caneca azul, V para a caneca vermelha, B1 para uma das canecas brancas e B2 para a outra caneca branca. b) Quantas possibilidades de organização das canecas você listou? 2. Sabendo que as canecas brancas são iguais, responda aos itens. a) Reescreva no caderno a lista de todas as possibilidades de organização das canecas, mudando B1 e B2 para B. b) Analise essa nova lista de possibilidades de organização das canecas. Algumas possibilidades estão repetidas; quantas vezes cada possibilidade se repete? c) Considerando apenas as possibilidades diferentes de organização, quantas você listou? 3. Tulio quebrou a caneca vermelha e comprou outra caneca branca para substituí-la. a) Liste no caderno todas as possibilidades diferentes de organizar as canecas na prateleira. Utilize A para a caneca azul, e B1, B2 e B3 para as canecas brancas. b) Reescreva no caderno a lista de todas as organizações mudando B1, B2 e B3 para B. c) Analise a nova lista de organizações. Quantas vezes as possibilidades que são iguais se repetem? d) Considerando apenas as organizações diferentes, quantas você listou? 4. Considerando os resultados das atividades anteriores, converse com um colega e tentem explicar como calcular o número de organizações diferentes sem precisar listar cada uma delas. Explore para descobrir Não escreva no livro. Não escreva no livro. Lado B Lado A As imagens não estão representadas em propor•ão T ia g o D o n iz e te L e m e / A rq u iv o d a e d it o ra 25 Na primeira página da abertura de cada capítulo, mostramos uma imagem relacionada a um ou mais conteúdos ou temas abordados nele. Os textos apresentados nas demais páginas da abertura são acompanhados de perguntas que propõem reflexões sobre os assuntos do capítulo e buscam introduzir, direta ou indiretamente, os conteúdos que serão estudados. No início de cada tópico dos capítulos, você encontra algumas situações e questões relacionadas a elas que permitem investigações e explorações e que o preparam para os conteúdos do tópico. No Conheça o capítulo, apresentamos os objetivos que devem ser atingidos no decorrer do capítulo e a justificativa de pertinência deles. Além disso, indicamos as competências gerais da Educação Básica, bem como as competências específicas e as habilidades da Base Nacional Comum Curricular (BNCC) da etapa do Ensino Médio, cujo desenvolvimento é favorecido no capítulo, e os temas contemporâneos transversais presentes nele. Consulte as páginas 154 a 158 para saber mais da BNCC e ler o descritivo das competências gerais, assim como o descritivo das competências específicas e das habilidades favorecidas neste volume. No Explore para descobrir, indicamos atividades de exploração, experimentação, verificação e sistematização dos conteúdos apresentados, possibilitando que você formule ideias e crie estratégias. 001a007_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Iniciais_LA_1.indd 4001a007_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Iniciais_LA_1.indd 4 9/14/20 10:08 AM9/14/20 10:08 AM 5 37. Calcule: a) A4, 2 b) A6, 3 c) A8, 2 d) A4, 4 e) A5, 1 f) A7, 0 g) A8, 5 h) An, 0 38. Determine a expressão correspondente a: a) Ax, 2 b) Ax 2 3, 2 c) A2x 1 1, 3 39. Determine o valor de x nas equações: a) Ax 2 1, 2 5 30 b) Ax, 3 5 x 3 2 40 40. Um clube tem 30 membros. A diretoria é formada por um presidente, um vice-presidente, um secretário e um tesoureiro. Se uma pessoa pode ocupar apenas um desses cargos, de quantas maneiras diferentes é possí- vel formar uma diretoria? Tente resolver essa atividade de 2 maneiras, usando o princípio fundamental da con- tagem e usando a fórmula para o cálculo de arranjos, depois compare as resoluções. 41. Em um sofá, como o da imagem a seguir, há lugares para 4 pessoas. De quantas maneiras diferentes po- dem se sentar apenas 4 de um grupo de 6 pessoas? Um sofá de 4 lugares é planejado para acomodar 4 pessoas confortavelmente. 42. De quantas maneiras diferentes podemos escolheraleatoriamente uma pivô e uma armadora em um gru- po de 12 jogadoras de basquete? Seleção brasileira de basquete feminino recebendo a medalha de ouro nos Jogos Pan-Americanos de Lima em 2019. C ri s B o u ro n c le /A F P Atividades Não escreva no livro. 43. Um estudante tem 6 lápis de cores diferentes. De quan- tas maneiras diferentes ele poderá pintar os estados da região Sudeste do Brasil (São Paulo, Rio de Janeiro, Mi- nas Gerais e Espírito Santo), cada um de uma cor? 44. De quantas maneiras diferentes podemos acomodar 4 estudantes, cada um em uma carteira, em uma sala de aula que dispõem de 30 carteiras? 45. Dispomos de 7 cores e queremos pintar as 5 regiões brasileiras em um mapa do Brasil, cada uma de uma cor. De quantas maneiras isso pode ser feito? 46. Considere as regiões de um continente, um país ou um estado do mapa-múndi. Em seguida, elabore um pro- blema como o anterior que use essas regiões. Depois troque com um colega e resolva o problema dele. 47. Os cargos de presidente e vice-presidente de um grê- mio estudantil serão ocupados, respectivamente, pelo primeiro e segundo colocado em uma eleição na qual concorrem 15 estudantes. De quantas maneiras dife- rentes é possível preencher esses cargos? 48. A Fórmula 1 (F1) é a competição de mais alto nível do mundo envolvendo motores automobilísticos. A origem dela se deu em 1950 e já contou com as mais variadas regras, como a proibição do reabastecimento e de pilotos da mesma equipe poderem trocar de car- ros ao longo da corrida. Contudo, uma regra sempre foi a mesma, a quantidade de pilotos a subir ao pódio no final da corrida é sempre 3. Fonte de consulta: ESTADÃO. Fórmula 1 elimina abastecimento e aumenta pontuação. Disponível em: https://esportes.estadao. com.br/noticias/velocidade,formula-1-elimina-abastecimento-e- aumenta-pontuacao,522209. Acesso em: 8 jun. 2020. Se, em uma temporada, cada corrida tinha 20 pilotos competindo, de quantas maneiras o pódio poderia ser formado? 49. Uma família de 12 pessoas decide aproveitar as férias de fim de ano fazendo uma viagem em grupo. Eles pretendem partir do Rio de Janeiro (RJ) em direção a Fortaleza (CE) de ônibus. No momento da compra das passagens, havia 15 lugares vazios no ônibus. De quantas maneiras distintas é possível organizar essa fa- mília nos 15 lugares restantes do ônibus? a) 15 3 ! ! b) 15! c) 12! d) 15 3 12 ! ! ? ! e) 15! ? 3! 50. Responda no caderno às questões: a) Quantos números de 4 algarismos distintos podem ser formados pelos algarismos 4, 5, 6, 7 e 8? b) Quantos desses números formados são ímpares? As imagens não estão representadas em proporção T ia g o D o n iz e te L e m e /A rq u iv o d a e d it o ra 33 Formalizando o princípio fundamental da contagem As análises das situações anteriores exemplificam o princípio fundamental da con- tagem, que pode ser definido da seguinte maneira: Um acontecimento é composto de n etapas a1, a2, », an, sucessivas e independentes, de maneira que • o número de possibilidades distintas de a1 ocorrer é b1; • para cada possibilidade da etapa a1, o número de possibilidades distintas de a2 ocorrer é b2; • para cada possibilidade das etapas a1 e a2, o número de possibilidades distintas de a3 ocorrer é b3; æ • para cada possibilidade das etapas anteriores, o número de possibilidades distintas de an ocorrer é bn. Então, o número de possibilidades de o acontecimento ocorrer é dado por: b1 ? b2 ? » ? bn Esse é o princípio fundamental da contagem. Analise alguns exemplos que utilizam o princípio fundamental da contagem. a) Com as letras A, B, C, D, E, F e G, quantos anagramas de 3 letras podemos formar? ____ ____ ____ 1a letra 2a letra 3a letra Esse acontecimento tem 3 etapas: a 1a letra, a 2a letra e a 3a letra. Há 7 possibilidades para a 1a letra, 7 possibilidades para a 2a letra e 7 possibili- dades para a 3a letra. Utilizando o princípio fundamental da contagem, podemos calcular: 7 ? 