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Ensino Médio ANGLO Manual do Professor • Matemática 9 ª- série3 296061_CAPA_EM_CA_MP_REGULAR_Mat.indd 1 10/13/17 11:38 Manual do Professor Matemática Antonio Carlos ROSSO Junior GLENN Albert Jacques van Amson Roberto Teixeira Cardoso (ROBBY) EM_REG_01a06_MAT_MP9_Iniciais.indd 1 10/23/17 18:30 Direção de inovação e conteúdo: Guilherme Luz Direção executiva: Irina Bullara Martins Lachowski Direção editorial: Luiz Tonolli e Renata Mascarenhas Gestão de conteúdo: Henrique Braga Gestão de projeto editorial: Duda Albuquerque e Rodolfo Marinho Supervisão pedagógica: Roberto Teixeira Cardoso Gestão e coordenação de área: Julio Cesar Augustus de Paula Santos e Juliana Grassmann dos Santos Edição: Tadeu Nestor Neto Gerência de produção editorial: Ricardo de Gan Braga Planejamento e controle de produção editorial: Paula Godo (ger.), Adjane Oliveira, Geórgia Der Bedrosian, Paula P. O. C. Kusznir e Mayara Crivari (estagiária) Revisão: Hélia de Jesus Gonsaga (ger.), Kátia Scaff Marques (coord.), Rosângela Muricy (coord.), Adriana de Rinaldi, Ana Paula C. Malfa, Célia Carvalho, Danielle Modesto, Larissa Vazquez, Marília Lima, Maura Loria, Tayra Alfonso e Vitória T. Martini (estagiária) Edição de arte: Daniela Amaral (ger.), André Vitale (coord.), Antonio Cesar Decarli e Catherine Saori Ishihara Diagramação: Casa de Tipos Iconografia e licenciamento de texto: Sílvio Kligin (ger.), Claudia Bertolazzi (coord.), Cristina Akisino (coord.), Denise Kremer (coord.), Roberto Silva (coord), Evelyn Torrecilla, Fernanda Regina Sales Gomes, Karina Tengan, Rodrigo dos Santos Souza (pesquisa iconográfica), Angra Marques (licenciamento de textos) Tratamento de imagem: Cesar Wolf e Fernanda Crevin Ilustrações: Alexandre Koyama e Casa de Tipos 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 São Paulo – SP – CEP 04755-070 Tel.: 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 regular : Anglo : matemática 3ª série : cadernos 9 e 10 : manual do professor / Antonio Carlos Rosso Junior, Glenn Albert Jacques Van Amson, Roberto Teixeira Cardoso. -- 1. ed. -- São Paulo : SOMOS Sistemas de Ensino, 2018. 1. Matemática (Ensino médio) I. Amson, Glenn Albert Jacques Van. II. Cardoso, Roberto Teixeira. III. Título. 17-09011 CDD-510.7 Índices para catálogo sistemático: 1. Matemática : Ensino médio 510.7 2018 ISBN 978 85 4681 293 6 (PR) Código da obra 826351118 1a edição 1a impressão Impressão e acabamento Uma publicação EM_REG_01a06_MAT_MP9_Iniciais.indd 2 10/23/17 18:30 Apresentação Caro professor, Reescrever um material que, com o excelente trabalho dos conveniados, tem alcançado os melhores resultados do Brasil no Exame Nacional do Ensino Médio (Enem) não foi tarefa fácil, mas um desafio que enfrentamos e ven- cemos, como você poderá constatar. Nesse processo, buscamos produzir um material didático capaz de aliar motivação dos alunos, qualidade de ensino e elevados padrões acadêmicos – uma tríade que representa um trabalho de excelência nas escolas. As inovações e os aperfeiçoamentos foram feitos tomando como referência as conversas realizadas nos diversos encontros com os autores e as preciosas colocações feitas no Fale com o Autor, buscando também olhar para o futuro. O material dos alunos é composto de Caderno do Aluno, Livro-texto e Caderno de Exercícios. Além disso, eles também podem contar com a Plataforma de Estudo Adaptativo, com objetos digitais e outras ferramentas no portal do sistema. Você, professor, tem acesso a tudo isso e ainda ao Fale com o Autor, à TVWeb, às Separatas, aos Comunicados e muito mais! Agora, vamos falar de cada parte separadamente. CADERNO DO ALUNO No Caderno do Aluno, as disciplinas estão agrupadas em função da área de conhecimento a que pertencem: Redação, Gramática e Texto, Literatura e Língua Inglesa na área de “Linguagens, Códigos e suas Tecnologias”; Ma- temática em sua própria área, “Matemática e suas Tecnologias”; Biologia, Física e Química na área de “Ciências da Natureza e suas Tecnologias”; e, finalmente, História e Geografia na área de “Ciências Humanas e suas Tecnologias”. Na abertura de cada área há um quadro com as competências e habilidades correspondentes. Enem – Para cada aula, é apresentado o objeto de conhecimento da Matriz de Referência do Enem relacionado com o assunto estudado. A Matriz de Referência do Enem apresenta os eixos cognitivos (comuns a todas as áreas do conhecimento), as matrizes de referência das áreas do conhecimento (divididas em competências e, estas, em habilidades) e os objetos de conhecimento associados às matrizes de referência. Além dessa nova organização, cada disciplina conta com uma série de seções em comum. Nesta aula – Esta seção, que traz os tópicos que serão trabalhados na aula, permite aos alunos prestar atenção na explicação do professor e fazer registros complementares em função do conteúdo apresentado. Isso evita aquela frase “ou eu copio, ou presto atenção” e favorece o desenvolvimento da aula, já que o professor ganha tempo. Em classe – Seção de exercícios para serem feitos em sala de aula, em nível crescente de dificuldade. A maioria deles apresenta o selo com as habilidades da Matriz de Referência do Enem. Esse selo permite a alunos e professo- res dar atenção diferenciada à atividade. Quanto mais diferenciada é essa atenção, melhor é a preparação do aluno para provas como as do Enem – quanto mais ele aprender, mais bem preparado vai estar e mais motivado para a aprendizagem vai ficar, melhorando assim a aula do professor. Em casa – Esta seção traz atividades que devem ser realizadas pelos alunos para complementar a aprendizagem. De nada adiantam intermináveis horas de aula se o aluno não tiver a oportunidade do estudo individualizado para aplicar seu conhecimento. Esta seção está dividida em: • Tarefas Mínimas – É um conjunto de orientações de estudo para que o aluno domine os pré-requisitos que pos- sibilitarão dar continuidade à aprendizagem na aula seguinte. É importante dizer que a quantidade de exercícios propostos corresponde a uma adequada carga de trabalho, sem sobrecarregar ou exigir algo que sabemos ser impossível cumprir. 3 EM_REG_01a06_MAT_MP9_Iniciais.indd 3 10/23/17 18:30 • Tarefas Complementares – É a continuidade dos estudos propostos nas Tarefas Mínimas e permite ao aluno apro- fundar-se nos conteúdos em que sentir necessidade, ou tiver possibilidade, ou ainda se for orientado pelo professor. Rumo ao Enem – Ao final de cada setor, há um conjunto de questões elaboradas pelos autores seguindo padrão semelhante ao do Enem e também retiradas das provas oficiais. Em alguns momentos são indicadas pelos autores como parte das tarefas. Esta seção serve como fonte de exercícios extras para a sala de aula, dependendo da inten- ção do professor de cada disciplina, e dá aos alunos a possibilidade de aplicar seus conhecimentos nesse tipo de questão e de avaliar sua performance. Atividade Interdisciplinar – Atividade envolvendo diversas áreas e que pode ser aplicada em certo número de aulas, a critério dos professores das disciplinas envolvidas. A principal intenção desta seção é permitir ao aluno uma vi- são múltipla de determinados assuntos, motivando ainda mais o estudo e o aprofundamento de seus conhecimentos. LIVRO-TEXTO Com linguagem envolvente, mesmo nas áreas consideradas mais difíceis, o Livro-texto traz o texto didático de cada conteúdo trabalhado, dando ao aluno mais embasamento, com muitos exemplos que servirão de modelo em exercícios. CADERNO DE EXERCÍCIOS No Caderno de Exercícios temos os exercícios solicitados nas Tarefas Mínimas(TM) e Complementares (TC) e também exercícios extras, não pedidos nem na TM nem na TC, prontos para o aluno que quer estudar mais ou para o professor que deseja passar mais exercícios de determinado conteúdo. Assim, não será necessário recorrer à impressão de listas de exercícios, poupando tempo e recursos de todos os atores: professores e escolas. Atenção para mais uma novidade: o Caderno de Exercícios dos alunos não vem com respostas, como acontecia na edição anterior. Agora, elas estão no final do Manual do Professor. Isso significa que você, ao trabalhar com as tarefas em sala de aula, perceberá com tranquilidade quais alunos fizeram ou não os exercícios e poderá dar os melhores encaminhamentos para que a aprendizagem seja ampliada e aperfeiçoada. E O MANUAL DO PROFESSOR? Um aspecto que ajuda a classificar uma escola como de boa qualidade é o desenvolvimento profissional dos professores, para o que o Manual do Professor (MP) é instrumento que colabora muito. No MP você encontrará os objetivos de cada aula (para ajudar a elaborar o planejamento escolar) e as sugestões de encaminhamento da aula. Encontrará ainda sugestões de objetos digitais, de exercícios extras e de textos de aprimoramento e de atualização, que podem, também, ser utilizados no trabalho com os alunos. A partir do entendimento da estrutura de nosso material, podemos apresentar nossa fundamentação pedagó- gica, baseada no momento que é o ponto central deste sistema de ensino: a aula! E também em nosso lema: “Aula dada, aula estudada”! A estrutura foi pensada com base no Círculo Virtuoso da Aprendizagem: Aula bem estudada Aula bem assistida Aula bem proposta (Autor) Aula bem preparada 4 EM_REG_01a06_MAT_MP9_Iniciais.indd 4 10/23/17 18:30 Aula bem proposta – O programa está distribuído criteriosamente pelas aulas de que dispomos para desenvolver cada curso. Procuramos dimensionar cada uma delas com tempo suficiente para a exposição