Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
M atem ática – Vol. I CURRÍCULO COMUM Matemática Vol. I 9 788583 932185 ISBN 978-85-8393-218-5 Esta publicação integra uma série da Editora SENAI-SP especialmente criada para apoiar os alunos dos cursos técnicos e dos cursos de formação inicial e continuada. O mercado de trabalho em permanente mudança exige que o profissional se atualize continuamente ou, em muitos casos, busque novas qualificações. É para esse profissional, sintonizado com a evolução tecnológica e com as inovações nos processos produtivos, que o SENAI-SP oferece muitas opções em cursos, nas diversas áreas tecnológicas. Matemática Vol. I Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) SENAI. Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Matemática Vol. I / SENAI. Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. – São Paulo : SENAI-SP Editora, 2019. 248 p. : il Inclui referências ISBN 978-85-8393-218-5 1. Matemática I. Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial II. Título. CDD 510 Índice para o catálogo sistemático: 1. Matemática 510 SENAI-SP Editora Avenida Paulista, 1313, 4o andar, 01311 923, São Paulo – SP F. 11 3146.7308 | editora@sesisenaisp.org.br | www.senaispeditora.com.br Matemática Vol. I CURRÍCULO COMUM Departamento Regional de São Paulo Presidente Paulo Skaf Diretor Superintendente Corporativo Igor Barenboim Diretor Regional Ricardo Figueiredo Terra Gerência de Assistência à Empresa e à Comunidade Celso Taborda Kopp Gerência de Inovação e de Tecnologia Osvaldo Lahoz Maia Gerência de Educação Clecios Vinícius Batista e Silva Colaboração Marcos Antonio Togni Reginaldo Rodrigues de Sousa Material didático encaminhado pela Gerência de Educação do SENAI-SP e validado pela Escola “Nadir Dias de Figueiredo”. Material didático utilizado nos cursos do SENAI-SP. O caderno de exercícios deste livro está disponível para download no seguinte link: https://www.senaispeditora.com.br/downloads/respostas/ matematica_vol_1_caderno_exercicios.pdf. Apresentação Com a permanente transformação dos processos produtivos e das formas de organização do trabalho, as demandas por educação profissional multiplicam-se e, sobretudo, diversificam-se. Sintonizado com essa realidade, o SENAI-SP oferece várias opções em cursos técnicos, que proporcionam habilitação profissional em áreas tecnológicas específicas do setor industrial. Esse tipo de curso corresponde à educação profissional de nível técnico, prevista na regulamentação da Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional. Com satisfação, apresentamos ao leitor esta publicação, que integra uma série da SENAI-SP Editora, especialmente criada para apoiar os alunos de cursos técnicos. Sumário 1. Números naturais 9 Correspondência um a um 9 O número natural 11 Sistema de numeração decimal – base dez 14 Leitura de um número natural 17 Operações e propriedades 18 Expressões aritméticas 33 2. Números inteiros relativos 36 Conjunto dos números inteiros relativos positivos e negativos 36 Operações 41 3. Números racionais 68 Números racionais absolutos 68 Operações 84 4. Números reais 109 Números irracionais 109 Conjunto dos números reais 111 Operações com radicais 122 5. Equações e inequações do 1o grau 133 Sentenças matemáticas 133 Sentenças matemáticas abertas e fechadas 134 Conjunto universo e conjunto verdade 135 Equação do 1o grau 138 Equações literais 146 6. Equação do 2o grau 161 Equações fracionárias redutíveis a uma equação do 2º grau 166 7. Razão e proporção 180 8. Medidas físicas