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Ensino Médio ANGLO Manual do Professor • Matemática 7 ª- série2 296061_CAPA_EM_CA_MP_REGULAR_Mat.indd 1 4/12/17 18:37 Manual do Professor Matemática Antonio Carlos ROSSO Junior GLENN Albert Jacques van Amson Roberto Teixeira Cardoso (ROBBY) EM_REG_01a03_MAT_MP7_Iniciais.indd 1 13/04/17 09:01 Direção de inovação e conteúdo: Guilherme Luz Direção executiva de integração: Irina Bullara Martins Lachowski Direção editorial: Renata Mascarenhas Gestão pedagógica e gestão de projeto editorial: Henrique Braga e Rodolfo Marinho Coordenação pedagógica: Fábio Aviles Supervisão da disciplina: Roberto Teixeira Cardoso Gestão de área: Viviane Carpegiani e Pietro Ferrari Edição: Tadeu Nestor Neto Gerência de produção editorial: Ricardo de Gan Braga Fluxo de produção: Paula Godo (coord.), Fabiana Manna e Paula P. O. C. Kusznir Revisão: Hélia Gonsaga (ger.), Kátia Scaff Marques (coord.), Rosângela Muricy (coord.), Danielle Modesto, Marília Lima, Marina Saraiva, Tayra Alfonso e Vanessa Lucena Edição de arte: Daniela Amaral (coord.) e Antonio Cesar Decarli Diagramação: Casa de Tipos Iconografia e licenciamento de texto: Sílvio Kligin (superv.); Denise Durand Kremer (coord.); Claudia Bertolazzi, Claudia Cristina Balista, Ellen Colombo Finta, Jad Silva, Karina Tengan e Sara Plaça (pesquisa iconográfica); Liliane Rodrigues e Thalita Corina da Silva (licenciamento de textos) Tratamento de imagem: Cesar Wolf e Fernanda Crevin Ilustrações: Casa de Tipos e Avits Capa: Daniel Hisashi Aoki Foto de capa: Keith Ladzinski/National Geographic Creative/Getty Images Projeto gráfico de miolo: Talita Guedes da Silva Editoração eletrônica: Casa de Tipos Todos os direitos reservados por SOMOS Sistemas de Ensino S.A. Rua Gibraltar, 368 – Santo Amaro CEP: 04755-070 – São Paulo – SP (0xx11) 3273-6000 © SOMOS Sistemas de Ensino S.A. Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Rosso Junior, Antonio Carlos Ensino médio : matemática : cadernos de 5 a 8 : manual do professor / Antonio Carlos Rosso Junior, Glenn Albert Jacques van Amson, Roberto Teixeira Cardoso (Robby). -- 1. ed. -- São Paulo : SOMOS Sistemas de Ensino, 2017. 1. Matemática (Ensino médio) I. Amson, Glenn Albert Jacques van. II. Cardoso, Roberto Teixeira. III. Título. 16-08085 CDD-510.7 Índices para catálogo sistemático: 1. Matemática : Ensino médio 510.7 2017 ISBN 978 85 4680 382 8 (PR) Código da obra 826251317 1a edição 1a impressão Impressão e acabamento Uma publicação EM_REG_01a03_MAT_MP7_Iniciais.indd 2 13/04/17 09:01 Sumário Matemática ............................................................................................................................................................ 4 Setor A ...................................................................................................................................................................... 5 Aulas 37 e 38 – Princípios básicos de contagem .................................................................................................. 5 Aulas 39 e 40 – Princípios básicos de contagem: exercícios ................................................................................ 5 Aulas 41 e 42 – Arranjo simples e fatorial ............................................................................................................... 6 Aulas 43 e 44 – Permutações .................................................................................................................................. 7 Aulas 45 e 46 – Permutações circulares ................................................................................................................. 7 Aulas 47 e 48 – Combinação simples ................................................................................................................... 8 Aulas 49 e 50 – Combinações simples e números binominais ............................................................................ 8 Aulas 51 e 52 – Probabilidade: conceitos fundamentais ...................................................................................... 9 Aulas 53 e 54 – Probabilidade condicional e multiplicação de probabilidades ................................................ 9 Setor B .................................................................................................................................................................... 1 0 Aulas 25 e 26 – Introdução à geometria do espaço: conceitos iniciais e posições relativas entre duas retas ............................................................................................ 10 Aulas 27 e 28 – Introdução à geometria do espaço: posições relativas entre reta e plano e entre dois planos ...................................................................................... 11 Aulas 29 e 30 – Poliedros........................................................................................................................................ 1 2 Aulas 31 e 32 – Prismas .......................................................................................................................................... 1 3 Aulas 33 e 34 – Prismas: paralelepípedo reto-retângulo e cubo ....................................................................... 1 4 Aulas 35 e 36 – Prismas regulares ........................................................................................................................ 1 5 Atividades Interdisciplinares .............................................................................................................................. 16 Respostas – Caderno de Exercícios 4 ............................................................................................................... 17 EM_REG_01a03_MAT_MP7_Iniciais.indd 3 13/04/17 09:01 Matemática Caderno 7 Neste Caderno, temos algumas mudanças importantes nos temas que estudaremos tanto no setor A como no setor B. No setor A do Caderno 6, trabalhamos com o eixo Álgebra, números e funções. Já no Caderno 7, trabalharemos com o eixo Trata- mento da informação. Iniciaremos com o estudo de análise combinatória e terminaremos o Caderno com uma parte do estudo que faremos sobre probabilidade. É importante que isso fique claro para os alunos, pois as habilidades de interpretação de texto e modelagem matemática são geral- mente mais exigidas nesse momento do curso. E é fundamental que sejam apresentados os conteúdos desses temas a partir de situações concretas, pois, sem isso, esse estudo deixa de ser significativo para o aluno do Ensino Médio. O setor B é inteiramente dedicado à Geometria do espaço, e o iniciaremos com quatro aulas dedicadas à introdução do tema. Este é o momento em que apresentamos uma construção axiomática da Geometria. Contudo, é importante que os alunos já percebam a importância de reconhecer movimentações no espaço tridimensional. Em seguida, teremos duas aulas sobre poliedros, seguidas de seis aulas sobre prismas, deixando para o Caderno 8 o estudo sobre pirâmides, cilindros e cones. Vale a pena destacar uma pequena mudança em relação ao estudo dos prismas: optamos por duas aulas introdutórias e em seguida duas aulas para o estudo específico dos paralelepípedos e dos cubos. O mais comum é tratar desses dois sólidos e depois falar de pris- mas, porém escolhemos esse outro percurso por entender que é melhor mostrar a noção geral de prisma e depois os casos particulares, como os prismas regulares, que finalizam este Caderno. 4 EM_REG_04a09_MAT_A_MP7.indd 4 13/04/17 09:02 Setor A aulas 37 e 38 Princípios básicos de contagem Objetivos Apresentar o princípio da adição e o princípio da multiplicação (Princípio Fundamental da Contagem). Encaminhamento Inicie a aula com a explicação de que as principais finalidades da análise combinatória são estudar modos de agrupar objetos, pessoas, procedimentos, etc. e estudar modos de fazer contagensdo número de maneiras possíveis de formar esses agrupamentos. Em seguida, apresente os dois princípios, usando os exemplos do resumo de aula, e depois mostre que o princípio da adição se as- socia a “OU” (da união de conjuntos disjuntos) e o PFC associa-se a “E” (do produto cartesiano). É extremamente importante que os alunos, em cada exercício, em cada discussão, fixem pelo menos três exemplos antes de partir para as contas; trata-se de uma das técnicas de contagem mais práticas. Explique como um baralho clássico de 52 cartas é formado (item 2.1, capítulo 2, Unidade 12 do Livro-texto 4) e que, em situa- ções que apresentam algum tipo de restrição, pode ser conveniente fazer a contagem começando pelas restrições. Vamos a um exem- plo: quantos são os números pares de quatro algarismos? ? ? ? ? 450 opções 9 10 10 5 ? ? ? 5 Para a primeira casa, a das dezenas de milhares, temos 9 opções, pois nela o algarismo não pode ser o 0 (zero). Para a última casa, a das unidades, temos 5 opções: os algarismos 0, 2, 4, 6 e 8. A quantidade de exercícios resolvidos pelos alunos pode ser decisiva para o entendimento desta e das próximas aulas, e talvez seja conveniente mostrar a eles uma diferença entre as duas per- guntas a seguir: 1. Tendo 5 pessoas à disposição, quantas filas de 3 pessoas po- dem ser formadas? 2. Tendo 5 pessoas à disposição, de quantas maneiras pode-se formar uma fila de 3 pessoas? Na primeira pergunta, a resposta é 1, pois com 5 pessoas é impossível formar duas ou mais filas de 3 pessoas. E, na segunda pergunta, a resposta é 60 (5 5 ? 4 ? 