teórica e a realização de exercícios pelos alunos em classe. Aula bem preparada – Os planos de aula são bem detalhados, fornecendo as informações necessárias para a preparação de seu trabalho. É importante que você observe bem o material do aluno, veja as questões propostas e considere a possibilidade de introduzir objetos digitais. Examine as Tarefas Mínimas e Complementares e resolva com antecedência todos os exercícios envolvidos. Aula bem assistida – Sempre que conseguir motivar a classe, mantendo um diálogo constante com os alunos, e eles sentirem que estão aprendendo, a aula terá sido eficiente. Não pactue com os dispersivos. Exija dos alunos concentração, participação nos diálogos e muita garra durante as atividades de aula. Aula bem estudada – É o resultado da resolução diária de todas as Tarefas Mínimas e de pelo menos parte das Tarefas Complementares. Os alunos devem ser orientados a fazer a avaliação de seu desempenho após cada prova e procurar o Plantão de dúvidas para esclarecimentos sobre as atividades propostas para casa. Estamos à disposição para tirar dúvidas, ouvir opiniões e sugestões em nossos Encontros Presenciais e no Fale com o Autor. Um espetacular ano letivo para todos! Fábio Aviles Gouveia Coordenador pedagógico 5 EM_REG_01a06_MAT_MP9_Iniciais.indd 5 10/23/17 18:30 Sumário Matemática ............................................................................................................................................................ 7 Setor A ..................................................................................................................................................................... 8 Aula 1 – Funções: uma retomada .......................................................................................................................... 8 Aulas 2 e 3 – Funções: composição ....................................................................................................................... 8 Aulas 4 e 5 – Funções: construção de gráfi cos ..................................................................................................... 9 Aulas 6 e 7 – Funções: injeção, sobrejeção e bijeção .......................................................................................... 9 Aula 8 – Funções: exercícios .................................................................................................................................... 10 Aulas 9 e 10 – Funções: inversão ............................................................................................................................ 10 Aula 11 – Funções: arccos (x) ................................................................................................................................. 11 Aulas 12 e 13 – Funções: arcsen (x) e arctg (x) .................................................................................................... 11 Aula 14 – Números complexos: revisão .................................................................................................................. 12 Aulas 15 e 16 – Números complexos: plano de Argand-Gauss e módulo .......................................................... 12 Aulas 17 e 18 – Números complexos: argumento e forma trigonométrica ........................................................ 13 Setor B ...................................................................................................................................................................... 15 Aulas 1 e 2 – Tronco de pirâmide ............................................................................................................................ 15 Aulas 3 e 4 – Tronco de cone .................................................................................................................................. 16 Aulas 5 e 6 – Inscrição e circunscrição de sólidos (1) .......................................................................................... 17 Aulas 7 e 8 – Inscrição e circunscrição de sólidos (2) .......................................................................................... 17 Aulas 9 e 10 – Estatística: medidas de tendência central ..................................................................................... 18 Aulas 11 e 12 – Estatística: medidas de dispersão ................................................................................................ 18 Atividades Interdisciplinares ................................................................................................................................ 19 Respostas – Caderno de Exercícios 5 ................................................................................................................... 20 6 EM_REG_01a06_MAT_MP9_Iniciais.indd 6 10/23/17 18:30 Matemática Caderno 9 O material do terceiro ano do Ensino Médio Regular, que é composto dos Cadernos 9 e 10, tem por objetivos ampliar, complementar e aprofundar o estudo de temas que foram trabalhados nos dois primeiros anos deste curso. Neste caderno, esses objetivos ficam claros tanto no setor A como no setor B. No setor A, retomaremos nas 13 primeiras aulas o estudo de funções, mas agora com o foco em composição, translações, bijeção e funções inversas, ocasião em que também trabalharemos com as funções trigonométricas inversas. Escolhemos deixar este estudo para o terceiro ano, pois é um momento em que o aluno já teve contato com diversos modelos de funções e está mais maduro do que no primeiro ano do Ensino Médio, quando geralmente esse assunto é estudado. Nas cinco últimas aulas desse setor vamos retomar os conceitos de números complexos, mas dessa vez trabalharemos com sua representação geométrica e sua forma trigonométrica. No setor B, daremos continuidade ao estudo da Geometria métrica do espaço, trabalhando com troncos de pirâmide e de cone, finalizando esse estudo com inscrição de sólidos. Nas aulas finais, retomaremos o estudo da Estatística, agora com medidasde dispersão. Note que tanto no setor A como no setor B os temas escolhidos nos permitem integrar conteúdos e fazer uma conclusão dos assuntos estudados anteriormente. a n o ta ç õ e s 7 EM_REG_07a14_MAT_A_MP9.indd 7 10/23/17 18:30 Setor A aula 1 Funções: uma retomada Objetivos Rever os conceitos iniciais da teoria das funções. Encaminhamento Para rever o conceito de função, pode-se começar usando o seguinte exemplo: O domínio A é o conjunto dos alunos presentes, e o con- tradomínio B é o conjunto dos dias do ano. A função f de A em B associa a cada aluno o seu dia de aniversário: f(x) 5 o dia de aniversário de x. Mostre que não há aluno associado a dois ou mais dias nem aluno sem um dia de aniversário. A cada alu- no corresponde um e apenas um dia de aniversário. Exemplo: f(Theo) 5 12/08. Pode haver dois ou mais alunos que fazem ani- versário no mesmo dia ou um dia sem aluno aniversariante. Aliás, isso é altamente provável. Explique que o conjunto imagem é o subconjunto do contradomínio formado pelos dias em que há pelo menos um aluno fazendo aniversário. (Este exemplo é bom para que os alunos se reapresentem.) Em seguida, dê o exemplo do resumo da aula, explicando a notação f(x). É importante que o aluno entenda que uma função é um conjunto de pares ordenados com as duas condições apre- sentadas no resumo. Sugestão de exercícios extras 1. Sendo f(x) 5 a ? bx, em que a e b são constantes tais que f(0) 5 50 e f(1) 5 200, obtenha f(2). Resposta: 800 2. Em cada caso, considere f como sendo uma função real de variável real e obtenha seu domínio e seu conjunto imagem. a) f(x) 5 3x 1 x 2 2 2 Resposta: D 5 R 2 {2}, I 5 R 2 {3} b) f(x) 5 1 2x 12 Resposta: D 5 R 2 { }12 , I 5 R* c) f(x) 5 x2 2 2x 1 5 Resposta: D 5 R, I 5 [4, 1`[ aulas 2 e 3 Funções: composição Objetivos Apresentar o conceito de função composta e técnicas de com- posição. Encaminhamento Comece utilizando o seguinte exemplo para introduzir o con- ceito de função composta: A energia cinética é dada pela fórmula E 5 1 2 mv2, em que m é a massa, e v, a velocidade. Suponhamos que a massa seja constante e que a velocidade seja dada por v 5 2 1 10t. Temos aí duas funções: a energia em função da velocidade e a velocidade em função do tempo. A composição dessas duas funções surge naturalmente, e podemos colocar a energia em função do tempo. Ao dar o exemplo do resumo da aula, é fundamental que o aluno compreenda que nos cálculos de f(x) usamos o processo de substituição. Assim, dado que f(x) 5 x 1 1, podemos afirmar que f(t) 5 t 1 1 e, com isso, não podemos concluir que t 5 x, pois f(3) 5 3 1 1 e f(4) 5 4 1 1, porém 3 não é igual a 4. Pode ser inte- ressante apresentar o processo de substituição sempre com duas fases. Por exemplo: f(x) 5 x 1 1 → f(...) 5 ... 