e unidades 193 Grandezas físicas 193 9. Conceitos fundamentais 209 Ponto 209 Reta 209 Plano 210 10. Razões trigonométricas 217 Conceitos básicos sobre razão e proporção 217 Seno, cosseno e tangente 219 Tabela de razões trigonométricas 227 11. Desvio-padrão 241 Aplicações 241 Referências 245 Números naturais Correspondência um a um O número natural Sistema de numeração decimal – base dez Leitura de um número natural Operações e propriedades Expressões aritméticas Correspondência um a um Observe os conjuntos a seguir: A → conjunto de carteiras B → conjunto de alunos Vamos estabelecer uma correspondência entre esses conjuntos por meio de uma linha, de modo que cada aluno tenha uma carteira ou que cada carteira seja de um aluno. 1. 10 NÚMEROS NATURAIS Note que sobrou uma carteira, isto é, uma carteira não está em correspondência com aluno. Nesse caso, dizemos que não há correspondência um a um. Agora, observe esta outra situação: Veja que cada carteira está associada a um aluno e cada aluno está associado a uma carteira. Logo, há uma correspondência um a um. A correspondência um a um também é chamada de correspondência biunívoca e pode ser estabelecida entre mais de dois conjuntos. Observe que cada carteira corresponde a um aluno e cada aluno corresponde a uma cadeira. Portanto, existe correspondência um a um entre os conjuntos A, B e C. Note que os conjuntos A, B, e C têm o mesmo número de elementos, ou seja, 3. Os conjuntos que têm o mesmo número de elementos são chamados equipotentes. MATEMÁTICA VOL. I 11 Exercícios 1. Entre quais dos conjuntos a seguir é possível estabelecer uma correspon- dência biunívoca? 2. Quais são os conjuntos equipotentes? A = conjuntos das vogais B = conjunto dos dias da semana C = conjunto dos dedos de uma das mãos D = conjunto dos jogadores de um time de futebol de salão O número natural Observe os conjuntos a seguir. Note que existe uma propriedade comum entre eles. É a quantidade de elementos: um. Veja estes outros conjuntos. 12 NÚMEROS NATURAIS Neles, a quantidade de elementos é três. Essa mesma quantidade de elementos dos conjuntos é que dá a ideia de número natural. Para representar essa ideia, usamos palavras ou símbolos gráficos. Exemplos 1 = I = um dois = 2 = II III = 3 = três São palavras: um, dois, três etc. São símbolos gráficos: I, 1, II, III, 3 etc. Portanto, o número é ideia de quantidade e o numeral é a palavra ou o símbolo gráfico. Na prática, costumamos usar a palavra número, quando o mais correto seria nu- meral. Assim, é comum se escrever, por exemplo, o número é 5 no lugar de o numeral é 5. Vamos ver, agora, o conjunto dos números naturais. Ele é representado pela letra N: N = {0, 1, 2, 3, 4, 5, ...} Quando o zero não pode fazer parte do conjunto de números naturais, repre- sentamos o conjunto por N*. Portanto, N* é o conjunto dos números naturais, excluindo-se o zero. N✳ = {1, 2, 3, 4, 5, 6, ...} Representação na reta Em uma reta, vamos tomar um ponto como origem e marcar outros pontos, de modo que todos fiquem a uma mesma distância uns dos outros. Assim: Agora, vamos considerar o conjunto dos números naturais. N = {0, 1, 2, 3, 4, 5, ...