3) maneiras. Sugestão de exercícios extras 1. Desde 1992, o Código de Endereço Postal (CEP) brasileiro é uma sequência de 8 dígitos da forma #####-###. Os códigos da Grande São Paulo vão de 01000-000 a 09999-999. Sendo assim, qual é o total de códigos reservado para a Grande São Paulo? Resposta: 9 000 000 2. Com um baralho comum de 52 cartas, de quantas maneiras pode-se formar uma sequência de duas cartas de naipes diferentes? Resposta: 2 028 3. Com um baralho comum de 52 cartas, de quantas maneiras pode-se formar um conjunto de duas cartas de naipes diferentes? Resposta: 1 014 4. Em uma listagem dos números inteiros de 1 a 100, quantas vezes o algarismo 7 aparece? Resposta: 20 5. Em um salão de festa que tem 10 portas, de quantos modos se pode manter aberta pelo menos uma delas? Resposta: 1 023 aulas 39 e 40 Princípios básicos de contagem: exercícios Objetivos Resolver exercícios de contagem que envolvem o princípio da adição e o da multiplicação. Encaminhamento Inicie com a resolução dos exercícios de aula. É importante analisar eventuais erros cometidos, pois estes são essenciais no processo de aprendizagem da análise combinatória. 5 EM_REG_04a09_MAT_A_MP7.indd 5 13/04/17 09:02 Em cada exercício apresente pelo menos três exemplos antes de realizar as resoluções. Sugestão de exercícios extras 1. Determinado modelo de automóvel é oferecido com várias opções. Pode-se escolher uma cor entre cinco, entre câmbio automático ou mecânico, entre motor 2.0 ou 3.5 e um entre quatro tipos de acabamento do interior. Ao todo, quantas opções tem um cliente para adquirir um carro desses? Resposta: 80 2. Em uma competição de Fórmula 1, há 25 pilotos. Os primeiros três colocados subirão em um pódio, que tem três níveis: campeão, vice-campeão e terceiro colocado. Não havendo empates, de quantas maneiras esse pódio pode ser formado? Resposta: 13 800 3. Em uma pizzaria, o cliente pode escolher entre massa fina ou grossa, borda simples ou recheada e um entre os 10 tipos de recheio disponíveis. a) De quantos modos um cliente pode encomendar uma pizza? Resposta: 40 b) De quantos modos um cliente pode encomendar duas pizzas? Resposta: 1 600 4. Em uma pizzaria, o cliente pode escolher entre massa fina ou grossa, borda simples ou recheada e, no máximo, dois entre os 10 tipos de recheio. De quantos modos um cliente pode encomendar uma pizza? Resposta: 220 5. Quantos números naturais pares podem ser formados com três algarismos distintos? Resposta: 328 aulas 41 e 42 Arranjo simples e fatorial Objetivos Apresentar o conceito de arranjo simples e o conceito de fatorial de um número natural. Encaminhamento Explique que o arranjo é uma sequência e que, portanto, a ordem dos seus elementos é fundamental: “ABC” é um arranjo que difere de “ACB” e de “CAB”. Mostre que a aplicação principal do conceito de fatorial é indicar resultados numéricos maiores. Assim, como raramente calculamos 230, por exemplo, também não é comum calcular 30!. Apresente para os alunos, por meio da definição, que 1! 5 1 e 0! 5 1 e esclareça que se trata de um recurso para manter o padrão em fórmulas matemáticas. Sugestão de exercícios extras 1. Em uma corrida de Fórmula 1 haverá 22 participantes, sendo que os 10 primeiros colocados ganharão pontos. Supondo que não haja empates, de quantas maneiras pode-se formar a listagem dos primeiros 10 colocados? ca) 22! 12! b) 22! 10! c) 12! 10! d) 22! e) 10! Resolução: Trata-se de um arranjo simples de 22 elementos to- mados 10 a 10. O número de arranjos é dado por ( ) A 22! 22 10 ! 22! 12!22, 10 5 2 5 . 2. De quantos modos uma pessoa pode entrar por uma porta e sair por outra, em um salão que tem ao todo 10 portas? Resposta: 90 3. Em um ônibus há 36 lugares, exatamente um para cada passageiro. O número de maneiras possíveis que dois passageiros podem se acomodar nesses lugares é a) 1 296. cb) 1 260. c) 72. d) 38. e) 36. 4. Entre 2 000 e 8 000 existem exatamente n números inteiros cujos algarismos são pares e, dois a dois, distintos. Podemos afirmar corretamente que n é igual a ca) 72. b) 96. c) 192. d) 256. e) 1 875. 6 EM_REG_04a09_MAT_A_MP7.indd 6 13/04/17 09:02 aulas 43 e 44 Permutações Objetivos Apresentar o conceito de permutação (com elementos mu- tuamente distintos ou não) e mostrar como calcular o número de permutações possíveis em dadas condições. Encaminhamento Use os exemplos do resumo de aula e mostre que uma per- mutação simples de n elementos corresponde a um arranjo de n elementos tomados n a n. Assim, o número de permutações simples de n elementos pode ser dado por ( ) P A n! n n ! n n, n 5 5 2 . Como, de modo conveniente, 0! é definido como 1, temos P n! 1n 5 , ou seja, P n 5 n!. Faça os exercícios 1 e 2 da aula, para, depois, voltar ao exemplo dos anagramas da palavra “AMOR”. Dado que a palavra “AMOR” tem 24 anagramas, pode-se deduzir que “AMAR” tem 12 anagramas: 24 2 , ou seja, 4! 2! . Do mesmo modo a palavra “AMORE” tem 5! (5 120) anagramas, enquanto “AMARA” tem apenas 5! 3! (5 20) anagramas. Sugestão de exercícios extras 1. Em uma exposição de moda há 5 modelos masculinos e 5 modelos femininos. Essas 10 pessoas deverão desfilar, uma por vez, não podendo haver duas pessoas do mesmo sexo seguidas. De quantas maneiras isso poderá acontecer? a) 120 b) 240 c) 14 400 cd) 28 800 e) 207 360 000 Resolução: • Começando com um modelo masculino, temos se- quências da forma: (h1, m1, h2, m2, h3, m3, h4, m4, h5, m5) 5! ? 5! 5 14 400 • Começando com um modelo feminino, temos sequên- cias da forma: (m1, h1, m2, h2, m3, h3, m4, h4, m5, h5) 5! ? 5! 5 14 400 Total: 14 400 1 14 400 5 28 800 2. Quantos anagramas que começam com a letra C tem a palavra CORRETO? Resposta: 180 3. Quantos anagramas que não começam com a letra C tem a palavra CORRETO? Resposta: 1 080 aulas 45 e 46 Permutações circulares Objetivos Rever o cálculo de permutações com alguns elementos iguais, resolver problemas representativos e apresentar o conceito de per- mutação circular. Encaminhamento Comece com o primeiro exemplo e as resoluções das primeiras quatro questões de aula. A sequência das questões 2, 3 e 4, nesta ordem, é fundamental, pois com ela poderemos contornar a difi- culdadede apresentar formalmente o conceito de combinações com elementos repetidos. Defina o conceito de arranjo com elementos repetidos ao usar o conceito de sequência, pois em uma sequência pode haver ter- mos iguais. Use os conceitos de conjunto e subconjunto para definir o de combinação simples. Para definir o conceito de combinação com elementos repe- tidos, não é possível usar o conceito de conjunto. Pelo conceito formal, temos, por exemplo, {a, a, a, b, b, a} 5 {a, b}, pois dois con- juntos (não vazios) são iguais se, e somente se, eles têm os mesmos elementos. Alguns autores criam uma extensão do conceito de conjunto, mas isso pode criar outras dificuldades. Apresente o conceito de permutação circular, explique o segun- do exemplo do resumo de aula e resolva a questão 5. Sugestão de exercício extra Os 5 040 anagramas da palavra CADERNO foram listados em ordem alfabética, e, vendo a lista, uma pessoa fez as seguintes afir- mações: I. O terceiro anagrama é ACDEONR. II. O penúltimo anagrama é RONEDCA. III. O anagrama CADERNO ocupa a 725a posição. 7 EM_REG_04a09_MAT_A_MP7.indd 7 13/04/17 09:02 Pedro fez alguns cálculos e concluiu corretamente que a) as três afirmações são falsas. b) as três afirmações são verdadeiras. cc) apenas as afirmações I e III são verdadeiras. d) apenas as afirmações II e III são verdadeiras. e) apenas a afirmação III é falsa. Resolução: posição anagrama 1 ACDENOR 2 ACDENRO 3 ACDEONR ... ... CADERNO ... ... 5 039 RONEDAC 5 040 RONEDCA A afirmação I é verdadeira e a II é falsa. Todos os anagramas que começam com A vêm antes da palavra CADERNO. Número de anagramas que começam com A: 720 (5 6!). Vejamos, em ordem alfabética, os anagramas que co- meçam com CADE: CADENOR 11 CADENRO 12 CADEONR 13 CADEORN 14 CADERNO 15 CADERON 16 A posição do anagrama CADERNO é dada por 720 1 5 5 725. A afirmação III é verdadeira. aulas 47 e 48 Combinação simples Objetivos Apresentar o conceito de combinação simples, mostrar como calcular o número de combinações possíveis e estudar alguns ca- sos representativos que envolvem combinação complementar e bipartição de um conjunto. Encaminhamento Siga o resumo de aula com os alunos e resolva os exercícios de aula na sequência. Se achar conveniente, explique o exemplo do item 3, capítulo 3, Unidade 11 do Livro-texto 4. Sugestão de exercícios extras 1. Sabemos que dois pontos distintos determinam uma reta. Considerando 12 pontos, sem que haja 3 deles em uma mesma reta, quantas retas são determinadas? Resposta: 66 2. Quantas diagonais tem um dodecágono convexo? Resposta: 54 3. Considerando 12 pontos, sem que haja 3 deles em uma mesma reta, quantos são os triângulos com vértices nesses pontos? Resposta: 220 4. Com um baralho comum de 52 cartas, de quantas maneiras pode-se formar um conjunto de 5 cartas de ouros? Resposta: 1 287 aulas 49 e 50 Combinações simples e números binomiais Objetivos Apresentar os números binomiais, o triângulo de Pascal e algu- mas propriedades notáveis de combinações simples. Encaminhamento Siga o resumo de aula e, em seguida, resolva os exercícios. Se achar conveniente, apresente o exemplo do item 4, capítulo 3, Unidade 11 do Livro-texto 4. Sugestão de exercícios extras 1. Para quais valores naturais de p tem-se 20 p 5 20 16 ? Resposta: 4 e 16 2. No desenvolvimento de ( )x 1x 6 1 , qual é o termo independente de x? Resposta: 20 8 EM_REG_04a09_MAT_A_MP7.indd 8 13/04/17 09:02 aulas 51 e 52 Probabilidade: conceitos fundamentais Objetivos Apresentar os conceitos e as propriedades fundamentais de probabilidade. Encaminhamento Siga a sequência do resumo de aula, com os exemplos, e expli- que o que é um espaço amostral equiprovável. Somente após esse conceito apresente a regra: número de casos favoráveis número total de casos possíveis Muitos autores começam o tópico por essa regra sem definir o que é um espaço equiprovável, o que resulta em uma circularidade: para saber o que é probabilidade, deve-se saber o que significa ter a mesma probabilidade (eventos equiprováveis). Sugestão de exercícios extras 1. No lançamento de uma moeda e um dado, a probabilidade de se obter coroa e o número 6 é 1 12 . Qual é a probabilidade de se obter cara ou um número menor que 6? Resolução: Sendo A o evento de obter coroa e o número 6, o com- plementar de A corresponde ao evento de se obter cara ou um número menor que 6 (A). Como P(A) 5 21 P(A) , temos A 11 12 5 . 