1 1 → f(3) 5 3 1 1. Assim, fica mais claro que x foi substituído por 3. Sugestão de exercícios extras 1. Dado que f(x) 5 2x 1 1 e g(x) 5 3x 2 1, obtenha f(g(x)) 1 1 g(f(x)). Resposta: 12x 1 1 2. Dado que f(x) 5 5x 2 1 e f(g(x)) 5 20x 1 9, obtenha g(x). Resposta: 4x 1 2 3. Dado que f(x) 5 2x 1 3 e f(g(x)) 5 sen x, obtenha g(f(x)). Resposta: 3 sen (2x 3) 2 2 1 1 4. Dado que g(x) 5 4x 1 2 e f(g(x)) 5 20x 1 9, obtenha f(x). Resposta: 5x 2 1 8 EM_REG_07a14_MAT_A_MP9.indd 8 10/23/17 18:30 aulas 4 e 5 Funções: construção de gráficos Objetivos Apresentar técnicas importantes para a construção de gráficos de funções. Encaminhamento Comece a aula diretamente pelo resumo teórico, apresentando os casos de translação (vertical e horizontal) mediante exemplos. Os demais casos podem ser abordados posteriormente. Em seguida, resolva os exercícios 1 e 2 da aula. Nos exercícios 3 e 4, devemos “re- bater” a curva em torno do eixo das abscissas, além de transladá-la verticalmente ou horizontalmente. O caso de dilatação vertical, por sua vez, deve ser explicado na resolução do exercício 5. aulas 6 e 7 Funções: injeção, sobrejeção e bijeção Objetivos Apresentar os conceitos de função injetora, função sobrejetora e função bijetora. Encaminhamento Volte ao exemplo de associar a cada aluno o respectivo dia de aniversário, dado na aula 1. Tome o conjunto A como o conjunto dos alunos da turma e o conjunto B como o dos dias do ano no formato dd/mm. Considerando a função f: A → B, f(x) é o dia do aniversário de x. Se não há coincidência de aniversários, f é uma função injetora: não há dois ou mais elementos de A com a mesma imagem em B. Se, pelo contrário, há coincidência de aniversários, f não é injetora e dificilmente será uma função sobrejetora, pois, para isso, em todos os dias deveria haver um aniversariante. Vamos ver outro exemplo. Mantenha o conjunto A (dos alunos) e fixe o conjunto B como sendo o conjunto das carteiras da sala; f(x) é a carteira em que o aluno x está sentado. Como não há dois ou mais alunos sentados na mesma carteira, f é uma função injetora. Se há carteiras desocupadas, a função não é sobrejetora. Se, ao contrário, todas as carteiras estão ocupadas, a função é sobrejetora. Nesse caso, f é injetora e sobrejetora, e com isso podemos dizer que f é uma função bijetora, ou seja, temos uma relação biunívoca entre os alunos e as carteiras. Na resolução dos exercícios, pode ser conveniente voltar aos exemplos acima ou considerar outros do cotidiano. Assim, com f: R → R, f(x) 5 x 2 , temos f(3) 5 9 e f(23) 5 9; logo f não é injetora, e “3 e 23 seriam como os alunos que fazem aniversário no mesmo dia”. Por outro lado, há elementos em B que não são imagens de algum elemento x de A; os números negativos em B seriam “os dias em que ninguém faz aniversário”. Sugestão de exercícios extras 1. Considere a função f: A → B, em que A 5 [21, 2] e B , R, tal que f(x) 5 x2. Obtenha B de modo que f seja sobrejetora. Resposta: [0, 4] 2. Considere a função f: Z → N, tal que: • se x , 0, então f(x) 5 2(2x 1 1); • se x > 0, então f(x) 5 2x. a) Complete a tabela: x f(x) 23 22 21 0 1 2 3 b) Resolva a equação f(x) 5 2 021. c) Classifique as proposições a seguir em (V) verdadeira ou (F) falsa. ( ) f é sobrejetora. ( ) f é bijetora. Respostas: a) x f(x) 23 5 22 3 21 1 0 0 1 2 2 4 3 6 b) Podemos concluir que x , 0, pois 2 021 é um número ímpar. Nesse caso, f(x) 5 2(2x 1 1) e, de 2(2x 1 1) 5 2 021, temos: 2x 1 1 5 22 021 2x 5 22 022 ∴ x 5 21 011 c) ( V ) f é sobrejetora. ( V ) f é bijetora. 9 EM_REG_07a14_MAT_A_MP9.indd 9 10/23/17 18:30 aula 8 Funções: exercícios Objetivos Fazer exercícios que envolvem os conceitos de função injetora, função sobrejetora e função bijetora e apresentar, em uma aplica- ção, o Princípio das Casas dos Pombos. Encaminhamento Inicie a aula pelo resumo teórico e resolva o primeiro exercício. Logo após a resolução, dê a seguinte explicação aos alunos: Sejam A e B dois conjuntos finitos e sejam n(A) e n(B), nessa ordem, o número de elementos de A e o número de elementos de B. Se n(A) . n(B), então não existe uma função injetora de A em B. Em outras palavras, se f é uma função de A em B, então haverá elementos distintos de A com a mesma imagem em B; existirão x 1 e x 2 em A, tais que x 1 ± x 2 e f(x 1 ) 5 f(x 2 ). Na Matemática, esse teorema é conhecido como Princípio das Casas dos Pombos, ou Princípio de Dirichlet. Assim, por exemplo, havendo mais do que 12 pessoas em um grupo, podemos garantir que pelo menos duas delas fazem aniversário no mesmo mês. aulas 9 e 10 Funções: inversão Objetivos Apresentar o conceito de função inversa. Encaminhamento Explique o conceito de função inversa, seguindo o resumo da aula, depois mostre que a condição necessária e suficiente para a existência da função inversa de f é que f seja uma função bijetora. Nessas condições, (u, v) pertence a f se, e somente se, (v, u) per- tence a f 21. Assim, por exemplo, se (2, 5) [ f, então (5, 2) [ f 21. Nesse caso, também podemos dizer que, se f(2) 5 5, então f 21(5) 5 2. Noteque, sendo f: A → B uma função bijetora, temos f 21(f(x)) 5 x para todo x pertencente a A e f(f 21(y)) 5 y para todo y pertencente a B. Se uma função bijetora é dada por uma equação da forma y 5 f(x), obtemos sua inversa simplesmente trocando os nomes das variáveis x e y. Por exemplo, com y 5 f(x) 5 x3 1 3x2 1 3x, temos, em f 21, x 5 y3 1 3y2 1 3y. A dificuldade pode surgir ao tentar explicitar y nessa equação. Nesse caso, podemos somar 1 a cada membro da igualdade e obter x 1 1 5 y3 1 3y2 1 3y 1 1, ou seja, x 1 1 5 (y 1 1)3. Logo, y 1 1 5 x 13 1 e, portanto, y 5 f 21(x) 5 21 1 x 13 1 . É importante destacar que em muitos casos é impossível “isolar” a variável y. Isto é, f é bijetora, existe f 21 e não podemos explicitar f 21(x). No cotidiano, não trocamos os nomes das variáveis. Assim, por exemplo, se temos a velocidade em função do tempo com a equação v 5 2 1 10t, então, na inversa, temos o tempo em função da velocidade com a equação t 5 v 2 10 2 . Sugestão de exercícios extras 1. Consideremos a bijeção f: R 2 {1} → R 2 {2}, f(x) 5 2x x 12 . Obtenha f 21(x). Resposta: x x 22 2. Considere os conjuntos A 5 [3, 1`[ e B 5 [1, 1`[. A função f: A → B, f(x) 5 x2 2 6x 1 10, é bijetora. a) Obtenha f 21(x). b) Esboce, no mesmo plano, os gráficos de f e f 21. c) Obtenha a intersecção desses gráficos. d) Qual é o valor de f 21(f(10))? Resoluções: a) Em f, temos y 5 x2 2 6x 1 10, com x > 3 e y > 1. Em f 21, temos: x 5 y2 2 6y 1 10, com y > 3 e x > 1. x 5 y2 2 6y 1 9 1 1 x 2 1 5 (y 2 3)2 y 2 3 5 ± x 12 y 5 3 1 x 12 ou y 5 3 2 x 12 Da condição y > 3, temos f 21(x) 5 3 1 x 12 . b) 0 1 2 1 2 3 4 5 6 y 3 4 5 6 x 10 EM_REG_07a14_MAT_A_MP9.indd 10 10/23/17 18:30 c) Com x > 3, a equação f(x) 5 f 21(x) é equivalente à equação f(x) 5 x. (*) De x > 3 e x2 2 6x 1 10 5 x, temos x2 2 7x 1 10 5 0, ou seja, x 5 5. Os gráficos intersectam-se no ponto (5, 5). (*) Isso é verdade em todos os casos em que f(x) não é idêntico a f 21(x). d) De f(10) 5 k, temos f 21(k) 5 10. Logo, f 21(f(10)) 5 10. aula 11 Funções: arccos (x) Objetivos Apresentar a inversa da função cosseno. Encaminhamento Comece a aula explicando o resumo dela, com ênfase nas se- guintes condições: y 5 arccos x ⇔ 2 < < < < p 5 1 x 1 0 y cos y x Nessas condições, as funções dadas por f(x) 5 cos x e f 21(x) 5 5 arccos x são bijetoras, a existência e a unicidade são garantidas; para cada valor de x existe um único valor de y e para cada valor de y existe um único valor de x. Sugestão de exercício extra Calcule: sen arccos 3 5 arccos 5 13 1 Resolução: Com arccos 3 5 5 a e arccos 5 13 5 b, temos: 0 < a < p, 0 < b < p, cos a 5 3 5 , sen a 5 4 5 , cos b 5 5 13 e sen b 5 12 13 . sen(a 1 b) 5 sen a ? cos b 1 sen b ? cos a 5 4 5 ? 5 13 1 12 13 ? 3 5 5 56 65 aulas 12 e 13 Funções: arcsen (x) e arctg (x) Objetivos Apresentar a inversa da função seno e a inversa da função tan- gente. Encaminhamento Siga o resumo da aula, apresentando as duas funções inversas, arco seno e arco tangente. Como na aula passada, é conveniente enfatizar as condições que garantem a sua existência, unicidade e qualidade de funções bijetoras e inversas. y 5 arcsen x ⇔ 2 < < 2p < < p 5 1 x 1 2 y 2 sen y x e y 5 arctg x ⇔ R 2p , , p 5 x 2 y 2 tg y x [ Sugestão de exercícios extras 1. Simplifique: a) sen (arcsen 0,6) b) cos (2arcsen 0,6) Resolução: a) sen (arcsen 0,6) arcsen 0,6 5 a ⇒ sen a 5 0,6 sen (arcsen 0,6) 5 sen a 5 0,6 Observação: f(f 21(x)) 5 x, para todo x pertencente ao domínio de f 21. b) cos (2arcsen 0,6) arcsen 0,6 5 a ⇒ sen a 5 0,6 e a [ 2 , 2 2p p sen a 5 0,6 e a [ 2 , 2 2p p ⇒ cos a 5 0,8 cos (2arcsen 0,6) 5 cos 2a 5 cos2 a 2 sen2 a 5 0,28 11 EM_REG_07a14_MAT_A_MP9.indd 11 10/23/17 18:30 2. Esboce o gráfico de y 5 sen (arcsen x) Resolução: y 5 x, com 21 < x < 1 y x 1 21 21 1 3. Resolva em R: sec2 (arctg x) 5 10 Resolução: arctg x 5 a ⇒ tg a 5 x 2 , 2 a 2p p [ sec2 (arctg x) 5 10 sec2 a 5 10 1 1 tg2 a 5 10 1 1 x2 5 10 S 5 {23, 3} aula 14 Números complexos: revisão Objetivos Rever os conceitos iniciais dos números complexos. Encaminhamento Siga o resumo da aula, dando exemplos numéricos ao apresentar os conceitos, e resolva os exercícios de aula. Sugestão de exercício extra Resolver em C: a) x2 5 24 Resposta: {2i, 22i} b) x4 5 16 Resposta: {2, 22, 2i, 22i} c) x3 5 1 Resposta: 1, 1 i 3 2 , 1 i 3 2 2 1 2 2 d) x4 1 x2 2 12 5 0 3, 3, 2i, 2i2 2{ }Resposta: aulas 15 e 16 Números complexos: plano de Argand-Gauss e módulo Objetivos Apresentar o plano de Argand-Gauss e o conceito de módulo. Encaminhamento Assim como recorremos à reta para representar o conjunto R dos números reais, recorra ao plano (cartesiano) para representar o conjunto C dos números complexos. Sendo a e b números reais, o número complexo a 1 bi é identificado no plano de Argand-Gauss pelo ponto P(a, b), chamado de afixo de a 1 bi. A todo elemento de C corresponde um único ponto, e a todo ponto corresponde um único número complexo. Em seguida, apresente o conceito de módulo de um número complexo (real ou imaginário) e mostre sua interpretação gráfica: a distância da origem ao afixo do número. Sendo x e y números reais quaisquer, temos por definição |x 1 yi| 5 1x y 2 2 . Assim, por exemplo, |3 1 4i| 5 3 42 21 e, portanto, |3 1 4i| 5 5. Desse modo, deve ficar claro para o aluno que, dada a condição |z| 5 5, não podemos concluir que z é 5 ou 25. Na verdade, a equação |z| 5 5 tem infinitas soluções. De |z| 5 5, podemos concluir que z pode ser qualquer número complexo cujo afixo dista 5 unidades da origem. Sugestão de exercícios extras 1. Represente no plano de Gauss os números complexos z, w, u e v e obtenha seus módulos: z 5 3 1 4i, w 5 3 2 4i, u 5 21 1 i e v 5 2i. Resolução: I m R e 0 2 2 w v u z |z| 5 5, |w| 5 5, |u| 5 2 e |v| 5 21. 