} MATEMÁTICA VOL. I 13 E associar, a partir de uma das divisões, cada número com um ponto. Essa é a representação gráfica dos números naturais. Observe, na reta numerada, que: • Zero é o menor dos números naturais. • Todo número natural tem um sucessivo: 1 é o sucessivo de zero, 2 é o sucessivo de 1, o sucessivo de 10 é 11 etc. • Todo número natural, exceto o zero, tem um antecessor: 1 é o antecessor de 2, 2 é o antecessor de 3 etc. • Os números 3 e 4 ou então 6, 7 e 8 são chamados consecutivos. • A sucessão dos números naturais é infinita, não existe maior dos números naturais. Note também que, na reta numerada, um número é maior do que os que antece- dem e é menor do que os que sucedem. Para indicar maior e menor, em Matemática, são usados sinais de desigualdade: > → maior < → menor Assim: • 3 maior que 2 pode ser escrito: 3 > 2 • 5 menor que 6 pode ser escrito: 5 < 6 Esses símbolos podem aparecer combinados com o de igualdade: > → maior ou igual < → menor ou igual Exemplos a) 3 – 2 maior ou igual a 1 pode ser escrito: 3 – 2 > 1. b) 5 + 1 menorou igual a 8 pode ser escrito: 5 + 1 < 8. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 . . . 14 NÚMEROS NATURAIS Exercícios 3. Represente, na reta numérica, os números naturais menores que 10. 4. Escreva, em ordem decrescente, os números naturais maiores do que 5 e menores do que 12. 5. Substitua o Δ com os símbolos < ou >: a) 5 Δ 8 b) 101 Δ 100 c) 0 Δ 3 d) 51 Δ 49 Sistema de numeração decimal – base dez Sistema de numeração é o conjunto de regras para representação dos números. No sistema de numeração decimal são usados dez símbolos (algarismos): 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Com eles, representamos qualquer número. Vamos, por exemplo, usar o sistema decimal para contar os elementos do con- junto a seguir. MATEMÁTICA VOL. I 15 Separando os elementos em grupos de dez, temos: Observe que o conjunto tem três grupos de 10 e mais 6 elementos. Portanto, esse conjunto tem 36 elementos. Como, para contar, juntamos grupos de dez, dizemos que a base do sistema é dez. Poderíamos ter juntado grupos de dois, três, quatro etc. Nesse caso, teríamos base dois, base três, base quatro etc. O sistema de numeração mais usado é o decimal. A base desse sistema é dez, isto é: dez unidades de uma ordem formam uma ordem imediatamente superior. Or- dem é a posição que um algarismo ocupa em um número. Veja, no número a seguir, a ordem dos algarismos. Cada grupo de três algarismos de um número forma uma classe. As classes são contadas da direita para a esquerda e a última pode ter um ou dois algarismos. Na figura a seguir, temos o nome das classes. Após a classe dos milhões, temos a base dos bilhões, a dos trilhões etc. 9a 8a 7a 6a 5a 4a 3a 2a 1a ordem 3 1 4 0 1 7 5 3 7 9a 8a 7a m ilh õe s 6a 5a 4a m ilh ar es 3a 2a 1a un id ad es sim pl es ordem cl as se 3 1 4 0 1 7 5 3 7 16 NÚMEROS NATURAIS Veja, agora, o nome que cada algarismo recebe, conforme a sua ordem. Cada algarismo que compõe um número possui dois valores: um absoluto e outro relativo. Valor absoluto é o que ele representa sozinho. Veja: 3 4 5 6 Valor absoluto: 6 Valor absoluto: 5 Valor absoluto: 4 Valor absoluto: 3 Valor relativo é o valor de posição, conforme a sua ordem: unidade, dezena, cen- tena etc. Veja: 3 4 5 6 Valor absoluto: 6 Valor absoluto: 50 ou 5 dezenas Valor absoluto: 400 ou 4 centenas Valor absoluto: 3.000 ou 3 milhares 9a 8a 7a ce nt en a de m ilh õe s de ze na d e m ilh õe s un id ad e de m ilh õe s 6a 5a 4a ce nt en a de m ilh ar de ze na d e m ilh ar un id ad e de m ilh ar 3a 2a 1a ce nt en a sim pl es de ze na si m pl es un id ad e sim pl es ordem 3 1 4 0 1 7 5 3 7 MATEMÁTICA VOL. I 17 Exercícios 6. A que classe pertencem as unidades de: a) 7a ordem? b) 5a ordem? c) 2a ordem? d) 6a ordem? 