7 ? 7 5 343. Podemos formar 343 anagramas. b) Quantos números de 3 algarismos podemos formar com 0, 1, 2, 3, 4 e 5? ______ ______ _______ centena dezena unidade Esse acontecimento tem 3 etapas: a centena, a dezena e a unidade. Há 5 possibilidades para a centena (zero não é permitido), 6 para a dezena e 6 para a unidade. Utilizando o princípio fundamental da contagem, calculamos: 5 ? 6 ? 6 5 180. Podemos formar 180 números. c) Quantos números de 3 algarismos distintos podemos formar com 0, 1, 2, 3, 4, 5 e 6? ______ ______ _______ centena dezena unidade Esse acontecimento tem 3 etapas: a centena, a dezena e a unidade. Há 6 possibilidades para a centena (o zero não é permitido), 6 para a dezena (todas as opções anteriores, menos uma que foi utilizada, mais o zero) e 5 para a unidade (todas as opções anteriores, menos uma que foi utilizada na dezena). Utilizando o princípio fundamental da contagem, calculamos: 6 ? 6 ? 5 5 180. Podemos formar 180 números com algarismos distintos. Anagrama Palavra que é formada mudando a ordem das letras da palavra original. Em Matemática consideramos todas as possibilidades, mesmo se a palavra não tiver sentido ou não for dicionarizada. O princípio fundamental da contagem também pode ser chamado de princípio da multiplicação ou princípio multiplicativo. Fique atento O zero é excluído do algarismo das centenas, pois o número considerado deve ter 3 algarismos. Justifique. Reflita Não escreva no livro. 16 O algarismo das unidades de x é 0, 2, 4, 6 ou 8? Não Sim Início Fim Nomeie de x o número natural não nulo que será testado x é um número par x é um número ímpar Algoritmos em problemas de Matemática Diversos algoritmos são usados na Matemática, inclusive de maneira implícita. Um exemplo são os crité- rios de divisibilidade estudados nos Anos Finais do Ensino Fundamental. Por exemplo, quando aplicamos o critério de divisibilidade por 2, verificamos se o algarismo das unidades de determinado número é 0, 2, 4, 6 ou 8. Caso seja, o número é divisível por 2. No algoritmo ao lado, a linha que começa com “Se” estabelece uma condição e, embaixo dela, há linhas indentadas (isto é, que apresentam recuo em relação às outras linhas). Caso a resposta seja positiva (sim), o algoritmo deve proceder para o conteúdo indentado abaixo da linha que começa com “Se”. Caso a resposta seja negativa (não), o algoritmo deve proceder para o conteúdo indentado abaixo da linha que começa com “Senão”. Fique atento Observe a seguir um algoritmo e o respectivo fluxograma que representa esse critério. Início Nomeie de x o número natural não nulo que será testado Se o algarismo das unidades de x for 0, 2, 4, 6 ou 8, então x é um número par Senão x é um número ímpar Fim W Y M D e s ig n /A rq u iv o d a e d it o ra W Y M D e s ig n /A rq u iv o d a e d it o ra 2. O critério de divisibilidade por 3 afirma que um núme- ro natural não nulo é divisível por 3 se, e somente se, a soma de todos os algarismos dele é divisível por 3. Por exemplo, para saber se o número 728 167 é divisível por 3, basta adicionar os algarismos dele: 7 1 2 1 8 1 1 1 6 1 7 5 31. Sabemos que 31 não é divisível por 3, mas, caso queiramos, podemos re- petir esse procedimento até obter um número de um algarismo: 3 1 1 5 4 e 4 não é divisível por 3. Portanto, 728 167 não é divisível por 3. a) Utilize esse critério de divisibilidade para com- provar que o número 9 663 459 é divisível por 3. b) No caderno, escreva um fluxograma que utilize esse método para identificar se um número é di- visível por 3, repetindo-o até obter um número de 1 algarismo. Resolu•‹o a) A soma dos algarismos de 9 663 459 é: 9 1 6 1 6 1 3 1 4 1 5 1 9 5 42 Sabemos que 42 é divisível por 3, pois 42 5 14 ? 3. No entanto, podemos continuar esse proce- dimento até obter um número de 1 algarismo. Nesse caso, teríamos que a soma dos algarismos de 42 é 4 1 2 5 6. Como 6 é divisível por 3, o número9 663 459 é divisível por 3. b) Veja um exemplo de fluxograma. Início Fim Nomeie de x o número natural não nulo que será testado x tem só 1 algarismo? Sim Sim Não Nãox é igual a 3, a 6 ou a 9? Calcule a soma dos algarismos de x e atribua esse valor a x O número dado não é divisível por 3 O número dado é divisível por 3 Atividades resolvidas 119 Entrada e saída Uma característica comum das linguagens de programação é a possibilidade de o programa ter entrada e sa’da de dados: a entrada é o conjunto de dados fornecidos ao programa, enquanto a saída é o conjunto de dados que o programa devolve ao usuário. Por exemplo, no caso de um programa cuja função é obter o resultado da adição de dois números inteiros, a entrada poderá ser os dois números e a saída, a soma dos dois números. Observe abaixo uma relação de entrada e saída de dados para um pro- grama como esse. Entrada (x e y) Saída (x 1 y) 1 e 1 2 210 e 35 25 0,75 e 0,05 0,80 0 e 100 100 Perceba que, nesse exemplo, a entrada é formada por dois valores numéricos, e a saída, por apenas um valor numérico. No entanto, nem todo programa precisa ter entrada ou saída; por exemplo, um programa que fornece a representação decimal do número p até a décima casa deci- mal não precisa de uma entrada (pois o número p já é do conhecimento do computa- dor, de outras programações) e a saída do programa pode ser a representação deci- mal pedida. Em 1985, o chinês Feng-hsiung Hsu (1959-) e o canadense Murray Campbell (1950-), então estudantes da Universidade Carnegie Mellon (Pensilvânia, EUA), criaram um projeto: uma máquina chamada ChipTest, que tinha como objetivo jogar xadrez. Em 1989, ambos entraram para uma empresa de computação que já fazia pesquisas do tipo para estudos de Inteligência Artificial (IA) desde 1950. Eles deram continuidade a esse trabalho junto a outros cientistas em um projeto chamado Deep Blue. O computador utilizava uma inteligência artificial construída por desenvolvedores que passaram anos levantando dados sobre a lógica utilizada no jogo. Esses dados foram, então, usados para alimentar os conhecimentos do Deep Blue. Em 1997, depois de várias revanches, o supercomputador Deep Blue derrotou Garry Kasparov (nascido em 1963 no Azerbaijão), campeão mundial de xadrez da época. Após seis partidas, os resultados foram: duas vitórias para o computador, uma para Kasparov e três empates, em um duelo que levou vários dias e teve grande cobertura da mídia. Os estudos realizados por meio do trabalho com o desenvolvimento do Deep Blue e de outros softwares abriram portas para uma evolução na área de Inteligência Artificial, permitindo entender melhor o funcionamento das IAs. Isso possibilitou o uso da habilidade de aprendizado dos computadores nas mais diversas áreas, como na descoberta de novos medicamentos, identificação de riscos em modelos financeiros, buscas em grandes bases de dados e cálculos de grande dimensão. Para conhecer um pouco mais dessa história, sugerimos a leitura do artigo “O xadrez de Kasparov e o futuro do trabalho”, disponível em: https://epoca.globo.com/cultura/ helio-gurovitz/noticia/2017/06/o-xadrez-de-kasparov-e- o-futuro-do-trabalho.html (acesso em: 17 jul. 2020). Sobre o assunto S T A N H O N D A /A F P Foto de uma das partidas entre Garry Kasparov (à esquerda) e o supercomputador Deep Blue, em Nova York, Estados Unidos, em 4 maio de 1997. Os movimentos indicados pelo supercomputador eram feitos no tabuleiro por Murray Campbell (à direita). 