2. Considere um lançamento de dois dados convencionais. a) Qual é a probabilidade de o produto dos pontos ser igual a 12? b) Dado que a soma dos pontos é 7, qual é a probabi- lidade de o produto deles ser igual a 12? Resolução: a) Entre os 36 resultados possíveis, temos os 4 pares (2, 6), (3, 4), (4, 3) e (6, 2), em que o produto dos termos é 12. Logo, a probabilidade é 4 36 , ou seja, 1 9 . b) Com a soma dos pontos igual a 7, temos os 6 pares possíveis (1, 6), (2, 5), (3, 4), (4, 3), (5, 2) e (6, 1). O produto é 12 apenas nos pares (3, 4) e (4, 3). Logo, a probabilidade é 2 6 , ou seja, 1 3 . aulas 53 e 54 Probabilidade condicional e multiplicação de probabilidades Objetivos Apresentar os conceitos de probabilidade condicional e de even- tos independentes, bem como a “regra do E” (da multiplicação e probabilidades). Encaminhamento Inicie com a sequência do resumo de aula, com os exemplos. Após ter explicado o primeiro exemplo, compare a situação com uma moeda (balanceada) e com um casal que tem dois ou mais filhos. Sugestão de exercícios extras 1. Uma moeda balanceada deu cara nas duas vezes em que ela foi lançada. Qual é a probabilidade de resultar cara em um terceiro lançamento dessa moeda? Resposta: 1 2 2. Uma moeda balanceada é lançada três vezes seguidas. Qual é a probabilidade de resultar cara nos três lançamentos? Resposta: 1 8 3. A senha de um cartão de crédito é um código que consiste em uma sequência de 4 algarismos, de 0 a 9, seguida por uma sequência de 3 letras maiúsculas. Qual é a probabilidade de uma pessoa acertar a senha na primeira tentativa, digitando aleatoriamente um código desse formato? Resposta: 1 26 100003 ? 4. Você tem três cédulas de R$ 2,00, três de R$ 5,00 e três de R$ 10,00. Se você pega duas delas aleatoriamente, qual é a probabilidade de que a soma dos seus valores seja R$ 12,00? Resposta: 1 4 9 EM_REG_04a09_MAT_A_MP7.indd 9 13/04/17 09:02 Setor B aulas 25 e 26 Introdução à geometria do espaço: conceitos iniciais e posições relativas entre duas retas Objetivos Discutir as noções primitivas, alguns postulados e teoremas da geometria do espaço, além de analisar no espaço tridimensional as posições relativas entre duas retas. Encaminhamento Como são as primeiras aulas sobre esse tema, é importante explicar aos alunos que neste momento serão explorados os fun- damentos teóricos estruturantes da geometria do espaço. Explique também que alguns desses fundamentos já foram abordados de modo intuitivo no Ensino Fundamental. Aproveite a estrutura da geometria do espaço apresentada nes- tas aulas para mostrar aos alunos como uma teoria matemática é estruturada. Explique que a partir de conceitos primitivos e postula- dos obtêm-se os teoremas, resultados que podem ser demonstrados. Para facilitar a compreensão, aborde os postulados e teoremas sempre apoiados em exemplos visuais. Uma estratégia que costuma render bons resultados durante a apresentação da teoria é usar materiais simples, como varetas e placas de isopor para represen- tar as retas e os planos. Esse recurso também pode ser usado na resolução dos exercícios. Com essa abordagem dos conteúdos, muitas vezes é possível evitar as demonstrações que levam boa parcela da turma à distra- ção. Quando elas forem inevitáveis, nossa sugestão é que sejam feitas, no máximo, uma ouduas demonstrações durante as aulas. Sugestão de exercícios extras 1. (UEM-PR) No espaço tridimensional, considere um plano p e as retas r, s e t, distintas duas a duas, de modo que r e s são perpendiculares ao plano p e a reta t não possua qualquer ponto em comum com o plano p e seja concorrente com as retas s e r. Sobre a situação descrita, assinale o que for correto. (01) As retas r e s são paralelas. (02) As retas s e t são reversas. (04) A reta t é paralela ao plano p. (08) A reta s é perpendicular a qualquer reta do plano p concorrente a ela. (16) Se A e B são pontos distintos de r, e P e Q são pon- tos distintos de s, então os triângulos APQ e BPQ possuem a mesma área. Dê como resposta a soma dos números associados às afirmações corretas. Resposta: 01 1 04 1 08 1 16 5 29. 2. (EsPcex-SP) O sólido geométrico abaixo é formado pela justaposição de um bloco retangular e um prisma reto, com uma face em comum. Na figura estão indicados os vértices, tanto do bloco quanto do prisma. A B C I J D K L F G E H Considere os seguintes pares de retas definidas por pon- tos dessa figura: as retas LB e GE, as retas AG e HI, e as retas AD e GK. As posições relativas desses pares de retas são, respectivamente, a) concorrentes; reversas; reversas. b) reversas; reversas; paralelas. c) concorrentes; reversas; paralelas. d) reversas; concorrentes; reversas. ce) concorrentes; concorrentes; reversas. 3. (Cefet-CE) Observe as afirmações: I. O espaço é o conjunto de todos os pontos. II. Dois pontos distintos determinam uma reta. III. Três pontos não pertencentes a uma mesma reta definem um plano. É correto concluir que: a) somente I é verdadeira. b) apenas I e II são verdadeiras. c) apenas II e III são verdadeiras. d) todas são falsas. ce) todas as afirmações são verdadeiras. 10 EM_REG_10a16_MAT_B_MP7.indd 10 13/04/17 09:02 4. (Unifesp) Dois segmentos dizem-se reversos quando não são coplanares. Neste caso, o número de pares de arestas reversas num tetraedro, como o da figura, é: A B C D a) 6 cb) 3 c) 2 d) 1 e) 0 5. (UEL-PR) Considere uma reta s, contida em um plano a, e uma reta r perpendicular a s. Então, necessariamente: a) r é perpendicular a a. cb) r e s são coplanares. c) r é paralela a a. d) r está contida em a. e) Todas as retas paralelas a r interceptam s. aulas 27 e 28 Introdução à geometria do espaço: posições relativas entre reta e plano e entre dois planos Objetivos Apresentar alguns teoremas da geometria do espaço e analisar as posições relativas entre reta e plano e entre dois planos. Encaminhamento Inicie a aula relembrando com os alunos as noções estudadas na aula anterior e esclarecendo eventuais dúvidas da tarefa. Ao trabalhar com as posições relativas entre dois planos, co- mente também como se dá a intersecção entre três ou mais planos. Para isso, use novamente o recurso visual das placas de isopor e das varetas. Nestas aulas optamos por explorar também algumas noções de projeção de pontos do espaço no plano, habilidade que vem sendo sistematicamente cobrada nas avaliações de larga escala como o Enem. Discuta e mostre as projeções de algumas figuras planas sobre um plano. Uma estratégia é começar perguntando aos alunos como eles imaginam que sejam as projeções dessas figuras no plano. Dê especial atenção à circunferência. É possível que muitos não per- cebam que sua projeção no plano pode ser um segmento de reta. Sugestão de exercícios extras 1. (UEM-PR) Sobre as posições relativas entre pontos, retas e planos no espaço, assinale o que for correto. (01) Duas retas r e s são ortogonais quando são reversas e existe uma reta t, paralela a s e perpendicular a r. (02) Se um plano a é paralelo a uma reta r, então todas as retas do plano a são paralelas a r. (04) É possível ter retas paralelas contidas em planos que não sejam paralelos. (08) Se um plano a intercepta os planos b e γ forman- do um ângulo de 90o, então os planos b e γ são paralelos. (16) Considere as retas r, s e t. Se r é reversa a s e a reta s é concorrente a t, então r e t são reversas. Dê como resposta a soma dos números associados às afirmações corretas. Resposta: 01 1 04 5 05. 2. (Cefet-MG) No contexto da Geometria Espacial, afirma-se: I. Se uma reta é paralela a um plano, então ela está contida nesse plano. II. Duas retas sem ponto comum são paralelas ou reversas. III. Se dois planos são paralelos, então toda reta de um deles é paralela ao outro. IV. Duas retas distintas paralelas a um plano são para- lelas entre si. São corretas apenas as afirmativas a) I e II. b) I e III. cc) II e III. d) II e IV. e) III e IV. 3. (Fatec-SP) A reta r é a intersecção dos planos a e b, perpendiculares entre si. A reta s, contida em a, intercepta r no ponto P. A reta t, perpendicular a b, intercepta-o no ponto Q, não pertencente a r. Nessas condições, é verdade que as retas a) r e s são perpendiculares entre si. b) s e t são paralelas entre si. c) r e t são concorrentes. d) s e t são reversas. ce) r e t são ortogonais. 