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Matemática Nivelamento 37 5. PRODUTOS NOTÁVEIS E FATORAÇÃO Neste capítulo, estão trabalhados conceitos importantes da álgebra: produtos notáveis e fatoração. São conceitos estudados no ensino fundamental, principalmente a partir da 6ª série, quando se começa a resolver equações de 1º grau com uma variável, e no ensino médio. O trabalho com álgebra constitui base importante para o trabalho posterior com funções. 5.1 PRODUTOS NOTÁVEIS Produtos Notáveis nada mais são do que produtos entre polinômios que podem ser escritos de uma forma simplificada. Existem 3 principais casos: Desta forma, quanto tivermos uma expressão, por exemplo, como (x + 5)², não precisaremos calcular (x + 5).(x + 5), mas simplesmente resolver da forma x² + 2.x.5 + 5², ou seja, x² + 10x + 25. Veja outros exemplos: Ex1: (x + 3)² = x² + 2.x.3 + 3² = x² + 6x + 9 Ex2: (a - 4)² = a² - 2.a.4 + 4² = a² - 8a + 16 Ex3: (x - 6).(x + 6) = x² - 36 Matemática Nivelamento 38 Existem, ainda, 2 casos menos comuns, mas que também merecem importância: Resumindo estes outros dois casos, temos ( a + b )³ = a³ + 3a²b + 3ab² + b³ ( a - b )³ = a³ - 3a²b + 3ab² - b³ 5.2 FATOR COMUM Sabemos que para multiplicar um monômio por um polinômio multiplica-se o monômio por cada termo do polinômio. Como exemplo, vamos efetuar a multiplicação do monômio 3x pelo polinômio y + 3z + 2. Temos, então: Para passar da forma fatorada para a forma não fatorada, efetuamos a multiplicação. Matemática Nivelamento 39 Muitas vezes temos a forma não fatorada e precisamos a forma fatorada. Dizemos então que precisamos fatorar a expressão. Vejamos como se faz para fatorá-la. Você precisa lembrar como se faz a divisão de um polinômio por um monômio. Primeiro, observe que, no polinômio, 3xy + 9xz + 6x, 3x é o divisor comum dos três termos. Então, dividimos cada termo do polinômio por 3x: Agora faremos com que 3x multiplique os três de uma só vez, escrevendo a expressão da seguinte forma: 3xy + 9xz + 6x = 3x (y + 3z + 2) Ao fazer isso, dizemos que 3x, que é chamado de fator comum, foi colocado em evidência. Colocar em evidência significa destacar, sobressair ou salientar. A forma fatorada é o produto do fator comum pela expressão obtida dividindo a expressão inicial pelo fator comum. 1. Exemplos: Vamos fatorar 6x3 + 8x2. Devemos dividir a expressão pelo fator comum: 2x2. Temos: 43x 2x 8x 2x 6x 2x 8x6x 2 2 2 3 2 23 +=+= + Então, a forma fatorada de 6x3+8x2 é 2x2(3x+4) 2.Vamos fatorar ax – ay + a. Devemos dividir a expressão pelo fator comum: a. Temos: A forma fatorada de ax – ay + a é a.(x–y+1) 3. Vamos fatorar 15x4 – 35x2y + 25x3. Devemos dividir a expressão pelo fator comum: 5x2. Temos: 4 2 3 4 2 3 2 2 2 2 2 15x 35x y 25x 15x 35x y 25x 3x 7y 5x 5x 5x 5x 5x − + = − + = − + A forma fatorada de 15x2–35y+25x3 é 5x2.(3x2–7y+5x) A visualização do fator comum Considere três retângulos de mesma largura a Matemática Nivelamento 40 A área do primeiro retângulo é A1 = ax A área do primeiro retângulo é A2 = ay A área do primeiro retângulo é A3 = az A área total At, será dada pela soma das três áreas, isto é: At= A1 + A2 + A3 Logo, At = ax + ay + az Juntando esses retângulos, forma-se outro retângulo, também de largura a, e comprimento x + y + z. Veja a figura abaixo. Assim, vê-se que At = a.(x+y+z), ou seja, ax+ay+az=a.(x+y+z). 5.3 FATORAÇÃO POR AGRUPAMENTO Consideremos a expressão: 5ax + bx + 5ay + by Observe que, nesse caso, a expressão não possui um fator comum aos quatro termos, mas temos um fator “x” que é comum aos dois primeiros e outro fator, “y” que é comum aos dois últimos. Nesse caso colocamos o x em evidência nos dois primeiros termos e y nos dois últimos: x(5a+b) + y(5a+b) Observe agora que apareceu um outro fator, (5a+b), que é comum aos dois termos. Colocando esse fator em evidência, temos: (5a+b).