126 Esses computadores eram muito diferentes dos que utilizamos atualmente; por exemplo, as máquinas podiam ocupar cômodos inteiros. O Mark I, construído pela equipe de Howard Aiken, tinha medida de massa de 5 toneladas. O Eniac (Electrical Numerical Integrator and Computer) foi o primeiro computador digital eletrônico a ser construído com interesses além da esfera militar. Ele foi inven- tado pelo engenheiro elétrico e pioneiro em computadores estadunidense John Eckert (1919-1995) e pelo físico estadunidense John Mauchly (1907-1980), ocupava uma área de medida de 180 m2 e tinha medida de massa de 30 toneladas. O matemático húngaro John von Neumann (1903-1957) atuou como consultor no projeto do Eniac, propondo diversos modelos para solucionar problemas que ele en- controu. Uma das sugestões de Neumann foi armazenar informações na memória da máquina, de maneira que o próprio computador fosse capaz de se automodificar e gerar outros programas. Além disso, ele escreveu um código computacional utilizando enormes sequências formadas pelos números 0 e 1, dando início ao sistema de nume- ração binário. Você vai conhecer mais desse sistema de numeração na página 110. Segunda geração de computadores – 1955 a 1965 A segunda geração de computadores foi marcada pela invenção do transistor, considerado uma das maiores desco- bertas da história. Até esse momento, os computadores eram construídos utilizando válvulas, mas a criação do tran- sistor permitiu a redução do tamanho das máquinas, bem como dos custos de produção, armazenamento e transporte. Nesse mesmo período foram criadas as memórias com anéis ferromagnéticos, que posteriormente evoluíram para as fitas magnéticas, que dominariam o armazenamento se- cundário de dados, com maior capacidade de armazena- mento e com gravação de dados mais eficiente, quando comparadas com os cartões perfurados que eram utilizados. Terceira geração de computadores – 1965 a 1980 Nos anos seguintes, pesquisadores da área de computação desenvolveram com- putadores menores e que processavam e analisavam dados de maneira mais rápida. O físico estadunidense Robert Noyce (1927-1990), por exemplo, desenvolveu circuitos integrados, utilizando o silício como matéria-prima, capazes de integrar dezenas de transistores. Nesse período teve início a multiprogramação, isto é, a possibilidade de executar mais de um programa ao mesmo tempo. Quarta geração de computadores – 1980 até os dias atuais Na quarta geração, os computadores foram reduzidos a ponto de gerar a produção em larga escala e a popularização das máquinas. Além disso, houve um aumento da capacidade de processamento com a criação de tecnologias como o LSI (do inglês large scale integration) e o VLSI (very large scale integration). Isso possibilitou a existência de milhares de com- ponentes em um único chip. Assim, foram criados os microcomputadores. Naquela época, os computadores não eram utilizados em larga escala ou para afazeres domésticos. Apenas grandes empresas tinham espaço e dinheiro suficientes para manter uma máquina desse porte. Além disso, somente pesquisadores da área sabiam como utilizar esses equipamentos. Fique atento Se os computadores hoje em dia fossem tão grandes e complicados de usar, será que muitas pessoas teriam acesso a eles? Reflita sobre quais características foram responsáveis pela popularização do computador. Reflita Transistor (à esquerda) e válvula (à direita). Os circuitos integrados podem ser menores do que uma moeda. v la b o /S h u tt e rs to c k V e d a t O G U Z C A N /S h u tt e rs to c k As imagens não estão representadas em propor•ão 108 Na seção Atividades, você encontra atividades e problemas envolvendo contextos cotidianos, da Matemática e de outras áreas do conhecimento, para você aplicar e aprofundar os conteúdos estudados. Nela também há atividades que visam à elaboração de perguntas e problemas. Ao longo do capítulo, apresentamos no boxe Glossário a definição de algumas palavras ou expressões da língua portuguesa. Nas Atividades resolvidas, você acompanha a resolução detalhada de atividades e problemas que visa exemplificar estratégias de resolução. No boxe Sobre o assunto, você encontra informações e curiosidades relacionadas aos conteúdos estudados, bem como sugestão de textos, vídeos, simuladores, museus, entre outros, para complementar e aprofundar seus estudos ou mesmorealizar pesquisas. O boxe Fique atento retoma definições ou nomenclaturas, chama a atenção para algo que está sendo estudado no momento e apresenta dicas que podem auxiliá-lo no estudo. O boxe Reflita traz questionamentos e reflexões sobre o conteúdo apresentado. 001a007_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Iniciais_LA_1.indd 5001a007_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Iniciais_LA_1.indd 5 9/14/20 10:08 AM9/14/20 10:08 AM 6 Algoritmos no Portugol Webstudio Como dissemos, o software que usaremos para programar e compilar códigos em Portugol é o Portugol Webstudio. Ele está disponível on-line em https://portugol- webstudio.cubos.io/ide (acesso em: 16 jul. 2020), sem a necessidade de instalação. Acesse o site e siga as instruções a seguir para cada uma das situações trabalhadas. Controle do consumo de combustível É comum que donos de automóveis busquem maneiras de conhecer melhor o gas- to de combustível dos próprios carros, de modo a identificar eventuais desvios do padrão, que podem indicar problemas no automóvel. Vamos então trabalhar com um código que informa a quilometragem média do carro por litro de combustível, dadas a medida de distância percorrida (em quilômetros) e a me- dida de volume de combustível (em litros) usado para percorrer essa medida de distância. No site, clique na opção “Novo arquivo” e transcreva o código a seguir no programa. programa{ funcao inicio (){ real media, quilometros, combustivel escreva ("Digite a quantidade de quilômetros rodados: ") leia (quilometros) escreva ("Digite a quantidade de combustível usada, em litros: ") leia (combustivel) media = quilometros / combustivel escreva ("A média de quilômetros por litro de combustível é: ") escreva (media) } } Observe que, no Portugol Webstudio, o código apresentará uma formatação especial. Captura de tela do Portugol Webstudio. • Quais são as variáveis desse código? Identifique uma relação entre elas. • Quais tipos de variável foram utilizados nesse código? Reflita R e p ro d u ç ã o /h tt p s :/ /p o rt u g o l- w e b s tu d io .c u b o s .i o /i d e 142 Tecnologias digitais Além da sala de aula Não escreva no livro. Possibilidades no jogo do quadrado O jogo do quadrado é composto de um tabuleiro com 9 casas, numeradas de 1 a 9, como na figura. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 O objetivo desse jogo é eliminar a peça do adversário ou chegar ao ponto de partida do oponente. Para isso, é permitido mover a peça apenas uma vez por rodada, no sentido horizontal ou vertical. A partida ocorre com apenas dois jogadores, cada um usa uma única peça. As regras do jogo são as seguintes: • Por meio de um sorteio, os participantes devem decidir quem será o primeiro e quem será o segundo jogador; • no início do jogo, a peça do primeiro jogador começa na casa 7, enquanto a peça do segundo jogador começa na casa 3; • a cada rodada, o jogador pode mover a peça uma casa na vertical ou na horizontal. Contudo, não é per- mitido voltar ao respectivo ponto de partida, isto é, a casa 7 para o primeiro jogador e a casa 3 para o segundo jogador; • se as peças estiverem na mesma diagonal e a uma casa de distância, o próximo jogador deve eliminar a peça do adversário, indo para a casa em que está a peça adversária; 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Se o primeiro jogador (peça verde) ocupar a casa 1 e o segundo jogador (peça roxa) ocupar a casa 5, então o primeiro jogador deve eliminar o segundo jogador. • caso uma peça esteja em uma casa adjacente ao ponto de partida adversário, é obrigatório ir para essa casa; 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Se o primeiro jogador (peça verde) ocupar a casa 2 e o segundo jogador (peça roxa) ocupar a casa 8, então o primeiro jogador deve ir para o ponto de partida do segundo jogador (casa 3). • o número máximo de movimentos permitidos é oito, adicionando de ambos os jogadores. Se, após o final do oitavo movimento, o jogo não terminar, considera-se o resultado um empate. Fontes de consulta: AMBROSI, L. Jogos em uma sequência didática para o ensino de análise combinatória. Dissertação (Mestrado Profissional em Ensino de Ciências e Matemática) – Universidade de Caxias do Sul, Caxias do Sul, 2017. Disponível em: https://www.ucs. br/site/midia/arquivos/produto-luiz-ambrozi.pdf; LOPES, José Marcos; REZENDE, Josiane de Carvalho. Um novo jogo para o estudo do raciocínio combinatório e do cálculo de probabilidade. Bolema: Mathematics Education Bulletin, Rio Claro, v. 23, n. 36, p. 657-682, 2010. Disponível em: http://hdl.handle.net/11449/71807. Acesso em: 29 jun. 2020. W Y M D e s ig n /A rq u iv o d a e d it o ra W Y M D e s ig n /A rq u iv o d a e d it o ra W Y M D e s ig n /A rq u iv o d a e d it o ra 19 Vestibulares e Enem Não escreva no livro. 1. (Enem) Um procedimento padrão para aumentar a ca- pacidade do número de senhas de banco é acrescentar mais caracteres a essa senha. Essa prática, além de au- mentar as possibilidades de senha, gera um aumento na segurança. Deseja-se colocar dois novos caracteres na senha de um banco, um no início e outro no final. Deci- diu-se que esses novos caracteres devem ser vogais e o sistema conseguirá diferenciar maiúsculas de minúsculas. Com essa prática, o número de senhas possíveis ficará multiplicado por: a) 100. b) 90. c) 80. d) 25. e) 20. 2. (UEFS-BA) Uma estudante ainda tem dúvidas quanto aos quatro últimos dígitos do número do celular de seu novo colega, pois não anotou quando ele lhe in- formou, apesar de saber quais são não se lembra da ordem em que eles aparecem. Nessas condições, pode-se afirmar que o número de possibilidades para a ordem desses quatro dígitos é a) 240 b) 160 c) 96 d) 24 e) 16 3. (Enem) O Código de Endereçamento Postal (CEP) código numérico constituído por oito algarismos. Seu objetivo é orientar e acelerar o encaminhamento, o tratamento e a distribuição de objetos postados nos Correios. Ele está estruturado segundo o sistema mé- trico decimal, sendo que cada um dos algarismos que o compõe codifica região, sub-região, setor, subsetor, divisor de subsetor e identificadores de distribuição conforme apresenta a ilustração. Identificadores de distribuição (sufixo) Divisor de subsetor Subsetor Setor Sub-região Região O Brasil encontra-se dividido em dez regiões postais para fins de codificação. Cada região foi dividida em dez sub-regiões. Cada uma dessas, por sua vez, foi dividida em dez setores. Cada setor, dividido em dez subseto- res. Por fim, cada subsetor foi dividido em dez diviso- res de subsetor. Além disso, sabe-se que os três últimos algarismos após o hífen são denominados de sufixos e destinam-se à identificação individual de localidades, lo- gradouros, códigos especiais e unidades dos Correios. A faixa de sufixos utilizada para codificação dos logra- douros brasileiros inicia em 000 e termina em 899. Disponível em: www.correios.com.br Acesso em: 22 ago. 2017 (adaptado). R e p ro d u ç ã o /A rq u iv o d a e d it o ra Quantos CEPs podem ser formados para a codificação de logradouros no Brasil? a) 5 ? 0 1 9 ? 102 b) 105 1 9 ? 102 c) 2 ? 9 ? 107 d) 9 ? 102 e) 9 ? 107 4. (Famema-SP) Três tubos de ensaio, com rótulos A, B e C, serão colocados em um suporte que possui cinco lugares alinhados e encontra-se fixado em uma pare- de. A figura mostra uma das possíveis disposições dos tubos. Sabendo que o tubo com o rótulo A não pode ocupar as extremidades do suporte, o número de maneiras dis- tintas de esses tubos serem colocados nesse suporte é: a) 12. b) 24. c) 36. d) 18. e) 30. 5. (Enem) Para cadastrar-se em um site, uma pessoa pre- cisa escolher uma senha composta por quatro caracte- res, sendo dois algarismos e duas letras (maiúsculas ou minúsculas). As letras e os algarismos podem estar em qualquer posição. Essa pessoa sabe que o alfabeto é composto por vinte e seis letras e que uma letra maiús- culadifere da minúscula em uma senha. Disponível em: www.infowester.com. Acesso em: 14 dez. 2012. O número total de senhas possíveis para o cadastra- mento nesse site é dado por a) 102 ? 262 b) 102 ? 522 c) 102 ? 522 ? 4 2 ! ! d) 102 ? 262 ? 4 2 2 ! ! ? ! e) 102 ? 522 ? 4 2 2 ! ! ? ! 6. (IFPE) Os alunos do curso de Computação Gráfica do campus Olinda estão desenvolvendo um vídeo com todos os anagramas da palavra CARNAVAL. Se cada anagrama é mostrado durante 0,5 s na tela, a anima- ção completa dura: a) menos de 1 minuto. b) menos de 1 hora. c) menos de meia hora. d) menos de 10 minutos. e) mais de 1 hora. R e p ro d u ç ã o /F a m e m a , 2 0 1 8 . 46 Conheça seu livro Leitura e compreens‹o Não escreva no livro. As matemáticas da corrida espacial No período entre 1947 e 1991, ocorreu a Guerra Fria, pro- cesso histórico caracterizado por conflitos econômicos, ideoló- gicos e tecnológicos entre dois blocos antagônicos que se esta- beleceram após a Segunda Guerra Mundial: o bloco capitalista, liderado pelos Estados Unidos, e o bloco socialista, liderado pela extinta União Soviética. Em função do alto investimento em tecnologia de ambas as potências durante esses conflitos, teve início a corrida espacial. Os soviéticos saíram na frente: em 1957, lançaram o satélite ar- tificial Sputnik. Na sequência, em 1961, eles conseguiram enviar ao espaço o cosmonauta e piloto soviético Yuri Gagarin, em um voo que durou quase duas horas. Em resposta, os Estados Uni- dos fundaram a National Aeronautics and Space Administration (Nasa) em 1958, que substituiu a National Advisory Committee for Aeronautics (Naca). No início da década de 1960, a sociedade estadunidense li- dava com a segregação racial entre brancos e negros, situação que afetava todas as esferas do país, até mesmo a Naca e a Nasa, onde funcionárias negras trabalhavam em condições infe- riores em relação aos colegas brancos. Entre essas funcionárias estavam as matemáticas Katherine John- son (1918-2020), Mary Jackson (1921-2005) e Dorothy Vaughan (1910-2008), que atuavam na Naca junto a outros funcionários (majo- ritariamente mulheres negras) como “computadores humanos”. Elas realizaram longos e complicados cálculos matemáticos para as mis- sões da Naca até a introdução dos computadores eletrônicos, quan- do as funções de trabalho foram adaptadas às novas tecnologias disponíveis. Já na Nasa, a equipe de Johnson foi responsável pelo cálculo das trajetórias de voo de diversas aeronaves estadunidenses, entre elas a da missão Apollo 11, que em 1969 levou o engenheiro aeroespa- cial, aviador naval e astronauta estadunidense Neil Armstrong (1930- -2012) à Lua. Quando a Nasa começou a usar computadores para a missão em que John Glenn orbitou a Terra pela primeira vez (1962), Katherine foi consultada para verificar os cálculos da máquina. “Se ela diz que são bons, então estou pronto para ir”, disse o astronauta, segundo lem- brou a própria Katherine. De fato, a Nasa reconhece em seu site que “não teria sido possível fazer essas coisas sem Katherine Johnson e seu amor pela matemática”. KATHERINE Johnson, matemática negra que ajudou a Nasa a ir para a Lua, morre aos 101 anos. G1, 24 fev. 2020. Disponível em: https://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/2020/02/24/katherine-johnson- matematica-negra-que-ajudou-a-nasa-a-ir-para-a-lua-morre-aos-101-anos.ghtml. Acesso em: 13 jul. 2020. Katherine Johnson, em 1971. Sputnik foi o primeiro satélite artificial a ser lançado no espaço, em 4 de outubro de 1957. Ele ficou em órbita até abril de 1958, quando retornou à órbita terrestre. Na foto, réplica da Sputnik, disponível no Museu Nacional do Ar e Espaço, em Washington, D.C., Estados Unidos. Reprodução/NASA R e p ro d u ç ã o /N A S A As imagens não estão representadas em propor•ão 113 Aplicações de probabilidade à Genética A Genética é um dos ramos das ciências biológicas que mais utilizam a teoria das probabilidades. É comum estudar, em Genética, situações em que se pretende calcular previsões sobre um evento aleatório que ocor- rerá no futuro e, sobre esse evento, são conhecidas pos- síveis configurações que ele poderá assumir. Para falarmos de Genética, precisamos, antes, re- capitular alguns conceitos básicos dessa área de co- nhecimento. O primeiro deles é o de cromossomo. Os cromossomos são estruturas de DNA que ficam nos núcleos das células dos seres vivos e que são formadas por um par de cromossomos homólogos. Há trechos dos cromossomos que são responsáveis por características dos organismos; esses trechos são cha- mados genes. Cada parte de um mesmo gene em um par de cromossomos homólogos pode ser igual ou apresentar pequenas diferenças, e essas variantes são chamadas alelos. Os possíveis pares de alelos muitas vezes ocasionam diferentes características em um indivíduo. Suponha que os alelos de um gene para determinada característi- ca podem ocorrer em duas variantes: A e a. Isso significa que os indivídu- os, em relação a esse gene, podem ser do tipo AA, aa ou Aa. Na produção dos gametas, cada célula reprodutiva é dividida em duas, e cada uma dessas partes fica com um dos cromossomos homólogos; por isso, cada gameta terá um dos alelos de um gene. Então, no caso de um indivíduo heterozigoto Aa, haverá tantos gametas com o alelo A quanto gametas com o alelo a. O zigoto gerado pela reprodução de dois indivíduos heterozigo- tos Aa é formado de um espermatozoide (gameta masculino), que pode ter alelo A ou a, e por um óvulo (gameta feminino), que também pode ter alelo A ou a. Assumindo que a probabilidade de um gameta ser A é igual à probabilidade de ser a, ou seja, assumindo que esses eventos são equiprováveis, podemos montar o esquema a seguir. pais gametas (50% A e 50% a) geração F1 Aa Aa A A AA Aa Aa aa a a 1 4 1 4 1 4 1 4 Ilustração digital dos 23 pares de cromossomos de um ser humano do sexo masculino. Imagem não está representada em proporção e imagem com cores fantasia. Esquema ilustrativo mostrando um par de cromossomos homólogos e as duas regiões desse par correspondentes a um gene genérico A. Imagem sem proporção e em cores fantasia. Caso o gene seja da forma AA ou aa, dizemos que há homozigose (pois os dois alelos são iguais). Caso seja da forma Aa, dizemos que há heterozigose (pois os dois alelos são distintos). Fique atento S c ie n c e P h o to L ib ra ry /F o to a re n a W Y M D e s ig n /A rq u iv o d a e d it o ra T ia g o D o n iz e te L e m e / A rq u iv o d a e d it o ra Não escreva no livro. Conex›es 89 Na seção Tecnologias digitais, propomos a utilização de diversas tecnologias, como calculadora, simuladores e softwares livres, para fazer explorações, investigações e simulações, calcular medidas estatísticas, construir e manipular representações gráficas, figuras geométricas, planilhas, entre outros. Conhecimentos e saberes matemáticos desenvolvidos e utilizados por diferentes comunidades são apresentados na seção Além da sala de aula. Nela você também será convidado a investigar questões e propor ações que podem auxiliar a comunidade em que vive. Além disso, utilizará as ideias do pensamento computacional para analisar e compreender problemas, bem como modelar e automatizar resoluções. Na seção Vestibulares e Enem, propomos questões do Enem e de vestibulares de todas as regiões do Brasil relacionadas aos conteúdos estudados no capítulo. Na seção Leitura e compreensão, você é convidado a ler e interpretar diferentes textos que visam ampliar e enriquecer os conteúdos estudados no capítulo. Temas relevantes e atuais que relacionam diferentes áreas do conhecimento são explorados na seção Conexões. As atividades apresentam oportunidades de interpretação, aplicação, pesquisa, ampliação e debate do tema da seção. 001a007_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Iniciais_LA_1.indd 6001a007_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Iniciais_LA_1.indd6 9/14/20 10:08 AM9/14/20 10:08 AM 7 Sum‡rio Capítulo 1: Análise combinatória ........................ 8 Análise combinatória: diferentes estratégias de contagem ........................................................................... 12 Princípio fundamental da contagem ....................... 14 Além da sala de aula ....................................................... 19 Permutações simples ................................................... 21 Permutações com repetição ..................................... 25 Leitura e compreensão .................................................. 28 Arranjos simples ............................................................ 29 Combinações simples ................................................. 34 Além da sala de aula ....................................................... 40 Tecnologias digitais ......................................................... 42 Problemas que envolvem os vários tipos de agrupamentos ............................................... 44 Vestibulares e Enem ....................................................... 46 Capítulo 2: Probabilidade ..................................... 50 Noções de conjuntos ....................................................... 54 Explorando as noções de conjuntos ....................... 55 Formalizando as noções de conjuntos .................... 55 Operações entre conjuntos ........................................ 56 Probabilidade .................................................................... 60 Fenômenos aleatórios ................................................. 