11 EM_REG_10a16_MAT_B_MP7.indd 11 13/04/17 09:02 4. (Fatec-SP) Na figura a seguir tem-se: o plano a definido pelas retas c e d, perpendiculares entre si; a reta b, perpendicular a a em A, com A [ c; o ponto B, intersecção de c e d. Se X é um ponto de b, X î a, então a reta s, definida por X e B, BA c b d α a) é paralela à reta c. b) é paralela à reta b. c) está contida no plano a. cd) é perpendicular à reta d. e) é perpendicular à reta b. aulas 29 e 30 Poliedros Objetivos Definir poliedros, seus elementos e planificações. Estudar os poliedros convexos e suas principais propriedades. Encaminhamento Inicie conceituando sólido geométrico e mais especificamente os poliedros e os poliedros convexos. Para auxiliar nesta abordagem, use modelos concretos de poliedros que facilitam a visualização dos elementos e algumas propriedades desses sólidos. Caso não disponha desses modelos, pode-se também utilizar imagens no computador ou ainda alguns softwares de geometria. Explique aos alunos como verificar se um poliedro é convexo e a validade da relação de Euler para esses poliedros. Uma estratégia é discutir alguns exemplos em que a relação de Euler é válida e mostrar um exemplo de um poliedro não convexo para o qual ela não é válida. Como sugestão, faça pelo menos um exercício resolvido para mostrar como aplicar a relação de Euler. Para isso, aproveite o pri- meiro exercício extra que apresentamos logo a seguir. Para finalizar, mostre que a nomenclatura de um poliedro é dada pelo número de faces e apresente os poliedros regulares e suas características. Reserve um tempo para que os alunos façam os exercícios da aula e corrija-os em seguida. Sugestão de exercícios extras 1. (UPE) Um poliedro convexo possui 8 (oito) faces, todas triangulares. Nestas condições, assumindo que tal poliedro exista, o número esperado de vértices para este será: a) 10 b) 9 c) 8 d) 7 ce) 6 2. (UFC-CE) O número de faces de um poliedro convexo com 20 vértices e com todas as faces triangulares é igual a: a) 28 b) 30 c) 32 d) 34 ce) 36 3. (UPF-RS) O poliedro representado na figura (octaedro truncado) é construído a partir de um octaedro regular, cortando-se, para tal, em cada vértice, uma pirâmide regular de base quadrangular. A soma dos ângulos internos de todas as faces do octaedro truncado é: a) 2 160o b) 5 760o cc) 7 920o d) 10 080o e) 13 680o 4. (FMP-RJ) A figura mostra uma peça metálica que tem a forma de um octaedro regular, cujas arestas medem 1 metro. A B 1m A medida da distância entre os vértices A e B, em me- tros, é: a) 1 b) 2 2 c) 2 d) 3 2 ce) 2 12 EM_REG_10a16_MAT_B_MP7.indd 12 13/04/17 09:02 aulas 31 e 32 Prismas Objetivos Estudar os prismas e seus elementos. Reconhecer o prisma como um poliedro e determinar a área da superfície de um pris- ma e seu volume. EncaminhamentoInicie a aula retomando o conceito de poliedro e defina prisma. Apresente os elementos de um prisma, suas secções e algumas de suas planificações, mostrando aos alunos como elas podem auxiliar nos cálculos da área da superfície de um prisma. Em seguida discuta o cálculo do volume de um prisma a partir do volume do paralelepípedo e do princípio de Cavalieri. Faça alguns exemplos e reserve um tempo para que os alunos trabalhem com as questões da aula. Sugestão de exercícios extras 1. (Cefet-MG) Uma caixa sem tampa no formato de um cubo, cuja aresta mede 3 metros, está sobre uma superfície plana e com água até uma altura de 2 metros em relação à sua base, conforme mostra a FIG. 1. FIG. 1 FIG. 2 A 30° B D C A B D C A caixa será inclinada de tal forma que a aresta AB ficará totalmente em contato com a superfície plana e haverá perda no volume de água, conforme a FIG. 2. Sabendo-se que o ângulo formado, após a inclinação, entre a face ABCD e a superfície plana é de 30° e, des- prezando-se a espessura das faces da caixa, a quanti- dade de água que sobrará na caixa, em m3, é de a) 9. b) 18. c) 4 3 . cd) 9 3 2 . e) 17 3 4 . 2. (Vunesp) Uma chapa retangular de alumínio, de espessura desprezível, possui 12 metros de largura e comprimento desconhecido (figura 1). Para a fabricação de uma canaleta vazada de altura x metros são feitas duas dobras, ao longo do comprimento da chapa (figura 2). 12 m Figura 2 Figura 1 12 m x x x x x A B D C x x Se a área da secção transversal (retângulo ABCD) da canaleta fabricada é igual a 18 m2, então, a altura dessa canaleta, em metros, é igual a a) 3,25. b) 2,75. c) 3,50. d) 2,50. ce) 3,00. 3. (UFRGS-RS) No cubo de aresta 10, da figura abaixo, encontra-se representado um sólido sombreado com as alturas indicadas no desenho. 7 7 3 3 O volume do sólido sombreado é: a) 300 b) 350 cc) 500 d) 600 e) 700 13 EM_REG_10a16_MAT_B_MP7.indd 13 13/04/17 09:02 aulas 33 e 34 Prismas: paralelepípedo reto-retângulo e cubo Objetivos Estudar o paralelepípedo reto-retângulo e reconhecer o cubo como um paralelepípedo reto-retângulo com todas as faces quadradas. Encaminhamento Inicie a aula retomando a definição de prisma e discuta as características do paralelepípedo reto-retângulo e do cubo, enfatizando que esses sólidos são prismas cujas faces são retângulos. Mostre como determinar a medida da diagonal de um paralelepípedo reto-retângulo. Faça alguns exemplos antes de solicitar aos alunos que trabalhem nos exercícios da aula. Sugestão de exercícios extras 1. (UEG-GO) A B C 3 3 D 7 A figura acima representa um paralelepípedo retângulo. As medidas das arestas são AB 5 3 cm, BC 5 7 cm e CD 5 3 cm. O perímetro do triângulo ACD mede a) 6 2 cm. cb) 12 cm. c) 13 cm. d) 14 cm. 2. (Vunesp) Um paralelepípedo reto-retângulo foi dividido em dois prismas por um plano que contém as diagonais de duas faces opostas, como indica a figura. 3 cm 4 cm 1 cm Comparando-se o total de tinta necessária para pintar as faces externas do paralelepípedo antes da divisão com o total necessário para pintar as faces externas dos dois prismas obtidos após a divisão, houve um aumento aproximado de a) 42%. b) 36%. c) 32%. cd) 26%. e) 28%. 14 EM_REG_10a16_MAT_B_MP7.indd 14 13/04/17 09:02 3. (Imed-RS) Após a limpeza de um aquário, que tem o formato de um paralelepípedo, com dimensões internas de 1,20 m de comprimento, 1 m de largura e 50 cm de profundidade, constatou-se que o nível da água atingiu 80% de sua altura máxima. Nessa situação, a quantidade de água que falta para encher completamente o aquário, em litros, corresponde a: a) 80 b) 100 cc) 120 d) 240 e) 480 aulas 35 e 36 Prismas regulares Objetivos Definir prisma regular e prisma regular reto. Determinar a área da superfície lateral desses prismas. Encaminhamento Nestas aulas finalizamos o caderno 7 e o estudo dos prismas conceituando prisma regular e prisma regular reto. Retome com os alunos os conceitos estudados nas aulas anteriores sobre prismas e aproveite para determinar a área da superfície lateral dos prismas retos. Uma estratégia para esta aula é focar na resolução de diversos exercícios sobre prismas, esclarecendo eventuais dúvidas, uma vez que neste momento é esperado que os alunos já estejam familia- rizados com o tema. Sugestão de exercícios extras 1. (UFSM-RS) Os produtos de plástico são muito úteis na nossa vida, porém causam muitos danos ao meio ambiente. Algumas empresas começaram a investir em alternativas para evitar a poluição causada pelo plástico. Uma dessas alternativas é a utilização do bioplástico na fabricação de embalagens, garrafas, componentes de celulares e autopeças. Uma embalagem produzida com bioplástico tem a for- ma de um prisma hexagonal regular com 10 cm de aresta da base e 6 cm de altura. Qual é o volume, em cm3, dessa embalagem? a) 150 3 b) 1 500 cc) 900 3 d) 1 800 e) 1 800 3 2. (Mack-SP) O sólido da figura I foi obtido, retirando-se, de um prisma triangular regular, três prismas iguais, também triangulares regulares, cada um deles representado pela figura II. Se d 5 5 8 x e o volume de cada prisma retirado é 3, então o volume desse sólido é igual a: 3 figura I figura IIx x d d d d 2 x 2 x a) 12 3 b) 14 3 cc) 15 3 d) 16 3 e) 19 3 3. (UPF-RS) Uma empresa especializada em embalagens para presentes produz mensalmente 100 embalagens retangulares com altura de 10 cm e base com dimensões 15 cm 3 20 cm, levando-se em conta 100% de aproveitamento do material utilizado. Num determinado mês, foi feito um pedido especial para embalagens com a base em forma de prisma hexagonal regular, com altura da caixa de 10 cm e com lado da base do polígono de 15 cm. Como a empresa dispõe de estoque apenas para a produção habitual e levando-se em conta que, para esse pedido especial, serão consumidos 20% a mais de papelão do que o calculado, para o acabamento da caixa, será possível confeccionar, aproximadamente, (Obs.: considere que 3 5 1,73) a) 32 embalagens. b) 42 embalagens. cc) 52 embalagens. d) 62 embalagens. e) 72 embalagens. 