12 EM_REG_07a14_MAT_A_MP9.indd 12 10/23/17 18:30 2. Na figura, P e Q são os afixos de z e w. Obtenha as formas algébricas de z e w. I m R e 2 608 1 Q P Resposta: z 5 1 1 i 3 e w 5 3 2 2 1 i 2 aulas 17 e 18 Números complexos: argumento e forma trigonométrica Objetivos Apresentar o conceito de argumento de um número complexo não nulo e a forma trigonométrica. Encaminhamento Siga o resumo da aula mostrando que existe outro modo de identificar os números complexos z, com z ± 0. Todo pon- to P(a, b) do plano de Argand-Gauss, com exceção da origem O(0, 0), pode ser identificado por um par (r, u), em que r e u são, nessa ordem, o módulo (distância até a origem) e o argumento (ângulo) do número z, cujo afixo é o ponto P. No Livro-texto 5, Unidade 16, item 5 do capítulo 1, há um texto que mostra uma aplicação desses conceitos com o uso de um radar marítimo. Há pelo menos uma diferença com a teoria. Na prática o ângulo é tomado no sentido horário, a partir do sentido que indica o norte geográfico. Mostre como passar da forma algébrica para a forma trigono- métrica. Dado o número complexo z, z ± 0, identifica-se a parte real e a parte imaginária. Localizamos o afixo (P) de z no plano de Argand-Gauss e calculamos na figura a distância de P à origem: trata-se do módulo r de z. Em seguida, calculamos o argumento u com o uso da Trigonometria. Com r e u, temos a forma trigo- nométrica r(cos u 1 i sen u), ou, na sua forma abreviada, r cis u. Demonstre aos alunos que essa tarefa fica mais fácil fazendo sempre um esboço da figura e lembrando que devemos ter r . 0 e 0 < u , 2p (com r 5 0, não existe argumento nem forma trigonométrica). Em muitas provas de vestibulares, o argumento é dado em graus. Teoricamente isso não é o certo, mas neste nível não causará erros. Sugestão de exercícios extras 1. Dê a forma trigonométrica de z: a)z 2 cos 13 6 isen 13 6 5 p 1 p z 2 cos 6 isen 6 5 p 1 p Resposta: b) z 2 cos 2 isen 2 5 2p 1 2p z 2 cos 3 2 isen 3 2 5 p 1 p Resposta: c) 5 2p 1 2pz 2 cos 6 isen 6 z 2 cos 11 6 isen 11 6 5 p 1 p Resposta: d) z 2 sen 3 icos 3 5 p 1 p z cos 6 isen 6 5 p 1 p Resposta: 2. Considere o conjunto dado por l 5 {z [ C : |z 2 4 2 3i| 5 2}. a) represente l no plano de Argand-Gauss; b) obtenha o valor máximo da parte real de z; c) obtenha o valor máximo da parte imaginária de z; d) obtenha o valor máximo do módulo de z; e) obtenha o módulo do número z, z [ l, que tem argu- mento máximo. Resoluções: a) Com z 5 x 1 yi, x e y reais, temos: |x 1 yi 2 4 2 3i| 5 2 |x 2 4 1 (y 2 3)i| 5 2 (x 4) (y 3) 22 22 1 2 5 (x 2 4)2 1 (y 2 3)2 5 22 → circunferência de centro (4, 3) e raio 2. I m R e C raio: 2 4 3 O 13 EM_REG_07a14_MAT_A_MP9.indd 13 10/23/17 18:30 a n o ta ç õ e s b) A projeção da circunferência sobre o eixo das abscis- sas fornece o intervalo dos possíveis valores da parte real de z. Como o raio é 2, o valor máximo da parte real é 6 (5 4 1 2). c) A projeção da circunferência sobre o eixo das or- denadas fornece o intervalo dos possíveis valores da parte imaginária de z. O valor máximo da parte imaginária é 5 (5 3 1 2). d) A intersecção da reta OC com a circunferência de- termina dois pontos A e B, conforme a figura. I m R e C raio: 2B A 4 3 O OC 5 5, CA 5 2, OA 5 7 ∴ O valor máximo de |z| é 7. e) Os números complexos com argumento máximo e com argumento mínimo são dados pelas intersec- ções das retas tangentes à circunferência. O ponto T correspondente é o afixo do número com argumento máximo. I m R e C T raio: 2 4 3 O OC 5 5, CT 5 2 ∴ OT 5 21 14 EM_REG_07a14_MAT_A_MP9.indd 14 10/23/17 18:30 Setor B aulas 1 e 2 Tronco de pirâmide Objetivos Apresentar os troncos de pirâmides regulares de bases paralelas, determinar as áreas de suas superfícies e calcular seu volume. Encaminhamento Como esta é a primeira aula do ano, é muito importante fazer uma revisão sobre pirâmides; relembre seus elementos e os cálculos da área lateral e do volume, bem como as propriedades de sólidos semelhantes. Assim, inicie a aula apresentando o tronco de pirâ- mide, dê exemplos de situações em que ele está presente, como alguns vasos e potes de pipoca, e, em seguida, faça essa revisão. Após a revisão, apresente os elementos de um tronco de pirâmi- de e comente que trabalharemos neste curso apenas com troncos de pirâmides regulares de bases paralelas. Caso as aulas 1 e 2 sejam dadas em dias diferentes, convém destacar que na aula 1 serão tratados os elementos e o cálculo de áreas e, na aula 2, o cálculo do volume do tronco. É importante que os alunos percebam que muitos resultados sobre troncos podem ser obtidos a partir da semelhança entre a pirâmide original e a pirâmide menor, gerada ao retirar-se o tronco. Ressalte também que o tronco não é semelhante à pirâmide origi- nal, pois alguns alunos podem confundir os conceitos. Caso tenha tempo disponível, utilize os exercícios da seção a seguir. Sugestão de exercícios extras 1. (Udesc) Considere um tronco de pirâmide regular, cujas bases são quadrados com lados medindo 4 cm e 1 cm. Se o volume deste tronco é 35 cm³, então a altura da pirâmide que deu origem ao tronco é: a) 5 cm b) 5 3 cm cc) 20 3 cm d) 20 cm e) 30 cm 2. (UFF-RJ) No teto de um centro de convenções será instalada uma luminária que terá a forma da figura a seguir, onde estão representados: T S P N R V Q M U • o tronco de pirâmide reta NPQRUVST de bases retan- gulares; • a pirâmide reta MNPQR de base retangular e altura igual a 1 m; • o ponto M localizado no centro do retângulo VSTU. Sabe-se que UT 5 2 m, UV 5 1 m, NP 5 1 m e PQ 5 0,5 m. Determine o volume do sólido exterior à pirâmide MNPQR e interior ao tronco de pirâmide NPQRUVST. Resposta: 1 3. (ITA) Considere uma pirâmide regular de base hexagonal, cujo apótema da base mede 3 cm. Secciona-se a pirâmide por um plano paralelo à base, obtendo-se um tronco de volume igual a 1 cm3 e uma nova pirâmide. Dado que a razão entre as alturas das pirâmides é 1 2 , a altura do tronco, em centímetros, é igual a a) −6 2 4 . b) −6 3 3 . cc) −3 3 6 21 . d) −3 2 2 3 6 . e) −2 6 2 22 . 15 EM_REG_15a19_MAT_B_MP9.indd 15 10/23/17 18:30 aulas 3 e 4 Tronco de cone Objetivos Apresentar os troncos de cones circulares retos de bases paralelas, determinar as áreas de suas superfícies e calcular seu volume. Encaminhamento Sugerimos que o percurso das aulas 3 e 4 seja similar ao das aulas 1 e 2, ou seja, inicie a aula apresentando o tronco de cone, fazendo uma analogia com os troncos de pirâmide, e dê alguns exemplos de situações em que ele está presente, fazendo em seguida uma revisão sobre cones circulares retos. Após a revisão, apresente os elementos de um tronco de cone e explique que trabalharemos neste curso apenas com troncos de cone circulares retos de bases paralelas. Caso as aulas 3 e 4 sejam dadas em dias diferentes, convém destacar que na aula 3 serão tratados os elementos e o cálculo de áreas e, na aula 2, o cálculo do volume do tronco. Assim como orientado nas aulas 1 e 2, é importante que os alunos percebam que muitos resultados sobre troncos podem ser obtidos a partir da semelhança entre o cone original e o cone menor, gerado ao retirar-se o tronco. Caso tenha tempo disponível, utilize os exercícios da seção a seguir. Sugestão de exercícios extras 1. (UFG-GO) Em um período de festas, pretende-se decorar um poste de uma praça com fios de luzes pisca-piscas. A estrutura da decoração possui o formato de tronco de cone circular reto com 2,4 m de altura e diâmetros de 2 m na base e 0,6 m no topo. Os fios de luzes serão esticados, do aro superior ao inferior, ao longo de geratrizes do tronco de cone e, para distribuí-los de maneira uniforme, marcam-se na circunferência da base pontos igualmente espaçados, de modo que o comprimento do arco entre dois pontos consecutivos seja no máximo 10 cm. De acordo com os dados apresentados, determine o número mínimo de fios de luzes necessário para cobrir a superfície lateral do tronco de cone e a soma total de seus comprimentos. Dado: p < 3,14. Resposta: 157,5 m 2. (UFPA) Uma rasa é um paneiro utilizado na venda de frutos de açaí. Um típico exemplar tem forma de um tronco de cone, com diâmetro de base 28 cm, diâmetro de boca 34 cm e altura 27 cm. Podemos afirmar, utilizando p 5 3,14, que a capacidade da rasa, em litros, é aproximadamente: a) 18 cb) 20 c) 22 d) 24 e) 26 3. (Mack-SP) Um frasco de perfume, que tem a forma de um tronco de cone circular reto de raios 1 cm e 3 cm, está totalmente cheio. Seu conteúdo é despejado em um recipiente que tem a forma de um cilindro circular reto de raio 4 cm, como mostra a figura. 