62 Conexões ............................................................................ 64 Espaço amostral e evento .......................................... 67 Cálculo de probabilidades ......................................... 70 Leitura e compreensão .................................................. 75 Cálculo de probabilidades com espaço amostral não discreto ................................... 77 Definição teórica de probabilidade e consequências ............................................................ 78 Probabilidade condicional ......................................... 82 Além da sala de aula ....................................................... 86 Conexões ............................................................................ 89 Leitura e compreensão .................................................. 91 Vestibulares e Enem ....................................................... 94 Capítulo 3: Computação ......................................... 96 Introdução à computação .............................................. 100 Um pouco da história dos computadores e da computação ............................. 101 Funcionamento de um computador ....................... 110 Leitura e compreensão .................................................. 113 Algoritmos e fluxogramas ............................................. 115 Explorando a ideia de algoritmo ............................. 116 Formalizando o conceito de algoritmo .................. 116 Exemplos de algoritmos e fluxogramas ................. 118 Leitura e compreensão .................................................. 122 Programação ..................................................................... 124 Linguagens de programação .................................... 125 Variáveis ........................................................................... 127 Estruturas condicionais ............................................... 129 Conectivos lógicos ....................................................... 131 Estruturas de repetição ............................................... 134 Exemplos de algoritmos em Portugol .................... 136 Implementando um código em um compilador ....................................................... 139 Tecnologias digitais ......................................................... 142 Vestibulares e Enem ....................................................... 147 Respostas ....................................................................... 148 Lista de siglas das atividades extraídas de provas oficiais .............................. 153 A Base Nacional Comum Curricular (BNCC) ....................................................... 154 Referências bibliográficas comentadas .... 159 001a007_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Iniciais_LA_1.indd 7001a007_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Iniciais_LA_1.indd 7 9/14/20 10:08 AM9/14/20 10:08 AM Atleta nas Olimpíadas do Rio de Janeiro de 2016, na montanha do Corcovado. As Olimpíadas originaram-se na cidade de Olímpia, na Grécia, no século VIII a.C. A versão moderna dos Jogos Olímpicos teve a primeira edição sediada em Atenas, em 1896. Análise combinatória C A P ÍT U LO 1 la zy lla m a/ S h u tt e rs to ck 8 008a027_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Cap1_LA.indd 8008a027_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Cap1_LA.indd 8 9/14/20 10:11 AM9/14/20 10:11 AM A s Olimpíadas são um evento esportivo que reúne atletas de todo o mundo. Geralmente, o evento é planejado para ocorrer a cada quatro anos; contudo, pode ser adiado ou cancelado devido a alguns acontecimentos. Isso ocorreu com os Jogos Olímpicos de Verão de 1940, que foram cancelados por causa da Segunda Guerra Mundial (1939-1945), e, mais recentemente, com os Jogos Olímpicos de Verão de 2020, que foram adiados devido à pandemia de Covid-19. As Olimpíadas têm dois símbolos principais: a bandeira e a tocha olímpica. A bandeira dos Jogos Olímpicos tem cinco anéis entrelaçados sobre um fundo branco. Os anéis representam as cinco partes do mundo unidas pelos jogos: América, Europa, Ásia, África e Oceania. Os anéis são azul, amarelo, preto, verde e vermelho. [...] ESCOLA BRITANNICA. Jogos Ol’mpicos. Disponível em: https://escola.britannica.com.br/artigo/ Jogos-Olímpicos/482102. Acesso em: 10 jun. 2020. A escolha das cores dos anéis foi feita de acordo com as cores das bandeiras dos países que participam das Olimpíadas. Pelo menos uma dessas cinco cores aparece na bandeira de cada um dos mais de 200 paí- ses. A ordem correta das cores dos anéis na bandeira é azul, amarelo, preto, verde e vermelho, mas imagine quantas possibilidades diferentes de bandeira existiriam se pudéssemos trocar a ordem dos anéis? Situações como essa, de análise de possibilidades, serão o tópico de estudo deste capítulo e fazem parte de uma área de estudo da Matemática chamada análise combinatória. Nos Jogos Olímpicos existem outras situações de análise e contagem de possibilidades, como as possí- veis formações de um pódio em uma das competições esportivas que fazem parte dos Jogos Olímpicos. Nes- sas competições, três atletas ou equipes são premiados: a equipe ou o atleta que ficar em primeiro lugar ga- nha a medalha de ouro, o segundo lugar recebe a medalha de prata e o terceiro lugar, a medalha de bronze. Fonte de consulta: ESCOLA BRITANNICA. Jogos Olímpicos. Disponível em: https://escola.britannica.com.br/artigo/ Jogos-Olímpicos/482102. Acesso em: 10 jun. 2020. a) Os Jogos Olímpicos de Verão de 2016 foram sediados no Rio de Janeiro (Brasil). Nas Olimpíadas do Rio, a final da categoria masculina C2 1 000 m de canoagem de velocidade tinha oito duplas de compe- tidores, entre eles, os brasileiros Isaquias Queiroz e Erlon de Souza. Os outras duplas de competidores estavam representando os seguintes países: Alemanha, Ucrânia, Hungria, Rússia, Cuba, República Checa e Uzbequistão. Fonte de consulta: FRICKE, Gabriel. Ao lado de Erlon, Isaquias leva a prata e se consagra nas águas da Lagoa. Globo Esporte, Rio de Janeiro, 20 ago. 2016. Disponível em: http://globoesporte.globo.com/olimpiadas/ canoagem/noticia/2016/08/isaquias-e-erlon-conquistam-prata.html. Acesso em: 29 jul. 2020. Considerando as duplas que estavam competindo pelos 8 países citados, de quantas maneiras diferen- tes seriapossível formar o pódio? A Tocha Olímpica, um dos principais símbolos dos Jogos Olímpicos, é desenvolvida a cada edição do even- to com base nas características do país onde os jogos devem acontecer [...]. O fogo, que é ateado na pira olímpica no palco de abertura dos jogos, é aceso 100 dias antes do começo da competição, em Olímpia, na Grécia, a partir da luz solar. Antes de embarcar para a cidade-sede, a tocha acesa passa por algumas cidades gregas e outras localidades no país que receberá os jogos. O revezamento da tocha, que antecede a abertura dos Jogos Olímpicos, é a representação de uma lenda grega. Nessa lenda, Prometheus (um titã defensor da humanidade) teria roubado o fogo, que representa a di- vindade e a sabedoria dos deuses, de Zeus e entregado aos seres humanos. BRASIL ESCOLA. Como funciona a tocha olímpica. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/curiosidades/ como-funciona-tocha-olimpica.htm. Acesso em: 15 jun. 2020. De 336 maneiras diferentes. Professor, as sugestões para o desenvolvimento desta abertura encontram-se nas Orientações específicas deste Manual. Não escreva no livro. 