15 EM_REG_10a16_MAT_B_MP7.indd 15 13/04/17 09:02 Atividades Interdisciplinares Nestas atividades interdisciplinares, vamos explorar as relações do sistema nervoso com o sistema sensorial e a sua integração com o ambiente, analisando os aspectos biológicos e químicos dessas relações. A proposta, que tem a Biologia como tema orientador, está centrada na relação do sistema nervoso com o meio, intermediada pelo sistema sensorial. A aula de Biologia (que pode ser utilizada como uma complementação do estudo do sistema nervoso realizado na Fisiologia Animal) está organizada em torno da discussão de um texto que possibilita a resolução de uma questão discursiva e duas objetivas. A primeira parte do texto destaca a importância do sistema sensorial para a sobrevivência ao fornecer as informações do meio, necessárias para a resposta eficiente e a integração com o ambiente. A questão discursiva associada ao texto discute a relação entre a ação do sistema sensorial e a seleção natural, examinando a importância dessa ação no processo evolutivo humano. A resposta fornecida no gabarito da questão possibilita estabelecer a discussão sobre o papel dos sentidos no processo evolutivo dos hominídeos e mostrar como visão, audição e olfato, principalmente, foram fundamentais no processo de exploração do ambiente, fornecendo informações para um cérebro progressivamente mais complexo. A segunda parte do texto discute o processo de plasticidade dos neurônios cerebrais. “A plasticidade cerebral se refere à capacidade do sistema nervoso para alterar a sua estrutura e o seu funcionamento ao longo de sua vida, como reação à diversidade do entorno. Ainda que este termo seja usado hoje em dia em Psicologia e Neurociência, não é fácil dedefinir. Habitualmente se refere às mudanças de diferentes níveis do sistema nervoso, desde eventos moleculares, como as mudanças na expressão gênica, ao comportamento.” (Kolb, B.; Mohamed, A.; Gibb, R. A busca dos fatores subjacentes à plasticidade cerebral no cérebro normal e no danificado, Revista de Transtornos da Comunicação (2010). Este trecho possibilita apresentar aos alunos que a plasticidade neuronal é muito maior do que aquela que se supunha há vinte anos; dados atuais sugerem que, de acordo com a lesão e as terapias disponíveis, pode-se observar a regeneração de neurônios em algumas regiões cerebrais e sensoriais. As terapias atuais possibilitam ainda que, após uma lesão cerebral, os neurônios sejam treinados para realizar funções às quais não estavam originalmente configurados. Isso significa dizer que os neurônios sensoriais podem se adaptar para interpretar estímulos diferentes dos relacionados à sua configuração original (questão no 2 – plasticidade do córtex visual adaptado para responder a estímulos táteis) e também que podem processar estímulos de fontes diferentes para reforçar a velocidade ou a intensidade de resposta (questão no 3 – neurônios visuais utilizam estímulos sonoros para potencializar sua resposta). Os exercícios 4 a 6 cobram conceitos químicos envolvidos nos processos de transmissão nervosa. A questão 4 recorda os conceitos de concentração de solução e sistemas eletrolíticos. Vale ressaltar para os alunos que as soluções, mesmo eletrolíticas, são neutras em sua totalidade, ou seja, a soma de cargas positivas deve ser “anulada” pelas negativas (item a). Desse modo, o total de cargas positivas provenientes do sódio, do potássio e do cálcio deve ser anulado pelos ânions cloreto. A questão 5 retoma conceitos de polaridade. Como os compostos orgânicos que compõem as membranas apresentam caráter predominantemente apolar, os íons, de caráter polar, não conseguem atravessar essas membranas fora dos canais específicos. Finalizamos a atividade na questão 6, recordando algumas funções orgânicas importantes e retomando o caráter ácido dos fenóis e básico das aminas. Caso haja tempo, recorde que os ácidos carboxílicos e sulfônicos também apresentam tendência em liberar íons H1, ou seja, são ácidos. a n o ta ç õ e s 16 EM_REG_10a16_MAT_B_MP7.indd 16 13/04/17 09:02 17 R e sp o st a s – C a d e rn o d e E xe rc íc io s capítulo 1 Princípios básicos de contagem Unidade 11 Análise combinatória 1. C 2. D 3. A 4. B 5. B 6. C 7. D 8. B 9. C 10. B 11. A 12. D 13. B 14. D 15. B 16. D 17. C 18. D 19. A 20. D 21. E 22. D 23. A 24. C 25. A 26. B 27. D capítulo 2 Arranjos, fatorial e permutações 1. B 2. D 3. D 4. A 5. B 6. B 7. D 8. B 9. A 10. C 11. B 12. E 13. B 14. D 15. C 16. B 17. E 18. E 19. E 20. C 21. D 22. A 23. D 24. D 25. C 26. C 27. A 28. C 29. B 30. A 31. D 32. D Respostas – Caderno de Exercícios 4 EM_REG_17a23_MAT_MP7_Resp.indd 17 13/04/17 09:16 18 R e sp o st a s – C a d e rn o d e E xe rc íc io s 33. D 34. A 35. B 36. D 37. A 38. B 39. C 40. B capítulo 3 Combinações simples e números binomiais 1. D 2. A 3. B 4. D 5. E 6. C 7. C 8. E 9. A 10. B 11. A 12. E 13. B 14. D 15. B 16. E 17. A 18. C 19. E 20. C 21. C 22. E 23. C 24. E 25. C 26. E 27. E 28. D Unidade 12 Probabilidades capítulo 1 Conceitos básicos 1. E 2. A 3. C 4. D 5. D 6. A 7. B 8. A 9. A 10. E 11. C 12. E 13. D 14. C 15. C capítulo 2 Adição e multiplicação de probabilidades 1. B 2. A 3. D 4. C 5. A EM_REG_17a23_MAT_MP7_Resp.indd 18 13/04/17 09:16 19 R e sp o st a s – C a d e rn o d e E xe rc íc io s 6. E 7. B 8. B 9. D 10. B 11. B 12. A 13. E 14. B 15. C 16. A 17. A 18. A 19. B 20. B 21. C 22. B capítulo 3 Repetições de um experimento com apenas dois resultados possíveis 1. A 2. B 3. E 4. E 5. A 6. E 7. B 8. E 9. B 10. A 11. E 12. B 13. C 14. A 15. B Unidade 13 Números complexos e polinômios capítulo 1 Números complexos 1. A 2. C 3. B 4. D 5. B 6. A 7. E 8. E 9. C 10. C 11. D 12. E 13. A 14. B 15. A 16. D 17. D 18. E 19. E 20. B 21. D 22. B 23. A 24. B 25. B 26. E 27. E 28. A 29. A 30. C EM_REG_17a23_MAT_MP7_Resp.indd 19 13/04/17 09:16 20 R e sp o st a s – C a d e rn o d e E xe rc íc io s 31. E 32. C 33. E 34. B 35. B capítulo 2 Polinômios e equações polinomiais 1. A 2. B 3. A 4. D 5. C 6. D 7. B 8. A 9. C 10. B 11. C 12. A 13. B 14. B 15. B 16. B 17. D 18. A 19. C 20. E 21. A 22. E 23. C 24. B 25. A 26. D 27. D 28. E 29. B 30. B 31. B 32. D 33. E 34. E 35. A 36. C 37. D 38. E 39. B 40. C 41. E 42. C 43. D 44. D 45. B 46. B 47. E 48. A 49. B 50. B 51. A 52. E 53. C 54. C 55. A 56. D 57. C 58. E 59. A 60. A 61. C 62. A 63. A 64. A 65. E 66. C EM_REG_17a23_MAT_MP7_Resp.indd 20 13/04/17 09:16 21 R e sp o st a s – C a d e rn o d e E xe rc íc io s 67. B 68. D 69. B 70. E 71. D 72. D 73. A 74. C 75. B 76. C 77. B 78. C 79. A 80. D 81. B 82. D 83. D 84. D 85. C 86. B 87. B 88. D 89. A 90. B 91. D 92. C 93. D 94. E 95. D 96. C 97. B 98. E 99. D 100. D 101. A 102. C 103. B Unidade 14 Posições, formas e medidas no espaço capítulo 1 Introdução à Geometria do espaço 1. B 2. C 3. D 4. A 5. D 6. B 7. A 8. C 9. E 10. C 11. A 12. D 13. D 14. B 15. A 16. E 17. B 18. E 19. D 20. C 21. A 22. C 23. E 24. C EM_REG_17a23_MAT_MP7_Resp.indd 21 13/04/17 09:16 22 R e sp o st a s – C a d e rn o d e E xe rc íc io s capítulo 2 Poliedros 1. A 2. C 3. E 4. C 5. A 6. B 7. C 8. B 9. D 10 D 11. A 12. B 13. B 14. D 15. A 16. B 17. A 18. B capítulo 3 Prismas 1. D 2. E 3. B 4. C 5. A 6. A 7. D 8. D 9. A 10. C 11. D 12. A 13. A 14. B 15. B 16. B 17. D 18. D 19. D 20. E 21. C 22. D 23. E 24. E 25. D 26. B 27. D 28. B 29. B 30. D 31. 120° 32. 24 105,6 m3 33. A 34. D 35. C capítulo 4 Pirâmides 1. E 2. D 3. B 4. D 5. E 6. E 7. D 8. B 9. C 10. E 11. C 12. A 13. D 14. B EM_REG_17a23_MAT_MP7_Resp.indd 22 13/04/17 09:16 23 R e sp o st a s – C a d e rn o d e E xe rc íc io s 15. B 16. E 17. A 18. A 19. B 20. C 21. E 22. D 23. D 24. A 25. D 26. C 27. D 28. B 29. A 30. D capítulo 5 Corpos redondos 1. E 2. B 3. A 4. B 5. D 6. C 7. A 8. B 9. D 10. A 11. A 12. A 13. E 14. A 15. C 16. A 17. C 18. B 19. A 20. B 21. D 22. D 23. E 24. B 25. C 26. A 27. D 28. B 29. E 30. C 31. E 32. C 33. B 34. C 35. D 36. C 37. A 38. D 39. E 40. D 41. B 42. E 43. A 44. E 45. D capítulo 6 Sólidos semelhantes 1. E 2. A 3. B 4. B 5. B 6. A 7. D 8. E 9. A 10. A 11. D 12. A 13. C 14. C EM_REG_17a23_MAT_MP7_Resp.indd 23 13/04/17 09:16 24 R e sp o st a s Ð C a d e rn o d e E xe rc ’c io s a n o ta ç õ e s EM_REG_17a23_MAT_MP7_Resp.indd 24 13/04/17 09:16 prof.: aula 37 aula 44 P.108 P.116 AD TM TC AD TM TC aula 38 aula 45 P.108 P.119 AD TM TC AD TM TC aula 39 aula 46 P.111 P.119 AD TM TC AD TM TC aula 40 aula 47 P.111 P.121 AD TM TC AD TM TC aula 41 P.114 AD TM TC aula 48 P.121 AD TM TC aula 49 P.124 AD TM TC aula 42 P.114 AD TM TC aula 43 P.116 AD TM TC Índice-controle deestudo aula 50 P.124 AD TM TC aula 51 P.126 AD TM TC aula 52 P.126 AD TM TC aula 53 P.130 AD TM TC aula 54 P.130 AD TM TC Antonio Carlos ROSSO Junior GLENN Albert Jacques van Amson Roberto Teixeira Cardoso (ROBBY)Matemática Setor A IS T O C K P H O T O /G E T T Y I M A G E S EM_REG_107a136_MAT_A_CA7.indd 107 4/12/17 18:08 aulas 37 e 38 Enem: Conhecimentos numéricos Princípios básicosde contagem 108 M a te m á ti ca e s u a s Te cn o lo g ia s nestas aulas Princípio da adição Sejam A e B conjuntos finitos e disjuntos. Se n(A) é o número de opções para escolher um elemento de A e n(B) é o número de opções para escolher um elemento de B, então o número de opções para escolher um único elemento da união de A com B é n(A) 1 n(B). Exemplo: Da escola à casa do Pedro há 2 caminhos que passam pelo parque principal da cidade. Há, também, 3 caminhos, da escola a sua casa, que não passam por esse parque. 2opções 3 opções passa pelo parque não passa pelo parque 1 Podemos afirmar que há 5 opções de caminhos diferentes que vão da escola à casa do Pedro. Princípio da multiplicação (ou princípio fundamental da contagem – PFC) Sejam A e B conjuntos finitos. Se n(A) é o número de opções para escolher um elemento de A e n(B) é o número de opções para escolher um elemento de B, então o número de opções para formar um par ordenado (a, b), com a [ A e b [ B, é n(A) ? n(B). Exemplo: Se João tem 7 camisas sociais e 5 gravatas, então ele tem 35 maneiras de combinar uma dessas camisas com uma das gravatas, isto é: 5 ? 1 camisa 1 gravata 35 opções7 opções 5 opções Arranjos com repetição (ou arranjos completos) Seja A 5 {a 1 , a 2 , a 3 , É, a n } um conjunto com n elementos. Dado um número natural p, chamamos de arranjo de n elementos to- mados p a p a cada sequência de p elementos escolhidos entre os n elementos de A. Tratando-se de sequências, dois arranjos são iguais se, e somente se, eles têm os mesmos elementos e na mesma ordem. Assim, por exemplo, (7, 1, 7) 5 (x, y, z) se, e somente se, x 5 7, y 5 1 e z 5 7. Note, também, que (7, 1, x) Þ (1, 7, y), para quaisquer valores de x e y. O número de arranjos com p elementos escolhidos entre n elementos é dado pelo produto de p fatores, todos iguais a n, isto é, np. Exemplo: O total de siglas que contém 3 letras é dado por 26 ? 