8 cm 4 cm d Se d é a altura da parte não preenchida do recipiente cilíndrico e adotando-se p 5 3, o valor de d é: a) 10 6 cb) 11 6 c) 12 6 d) 13 6 e) 14 6 4. (UFMG) Um funil é formado por um tronco de cone e um cilindro circular retos, como representado na figura abaixo E H g h M r R Sabe-se que g 5 8 cm, R 5 5 cm, r 5 1 cm e h 5 4 3 cm. Considerando essas informações, a) Calcule o volume do tronco de cone, ou seja, do corpo do funil. b) Calcule o volume total do funil. c) Suponha que o funil, inicialmente vazio, começa a receber água a 127 ml/s. Sabendo que a vazão do funil é de 42 ml/s, calcule quantos segundos são ne- cessários para que o funil fique cheio. Respostas: a) 124 3 3 p cm3 b) 136 3 3 p cm3 c) 2,9 s 16 EM_REG_15a19_MAT_B_MP9.indd 16 10/23/17 18:30 aulas 5 e 6 Inscrição e circunscrição de sólidos (1) Objetivos Apresentar as relações de inscrição (e circunscrição)envolvendo prisma e cilindro, octaedro e cubo, e cilindro e cone. Encaminhamento As aulas 5 a 8 concluem, no Ensino Médio, o estudo da Geo- metria métrica do espaço e são uma oportunidade de retomar os principais conceitos do curso. Nas aulas 1 a 4 foram revisadas as pirâmides e os cones; assim, após apresentar a noção de inscrição de sólidos, retome prismas e cilindros e explique o que é um octaedro regular. Em seguida, apresente exemplos e construa com eles as relações existentes. Um cuidado especial deve ser tomado com cilindro inscrito em cone. Nesse caso, mostre as semelhanças de triângulo que podem ser construídas entre os raios das bases e as alturas destes sólidos. Dê algum tempo para que os alunos resolvam os exercícios antes de corrigi-los. Caso tenha tempo disponível, utilize os exercícios da seção a seguir. Sugestão de exercícios extras 1. (Imed-RS) Um reservatório de água tem o formato de um cilindro reto de volume igual a 54p m³. Supondo que esse cilindro está inscrito em um cubo de aresta igual ao dobro do raio, o volume desse cubo, em m³, é igual a: a) 108. b) 144. cc) 216. d) 225. e) 343. 2. (Mack-SP) A razão entre os volumes dos cilindros inscrito e circunscrito num prisma triangular regular é: a) 1 2 cb) 1 4 c) 1 8 d) 1 3 e) 2 3 3. (Uerj) Um cilindro circular reto é inscrito em um cone, de modo que os eixos desses dois sólidos sejam colineares, conforme representado na ilustração abaixo. A altura do cone e o diâmetro da sua base medem, cada um, 12 cm. Admita que as medidas, em centímetros, da altura e do raio do cilindro variem no intervalo ]0, 12[ de modo que ele permaneça inscrito nesse cone. Calcule a medida que a altura do cilindro deve ter para que sua área lateral seja máxima. Resposta: 6 cm 4. (Ufscar-SP) A figura mostra um prisma retangular reto de base quadrada com um cilindro circular reto inscrito no prisma. O lado da base do prisma mede 4 dm e a altura é dada por h(x) 5 x³ 2 5x² 1 8x dm, com x . 0. h(x) 4 4 a) Calcule o volume do prisma para x 5 3 dm. b) Para x 5 1 dm o volume do cilindro inscrito é 16p dm³. Encontre os outros valores de x para os quais isto acontece. Respostas: a) 96 dm³ b) 2 dm aulas 7 e 8 Inscrição e circunscrição de sólidos (2) Objetivos Apresentar as relações de inscrição (e circunscrição) envolvendo esferas e outros sólidos. Encaminhamento Como estas aulas finalizam o estudo da Geometria neste Ca- derno (as aulas 9 a 12 são sobre Estatística), é conveniente resolver eventuais dúvidas sobre aulas anteriores, especialmente sobre as 17 EM_REG_15a19_MAT_B_MP9.indd 17 10/23/17 18:30 aulas 5 e 6. Isso também serve para introduzir o tema desta aula, pois o assunto é o mesmo, mudando apenas o fato de que um dos sólidos envolvidos será uma esfera. Por este motivo o percurso é similar ao das aulas 5 e 6, ou seja, retome os resultados principais sobre esferas e construa com os alunos as relações existentes envolvendo inscrição com esferas e cubos, esfera e cilindros e esfera e cones. Também tenha um cuidado especial com esfera inscrita em cone. Sugerimos que a relação de semelhança de triângulos seja feita com os alunos antes dos exercícios. Disponibilize algum tempo para que os alunos trabalhem com os exercícios antes de corrigi-los. Caso tenha tempo disponível, utilize os exercícios da seção a seguir. Sugestão de exercícios extras 1. (PUC-PR) A área total de um octaedro regular inscrito numa esfera de área 36p cm² é: a) 18 3 cm2 b) 24 3 cm2 cc) 36 3 cm2 d) 48 3 cm2 e) 54 3 cm2 2. (Fuvest-SP) Um cubo de aresta m está inscrito em uma semiesfera de raio R de tal modo que os vértices de uma das faces pertencem ao plano equatorial da semiesfera e os demais vértices pertencem à superfície da semiesfera. Então, m é igual a ca) R 2 3 b) R 2 2 c) R 3 3 d) R e) R 3 2 3. (UFRN) Um artista esculpiu a metade de uma esfera de pedra-sabão, transformando-a num cone, ilustrado na figura a seguir. Supondo que a esfera tem raio R e a altura do cone esculpido também é R, calcule: a) o volume do cone esculpido; b) o volume do material retirado da metade da esfera para formar o cone. Respostas: a) R 3 3 p b) R 3 3 p 4. (UFMG) Dois cones circulares retos de mesma base estão inscritos numa mesma esfera de volume 36p. A razão entre os volumes desses cones é 2. A medida do raio da base comum dos cones é a) 1 b) 2 c) 3 d) 2 ce) 2 2 aulas 9 e 10 Estatística: medidas de tendência central Objetivos Retomar e praticar os conceitos de média, moda e mediana. Encaminhamento Inicie a aula relembrando com os alunos os conceitos iniciais de Estatística; fale sobre população, amostra e rol. Justifique a importância das medidas de tendência central, usando como base as notas de provas e avaliações dos alunos. Em seguida, apresente os conceitos de média, moda e mediana. aulas 11 e 12 Estatística: medidas de dispersão Objetivos Apresentar os conceitos de desvio médio, variância e desvio padrão. Encaminhamento Inicie a aula mostrando uma situação de dois alunos com mesma média em quatro provas, mas um bem regular e o outro não. Utilize valores que sejam práticos para realizarem as contas. Com base nesse exemplo, pergunte a eles qual dos alunos foi o mais regular. A partir da discussão sobre regularidade, conceitue medidas de dispersão e apresente os três conceitos da aula. 18 EM_REG_15a19_MAT_B_MP9.indd 18 10/23/17 18:30 Atividades Interdisciplinares Proposta pedagógica e objetivos gerais Esta atividade tem como eixo uma reflexão geopolítica sobre a Segunda Guerra Mundial e analisa com mais especificidade as questões relativas à tecnologia de guerra e à Física implícitas na força submarina alemã do período. Inicialmente, recomenda-se que o professor de História contextualize a importância estratégica do Atlântico diante da evolução da guerra: a reconquista da Europa pelos Aliados ocidentais era vista como prioritária, envolvendo até o slogan Europe first!, utilizado pelos estrategistas e pela imprensa norte-americana após os ataques a Pearl Harbor. A prioridade europeia ganhou cada vez mais relevância diante do crescimento do poder soviético durante a guerra, notadamente após Stalingrado. Nesse sentido, já se configurava o enfrentamento que seria característico do mundo pós-guerra: a Guerra Fria. O plano de reconquista da Europa tinha como ponto de partida a Inglaterra, e, para isso, era fundamental a manutenção de uma rota segura com o continente americano. Daí a importância essencial da guerra antissubmarina contra os alemães. Nas palavras do historiador inglês Paul Kennedy: Em janeiro de 1943, Churchill, Roosevelt e os chefes de Estado-maior reuniram-se em Casablanca para decidir o futuro da guerra, e foi a partir daqueles intensos debates que as diretrizes tanto políticas quanto operacionais emergiram para con- solidar a grande estratégia anglo-americana. Em termos políticos, o inimigo deveria oferecer rendição incondicional. Com a Alemanha sendo reconhecida como a mais poderosa inimiga, a vitória na Europa significaria a primeira etapa na exigência das forças aliadas [...]. De maneira mais imediata, os navios ocidentais, as forças aéreas e os exércitos teriam que calcular como efetuar a tripla missão operacional: (1) ganhar o controle das rotas marítimas do Atlântico, para que os comboios rumo à Grã-Bretanha pudessem chegar com segurança a seu destino; (2) conquistar o domínio aéreo de todo o centro-oeste da Europa [...]; (3) forçar a passagem através das praias sob domínio do Eixo, levando a luta até o coração da Europa. KENNEDY, Paul. Engenheiros da vitória. São Paulo: Companhia das Letras, 2014. p.16-17. Adaptado. Para o componente disciplinar Física é conveniente lembrar que a guerra antissubmarina foi essencialmente tecnológica, por isso, vale destacar o impacto das novas tecnologias no campo de batalha desde a Primeira Guerra Mundial – quando ossubmarinos foram utilizados operacionalmente pela primeira vez. A atividade proposta explora as características e o desempenho dos submarinos enquanto submersos, e deve ser trabalhada por um professor da disciplina. A dinâmica desses veículos depende do princípio de Arquimedes e do teorema de Stevin; trata-se, então, de uma boa oportunidade para recordar os conceitos de empuxo e de pressão hidrostática. É pelo controle do empuxo, admitindo ou exaurindo a água nos tanques de lastro, que a movimentação vertical da embarcação é controlada. Na segunda parte da atividade, preferencialmente sob condução do professor de História, é importante observar as mudanças trazi- das pela guerra, não apenas com a criação dos dois blocos, capitalista e socialista, mas também com as mudanças no sistema capitalista promovidas pelo New Deal. Para muitos, o fim da guerra era a oportunidade de criar um “New Deal mundial”, e o Plano Marshall parecia indicar essa possibilidade. O crescimento econômico nos países capitalistas e a existência de uma alternativa socialista levaram a uma generalização das práticas de distribuição de renda nos países capitalistas avançados. O capitalismo parecia evoluir para um regime mais justo, descartando a alternativa da revolução como forma de mudança. A nova situação gerou um questionamento nos movimentos e partidos de esquerda desses países, conforme proposto na atividade de História. Uma reflexão sobre os conceitos de mudança e progresso (e, indiretamente, evolução e revolução) está presente na proposta de redação, que fecha esta atividade. A proposta de dissertação destaca uma afirmação de Bertrand Russell: “A mudança é inevitável, mas o progresso é uma questão controversa” –, que distingue mudança e progresso, dois sentidos que, conforme se afirma na própria coletânea, estão usualmente associados à palavra “evolução”. Aos alunos cabe enfrentar a controvérsia: as mudanças que se verificam na natureza e, de modo especial, na história humana repre- sentam necessariamente um progresso? Espera-se que a leitura atenta da coletânea, bem como o conjunto da atividade interdisciplinar, levem os alunos a apreender os diversos dados e argumentos que podem ser considerados, dependendo do ponto de vista que decidam assumir. 