9 008a027_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Cap1_LA.indd 9008a027_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Cap1_LA.indd 9 9/14/20 10:12 AM9/14/20 10:12 AM 50º O Boa Vista Macapá Belém São Luís Fortaleza Teresina Natal João Pessoa Recife Maceió Aracaju Salvador Manaus Cuiabá Campo Grande Saída: Brasília Belo Horizonte PalmasPorto VelhoRio Branco Curitiba Porto Alegre Florianópolis São Paulo Rio de Janeiro Vitória Goiânia 0 310 km 16000 km por avião 20000 km por terra Percurso da tocha olímpica Capital de país Capital de estado Cidade OCEANO PACÍFICO OCEANO ATLÂNTICO Equador 0º Trópico de Capricórnio b) Nas Olimpíadas de 2016, que ocorreram no Brasil, a tocha passou por cidades em todos os estados brasileiros. Em Santa Catarina foram escolhidas 4 cidades para a passagem da tocha: Blumenau, Criciúma, Florianópolis e Joinville. De quantas maneiras diferentes seria possível escolher o trajeto da tocha, passando por essas 4 cidades? c) No estado de Goiás, a tocha passou por Anápolis, Caldas Novas e Goiânia, nessa ordem. Considere que existem 2 caminhos diferentes para ir de Anápolis a Caldas Novas; existem também 2 caminhos diferentes para ir de Caldas Novas a Goiâ- nia. De quantas maneiras diferentes seria possível definir o caminho da tocha em Goiás? d) Considere que havia 6 candidatos para revezar na condução da tocha em um trecho em que devem ocorrer apenas 2 trocas. De quantas maneiras diferentes é possível escolher apenas 3 pessoas entre os 6 candidatos? De 24 maneiras diferentes. De 4 maneiras diferentes. De 20 maneiras diferentes. Fonte: Rio2016.com. A cada competição, a tocha olímpica ganha um novo design, de acordo com o país sede. Em 2016, a tocha foi criada com as cores da bandeira brasileira para representar elementos do país. P. P iz a rr o /P . D e fo s s e u x , M A B /A R C , M a ri a C e c ili a R e ze n d e /A F P B u d a M e n d e s /G e tt y I m a g e s Não escreva no livro. Percurso da tocha olímpica no Brasil 10 008a027_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Cap1_LA.indd 10008a027_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Cap1_LA.indd 10 9/14/20 10:12 AM9/14/20 10:12 AM CONHEÇA O CAPÍTULO 11 Objetivos • Explorar situações que envolvem contagem de possibilidades. • Utilizar registros como esquema, listagem, diagrama de árvore, tabela, desenho e diagrama para representar situações e resolver problemas de contagem. • Resolver e elaborar problemas utilizando o princípio aditivo e o princípio multiplicativo (princípio fundamental da contagem). • Explorar situações que envolvem a permutação simples de elementos. • Resolver e elaborar problemas de permutação simples. • Explorar situações que envolvem a permutação com repetição de ele- mentos. • Resolver e elaborar problemas de permutação com repetição de ele- mentos. • Explorar situações que envolvem arranjos simples de elementos. • Resolver e elaborar problemas de arranjos simples. • Explorar situações que envolvem a combinação simples de elementos em um conjunto. • Resolver e elaborar problemas de combinações simples. • Utilizar recursos digitais para realizar cálculos de situações com permuta- ções, arranjos e combinações. • Reconhecer e aplicar diferentes estratégias para resolver problemas de contagem de possibilidades. Justificativa Em um campeonato esportivo, é possível contar as possibilidades de pó- dio de acordo com a organização da competição. Em um jogo, podemos contar as possibilidades de movimentos de acordo com as jogadas ante- riores. Essas situações envolvem uma área da Matemática chamada análise combinatória. Para analisar situações como essas, podemos utilizar diferentes estraté- gias, que compõem a análise combinatória. Neste capítulo vamos analisar situações que envolvem contagem e aprender técnicas distintas que podem ser aplicadas em situações de permutação, arranjo e combinação. A BNCC No decorrer do capítulo, favorecemos o desenvolvimento das competências gerais da Educação Básica, bem como das competências específicas e das habilidades de Matemática e suas Tecnologias e de outras áreas do conhecimento indicadas a seguir. Também estão indicados os temas contemporâneos transversais presentes no capítulo. Competências gerais: CG01, CG03. Competência específica de Matemática e suas Tecnologias: CEMAT03. Habilidades de Matemática e suas Tecnologias: EM13MAT310, EM13MAT311. Habilidades de outras áreas do conhecimento: EM13LGG601, EM13LGG701. Temas contemporâneos transversais: • Diversidade Cultural; • Educação Alimentar e Nutricional; • Educação para valorização do multiculturalismo nas matrizes históricas e culturais brasileiras. 008a027_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Cap1_LA.indd 11008a027_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Cap1_LA.indd 11 9/14/20 10:12 AM9/14/20 10:12 AM Pintura da vizinhança Em um bairro, quatro vizinhos, que têm casas lado a lado, resolveram pintar as fa- chadas das casas com cores diferentes. As opções de cores disponíveis eram azul, verde, laranja e vermelho, de maneira que cada casa tenha uma cor diferente. a) Considerando que a fachada da primei- ra casa seja pintada de azul e a da se- gunda casa de verde, quantas opções de cores sobram para a terceira casa? b) Considerando que a fachada da última casa seja pintada de azul, existem quantas pos- sibilidades diferentes de escolher as cores para pintar as fachadas das 3 outras casas? c) Existem quantas possibilidades diferentes de escolher as cores para pintar as facha- das das 4 casas? d) Após uma conversa, os vizinhos decidiram que as fachadas de 2 casas poderiam ser pintadas de vermelho e as fachadas das outras 2 casas deveriam ser pintadas de azul e verde. Existem quantas possibilidades diferentes de escolher as cores para pintar as 4 casas? 2 opções de cores. 6 possibilidades diferentes. 24 possibilidades diferentes. 12 possibilidades diferentes. Análise combinatória: diferentes estratégias de contagem Professor, as sugestões para o desenvolvimento deste tópico encontram-se nas Orientações específicas deste Manual. Situação 1 Situação 2 Guarda-roupa Algo muito simples, que fazemos todos os dias, é escolher a roupa que vamos vestir. Dependendo do local e da ocasião, podemos montar diversos visuais com as peças de roupa. A análise combinatória é o ramo da Matemática que nos ajuda a descobrir o número de possibilidades em situações como essa. Imagine que um jovem vai escolher uma entre três opções de camisa (verde, branca e azul) e uma opção de bermuda entre duas possíveis (pre- ta e cinza). a) Escreva no caderno todas as maneiras possíveis de escolher as peças de roupa. Quantas foram as possibilidades diferentes? b) Qual operação matemática pode ser utilizada para obter essa quanti- dade? c) Se forem acrescentados2 pares de sapatos para que o jovem escolha um par, de modo que ele escolha uma camisa, uma bermuda e um par de sapatos, de quantas maneiras diferentes ele pode fazer essa escolha? New Africa/Shutterstock a) Camisa verde e bermuda preta; camisa verde e bermuda cinza; camisa branca e bermuda preta; camisa branca e bermuda cinza; camisa azul e bermuda preta; camisa azul e bermuda cinza. São 6 possibilidades diferentes. Podemos utilizar a multiplicação, uma vez que 3 3 2 5 6. De 12 maneiras diferentes. Há bairros e condomínios