26 ? 26, ou seja, 263. 5 ? ? 1 letra 1 letra 1 letra 26 opções26 26 26 3 EM_REG_107a136_MAT_A_CA7.indd 108 4/12/17 18:08 em classe 109 M a te m ‡ ti c a 1. Sejam A, B e C três cidades. Há somente 2 estradas que ligam A a B, 3 que ligam B a C e 2 que ligam A a C, sem passar por B. Obtenha o número de rotas que ligam a) A a C passando por B; Número de opções de A para B: 2 Número de opções de B para C: 3 5 ? A para B B para C 6 opções2 3 Portanto, o número de rotas de A a C, passando por B, é 6. (PFC) b) A a C. Número de rotas de A a C, passando por B, é 6. Número de rotas de A a C, não passando por B, é 2. 6 opções 2 opções passa por B não passa por B 1 Portanto, o número de rotas que ligam A a C é 6 1 2 5 8. 2. De 1969 a 1999, em alguns estados do Brasil, os veículos motorizados, com mais que três rodas, eram identificados por um sistema de placas com uma sequência de 2 letras seguidas de 4 algarismos, em que pelo menos um algarismo não é nulo. Nesse sistema, qual era o número máximo de veículos que podiam ser identificados? a) 6 760 000 b) 6 759 999 c c) 6 759 324 d) 10 676 e) 10 675 Para as duas letras, o número de opções é 26 ? 26, ou seja, 676. Para a parte dos algarismos, o número de opções é 9 999 (de 0001 a 9 999). 5 ? ? ? 1letra 1letra 4 algarismos 676 9999 opções26 26 9 999 Logo, o número máximo de veículos que podiam ser identificados é dado por: 676 ? 9 999 5 6 759 324 H2 R E P R O D U Ç Ã O /W IK IP E D IA / W IK IM E D IA C O M M O N S EM_REG_107a136_MAT_A_CA7.indd 109 4/12/17 18:08 110 M a te m á ti ca e s u a s Te cn o lo g ia s em casa Consulte: Livro-texto 4 – Unidade 11 Caderno de Exercícios 4 – Unidade 11 Tarefa Mínima Aula 37 • Leia o resumo de aula. • Faça os exercícios 1 a 4, cap. 1. Aula 38 • Faça os exercícios 5 a 8, cap. 1. Tarefa Complementar Aula 37 • Leia o capítulo 1. • Faça os exercícios 9 a 11, cap. 1. Aula 38 • Leia o item 1, cap. 2. • Faça os exercícios 12 a 14, cap. 1. • Faça os exercícios 1 e 2 da seção Rumo ao Enem. 3. Com as letras A, B, C, D e E, quantas siglas de 2 letras distintas em ordem alfabética podem ser formadas? Iniciando com a letra A, temos 4 siglas: AB, AC, AD e AE. Iniciando com a letra B, temos 3 siglas: BC, BD e BE. Iniciando com a letra C, temos 2 siglas: CD e CE. Iniciando com a letra D, temos 1 sigla: DE. Total de siglas: 4 1 3 1 2 1 1 5 10 (princípio da adição) 4. Quantos são os números inteiros positivos e pares de dois algarismos? 1o modo: Na sequência 11, 12, 13, 14, 15, 16, ..., 97, 98 há 88 (5 98 2 10) números, sendo a metade deles números pares. Logo, há 44 números pares nessa sequência. Como o número 10 tem dois algarismos e é par, há, no total, 45 números inteiros positivos e pares de dois algarismos. 2o modo: Sendo "du" um número inteiro positivo de 2 algarismos, temos 5 possibilidades para o algarismo u das unidades: 0, 2, 4, 6 e 8, pois o número dado é par. Para cada uma dessas 5 possibilidades, há 9 possibilidades para o algarismo d das dezenas, pois ele não pode ser 0 (zero). Logo, o total de números nessas condições é dado por 5 ? 9 5 45. 5. Quantos são os números inteiros positivos e pares de dois algarismos distintos? 10, 20, 30, ..., 90 são 9 números inteiros positivos e pares de dois algarismos distintos. Sendo "du", com u Þ 0, um número inteiro positivo e par de dois algarismos distintos, podemos afirmar que há 4 opções para u: 2, 4, 6, e 8. Para cada uma dessas 4 opções, há 8 opções para d, pois d Þ 0 e d Þ u. Logo, há 4 ? 8, ou seja, 32 números inteiros positivos e pares de dois algarismos distintos. No total, há 41 (5 9 1 32) números inteiros positivos e pares de dois algarismos distintos. EM_REG_107a136_MAT_A_CA7.indd 110 4/12/17 18:08 aulas 39 e 40 Enem: Conhecimentos numéricos Princípios básicos de contagem: exercícios 111 M a te m á ti c a Princípio da adição Sendo A e B conjuntos finitos e disjuntos, então o número de opções para escolher um único elemento da união de A com B é n(A) 1 n(B). Princípio da multiplicação (ou princípio fundamental da contagem – PFC) Sendo A e B conjuntos finitos, o número de opções para formar um par ordenado (a, b), com a [ A e b [ B, é n(A) ? n(B). Arranjos com repetição (ou arranjos completos) Seja A 5 {a 1 , a 2 , a 3 , É, a n } um conjunto com n elementos. Dado um número natural p, chamamos de arranjo de n elementos to- mados p a p a cada sequência de p elementos escolhidos entre os n elementos de A. O número de arranjos com p elementos escolhidos entre n elementos é dado pelo produto de p fatores, todos iguais a n, isto é, np. nestas aulas em classe TexTo para as quesTões 1 a 3 Considere três cidades A, B e C tais que existam 4 estradas que ligam A a B, 3 estradas que ligam B a C e 2 estradas que ligam A a C, sem passar por B. Considere ainda que todas as rotas entre essas cidades passam apenas por essas 9 estradas. A figura a seguir ilustra essa situação. Cidade A Cidade B Cidade C EM_REG_107a136_MAT_A_CA7.indd 111 4/12/17 18:08 112 M a te m á ti ca e s u a s Te cn o lo g ia s 1. Quantas são as rotas possíveis de A para C? De A para C, passando por B, o número de opções é 12 (princípio multiplicativo): ? A para B B para C 12 opções4 3 5 De A para C, não passando por B, o número de opções é 2. Temos: 12 opções 2 opções passa por B não passa por B 1 Logo, de A a C, o número total de opções é 14 (princípio da adição). 2. Quantas são as rotas possíveis que saem de A, levam até C e voltam para A? Pelo exercício 1 temos que: • O número de rotas de A para C é 14. • O número de rotas de C para A é 14. Portanto, o número de rotas que saem de A, levam a C e voltam para A é dado por 14 ? 14 5 196. 3. Quantas são as rotas possíveis que saem deA, levam até C, voltam para A e não passam duas vezes pela mesma estrada? 1o caso: ida (ABC): 12 opções (5 4 ? 3) volta (CBA): 6 opções (5 2 ? 3) Total de opções: ABC-CBA: 12 ? 6 5 72. 2o caso: ida (ABC): 12 opções (5 4 ? 3) volta (CA): 2 opções Total de opções: ABC-CA: 12 ? 2 5 24. 3o caso: ida (AC): 2 opções volta (CBA): 12 opções (5 3 ? 4) Total de opções: AC-CBA: 2 ? 12 5 24. 4o caso: ida (AC): 2 opções volta (CA): 1 opção Total de opções: AC-CA: 2 ? 1 5 2. Total de rotas que saem de A, levam até C, voltam para A e não passam duas vezes pela mesma estrada é dado por 72 1 24 1 24 1 2 5 122. 4. Em uma sala existem 5 luminárias que são acionadas de forma independente uma da outra por interrupto- res diferentes. A sala é considerada iluminada quando pelo menos uma das luminárias está ligada. Nessas condições, de quantas maneiras, usando apenas essas luminárias, podemos deixar a sala iluminada? O número de opções para ligar ou não cada uma das cinco luminárias é ? ? ? ? ? ? ? ? ? 32 opções2 2 2 2 2 5 Contudo, para que a sala fique iluminada pelo menos uma delas deve estar ligada. Assim, o número de situações em que a sala fica iluminada é 32 2 1 5 31, ou seja, 31 maneiras. 5. Responda os itens a seguir: a) Dado que A 5 {1, 2, 3}, obtenha o número de subcon- juntos de A. Ao formarmos um subconjunto de A, devemos decidir para cada elemento de A qual fará parte ou não. Assim, temos, no total, ? ? ? ? ? 8 opções2 2 2 5 de formar um subconjunto. Logo, o número de subconjuntos de A é 8. Os subconjuntos de A são [, {1}, {2}, {3}, {1, 2}, {1, 3}, {2, 3} e {1, 2, 3}. Observação: Todo conjunto finito com n elementos contém 2n subconjuntos. b) Sendo o número de subconjuntos de B igual a 128, obtenha o número de elementos de B. 2n 5 128 ⇔ n 5 7 Logo, B tem 7 elementos. EM_REG_107a136_MAT_A_CA7.indd 112 4/12/17 18:08 113 M a te m ‡ ti c a 6. O setor de recursos humanos de uma empresa vai realizar uma entrevista com 120 candidatos a uma vaga de conta- dor. Por sorteio, eles pretendem atribuir a cada candidato um número e, em seguida, colocar a lista de números em ordem numérica crescente e usá-la para convocar os interessados. Acontece que, por um defeito do computador, foram gerados números com 5 algarismos distintos e, em nenhum deles, apareceram dígitos pares. Em razão disso, a ordem de chamada do candidato que tiver recebido o número 75 913 é a) 24 b) 31 c) 32 d) 88 c e) 89 Usando apenas algarismos ímpares (1, 3, 5, 7, 9), temos: 7 7 5 7 5 9 1 3 1 3 5 3 ∙ 4! 5 72 2 ∙ 3! 5 12 2 ∙ 2! 5 4 ou ou ou 1 1 1 1, 3 1, 3 5 1 89 O candidato que tiver recebido o número 75 913 terá ordem de chamada igual a 89. em casa Consulte: Livro-texto 4 – Unidade 11 Caderno de Exercícios 4 – Unidade 11 Tarefa Mínima Aula 39 • Leia o resumo de aula. • Faça os exercícios 15 a 18, cap. 1. Aula 40 • Faça os exercícios 19 e 22, cap. 1. Tarefa Complementar Aula 39 • Faça os exercícios 23 a 25, cap. 1. Aula 40 • Faça os exercícios 26 e 28, cap. 1. • Faça os exercícios 3 e 4 da seção Rumo ao Enem. EM_REG_107a136_MAT_A_CA7.indd 113 4/12/17 18:08 aulas 41 e 42 Enem: Conhecimentos numéricos Arranjo simples e fatorial 114 M a te m á ti ca e s u a s Te cn o lo g ia s nestas aulas Arranjo simples Seja A 5 {a 1 , a 2 , a 3 , É, a n } um conjunto com n elementos. Dado um número natural p, com p < n, chamamos de arranjo simples de n elementos tomados p a p a cada sequência de p elementos distintos escolhidos entre os n elementos de A. O número de arranjos simples é dado por: A n n 1 n 2 n p 1n, p produto de exatamente fatoresp 5 ? 2 ? 2 ? ? 2 1 ( ) ( ) ( )… Exemplo: O total de siglas que pode ser formado com 3 letras, tomando duas a duas distintas, é dado por A 26, 3 5 26 ? 25 ? 24. 1 letra 1 letra 1 letra 15600 opções26 25 24 5? ? Fatorial de um número natural Sendo n um número natural, define-se o fatorial de n, denotado por n!, do seguinte modo: • se n > 2, então n! n n 1 n 2 2 1 fatoresn 5 ? 