7. Dê o valor absoluto e o valor relativo dos algarismos 1 e 5 do número 13.508. Leitura de um número natural É muito importante saber a leitura dos números para que se possa escrever corre- tamente quantidades por extenso. Para fazer a leitura dos números, tomamos como base as suas classes. Veja: Portanto, escrevendo a forma de se ler desse número, temos: 12.594.386 = doze milhões quinhentos e noventa e quatro mil trezentas e oitenta e seis unidades. Observação A palavra unidades, no final da leitura, pode ser suprimida. 12 classe dos milhões classe dos milhares classe das unidades 594 386 18 NÚMEROS NATURAIS Exercício 8. Escreva como são lidos os números: a) 8.654 d) 3.018.005 b) 15.162 e) 345.663 c) 935 Observe, agora, o número 5.396. Já vimos que ele é composto por: 5 milhares + 3 centenas + 9 dezenas + 6 unidades Podemos, também, escrever esse número assim: 5 × 1.000 + 3 × 100 + 9 × 10 + 6 ou 5 × 103 + 3 × 102 + 9 × 101 + 6 × 100 Essa maneira de escrever um número chama-se forma polinômica. Veja como fica o número 12.905 escrito na forma polinômica: 12.905 = 1 × 104 + 2 × 103 + 9 × 102 + 0 × 101 + 5 100 Exercício 9. Escreva os números a seguir na forma polinômica. a) 85 c) 1.985 b) 104 d) 10.320 Operações e propriedades Adição Observe a operação a seguir. 5 + 2 7 MATEMÁTICA VOL. I 19 Essa operação chama-se adição. Pela adição, fazemos dois ou mais números da- dos corresponderem a um só. Estes são os nomes dos termos da adição: Em 5 + 2 = 7, 5 é chamado de parcela 2 é chamado de parcela e 7 é chamado de soma ou total. Propriedades da adição • Comutativa A ordem das parcelas não altera a soma. 5 + 2 = 7 2 + 5 = 7 Portanto, 5 + 2 = 2 + 5. • Fechamento A soma de dois números naturais é um número natural. 5 + 2 = 7 5 e 2 ∈ N 7 também ∈ N. • Elemento neutro Zero é o elemento neutro da adição. 3 + 0 = 0 + 3 = 3 Adicionando-se zero a qualquer número, obtém-se o próprio número. • Associativa Para adicionar três parcelas, pode-se associar as duas primeiras à terceira ou a primeira às duas últimas. Veja: (3 + 5) + 2 = 8 + 2 = 10, ou 3 + (5 + 2) = 3 + 7 = 10 20 NÚMEROS NATURAIS Subtração Observe a operação a seguir: 5 – 2 3 Essa operação chama-se subtração. Em 5 − 2 = 3, esses são os nomes dos termos: 5 é chamado de minuendo 2 é chamado de subtraendo e 3 é chamado de resto ou diferença. Propriedades da subtração • Comutativa A subtração não é comutativa. 5 − 2 = 3 2 − 5 = ? Portanto, 5 − 2 ≠ 2 − 5. • Fechamento A subtração de dois números naturais nem sempre dá, como resultado, um nú- mero natural. 5 − 4 = 1 → 5 ∈ N, 4 ∈ N e 1 ∈ N 5 − 5 = 0 → 5 ∈ N, 0 ∈ N 5 − 6 = ? → 5 ∈ N, 6 ∈ N e ? ∉ N Portanto, a propriedade de fechamento não existe na subtração. MATEMÁTICA VOL. I 21 • Elemento neutro Como a subtração não é comutativa, também não é válida a propriedade do ele- mento neutro. Veja: 3 − 0 ≠ 0 − 3 • Associativa Na subtração, não é válida a propriedade associativa. (8 − 4) − 2 = 4 − 2 = 2 8 − (4 − 2) = 8 − 2 = 6 Portanto, (8 − 4) – 2 ≠ 8 − 4 (4 − 2) Observe que • na adição, quando da soma subtrairmos uma das parcelas, encontramos a outra parcela. • a adição e a subtração são operações inversas. 7 – 2 = 5 5 + 2 = 7 7 – 5 = 2 Exercício 10. Substitua o valor do Δ nas adições a seguir: a) 15 + Δ = 25 b) Δ + 30 = 45 c) 20 + 12 = Δ Na subtração, é valida a seguinte relação: Minuendo = resto + subtraendo Veja o porquê: 10 → minuendo 7 – 3 → subtraendo + 3 7 → resto 10 22 NÚMEROS NATURAIS Usando essa relação, podemos calcular qualquer um dos termos da subtração. Exemplo Como calcular o valor do Δ nas operações? a) Δ − 4 = 11 b) 15 − Δ = 11 Δ = 11 + 4 15 = 11 + Δ Δ = 15 Δ = 15 − 11 Δ = 4 Exercícios 11. Calcule o valor do Δ nas subtrações a seguir: a) 35 − 15 = Δ b) 20 − Δ = 8 c) Δ − 8 = 15 12. Em cada operação a seguir escreva o nome dos termos: a) 15 − 8 = 7 b) 28 + 12 = 40 13. Escreva o nome da propriedade que está sendo usada: a) 5 ∈ N e 6 ∈ N → (5 + 6) ∈ N b) 5 + 0 = 0 + 5 = 5 c) (4 + 8) + 3 = 4 + (8 + 3) d) 8 + 2 = 2 + 8 14. Calcule o valor do Δ nas operações a seguir: a) Δ − 25 = 30 d) Δ + 30 = 42 b) 18 + Δ = 27 e) 90 + 15 = Δ c) 40 − Δ = 16 f) 17 − Δ = 9 15. Qual é o valor do minuendo, sabendo-se que a diferença é 11 e o sub- traendo é 35? MATEMÁTICA VOL. I 23 Multiplicação A multiplicação é uma adição de parcelas iguais. Veja: 8 + 8 + 8 + 8 = 32 Encontramos o mesmo resultado se fizermos: 4 × 8 = 32 A operação 4 × 8 = 32 é chamada de multiplicação. Ela pode também ser indica- da por: 4 . 8 = 32. Portanto, os sinais . e × indicam a multiplicação. Em 4 × 8 = 32, estes são os nomes dos termos: 4 é chamado de multiplicando, 8 é chamado de multiplicador e 32 é chamado de produto. O multiplicando e o multiplicador também são chamados de fatores. Propriedades da multiplicação • Comutativa A ordem dos fatores não altera o produto. Veja: 2 × 8 = 16 8 × 2 = 16 Portanto, 2 × 8 = 8 × 2. • Fechamento O produto de dois números naturais é sempre um número natural. 8 × 2 = 16 8 e 2 ∈ N Logo, 16 também∈ N. 24 NÚMEROS NATURAIS • Elemento neutro O elemento neutro da multiplicação é 1. 5 × 1 = 1 × 5 = 5 Multiplicando-se qualquer número por 1, obtém-se o próprio número. • Associativa Quando se multiplicam três fatores, pode-se associar os dois primeiros ao tercei- ro ou o primeiro aos dois últimos. Veja: (5 × 2) × 3 = 10 × 3 = 30 ou 5 × (2 × 3) = 5 × 6 = 30 • Distributiva Para se multiplicar um fator por uma adição ou subtração, pode-se multiplicar esse fator pelos termos da adição ou subtração, adicionando-se ou subtraindo-se os resultados. Assim: 3 × (4 + 2) − 3 × 4 + 3 × 2 = 12 + 6 = 18 3 × (5 − 1) = 3 × 5 − 3 × 1 = 15 − 3 = 12 2 × (5 + 4 − 2) = 2 × 5 + 2 × 4 − 2 × 2 = 10 + 8 − 4 = 14 (3 + 8) × 5 = 5 × 8 + 5 × 3 = 40 + 15 = 55 Divisão Observe: 8 2 21 4 0 4 1 5 A operação efetuada chama-se divisão. Geralmente, a divisão é indicada por : ou ÷. Assim: 8 : 2 ou 21 ÷ 4 MATEMÁTICA VOL. I 25 Veja os nomes dos termos da divisão. Dividendo → 21 4 ← Divisor Resto → 1 5 ← Quociente Quando o resto é zero, dizemos que a divisão é exata. Se o resto for diferente de zero, a divisão não é exata. O resto na divisão sempre deve ser menor que o divisor. Propriedades da divisão Na divisão, não existem propriedades: • comutativa; • fechamento; • elemento neutro; • associativa. Exercício 16. Dê todos os restos possíveis numa divisão em que o divisor é: a) 7 c) 3 b) 5 d) 8 Observe que em uma multiplicação, quando dividimos o produto por um dos fatores, encontramos o outro fator: 10 : 2 = 5 2 × 5 = 10 10 : 5 = 2 A multiplicação e a divisão exata são operações inversas. Observe também que, na divisão exata, vale a relação: Dividendo = quociente × divisor 8 4 → 8 = 2 × 4 0 2 26 NÚMEROS NATURAIS E, quando não é exata, é válida a relação: Dividendo = quociente × divisor + resto 21 5 → 21 = 4 × 5 + 1 = 21 1 4 O zero nunca pode ser o divisor. Com essas informações, podemos calcular qualquer termo de uma divisão, como no exemplo a seguir. Exemplo Como calcular o valor do Δ nas divisões? a) Δ : 5 = 7 b) 45 : Δ = 3 Δ = 7 × 5 3 × Δ = 45 Δ = 35 Δ = 45 : 3 Δ = 15 Exercícios 17. Calcule o valor do Δ nas divisões. a) Δ : 15 = 6 b) 54 : Δ = 9 c) 360 : Δ = 45 18. Calcule o dividendo, sabendo-se que o divisor é 8, o quociente é 10 e o resto é 6. 