(x+y) Esse processo é denominado fatoração por agrupamento. Veja outros exemplos onde foi aplicada essa técnica: Matemática Nivelamento 41 1. Vamos fatorar o polinômio hx – 2x + 5h – 10. hx-2x+5h–10= x(h–2)+5(h–2)= Colocando x e 5 em evidência; (h–2) (x+5) Colocando (h+2) em evidência Logo, (h–2).(x+5) é a forma fatorada do polinômio hx–2x+5h–10. 2. Vamos fatorar y³+y²+y+1. y³+y²+y+1= y²(y+1)+1(y+1)= Observe que y2 e 1 foram colocados em evidência; (y+1) (y²+1) Colocando y2 + 1 em evidência. Logo, (y+1).(y²+1) é a forma fatorada do polinômio y³+y²+y+1. 3. Vamos fatorar o polinômio 2bc+5c²-10b–25c. 2bc+5c²-10b–25c= c(2b+5c)–5(2b+5c)= Colocando c e 5 em evidência; (2b+5c) (c–5) Colocando (c–5) em evidência; Logo, (2b+5c).(c–5) é a forma fatorada do polinômio 2bc+5c²-10b–25c. 4. Sabe-se que m + n = 30 e p + q = 18. Nessas condições determine o valor do polinômio mp + mq + np + nq. Inicialmente vamos escrever o polinômio na forma fatorada: mp + mq + np + nq = m(p + q) + n (p + q) = (p + q) (m + n) Substituindo pelos valores dados, temos: (p + q) (m + n) = 18x30 = 54 5.4 FATORAÇÃO PRODUTOS NOTÁVEIS “PENSANDO AO CONTRÁRIO” - FATORAÇÃO DE PRODUTOS NOTÁVEIS E se você tivesse a situação inversa, ou seja, ao invés de um produto notável a ser resolvido, um polinômio para ser representado como um produto notável? Veja os casos abaixo: 1° Caso) Trinômio Quadrado Perfeito Se pensarmos que um produto do tipo, por exemplo, (a+b)² pode ser representado por a² + 2ab + b², podemos notar que o termo relativo aos elementos “a” e “b” sempre estão elevados ao quadrado (portanto para sabermos “a” e “b” deveremos extrair sua raiz quadrada) e o termo do meio sempre representa 2.a.b (portanto neste termo deveremos, sempre, ter o dobro de a.b). Ex1: x2 + 6x + 9 E, se o produto é, então, (x + 3)² o termo do meio deve ser 2.x.3 = 6x, portanto Ok! Matemática Nivelamento 42 Veja outros exemplos: Ex2: x² - 10x + 25 Pode ser representado por (x - 5)², pois xx 2 = 525 = 2.x.5 = 10x Portanto, x² - 10x + 25 = (x - 5)². Atenção: O termo central é negativo, o que nos leva a fatorar como um quadrado de uma diferença. Ex3: 4x² + 16x + 16 x24x 2 = 416 = 2.2x.4 = 16x Portanto, 4x² + 16x + 16 = (2x + 4)². Veja uma situação onde um polinômio parece ser um produto notável, mas não é: x² + 4x + 16 2° Caso) Produto da Soma pela diferença entre dois termos: Como você já sabe, um produto notável do tipo (a-b).(a+b) pode ser escrito por a²-b². (Cuidado! Sempre temos de ter o sinal de subtração). Matemática Nivelamento 43 Ex1: Matemática Nivelamento 44 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: DANTE, Luiz Roberto. Matemática. Contexto e aplicações. Volume Único. São Paulo: Ática, 2003. Edumatec. Disponível em: <http://mandrake.mat.ufrgs.br/edumatec/>. GIOVANNI, José Ruy. Matemática completa: ensino médio. Volume Único. São Paulo: FTD, 2000. MACEDO, Luiz Roberto Dias de; CASTANHEIRA, Nelson Pereira; ROCHA, Alex. Tópicos de matemática aplicada. Curitiba: Ibpex, 2006. SMOLE, Katia C. Stocco; DINIZ, Maria Ignez. Matemática 1 - Ensino Médio - 3ª Edição. São Paulo: Saraiva, 2003. SMOLE, Katia C. Stocco; DINIZ, Maria Ignez. Matemática 2 - Ensino Médio - 3ª Edição. São Paulo: Saraiva, 2003. SMOLE, Katia C. Stocco; DINIZ, Maria Ignez. Matemática 3 - Ensino Médio - 3ª Edição. São Paulo: Saraiva, 2003. Sites de interesse do curso: Só Matemática – http://www.somatematica.com.br OBMEP – Olimpíada Brasileira de Matemáticadas Escolas Públicas - http://www.obmep.org.br/
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