2 ? 2 ? ? ? ( ) ( ) … • 1! 5 1 e 0! 5 1 Exemplos: • 2! 5 2 ? 1 5 2 • 3! 5 3 ? 2 ? 1 5 6 • 4! 5 4 ? 3 ? 2 ? 1 5 24 • 5! 5 5 ? 4 ? 3 ? 2 ? 1 5 120 Arranjo simples e fatorial O número de arranjos simples de n elementos tomados p a p é dado por A n! n p ! n, p ( ) 5 2 . Exemplo: A 26, 3 5 26 ? 25 ? 24 5 26! (26 3)! 26! 23!2 5 (Lê-se: arranjo de 26 elementos tomados 3 a 3.) EM_REG_107a136_MAT_A_CA7.indd 114 4/12/17 18:08 115 M a te m ‡ ti c a 1. Quantos são os números inteiros e positivos de 4 alga- rismos ímpares dois a dois distintos? Sendo "mcdu" um número inteiro e positivo de 4 algarismos ímpares distintos, temos: • 5 opções para o algarismo m dos milhares, pois m [ {1, 3, 5, 7, 9}. • 4 opções para o algarismo c das centenas, pois c Þ m. • 3 opções para o algarismo d das dezenas, pois d Þ c Þ m. • 2 opções para o algarismo u das unidades, pois u Þ d Þ c Þ m. Assim: m c d u 120 opções5 4 3 2 5? ? ? Portanto, o total de números inteiros positivos com 4 algarismos ím- pares que podem ser formados é 120. 2. Quantos são os números inteiros e positivos de 4 alga- rismos dois a dois distintos? Sendo "mcdu" um número inteiro e positivo de 4 algarismos distin- tos, temos: • 9 opções para o algarismo m dos milhares, pois m Þ 0. • 9 opções para o algarismo c das centenas. Note que podemos ter c 5 0. • 8 opções para o algarismo d das dezenas. • 7 opções para o algarismo u das unidades. O total de opções é dado por 9 ? 9 ? 8 ? 7 5 4 536. 3. Simplifique: a) 100! 98! 100! 98! 100 99 98! 98! 100 99 99005 ? ? 5 ? 5 b) n! n 2 !( )2 com n [ ℕ, n > 2. n! n 2 ! n n 1 n 2 ! n 2 ! n n 1 ( ) ( )( ) ( ) ( ) 2 5 ? 2 2 2 5 2 4. O modelo do carro apresentado na foto era composto de oito lugares para transportar passageiros. De quantos modos cinco passageiros podiam escolher seus lugares? a) 8 b) 16 c) 64 c d) 6 720 e) 32 768 A 8, 5 5 8 ? 7 ? 6 ? 5 ? 4 5 6 720 H2 R E P R O D U Ç Ã O /V O L K S W A G E N M E D IA S E R V IC E S em classe em casa Consulte: Livro-texto 4 – Unidade 11 Caderno de Exercícios 4 – Unidade 11 Tarefa Mínima Aula 41 • Leia o resumo de aula. • Faça os exercícios 1 a 4, cap. 2. Aula 42 • Faça os exercícios 5 a 8, cap. 2. Tarefa Complementar Aula 41 • Leia os itens 2 a 4, cap. 2. • Faça os exercícios 9 a 11, cap. 2. Aula 42 • Faça os exercícios 12 a 14, cap. 2. • Faça os exercícios 6 a 8 da seção Rumo ao Enem. EM_REG_107a136_MAT_A_CA7.indd 115 4/12/17 18:08 aulas 43 e 44 Enem: Conhecimentos numéricos Permutações 116 M a te m á ti ca e s u a s Te cn o lo g ia s nestas aulas Permutações simples e fatorial Seja A 5 {a 1 , a 2 , a 3 , ..., a n } um conjunto com n elementos. Chama- mos de permutação simples de n elementos a cada sequência de n elementos distintos formada com os elementos de A; as permu- tações simples são arranjos simples de n elementos tomados n a n. O número de permutações simples é dado por: P n n 1 n 2 2 1 n!n produto de exatamente fatoresn 5 ? 2 ? 2 ? ? ? 5 ( ) ( ) … Ou seja, o número de permutações simples de n elementos é igual a n!. Exemplo: Chama-se de anagrama qualquer palavra obtida mediante a alteração da ordem (permutação) das letras de uma palavra dada. Por exemplo, o número de anagramas da palavra AMOR, incluindo a própria palavra, é dado por 4 ? 3 ? 2 ? 1 5 24. Permutações com alguns elementos iguais O número de permutações de n elementos em que: • r 1 elementos são iguais a a 1 , • r 2 elementos são iguais a a 2 , : • r k elementos são iguais a a k , com r 1 1 r 2 1 ... 1 r k 5 n, é dado por P n! r ! r ! r ! .n r , r , . . . , r 1 2 k 1 2 k 5 ? ? ?… Exemplo: O número de anagramas da palavra FALAR é dado por P 5! 2! 60.5 2 5 5 em classe 1. Consideremos a palavra PERNAMBUCO. Obtenha, dessapalavra, o número de a) anagramas; Temos 10 letras sem repetições; então: P 10 5 10! b) anagramas que começam pela letra A; A _ _ _ _ _ _ _ _ _ P 9 5 9! c) anagramas que começam por ABC; A B C _ _ _ _ _ _ _ P 7 5 7! EM_REG_107a136_MAT_A_CA7.indd 116 4/12/17 18:08 117 M a te m ‡ ti c a d) anagramas em que as letras A, B e C estão juntas e nesta ordem; Permutações de P, E, R, N, M, U, O, e ABC: P 8 5 8! e) anagramas em que as letras A, B e C estão juntas. Permutações de P, E, R, N, M, U, O, e ABC: P 8 5 8! Como ABC podem variar as posições entre si, temos uma nova permutação: P 3 5 3! 5 6. Portanto, o total de anagramas é dado por 3! ? 8!, ou seja, 6 ? 8!. 2. Oito amigas vão fazer uma viagem de avião e ocuparão os oito assentos de uma mesma fileira da classe econômica. Duas delas, Ana e Bruna, ficarão nos assentos laterais, próximo das janelas. De quantas maneiras elas podem escolher seus assentos? a) 720 c b) 1 440 c) 2 880 d) 5 040 e) 40 320 Como Ana e Bruna ocupam os assentos das janelas e não existem restrições para as demais amigas, o número de opções para as 6 amigas se sentarem é 6!. Além disso, Ana e Bruna podem trocar de assento entre elas. Assim, para cada permutação entre as demais amigas existem 2 possibilidades. Desse modo, o total de possibilidades é 2 ⋅ 6! 5 1 440 possibilidades. H4 X A V IE R M A R C H A N T /S H U T T E R S T O C K EM_REG_107a136_MAT_A_CA7.indd 117 4/12/17 18:08 118 M a te m á ti ca e s u a s Te cn o lo g ia s 3. Considerando a palavra MALA, responda às questões a seguir. a) Quantos anagramas podem ser formados com a palavra MALA? Total de letras: 4 Repetições: A letra A ocorre 2 vezes. Logo, P 4! 2! 12 4 2 5 5 b) Quantos anagramas começam por uma consoante? Existem duas opções para começar por consoante: M e L Como existem duas letras A, o número de permutações para as demais letras é P 3! 2! 3. 3 2 5 5 Assim, o total de anagramas nessas condições é 6 (5 2 ⋅ 3). c) Em quantos anagramas as vogais aparecem juntas? As possibilidades são: AALM, AAML, LAAM, MAAL, LMAA e MLAA, ou seja, existem 6 anagramas nessas condições. d) Se organizássemos os anagramas em ordem alfabética, qual seria a posição da palavra LAMA? Antes da palavra LAMA ficam: (1) Todos os anagramas que começam por A: 6 anagramas. (2) O anagrama LAAM: 1 anagrama. Desse modo a posição da palavra LAMA seria 8. H2 em casa Consulte: Livro-texto 4 – Unidade 11 Caderno de Exercícios 4 – Unidade 11 Tarefa Mínima Aula 43 • Leia o resumo de aula. • Faça os exercícios 15 a 18, cap. 2. Aula 44 • Faça os exercícios 19 e 22, cap. 2. Tarefa Complementar Aula 43 • Leia os itens 5 e 6, cap. 2. • Faça os exercícios 23 a 25, cap. 2. Aula 44 • Faça os exercícios 26 a 28, cap. 2. • Faça o exercício 9 da seção Rumo ao Enem. EM_REG_107a136_MAT_A_CA7.indd 118 4/12/17 18:08 aulas 45 e 46 Enem: Conhecimentos numéricos Permutações circulares 119 M a te m ‡ ti c a nestas aulas Permutações com alguns elementos iguais O número de permutações de n elementos em que r 1 elementos são iguais a a 1 , r 2 elementos são iguais a a 2 , : r k elementos são iguais a a k , com r 1 1 r 2 1 ... 1 r k 5 n, é dado por É P n! r ! r ! r ! .n r , r , . . . ,r 1 2 k 1 2 k 5 ? ? ? Exemplo: O número de anagramas da palavra SOMOS é dado por P 5! 2! 2 ! 30.5 2 , 2 5 ? 5 São 5 letras, das quais 2 são iguais a S e 2 são iguais a O. Permutações circulares O número de permutações circulares (PC) de n elementos é igual a n! n , ou seja, (n – 1)!. Exemplo: O número de maneiras possíveis de fazer uma pequena roda de 3 crianças é igual a (3 2 1)!, ou seja, 2. em classe 1. Quantos anagramas tem a palavra ARARAQUARA? A palavra tem 10 letras, sendo 5 iguais a A, 3 iguais a R, 1 igual a Q e 1 igual a U. Assim, temos: P 10! 5! 3! 5040 10 5,3 5 ? 5 2. Com 7 marcas iguais a • e 2 marcas iguais a /, pode- mos formar um número finito de sequências compostas dessas 9 marcas. Como exemplos, temos (•/•••/•••) e (//•••••••). Quantas dessas sequências podem ser formadas? P 9! 7! 2! 36 9 7, 2 5 ? 5 Portanto, podem ser formadas 36 sequências com as 9 marcas dadas. EM_REG_107a136_MAT_A_CA7.indd 119 4/12/17 18:08 120 M a te m á ti ca e s u a s Te cn o lo g ia s em casa Consulte: Livro-texto 4 – Unidade 11 Caderno de Exercícios 4 – Unidade 11 Tarefa Mínima Aula 45 • Leia o resumo de aula. • Faça os exercícios 29 a 32, cap. 2. Aula 46 • Faça os exercícios 33 a 36, cap. 2. Tarefa Complementar Aula 45 • Leia os itens 7 e 8, cap. 2. • Faça os exercícios 37 e 38, cap. 2. Aula 46 • Faça os exercícios 39 e 40, cap. 2. • Faça os exercícios 10 e 11 da seção Rumo ao Enem. 3. O número de ternos ordenados (x, y, z) de números naturais tais que x 1 y 1 z 5 7 é igual a: a) 21 b) 28 c) 31 d) 35 c e) 36 4. Em uma floricultura há rosas vermelhas, amarelas e brancas. De quantas maneiras pode-se formar um conjunto com exatamente uma dúzia dessas flores? a) 36 b) 72 c c) 91 d) 120 e) 144 5. Theo, Rafaela e mais quatro amigos vão se sentar em uma mesa circular com seis cadeiras. a) De quantas maneiras eles podem escolher seus lugares? PC 6 5 (6 2 1)! 5 120 Portanto, há 120 maneiras possíveis. b) De quantas maneiras eles podem escolher seus lugares, considerando que Theo e Rafaela devem ficar juntos, sendo ela à direita dele? Considerando a dupla (Theo, Rafaela) como uma única pessoa, temos: PC 5 5 (5 2 1)! 5 24 Portanto, há 24 maneiras possíveis. Cada solução pode ser identificada por uma sequência de 9 marcas; 7 iguais a • e 2 iguais a /. Exemplos: • (1, 3, 3) corresponde a (•/•••/•••) • (3, 3, 1) corresponde a (•••/•••/•) • (0, 0, 7) corresponde a (//•••••••) O total de ternos ordenados (x, y, z), nas condições dadas, é dado por P 9! 7! 2! 36 9 7, 2 5 ? 5 . Seja, x, y e z, nessa ordem, o número de rosas vermelhas, amarelas e brancas. Temos x 1 y 1 z 5 12. Cada solução pode ser identificada por uma sequência de 14 marcas; 12 iguais a • e 2 iguais a /. O total possível de conjuntos é dado por P 14! 