19 EM_REG_15a19_MAT_B_MP9.indd 19 10/23/17 18:30 20 R e sp o st a s – C a d e rn o d e E xe rc ’c io s Respostas – Caderno de Exercícios 5 1. A 2. B 3. E 4. A 5. A 6. A 7. C 8. D 9. A 10. D 11. A 12. D 13. D 14. B 15. C 16. B 17. D 18. E 19. A 20. D 21. D 22. C 23. A 24. D 25. C 26. A 27. B 28. B 29. C 30. D 31. B 32. D 33. A 34. B 35. D 36. D 37. A 38. B 39. B 40. B capítulo 2 Invertendo funções 1. E 2. A 3. A 4. E 5. A 6. A 7. D 8. D 9. C 10. D 11. E 12. E 13. A 14. B 15. B 16. D 17. C 18. C 19. C 20. C 21. B 22. E 23. C 24. A 25. C capítulo 1 Compondo funções Unidade 15 Funções – Complementos EM_REG_20a26_MAT_Resp_MP9.indd 20 10/23/17 18:30 21 R e sp o st a s – C a d e rn o d e E xe rc ’c io s 26. A 27. A 28. C 29. C 30. D 31. A 32. E 33. E 34. B 35. D 36. C 37. B 38. A 39. A 40. E 41. E 42. E 43. D 44. B 45. C 46. A 47. C 48. D 49. A 50. A 51. D 52. E 53. A 54. A 55. C Unidade 16 Números complexos – Complemento capítulo 1 Números complexos na forma trigonométrica 1. A 2. D 3. C 4. A 5. B 6. A 7. B 8. A 9. B 10. B 11. A 12. E 13. D 14. D 15. B 16. C 17. B 18. E 19. D 20. B 21. A 22. A 23. B 24. E 25. A 26. E 27. D 28. A 29. A 30. D 31. C 32. E 33. B 34. C 35. A 36. B 37. C 38. A 39. D 40. A 41. B 42. D 43. A 44. A 45. A 46. B 47. E 48. A 49. B EM_REG_20a26_MAT_Resp_MP9.indd 21 10/23/17 18:30 22 R e sp o st a s Ð C a d e rn o d e E xe rc ’c io s 50. B 51. A 52. D 53. A 54. B 55. E 56. A 57. B 58. C 59. C 60. C 61. E 62. C 63. D 64. C 65. B 66. A 67. D 68. C 69. D 70. A 71. E 72. B 73. D 74. D 75. B 76. A 77. C 78. D 79. D 80. E Unidade 17 Teoria dos números e lógica matemática capítulo 1 Teoria dos números 1. C 2. D 3. D 4. D 5. D 6. A 7. D 8. A 9. B 10. E 11. D 12. A 13. B 14. A 15. C 16. D 17. C 18. B 19. E 20. A 21. B 22. C 23. A 24. C 25. E 26. D 27. A 28. D 29. A 30. B 31. A 32. C 33. D 34. D 35. E 36. B 37. B 38. C 39. C 40. E 41. B 42. B 43. C EM_REG_20a26_MAT_Resp_MP9.indd 22 10/23/17 18:30 23 R e sp o st a s – C a d e rn o d e E xe rc ’c io s 44. C 45. A 46. C 47. D 48. B 49. D 50. E 51. B capítulo 2 Introdução à lógica matemática 1. D 2. C 3. D 4. B 5. D 6. D 7. B 8. C 9. C 10. A 11. E 12. D 13. E 14. C 15. B 16. A 17. C 18. E 19. E 20. C 21. C 22. E 23. E 24. C 25. D 26. C 27. E 28. C 29. A 30. B 31. A 32. C 33. A 34. D 35. A 36. D 37. C 38. B 39. C 40. C 41. D 42. A 43. B 44. D 45. B 46. D 47. E Unidade 18 Posições, formas e medidas no espaço – Complementos capítulo 1 Troncos 1. C 2. A 3. C 4. A 5. E 6. A 7. E 8. D EM_REG_20a26_MAT_Resp_MP9.indd 23 10/23/17 18:30 24 R e sp o st a s Ð C a d e rn o d e E xe rc ’c io s 9. E 10. C 11. E 12. a) 36 cm2 b) 228 cm3 13. B 14. E 15. A 16. D 17. C 18. B 19. A 20. B 21. a) 3:5:7 b) 3 5 1 22 1 22. E 23. C 24. D 25. D 26. C 27. V h 3 R Rr r2 25 p 1 1 2 4 r 3 e 3 p e h 5 8,25 cm. Sendo r e o raio da esfera. 28. E 29. a) 21 4 m3 b) 2 m 30. a) y 5 9 4 dm b) h 5 83 8 dm 31. 9 32. 7 3 cap’tulo 2 Inscrição e circunscrição de sólidos 1. E 2. D 3. C 4. D 5. 34 cm 6. A 7. a 3 8. B 9. B 10. E 11. B 12. 517,5 cm3 13. D 14. 1 4 15. D 16. C 17. E 18. A 19. a) 8 u.c. b) 66p u.a. c) ( ) 2 r r 2 25 r 2 p 1 2 u.a. 20. C 21. E 22. E 23. B 24. 38% 25. A 26. C 27. C 28. D 29. a) 32 3 p m3. b) 16p m3. c) 8 3 m. 30. D 31. C 32. r 2 p 33. B 34. D 35. C 36. a) 9 6 2 u.v. b) 6 u.c. EM_REG_20a26_MAT_Resp_MP9.indd 24 10/23/17 18:30 25 R e sp o st a s – C a d e rn o d e E xe rc íc io s Unidade 19 Geometria analítica – Complemento capítulo 1 Cônicas 1. A 2. C 3. E 4. C 5. D 6. E 7. A 8. C 9. C 10. C 11. B 12. a) x y 0 10 10 20 30 40 50 60 70 80 20 30 40 50 60 70 80 b) 40 c) (16, 40) 13. y 5 x e y 5 2x 14. C 15. B 16. A 17. C 18. D 19. C 20. B 21. B 22. C 23. A 24. A 25. A 26. x 10 3 y 8 3 2 2 2 2 1 5 27. B 28. a) =d(P, S ) 11 ; d(P, S )1 5 13 b) Para y > 2: y 5 x ou y 5 2x; para y , 2: y x 4 1 2 5 1 . 29. E 30. D 31. A 32. Figura 1: ( ) ( )x 5 25 y 4 9 1 2 2 2 1 2 5 Figura 2: ( ) ( )x 4 4 y 4 9 1 2 2 2 1 2 5 Figura 3: x 36 y 4 1 2 2 1 5 Figura 4: x 4 y 16 1 2 2 1 5 33. B 34. A 35. C 36. C 37. E 38. C 39. E 40. C 41. E 42. B 43. A 44. C 45. Figura 1: ( ) ( )x 4 9 y 3 16 1 2 2 2 2 2 5 Figura 2: ( ) ( )y 4 1 x 2 8 1 2 2 2 2 1 5 Figura 3: x 9 y 7 1 2 2 2 5 Figura 4: y 1 x 3 1 2 2 2 5 46. B 47. B 48. E 49. B EM_REG_20a26_MAT_Resp_MP9.indd 25 10/23/17 18:30 26 R e sp o st a s – C a d e rn o d e E xe rc íc io s 50. C 51. E 52. 10 53. C 54. (21, 0) e (1, 0) 55. A 56. a) 2 2 b) hipérbole 57. B 58. Figura 1: (x 1 4)2 5 4(y 2 4) Figura 2: (x 2 3)2 5 24(y 2 3) Figura 3: (y 2 1)2 5 6(x 1 0,5) Figura 4: y2 5 24x 59. A 60. B 61. (y 2 2)2 5 8(x 2 2) 62. x 5 1 63. A 64. ⇒ ⇒(y 2) 4(0 2) y 2 8 y 2(1 2).p 2 p p2 5 1 2 5 5 1 65. A 66. A 67. C 68. 0, 1 4 69. B 70. B 71. A 72. (22, 22) e (2, 2) 73. a) (1, 2) e (4, 8); b) m 5 27 ou m 5 1 74. 0,2 75. A 76. B 77. D 78. E 79. A 80. A 81. A 82. D 83. E 84. D Unidade 20 Estatística – Complementos capítulo 1 Retomando medidas de tendência central 1. D 2. A 3. D 4. C 5. D 6. A 7. A 8. D 9. D 10. B11. A 12. E 13. B 14. A 15. B capítulo 2 Medidas de dispersão 1. C 2. C 3. D 4. C 5. A 6. D 7. D 8. B 9. A 10. E EM_REG_20a26_MAT_Resp_MP9.indd 26 10/23/17 18:30 prof.: aula 1 aula 8 P. 100 P. 111 AD TM TC AD TM TC aula 2 aula 9 P. 102 P. 112 AD TM TC AD TM TC aula 3 aula 10 P. 102 P. 112 AD TM TC AD TM TC aula 4 aula 11 P. 104 P. 115 AD TM TC AD TM TC aula 5 P. 104 AD TM TC aula 12 P. 117 AD TM TC aula 13 P. 117 AD TM TC aula 14 P. 121 AD TM TC aula 15 P. 123 AD TM TC aula 16 P. 123 AD TM TC aula 17 P. 125 AD TM TC aula 18 P. 125 AD TM TC aula 6 P. 108 AD TM TC aula 7 P. 108 AD TM TC Índice-controle deestudo Antonio Carlos ROSSO Junior GLENN Albert Jacques van Amson Roberto Teixeira Cardoso (ROBBY)Matemática Setor A V C H A L /S H U T T E R S T O C K EM_REG_099a130_MAT_A_CA9.indd 99 10/13/17 10:44 aula 1 Enem: Conhecimentos algébricos Funções: uma retomada em classe 100 M a te m á ti ca e s u a s Te cn o lo g ia s nesta aula Sejam A e B dois conjuntos não vazios. Uma função de A em B é um conjunto f de pares ordenados (x, y), com as seguintes condições: A B I m f • todos os pares (x, y) do conjunto f são tais que x pertence a A e y pertence a B; • para cada elemento x de A, corresponde um único par (x, y) em f. O conjunto A é o domínio de f, e o conjunto B é o contrado- mínio de f. Usamos a notação f: A → B (leia-se f de A em B). Sendo f uma função de A em B, chamamos conjunto imagem de f, ou, simplesmente, imagem de f, o subconjunto de B formado por todos os segundos elementos y dos pares (x, y) que pertencem à função f. Consideremos, como exemplo, a função f: R 2 {2} → R, em que os pares (x, y) são tais que y 5 1 1 1 (x 2)22 . Alguns dos pares ordenados que pertencem a essa função são 0, 5 4 , (1, 2) e (3, 2). Usando a notação f(x), temos f(0) 5 5 4 , f(1) 5 2 e f(3) 5 2, e o conjunto imagem de f é {y [ R | y . 1}. 1. Dado que f(x) 5 x2 2 x 2 c, em que c é uma constante tal que f(4) 5 0, obtenha o valor numérico de f(24). f(4) 5 0 42 2 4 2 c 5 0 12 2 c 5 0 ∴ c 5 12 f(x) 5 x2 2 x 2 12 f(24) 5 (24)2 2 (24) 2 12 f(24) 5 8 2. Considere a função real de variável real dada por y 5 f(x) 5 2x 1 x 5 2 2 . Obtenha: a) o domínio de f; y [ R ⇔ x 2 5 Þ 0 ∴ x Þ 5 D f 5 {x [ R | x Þ 5} b) uma expressão que fornece x em função de y; De y 5 2x 1 x 5 2 2 , com x Þ 5, temos: (x 2 5)y 5 2x 2 1 xy 2 5y 5 2x 2 1 xy 2 2x 5 5y 2 1 x(y 2 2) 5 5y 2 1 (*) Com y 2 2 Þ 0, ou seja, y Þ 2, temos x 5y 1 y 2 5 2 2 . Observe que em (*), com y 5 2, temos o absurdo 0 5 9. c) o conjunto imagem de f. Do item anterior, podemos concluir que para todo y, y Þ 2, existe x, tal que f(x) 5 y. O conjunto imagem de f é dado por I f 5 {y [ R | y Þ 2}. EM_REG_099a130_MAT_A_CA9.indd 100 10/13/17 10:44 101 M a te m ‡ ti c a 3. (Enem) Uma cisterna de 6 000 L foi esvaziada em um período de 3 h. Na primeira hora foi utilizada apenas uma bom- ba, mas nas duas horas seguintes, a fim de reduzir o tempo de esvaziamento, outra bomba foi ligada junto com a primeira. O gráfico, formado por dois segmentos de reta, mostra o volume de água presente na cisterna, em função do tempo. Tempo (h)31 5 000 6 000 Volume (L) A B C 0 Qual é a vazão, em litro por hora, da bomba que foi ligada no início da segunda hora? a) 1 000 b) 1 250 c c) 1 500 d) 2 000 e) 2 500 No intervalo [0, 1], o volume diminuiu 1 000 litros (de 6 000 L a 5 000 L). Portanto, na primeira hora, a vazão foi de 1 000 L/h. No intervalo [1, 3], o volume diminuiu 5 000 litros (de 5 000 L a 0 L). Portanto, nesse intervalo de duas horas, a vazão foi de 5000 2 L/h, ou seja, 2 500 L/h. Houve um aumento de 1 500 L/h. Logo, a bomba que foi ligada no início da segunda hora tem uma vazão de 1 500 L/h. H22 em casa Consulte: Livro-texto 5 – Unidade 15 Caderno de Exercícios 5 – Unidade 15 Tarefa Mínima • Leia o resumo de aula. • Faça os exercícios 1 a 3, cap. 1. Tarefa Complementar • Leia o item 1, cap. 1. • Faça os exercícios 4 a 7, cap. 1. • Faça os exercícios 1 e 2 da seção Rumo ao Enem. EM_REG_099a130_MAT_A_CA9.indd 101 10/13/17 10:44 M a te m á ti ca e s u a s Te cn o lo g ia s 102 em classe Dadas duas funções f: A → B e g: B → C, dizemos que g 8 f: A → C é a função composta de g com f se, e somente se, (g 8 f)(x) 5 g(f(x)), para todo elemento x de A. Exemplo: Consideremos as funções reais de variáveis reais dadas por f(x) 5 x 1 1, g(x) 5 x2, e a composta g 8 f. x x 3 x 1 1 4 (x 1 1)2 16 f(x) f g g 8 f g(f(x)) (g 8 f)(x) 5 g(f(x)) 5 [f(x)] 2 5 (x 1 1)2 • f(3) 5 3 1 1 5 4 • g(4) 5 42 5 16 • g(f(3)) 5 g(4) 5 16 aulas 2 e 3 Enem: Conhecimentos algébricos Funções: composição nestas aulas 1. Responda os itens a seguir: a) A função dada por u C 5 5 9 ? (u F 2 32) pode ser usada para transformar graus Fahrenheit em graus Celsius. A fun- ção dada por u K 5 u C 1 273 permite a transformação da escala Celsius para a escala Kelvin. Obtenha a função composta dessas duas que permite converter graus Fahrenheit em Kelvin. De u K 5 u C 1 273 e u C 5 5 9 ? (u F 2 32), temos u K 5 5 9 ? (u F 2 32) 1 273. b) Dado que f(x) 5 5 9 ? (x 2 32) e g(x) 5 x 1 273, obtenha (g 8 f)(x). (g 8 f)(x) 5 g(f(x)) g(...) 