que optam por pintar as fachadas das casas de acordo com um esquema de cores que é definido pelos próprios moradores. Um guarda-roupa geralmente permite escolher diferentes possibilidades de roupas. Pixaline/pixabay.com Não escreva no livro. As imagens não estão representadas em proporção 12 008a027_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Cap1_LA.indd 12008a027_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Cap1_LA.indd 12 9/14/20 10:12 AM9/14/20 10:12 AM Situação 3 Situação 4 Sorveteria Existem sorveterias que permitem ao cliente escolher como deseja montar a sobremesa. O cliente pode escolher, além dos sabores, outros complementos, como caldas e con- feitos que vão na casquinha. No cardápio de uma sorveteria há oito sabores diferentes de sorvete, cinco tipos de confeito e três tipos de calda. Nessa sorveteria as bolas são de mesmo tamanho e não é possível escolher uma única bola com mais de um sabor. Primeiro é preciso escolher a quantidade e os sabores de sorvete, depois as caldas e por último os confeitos. Observe que, neste caso, a ordem dos componentes faz diferença ao montar a sobremesa. a) Escolhendo 2 bolas de sorvete de sabores diferentes, sem calda e sem confeitos, quantas são as possibilidades diferentes de sobremesa? b) Escolhendo uma bola de sorvete de chocolate, nenhuma calda e 3 confeitos dife- rentes, quantas são as possibilidades diferentes de sobremesa? c) Escolhendo uma bola de sorvete de morango, nenhum confeito e 2 caldas diferen- tes, quantas são as possibilidades diferentes de sobremesa? d) Escolhendo 2 bolas de sabores diferentes de sorvete, 3 confeitos diferentes e 2 caldas diferentes, quantas são as possibilidades diferentes de sobremesa? 56 possibilidades diferentes. 60 possibilidades diferentes. 6 possibilidades diferentes. 20 160 possibilidades diferentes. Aula de xadrez Em um curso de xadrez, o professor precisa organizar os estudantes de maneira que cada um tenha a oportunidade de jogar com todos os outros colegas. Isso proporciona aos estudantes, a cada partida, uma experiência nova e permite que sejam desenvolvidas novas estratégias. Considere uma turma de xadrez que tem 12 estudan- tes. Reúna-se com um colega para responder aos itens a seguir no caderno. a) Na primeira aula, o professor divide a turma em 3 gru- pos de 4 estudantes cada um. Escreva no caderno to- das as duplas diferentes que é possível formar em cada grupo. b) Na segunda aula, o professor fez uma separação dife- rente, dividindo a turma em 2 grupos com 6 estudantes em cada um deles. Escreva no caderno todas as duplas diferentes que é possível formar em cada grupo. 6 duplas diferentes: AB, AC, AD, BC, BD e CD. São 15 duplas diferentes: AB, AC, AD, AE, AF, BC, BD, BE, BF, CD, CE, CF, DE, DF e EF. É possível montar diferentes sobremesas em sorveterias, escolhendo os sabores de sorvete e os complementos. J e n iF o to /S h u tt e rs to ck Przemek Klos/EyeEm/Getty Images Para jogar uma partida de xadrez são necessárias apenas duas pessoas. As imagens não estão representadas em propor•ão 13 008a027_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Cap1_LA.indd 13008a027_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Cap1_LA.indd 13 9/14/20 10:12 AM9/14/20 10:12 AM Princípio fundamental da contagem Você acabou de explorar algumas situações que envolvem contagem de possibilidades. Vamos explorar situações de contagem nas quais podemos utilizar o princípio fundamental da contagem e o princípio aditivo. Explorando o princípio fundamental da contagem Acompanhe a seguir algumas situações. a) O menu executivo de um restaurante é dividido em saladas, pratos quentes e sobremesa. Na seção de saladas, há 2 tipos: salada tropical e salada roxa. Além disso, são oferecidos 2 tipos de pratos quentes: lasanha e risoto de cogumelos. Na parte de sobremesa, há apenas uma opção: sorvete de chocolate. Considerando que os clientes vão escolher uma salada, um prato quente e uma sobremesa a cada re- feição, podemos organizar todas as opções possíveis fazendo desenhos. A Parque Mercado Farmácia B C D E M N O P W Y M D e s ig n /A rq u iv o d a e d it o ra Il u s tr a ç õ e s : T ia g o D o n iz e te L e m e / A rq u iv o d a e d it o ra W Y M D e s ig n /A rq u iv o d a e d it o ra Ou podemos organizar as opções de refeições utilizando diagramas. Sorvete de chocolate SobremesaPratos quentes Salada tropical Salada roxa Lasanha Risoto de cogumelos Saladas b) Uma pessoa está no parque e quer ir à farmácia, mas antes precisa passar no mercado. Essa pessoa con- sidera 5 caminhos diferentes para chegar ao mercado, saindo do parque, e 4 caminhos diferentes para chegar à farmácia, saindo do mercado. Podemos representar a situação com o seguinte esquema. Dessa maneira, podemos ver as possibilidades de caminhos para cada trecho e contar uma a uma. Escolhendo o caminho A do parque ao mercado, podemos escolher os caminhos M, N, O ou P do mer- cado até a farmácia. São 4 possibilidades de caminhos: AM, AN, AO e AP. Se utilizarmos esse raciocínio para cada um dos caminhos do parque até o mercado, podemos obter todas as possibilidades de caminhos do parque até a farmácia, passando pelo mercado. Observe que esse acontecimen- to tem 3 etapas, com 2 possibi- lidades em 2 etapas e 1 possi- bilidade em outra, totalizando 4 possibilidades (2 ? 2 ? 1 5 4). 14 008a027_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Cap1_LA.indd 14008a027_V5_MATEMATICA_Dante_g21At_Cap1_LA.indd 14 9/14/20 10:12 AM9/14/20 10:12 AM Outra maneira de representar essa situação é utilizando um diagrama de árvore ou árvore de possibilidades. W Y M D e s ig n /A rq u iv o d a e d it o ra 1a etapa: Parque – mercado; 2a etapa: mercado – farmácia. Porque a escolha em uma etapa não influencia na escolha de outra etapa. Esse esquema recebe o nome de diagrama de árvore ou árvore de possibilidades porque se assemelha aos galhos de uma árvore. Observando a árvore de possibilidades, podemos ver que há 5 possibilidades de caminhos diferentes para ir do parque ao mercado e 4 possibilidades de caminhos diferentes para ir do mercado à farmácia. Dessa maneira, o total de possibilidades de caminhos diferentes é 5 ? 4 5 20. Podemos concluir que existem 20 caminhos diferentes para ir do parque à farmácia, passando pelo mercado. Podemos dizer que o caminho do parque à farmácia é um acontecimento composto de duas etapas sucessivas e independentes. Quais são elas? Por que elas são independentes? Reflita c) Em um jogo de tabuleiro a ação do jogador é definida ao jogar 2 dados. Um deles tem 4 faces, de modo que cada uma delas tenha uma das letras A, B, C e D. O outro dado possui 6 faces, numeradas de 1 a 6. Podemos montar uma tabela para indicar todas as possibilidades de resultados a cada jogada. Possibilidades de resultados a cada jogada Dado de 4 faces Dado de 6 faces A B C D 1 1A 1B 1C 1D 2 2A 2B 2C 2D 3 3A 3B 3C 3D 4 4A 4B 4C 4D 5 5A 5B 5C 5D 6 6A 6B 6C 6D Tabela elaborada para fins didáticos. Observe que esse acontecimento tem duas etapas, com quatro possibilidades em uma e seis possibili- dades em outra, totalizando 24 possibilidades (pois 4 ? 6 5 24). Podemos fazer uma lista com todas as possibilidades: 1A, 2A, 3A, 4A, 5A, 6A, 1B, 2B, 3B, 4B, 5B, 6B, 1C, 2C, 3C, 4C, 5C, 6C, 1D, 2D, 3D, 4D, 5D e 6D. Caminhos do parque ao mercado Caminhos do mercado à farmácia Caminhos do parque à farmácia, passando
Compartilhar