12! 2! 91 14 12, 2 5 ? 5 . EM_REG_107a136_MAT_A_CA7.indd 120 4/12/17 18:08 aulas 47 e 48 Enem: Conhecimentos numéricos Combinação simples 121 M a te m ‡ ti c a Combinação simples Seja A 5 {a 1 , a 2 , a 3 , …, a n } com n elementos. Dado um número natural p, com p < n, chamamos de combinação simples de n elementos tomados p a p qualquer subconjunto de A com p elementos. O número de combinações de n elementos tomados p a p é denotado por C n, p . Temos C n, p 5 A p! n, p e, como A n, p 5 n! n p !( )2 , segue que C n, p 5 n! p! n p !( )2 Exemplo: O número de comissões que podem ser formadas escolhendo 3 alunos dentre 26 é dado por C 26, 3 . Temos C 26, 3 5 26! 3! 23!? 5 2 600. Note que escolher 3 alunos de 26 para participar de uma co- missão equivale a escolher 23 alunos para não participar. Isto é, C 26, 3 5 C 26, 23 26! 23! 3! . 5 ? Assim, da igualdade C 26, x 5 C 26, 3 , segue que x 5 3 ou x 5 23. Com n e p nas condições estabelecidas acima, podemos afirmar que, se C n, x 5 C n, p , então x 5 p ou x 5 n 2 p. nestas aulas em classe 1. Os pontos A, B, C, D, E, F, G e H, dois a dois distintos, pertencem a uma circunferência λ. A H G F E λ D C B Obtenha: a) o número de retas determinadas por esses pontos. C 8, 2 5 8! 2! 6!? 5 28 b) o número de triângulos determinados por esses pontos. C 8, 3 5 8! 3! 5!? 5 56 EM_REG_107a136_MAT_A_CA7.indd 121 4/12/17 18:08 122 M a te m á ti ca e s u a s Te cn o lo g ia s 2. A Mega-Sena é um jogo em que a aposta mais simples consiste em escolher 6 números distintos de 1 a 60 e marcar em uma cartela como a ilustrada abaixo. Um apostador ganha na Mega-Sena quando sua aposta contém os 6 nú- meros sorteados. A ordem de escolha é irrelevante. Considerando essa situação, quantasapostas diferentes desse tipo podem ser feitas sabendo-se que, dos 6 números a serem escolhidos, três devem ser ímpares e os demais pares? a) 31 ? 292 ? 7 ? 5 ? 32 ? 2 b) 292 ? 72 ? 52 ? 22 c) 292 ? 72 ? 52 ? 23 c d) 292 ? 72 ? 52 ? 24 e) 294 ? 74 ? 54 ? 28 Dos 60 números, 30 são ímpares e 30 são pares. • Número de maneiras de escolher 3 números ímpares: C 30, 3 5 30! 3!27! 5 29 ? 7 ? 5 ? 22. • Número de maneiras de escolher 3 números pares: C 30, 3 5 29 ? 7 ? 5 ? 22. • Número de maneiras de escolher 3 números ímpares e 3 números pares: (29 ? 7 ? 5 ? 22)2, ou seja, 292 ? 72 ? 52 ? 24. 3. Responda aos itens a seguir. a) De quantas maneiras pode-se formar um grupo de duas pessoas escolhidas em uma turma de seis? C 6, 2 5 15 Há 15 maneiras para se formar o grupo. b) De quantas maneiras pode-se formar um grupo de quatro pessoas escolhidas em uma turma de seis? C 6, 4 5 15 Há 15 maneiras para se formar o grupo. H3 M A R C E L O F O N S E C A /F O L H A P R E S S EM_REG_107a136_MAT_A_CA7.indd 122 4/12/17 18:08 123 M a te m ‡ ti c a 4. De quantas maneiras pode-se dividir um grupo de seis pessoas em dois grupos com três pessoas em cada um? A cada escolha de 3 pessoas (entre 6) para formar um grupo, as 3 pessoas não escolhidas formam um outro grupo. Suponhamos que {a, b, c, d, e, f} represente o grupo de 6 pessoas. Na escolha de {a, b, c}, as pessoas não escolhidas formam o grupo {d, e, f} e, na escolha de {d, e, f}, forma-se, também, o grupo {a, b, c}. Logo, o número de maneiras é dado por: C 1 2 6! 3!(6 3)! 1 2 10 6, 3 ? 5 2 ? 5 Portanto, há 10 maneiras de montar os dois grupos compostos de três pessoas. 5. De quantas maneiras pode-se dividir um grupo de seis pessoas em dois grupos, um formado por duas pessoas e o outro por quatro? A cada escolha de 2 pessoas (entre 6) para formar um grupo, as 4 pessoas não escolhidas formam um outro grupo. Suponhamos que {a, b, c, d, e, f} represente o grupo de 6 pessoas. Na escolha de {a, b}, as pessoas não escolhidas formam o grupo {c, d, e, f}. Portanto, o número de maneiras é dado por C 6, 2 5 15. (Note que C 6, 4 5 15.) em casa Consulte: Livro-texto 4 – Unidade 11 Caderno de Exercícios 4 – Unidade 11 Tarefa Mínima Aula 47 • Leia o resumo de aula. • Faça os exercícios 1 a 4, cap. 3. Aula 48 • Faça os exercícios 5 a 8, cap. 3. Tarefa Complementar Aula 47 • Leia os itens 1 a 3, cap. 3. • Faça os exercícios 9 a 11, cap. 3. Aula 48 • Faça os exercícios 12 a 14, cap. 3. • Faça o exercício 12 da seção Rumo ao Enem. EM_REG_107a136_MAT_A_CA7.indd 123 4/12/17 18:08 aulas 49 e 50 Enem: Conhecimentos numéricos Combinações simples e números binomiais 124 M a te m á ti ca e s u a s Te cn o lo g ia s • Sendo n e p números naturais, com p < n, temos o número binomial dado por n p 5 n! p! n p ! .( )2 Isto é, n p 5 Cn, p. • O triângulo de Pascal consiste em uma disposição gráfica dos números binomiais: p 5 0 1 2 3 4 ... 0 1 2 3 4 ... n 5 0 C 0, 0 0 1 1 C 1, 0 C 1, 1 1 1 1 2 C 2, 0 C 2, 1 C 2, 2 2 1 2 1 3 C 3, 0 C 3, 1 C 3, 2 C 3, 3 3 1 3 3 1 4 C 4, 0 C 4, 1 C 4, 2 C 4, 3 C 4, 4 4 1 4 6 4 1 ... ... • Todas as linhas começam com o número 1, pois C n! 0!n! 1n, 0 5 5 . • Na linha n, o segundo número binomial será igual a n, C n! 1! n 1 ! n.n, 1 ( )5 2 5 • Todas as linhas terminam com o número 1, pois C n! n!0! 1.n, n 5 5 • Todas as linhas apresentam uma simetria; em cada linha, dois números binomiais “equidistantes dos extremos” são iguais. Portanto, se p 1 q 5 n, então C n, p 5 C n, q . Assim, por exemplo, temos C 4, 1 5 C 4, 3 , pois ambos são iguais a 4! 2 !3! . • Na linha n, a soma de dois números binomiais consecutivos C n, p e C n, p 1 1 fornece o número binomial da linha n 1 1 e coluna p 1 1. Isto é, C n, p 1 C n, p 1 1 5 C n 1 1, p 1 1 . Essa igualdade é conhecida como a relação de Stifel, e com ela podemos “avançar” no triângulo de Pascal. Assim, por exemplo, a formação da linha n 5 5, a partir da linha n 5 4: p 5 0 1 2 3 4 5 n 5 4 1 4 6 4 1 5 1 5 10 10 5 1 • Os números binomiais da linha n correspondem aos coeficientes da forma desenvolvida do binômio de Newton (x 1 a)n. Assim, temos: • (x 1 a)0 5 1 • (x 1 a)1 5 1x 1 1a • (x 1 a)2 5 1x2 1 2xa 1 1a2 • Na linha n, a soma dos números binomiais é igual a 2n. Assim, temos: 1 5 20 1 1 1 5 21 1 1 2 1 1 5 22 1 1 3 1 3 1 1 5 23 1 1 4 1 6 1 4 1 1 5 16 5 24 nestas aulas EM_REG_107a136_MAT_A_CA7.indd 124 4/12/17 18:08 125 M a te m ‡ ti c a 1. Desenvolva (x 1 y)3, (x 1 y)4 e (x 1 y)5. 1 1 1 1 2 1 1 3 3 1 1 4 6 4 1 1 5 10 10 5 1 Com o triângulo de Pascal construído, temos: • (x 1 a)3 5 1x3 1 3x2a 1 3xa2 1 1a3 • (x 1 a)4 5 1x4 1 4x3a 1 6x2a2 1 4xa3 1 1a4 • (x 1 a)5 5 1x5 1 5x4a 1 10x3a2 1 10x2a3 1 5xa4 1 1a5 2. Desenvolva (x 2 2)4. (x 1 a)4 5 1x4 1 4x3a 1 6x2a2 1 4xa3 1 1a4 Com a 5 22, temos: (x 2 2)4 5 1x4 1 4x3(22) 1 6x2(22)2 1 4x(22)3 1 1(22)4 (x 2 2)4 5 1x4 2 8x3 1 24x2 2 32x 1 16 3. Na igualdade C 10, 2 1 C 10, 3 5 C 11, p , a soma dos possíveis valores de p é igual a: a) 3 b) 5 c) 8 c d) 11 e) 13 De C 10, 2 1 C 10, 3 5 C 11, p , e pela relação de Stifel, temos que C 11, 3 5 C 11, p ; portanto, p 5 3 ou p 5 8. Logo, a soma dos possíveis valores de p é 11. em classe em casa Consulte: Livro-texto 4 – Unidade 11 Caderno de Exercícios 4 – Unidade 11 Tarefa Mínima Aula 49 • Leia o resumo de aula. • Faça os exercícios 15 a 18, cap. 3. Aula 50 • Faça os exercícios 19 a 22, cap. 3. Tarefa Complementar Aula 49 • Leia o item 4, cap. 3. • Faça os exercícios 23 a 25, cap. 3. Aula 50 • Faça os exercícios 26 a 28, cap. 3. EM_REG_107a136_MAT_A_CA7.indd 125 4/12/17 18:08 aulas 51 e 52 Enem: Conhecimentos de estatística e probabilidade Probabilidade: conceitos fundamentais 126 M a te m á ti ca e s u a s Te cn o lo g ia s Probabilidade Seja E um espaço amostral associado a um experimento. Para todo evento A de E é associado um único número P(A), chamado de probabilidade de A, com as seguintes condições: • c 1 : 0 < P(A) < 1 • c 2 : P(E) 5 1 • c 3 : Se A e B são eventos mutuamente exclusivos, isto é, A > B 5 [, então P(A ∪ B) 5 P(A) 1 P(B) Probabilidade do evento complementar Se A denota o evento complementar de A, temos A < A 5 E e A > A 5 [. Logo, P(A) 1 P(A) 5 1, ou seja, P(A) 5 1 2 P(A). Sendo [ o evento complementar de E, segue que P([) 5 0. Exemplo: No lançamento de uma moeda, o espaço amostral é E 5 {c, k}; c corresponde a coroa e k corresponde a cara. Sendo A o evento em que “o resultado é cara”, temos A 5 {k} e A 5 {c}. • A probabilidade de obter cara ou coroa é 100%: P(E) 5 1. • A probabilidade de obter cara e coroa é 0: P([) 5 0. Se a probabilidade de obter cara é 70% (moeda não balanceada), então a probabilidade de obter coroa é 30%: P(A) 5 0,7 ⇒ P(A) 5 0,3, pois P(A) 1 P(A) 5 1. Probabilidade com espaço amostral finito e equiprovável Um espaço amostral E 5 {x 1 , x 2 , ..., x n } é dito equiprovável se, e somente se, todos os seus eventos elementares têm a mesma probabilidade. Assim, se P({x 1 }) 5 P({x 2 }) 5 ... 5 P({x n }) 5 p, temos n ? p 5 1, ou seja, p 5 1 n . Com um espaço amostral finito e equiprovável, temos: • a probabilidade de cada evento elementar é igual a 1 número de elementos de E . • a probabilidade de um evento A é número de elementos de A número de elementos de E ; na prática, número de casos favoráveis número total de casos possíveis . Exemplos: 1. No lançamento de uma moeda (balanceada), a probabilidade de se obter cara é 50%. 2. No lançamento de um dado comum, o espaço amostral é E 5 {1, 2, 3, 4, 5, 6}. A probabilidade de se obter um resultado diferente de 6 é igual a 5 6 . nestas aulas EM_REG_107a136_MAT_A_CA7.indd 126 4/12/17 18:08 127 M a te m ‡ ti c a Soma de probabilidades – a “regra do OU” Sendo A e B eventos quaisquer, a probabilidade
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