5 ... 1 273 g(f(x)) 5 f(x) 1 273 g(f(x)) 5 5 9 ? (x 2 32) 1 273 EM_REG_099a130_MAT_A_CA9.indd 102 10/13/17 10:44 103 M a te m ‡ ti c a 2. O gráfico a seguir foi encontrado numa página da internet e descreve, em reais (BRL), a evolução do valor do dólar americano (USD) em função do tempo no dia 12/12/2016. 09h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 3,33 3,34 3,35 3,36 3,37 3,38 3,39 3,40 3,41 Disponível em: <http://economia.uol.com.br/cotacoes/ cambio/dolar-comercial-estados-unidos/>. Acesso em: 12 dez. 2016. Na mesma página em que encontramos o gráfico, havia também uma calculadora conversora de moedas que informava o valor do peso argentino (ARS) em função do dólar americano, às 14 horas desse mesmo dia. Conversor de moedas > > Argentina – Peso Resultado: 0,06 > Estados Unidos – Dólar Americano 1 Converter H20 Qual era o valor aproximado, em reais, de 1 peso argen- tino, às 14 horas desse dia? a) R$ 0,12 c b) R$ 0,20 c) R$ 0,30 d) R$ 1,20 e) R$ 2,00 Do peso para o dólar e do dólar para o real, temos: 1 ? 0,06 ? 3,35 5 0,201 3. Dado que f(x) 5 2x 1 3, obtenha (f 8 f)(x). (f 8 f)(x) 5 f(f(x)) Temos f(x) 5 2x 1 3 e f(...) 5 2(...) 1 3 f(f(x)) 5 2f(x) 1 3 f(f(x)) 5 2(2x 1 3) 1 3 ∴ (f 8 f)(x) 5 4x 1 9 4. Dado que f(x) 5 2x 1 3 e f(g(x)) 5 4x2 1 11, obtenha g(f(x)). f(g(x)) 5 2g(x) 1 3 De f(g(x)) 5 2g(x) 1 3 e f(g(x)) 5 4x2 1 11, temos: 2g(x) 1 3 5 4x2 1 11 2g(x) 5 4x2 1 8 ⇒ g(x) 5 2x2 1 4 Logo, g(f(x)) 5 2[f(x)]2 1 4 g(f(x)) 5 2(2x 1 3)2 1 4 ∴ g(f(x)) 5 8x2 1 24x 1 22 em casa Consulte: Livro-texto 5 – Unidade 15 Caderno de Exercícios 5 – Unidade 15 Tarefa Mínima Aula 2 • Leia o resumo de aula. • Faça os exercícios 8 a 10, cap. 1. Aula 3 • Faça os exercícios 13 a 17, cap. 1. Tarefa Complementar Aula 2 • Leia o item 2, cap. 1. • Faça os exercícios 11 e 12, cap. 1. Aula 3 • Faça os exercícios 18 a 22, cap. 1. • Faça o exercício 3 da seção Rumo ao Enem. EM_REG_099a130_MAT_A_CA9.indd 103 10/13/17 10:44 104 M a te m á ti ca e s u a s Te cn o lo g ia s 1. Translações verticais Neste item, como nos próximos, k representa uma constante positiva. • Se, na equação y 5 f(x), substituirmos y por y 2 k, teremos y 2 k 5 f(x), ou seja, y 5 f(x) 1 k. Obtemos a curva y 5 f(x) 1 k transladando a curva y 5 f(x) em k unidades para cima. • Se, na equação y 5 f(x), substituirmos y por y 1 k, teremos y 1 k 5 f(x), ou seja, y 5 f(x) 2 k. Obtemos a curva y 5 f(x) 2 k transladando a curva y 5 f(x) em k unidades para baixo. Exemplo: x y 0 0 21 1 2 3 4 5 y 5 x2 1 1 y 5 x2 y5 x2 2 1 212223 321 2. Translações horizontais • Se, na equação y 5 f(x), substituirmos x por x 2 k, teremos y 5 f(x 2 k). Obtemos a curva y 5 f(x 2 k) transladando a curva y 5 f(x) em k unidades para a direita. • Se, na equação y 5 f(x), substituirmos x por x 1 k, teremos y 5 f(x 1 k). Obtemos a curva y 5 f(x 1 k) transladando a curva y 5 f(x) em k unidades para a esquerda. Exemplo: x y 0 0 21 1 2 3 4 5 y 5 (x 1 1)2 y 5 (x 2 1)2 y 5 x2 212223 321 3. Dilatação e contração vertical Obtemos a curva y 5 k ? f(x) tomando, para cada ponto (a, b) da curva y 5 f(x), o ponto (a, kb). Assim, todas as ordenadas (y) serão multiplicadas por k. • Com k . 1, a curva será dilatada (alongada) verticalmente. Exemplo: x y 0 0 21 1 2 y 5 2f(x) y 5 f(x) 21 321 6 54 87 22 • Com 0 , k , 1, a curva será contraída (achatada) vertical- mente. aulas 4 e 5 Enem: Conhecimentos algébricos Funções: construção de gráficos nestas aulas EM_REG_099a130_MAT_A_CA9.indd 104 10/13/17 10:44 em classe 105 M a te m ‡ ti c a Exemplo: x y 0 0 21 1 y 5 f(x) 21 321 654 87 y 5 f(x)1 2 4. Dilatação e contração horizontal Obtemos a curva y 5 f(k ? x) tomando, para cada ponto (a, b) da curva y 5 f(x), o ponto a k , b . Assim, todas as abscissas (x) são multiplicadas por 1 k . • Com k . 1, a curva será contraída (comprimida) horizontalmente. Exemplo: x y 0 0 21 1 y 5 f(x) y 5 f(2x) 2122 321 65 4 8 7 • Com 0 , k , 1, a curva será dilatada (esticada) horizontalmente. Exemplo: x y 0 0 21 1 y 5 f(x) 21 321 654 8 7 y 5 f x 1 2 )) 1. Na figura a seguir, temos o gráfico da função f, que é dada pela equação y 5 1 x . Esboce na mesma figura as curvas dadas por y 5 1 x 1 1 e y 5 1 1 x 1 . x y 0 0 21 1 2 3 4 5 212223 321 54 2425 22 y 5 1 x y 5 1 1 1 x y 5 1 1 1 x y 5 1 x 1 1 y 5 1 x 1 1 EM_REG_099a130_MAT_A_CA9.indd 105 10/13/17 10:44 M a te m á ti ca e s u a s Te cn o lo g ia s 106 2. No plano cartesiano xOy, as curvas dadas por y 5 f(x), y 5 f(x 2 2) e y 5 f(x 2 4), com f(x) 5 x2, têm duas a duas um ponto em comum (A, B e C). O ponto D é dado pela intersecção da curva de equação y 5 f(x 2 2) com o eixo y. x y 0 0 A B CD A área, em unidades de área, do paralelogramo ABCD é igual a: a) 5,0 b) 5,5 c c) 6,0 d) 6,2 e) 6,4 As curvas são dadas pelas equações y 5 x2, y 5 (x 2 2)2 e y 5 (x 2 4)2. A(1, 1) é dado por y 5 x2 e y 5 (x 2 2)2. B(3, 1) é dado por y 5 (x 2 2)2 e y 5 (x 2 4)2. C(2, 4) é dado por y 5 x2 e y 5 (x 2 4)2. D(0, 4) é dado por y 5 (x 2 2)2. AB 5 2 (base do paralelogramo) y D 2 y A 5 3 (altura do paralelogramo) Logo, a área do paralelogramo é 2 ? 3 5 6. 3. A intersecção dos gráficos das funções f e g, dadas por f(x) 5 |x| e g(x) 5 2 2 f(x 2 2), é o segmento de reta AB. Calcule a medida desse segmento. x y A B y 5 2 2 |x 2 2| y 5 |x| Dado g(x) 5 2 2 |x 2 2|, pelo gráfico conseguimos identificar que o segmento começa na origem dos eixos. Resta agora determinar onde termina; para isso vamos igualar as duas equações e, com o auxílio do gráfico, podemos retirar os módulos: g(x) 5 f(x) 2 2 |x 2 2| 5 |x| 2 2 x 1 2 5 x 2x 5 4 ∴ x 5 2 Os extremos do segmento são dados pelos pares (0, 0) e (2, 2). En- tão o segmento AB mede 2 2 . H20 4. (UPE) No sistema cartesiano representado a seguir, têm- -se os gráficos das funções reais f e g. x y 3 0 f g Qual das igualdades representa uma relação entre as duas funções? a) g(x) 5 f(x 1 3) b) g(x 2 3) 5 f(x) c) g(x) 5 f(2x 2 3) d) g(2x) 5 f(2x 1 3) c e) g(3 2 x) 5 2f(x) Note que g é uma função par; portanto, para qualquer t, g(t) 5 g(2t). Em particular, temos g(x 2 3) 5 g(3 2 x). 3 y 5 g(x 2 3) y 5 f(x) y 5 2f(x) y 5 g(x) x y Transladando a curva y 5 g(x) em 3 unidades para a direita, segue que g(x 2 3) 5 2f(x). De g(x 2 3) 5 g(3 2 x), temos g(3 2 x) 5 2f(x). H20 EM_REG_099a130_MAT_A_CA9.indd 106 10/13/17 10:44 107 M a te m ‡ ti c a 5. No gráfico a seguir, temos as parábolas de equações y 5 ax2, y 5 bx2 e y 5 cx2, sendo a, b e c constantes positivas. x y 0 0 y 5 ax2 y 5 cx2 y 5 bx2 212223 321 542425 21 2 3 4 5 6 1 Podemos afirmar que: c a) a , c , b b) a , b , c c) b , c , a d) b , a , c e) c , b , a Considerando em cada curva o ponto de abscissa 1, temos os pontos (1, a), (1, c) e (1, b). Podemos concluir daí que a , c , b. em casa Consulte: Livro-texto 5 – Unidade 15 Caderno de Exercícios 5 – Unidade 15 Tarefa Mínima Aula 4 • Leia o resumo de aula. • Faça os exercícios 23 e 24, cap. 1. Aula 5 • Faça os exercícios 27 e 28, cap. 1. Tarefa Complementar Aula 4 • Leia o item 3, cap. 1. • Faça os exercícios 25 e 26, cap. 1. Aula 5 • Faça os exercícios 29 a 32, cap. 1. • Faça os exercícios 4 a 6 da seção Rumo ao Enem. EM_REG_099a130_MAT_A_CA9.indd 107 10/13/17 10:44 108 M a te m á ti ca e s u a s Te cn o lo g ia s Im 5 {e, g} Caso 2Caso 1 a f b e BA g h Im 5 {e, g} a f b e BA g hc d b ea g x f(x) b ea e d ec g x f(x) Caso 3 Caso 4 Im 5 {e, g, h} a f b e BA g hc d b ea g d hc h x f(x) b ea g hc x f(x) Im 5 {e, g, h} a f b e BA g hc f: A → B é uma função injetora se, e somente se, quaisquer dois elementos distintos de A têm imagens distintas em B. Isto é, sendo x 1 e x 2 elementos de A, temos x 1 Þ x 2 ⇒ f(x 1 ) Þ f(x 2 ). Em outras palavras, não há elementos distintos de A com a mesma imagem em B. Também são usados os termos função injetiva e injeção. Os casos 2 e 4 acima são exemplos de funções injetoras. f: A → B é uma função sobrejetora se, e somente se, B é o conjunto imagem de f. Em outras palavras, todo elemento de B é imagem de pelo menos um elemento de A. Também são usados os termos função sobrejetiva e sobrejeção. Os casos 3 e 4 acima são exemplos de funções sobrejetoras. f: A → B é uma função bijetora se, e somente se, ela é uma função injetora e sobrejetora. Também são usados os termos função bijetiva e bijeção. O caso 4 é um exemplo de uma função bijetora. O caso 1 é um exemplo de uma função que não é injetora nem sobrejetora. aulas 6 e 7 Enem: Conhecimentos algébricos Funções: injeção, sobrejeção e bijeção nestas aulas EM_REG_099a130_MAT_A_CA9.indd 108 10/13/17 10:44 em classe 109 M a te m ‡ ti c a 1. Em cada caso, classifique a função f com (4) se ela for bijetora, com (3) se ela for sobrejetora e não injetora, com (2) se ela for injetora e não sobrejetora e com (1) se ela não for injetora nem sobrejetora. Justifique cada um dos casos. a) ( 1 ) f: R → R, f(x) 5 x2 b) ( 4 ) f: R → R, f(x) 5 x3 c) ( 2 ) f: N → N, f(x) 5 x3 d) ( 3 ) f: R → R 1 , f(x) 5 x2 e) ( 4 ) f: R 1 → R 1 , f(x) 5 x2 a) f: R → R, f(x) 5 x2 f não é sobrejetora, pois seu conjunto imagem é R 1 , e não R. f não é injetora, pois existem elementos distintos em R com a mesma imagem, por exemplo: 1 e 21. Temos f(21) 5 f(1) 5 1. b) f: R → R, f(x) 5 x3 f é sobrejetora, pois seu conjunto imagem é R; para todo número real y, existe um número real x, tal que x3 5 y. f é injetora, pois não existem elementos distintos em R com a mesma imagem; sendo x 1 Þ x 2 , temos, em R, x 1 3 Þ x 2 3. Logo, f é uma função bijetora. c) f: N → N, f(x) 5 x3 f não é sobrejetora, pois seu conjunto imagem é {0, 1, 8, 27, ..., n3, ...}, e não N. f é injetora, pois não existem elementos distintos em N com a mesma imagem; sendo x 1 Þ x 2 , temos, em N, x 1 3 Þ x 2 3. d) f: R → R 1 , f(x) 5 x2 f é sobrejetora, pois seu conjunto imagem é R 1 . f não é injetora, pois existem elementos distintos em R com a mesma imagem, por exemplo: 1 e 21. Temos f(21) 5 f(1) 5 1. e) f: R 1 → R 1 , f(x) 5 x2 f é sobrejetora, pois seu conjunto imagem é R 1 ; para todo número real y, y > 0, existe um número real x, x > 0, tal que x2 5 y. f é injetora, pois não existem elementos distintos em R 1 com a mesma imagem; sendo x 1 > 0, x 2 > 0e x 1 Þ x 2 , temos x 1 2 Þ x 2 2. Logo, f é uma função bijetora. 2. Obtenha o conjunto M, dado que f: R → M, f(x) 5 x2 2 2x 1 1 3 é uma função sobrejetora. A parábola de equação y 5 ax2 1 bx 1 c tem vértice V b 2a , 4a 2 2D . A parábola de equação y 5 x2 2 2x 1 3 tem vértice V(1, 2). x y 0 0 V 21 1 2 3 2 3 4 1 f é sobrejetora se, e somente se, seu contradomínio é igual a seu conjunto imagem. Resposta: M 5 {y [ R | y > 2}. 3. Obtenha as constantes a e b, de modo que f: R 2 {a} → R 2 {b}, f(x) 5 3x 1 x 7 2 2 . Com x [ R, temos 3x 1 x 7 2 2 [ R ⇔ x Þ 7. O domínio é R 2 {7}, com isso a 5 7. De y 5 3x 1 x 7 2 2 , temos: y(x 2 7) 5 3x 2 1 xy 2 7y 5 3x 2 1 xy 2 3x 5 7y 2 1 x(y 2 3) 5 7y 2 1 Com y 5 3, temos x ? 0 5 20; não existe x que valide essa igualdade. Com y Þ 3, temos x 5 7y 1 y 3 2 2 . Portanto, o conjunto imagem é R 2 {3}, logo b 5 3. Resposta: a 5 7 e b 5 3. EM_REG_099a130_MAT_A_CA9.indd 109 10/13/17 10:44 110 M a te m á ti ca e s u a s Te cn o lo g ia s 4. Considere uma semirreta (s) com origem no ponto O e um segmento de reta AB de medida 1. Seja f uma fun- ção cujo domínio é (s) e o contradomínio é AB e que associa a cada ponto P de (s) um ponto Q de AB , tal que AQ 5 1 1 OP1 . No caso em que P ; O, temos Q ; B. f(P) 5 Q Q BA 1 d O P (s) 1 1 1 d Podemos concluir que: a) o ponto A pertence ao conjunto imagem de f. b) o ponto B não pertence ao conjunto imagem de f. c) existem em (s) dois pontos distintos P 1 e P 2 , tais que f(P 1 ) 5 f(P 2 ). c d) f é injetora. e) f é sobrejetora. • O ponto A não pertence ao conjunto imagem de f, pois 1 1 OP1 Þ 0, para todo P, P [ (s). • Sendo P 1 Þ P 2 , temos OP 1 Þ OP 2 e, consequentemente, 1 1 OP 1 1 Þ 1 1 OP 2 1 , ou seja, f(P 1 ) 5 f(P 2 ); logo, a função é injetora. H22 em casa Consulte: Livro-texto 5 – Unidade 15 Caderno de Exercícios 5 – Unidade 15 Tarefa Mínima Aula 6 • Leia o resumo de aula. • Faça os exercícios 1 a 3, cap. 2. Aula 7 • Faça os exercícios 8 a 10, cap. 2. Tarefa Complementar Aula 6 • Leia os itens 1 e 2, cap. 2. • Faça os exercícios 4 a 7, cap. 2. Aula 7 • Faça os exercícios 11 a 14, cap. 2. EM_REG_099a130_MAT_A_CA9.indd 110 10/13/17 10:44 em classe 111 M a te m ‡ ti c a Definições • f: A → B é uma função injetora se, e somente se, quaisquer dois elementos distintos de A têm imagens distintas em B. Isto é, sendo x 1 e x 2 elementos de A, temos x 1 Þ x 2 ⇒ f(x 1 ) Þ f(x 2 ). • f: A → B é uma função sobrejetora se, e somente se, B é o conjunto imagem de f. • f: A → B é uma função bijetora se, e somente se, ela é uma função injetora e sobrejetora. aula 8 Enem: Conhecimentos algébricos Funções: exercícios nesta aula 1. Sejam A 5 {1, 2, 3, 4, 5} e B 5 {1, 2, 3, 4}. Sendo f: A → B uma função, podemos afirmar corretamente que: a) f(1) 5 1. b) f é sobrejetora. c c) f não é injetora. d) f pode ser bijetora. e) f(x) < x. Se f fosse injetora, então todos os elementos distintos de A seriam associados a elementos distintos de B. Nesse caso, como A tem 5 elementos, B deveria ter, no mínimo, 5 elementos. Como B tem apenas 4 elementos, podemos concluir que f não é injetora. Observação: Sejam A e B dois conjuntos finitos e sejam n(A) e n(B), nessa ordem, o número de elementos de A e o número de elemen- tos de B. Se n(A) . n(B), então não existe uma função injetora de A em B. Em outras palavras, se f é uma função de A em B, então haverá elementos distintos de A com a mesma imagem em B; exis- tirão x 1 e x 2 em A, tais que x 1 Þ x 2 e f(x 1 ) 5 f(x 2 ). Na Matemática, esse teorema é conhecido como o Princípio das Casas dos Pombos, ou Princípio de Dirichlet. Assim, por exemplo, com um grupo de n pessoas escolhidas ao acaso, só podemos garantir que, entre elas, há duas que fazem aniversário no mesmo mês, se n . 12. 2. (Fuvest-SP) Uma floresta tem um milhão de árvores e nenhuma delas tem mais de 300 mil folhas em sua copa. É CORRETO concluir que c a) certamente existem árvores com copas de mesmo total de folhas nessa floresta. b) somente por acaso haverá árvores com copas de igual total de folhas na floresta. c) certamente existem árvores com menos de 300 mil folhas em sua copa. d) o número médio de folhas nas copas é de 150 mil. e) nada do que foi dito pode ser concluído dos dados apresentados. Seja A o conjunto {1, 2, 3, ..., 1 000 000}, representando as árvores dessa floresta, e seja B o conjunto {0, 1, 2, ..., 300 000}. Não existe uma função f: A → B que seja injetora, pois o número de elementos de A é maior do que o número de elementos de B. Logo, existem elementos distintos em A associados a um mesmo elemento em B. Note que f pode representar perfeitamente uma função que as- socia a cada árvore dessa floresta o número de folhas na sua copa. Portanto, certamente, existem nessa floresta árvores com copas de mesmo total de folhas. H2 em casa Consulte: Livro-texto 5 – Unidade 15 Caderno de Exercícios 5 – Unidade 15 Tarefa Mínima • Leia o resumo de aula. • Faça os exercícios 15 a 17, cap. 2. Tarefa Complementar • Faça os exercícios 18 a 21, cap. 2. • Faça o exercício 7 da seção Rumo ao Enem. EM_REG_099a130_MAT_A_CA9.indd 111 10/13/17 10:44 112 M a te m á ti ca e s u a s Te cn o lo g ia s Para toda função bijetora f: A → B, existe uma função g: B → A, tal que, se (u, v) [ f, então (v, u) [ g. Nessas condi- ções, g é chamada de função inversa de f e é denotada por f 21. Portanto, se f(u) 5 v, então f 21(v) 5 u. Note que se g é a função inversa de f, então f é a função inversa de g. b ea g hc x y a f b e BA g hc b e a g h c x y a f21 b e BA g hc Exemplo: Vamos tomar a função f: R → R, y 5 2x 1 3. Ela, como toda função afim de R em R, é bijetora. Para obter sua inversa, basta substituir x por y e y por x, na equação y 5 2x 1 3. Obtemos, assim, x 5 2y 1 3. Segue que x 2 3 5 2y, ou ainda, y 5 x 3 2 2 . Logo, f 21(x) 5 x 3 2 2 . No plano cartesiano xOy, os pares ordenados (a, b) e (b, a) correspondem a pontos simétricos em relação à reta y 5 x, bissetriz dos quadrantes ímpares. Como isso ocorre para quaisquer valores reais de a e b, podemos concluir que o gráfico de uma função bijetora real de variável real e o gráfico da sua inversa são curvas simétricas em relação à reta y 5 x. Exemplo: x y 0 0 1 2 3 4 521 2 3 4 5 1 21 y 5 x2 (com x > 0) y 5 x y 5 x aulas 9 e 10 Enem: Conhecimentos algébricos Funções: inversão nestas aulas EM_REG_099a130_MAT_A_CA9.indd 112 10/13/17 10:44 em classe 113 M a te m ‡ ti c a 1. Aparentemente, um general romano criptografava algumas das suas mensagens usando a seguinte função bijetora. a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z a b c Para cifrar, cada letra (de a até w) deve ser substituída por aquela que, na ordem alfabética, vem três posições depois. As letras x, y e z devem ser substituídas, nessa ordem, por a, b e c. Assim, por exemplo, criptografando desse modo a palavra “tarefa”, obtemos “wduhid”. Codifique a palavra “roma” e decodifique a palavra “crdgr”. r → u, o → r, m → p, a → d ∴ roma → urpd c → z, r ← o, d ← a, g ← d, r ← o ∴ crdgr ← zoado Resposta: urpd e zoado. 2. Seja f 21 a função inversa de f. Dado que f(5) 5 12, temos: a) f 21(5) 5 1 12 b) f 21(5) 5 5 c c) f 21(12) 5 5 d) f 21(12) 5 12 e) f 21(12) 5 1 5 Se (5, 12) [ f, então (12, 5) [ f21, logo f21(12) 5 5. 3. Supondo, em cada caso, que f seja uma função bijetora, obtenha f 21(x). a) f(x) 5 5x 1 2 y 5 5x 1 2; trocando x por y e y por x, temos: x 5 5y 1 2 x 2 2 5 5y x 2 5 2 5 y ∴ f21(x) 5 x 2 5 2 b) f(x) 5 4 2 x y 5 4 2 x; trocando x por y e y por x, temos: x 5 y 2 4 x 2 4 5 y ∴ f21(x) 5 x 2 4 c) f(x) 5 2x 3 x 1 2 2 y 5 2x 3 x 1 2 2 ; trocando x por y e y por x, temos: x 5 2y 3 y 1 2 2 x(y 2 1) 5 2y 2 3 xy 2 x 5 2y 2 3 xy 2 2y 5 x 2 3 y(x 2
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