19. Escreva o nome da propriedade que está sendo usada: a) 5 × 8 = 8 × 5 f) (18 − 6) × 3 = 18 × 3 − 6 × 3 b) 5 ∈ N, 4 ∈ N, 5 × 4 ∈ N g) 7 × (6 × 5) = (7 × 6) × 5 c) 1 × 8 = 8 × 1 = 8 h) (5 + 6) × 4 = 5 × 4 + 6 × 4 d) 3 × 5 = 5 × 3 i) 3 × (5 − 4) = 3 × 5 − 3 × 4 e) 9 × (5 + 3) = 9 × 5 + 9 × 3 j) 4 × 1 = 1 × 4 = 4 MATEMÁTICA VOL. I 27 20. Determine o valor do Δ nas operações: a) Δ : 31 = 186 d) 8 × Δ = 72 b) 36 : Δ = 6 e) 64 : Δ = 4 c) Δ × 9 = 45 f) Δ × 7 = 63 21. Resolva os problemas escrevendo, em primeiro lugar, a sentença com o Δ. a) Sabendo-se que o produto é 108 e um dos fatores é 12, determine o outro fator. b) Calcule o divisor sabendo que o dividendo é 106, o quociente é 26 e o resto é 2. Potenciação Potenciação é a multiplicação de fatores iguais. Assim: 3 × 3 × 3 × 3 = 34 fatores iguais potenciação Note que a potenciação é uma forma mais simples de se escrever um produto de fatores iguais. Os termos da potenciação chamam-se base, expoente e potência. Veja quais são eles na representação. Expoente Base Potência34 = 81→ → → Exercício 22. Resolva os exercícios conforme o exemplo: a) 24 = 2 × 2 × 2 × 2 = 16 b) 82 c) 103 d) 55 28 NÚMEROS NATURAIS Veja agora o que acontece com as potenciações em que o expoente ou a base são zero ou um. Qualquer número diferente de zero elevado a zero é igual a 1. 30 = 1; 140 = 1; 1580 = 1 Caso o expoente seja um, a potência será a própria base. 21 = 2; 41 = 4; 81 = 8 Se a base for zero, qualquer que seja o expoente, diferente de zero, a potência será zero. 03 = 0 × 0 × 0 = 0 portanto 03 = 0 05 = 0 × 0 × 0 × 0 × 0 = 0 portanto 05 = 0 Quando a base é 1, a potência será sempre 1. Assim, 11 = 1; 13 = 1; 1 15 = 1; 1 1000 = 1 Exercício 23. Dê o valor das potências: a) 61 e) 08 b) 10 f) 101 c) 60 g) 100 d) 51 h) 02 Observe as potenciações a seguir: 101 = 10 102 = 100 103 = 1000 104 = 10000 Note que todas possuem base 10 e, para essas potenciações, existe uma regra prá- tica para se encontrar o resultado: quando a base é 10, a potência é igual a 1, seguido de zeros conforme o número do expoente. MATEMÁTICA VOL. I 29 Exercício 24. Calcule as potências: a) 105 c) 108 b) 106 Propriedades da potenciação • Multiplicação Para multiplicar potências com a mesma base, conserva-se a base e adicionam-se os expoentes. Veja: 25 × 22 = 25 + 2 = 27 32 × 3 × 33 = 32+1+3 = 36 • Divisão Para dividir potências com a mesma base, conserva-se a base e subtraem-se os expoentes. 25 : 22 = 25-2 = 23 34 : 3 = 34-1 = 33 • Potência de potência (23)2 chama-se potência de potência. Dizemos que 2 está elevado ao expoente 3 e essa potência (23) está elevada ao expoente 2. Como potenciação é uma multipli- cação de fatores iguais, temos: (23)2 = 23 × 23 = 23+3 = 26 Veja que, multiplicando-se os expoentes, encontramos diretamente o expoente 6 do resultado. Então, para resolver uma potência de potência, só é preciso multi- plicar os expoentes e conservar a base. (23)2 = 26 a) Observe que 232= 29, pois 32 = 9 30 NÚMEROS NATURAIS Exercício 25. Resolva as potências aplicando as propriedades: a) 33 × 32 d) 35 : 35 b) 46 : 42 e) (32)5 c) 52 × 50 × 51 f) (32)2 • Distributiva em relação à multiplicação Observe a operação a seguir. (2 × 3)2 = Ela indica a potência de um produto. Podemos, nela, aplicar a propriedade dis- tributiva. Assim: (2 × 3)2 = 22 × 32 Note que, para isso, cada fator é elevado à potência indicada. Exercício 26. Aplique a propriedade distributiva: a) (3 × 4)2 c) (3 × 5 × 2)2 b) (5 × 2)3 • Distributiva em relação à divisão Essa propriedade é semelhante à distributiva em relação à multiplicação. Veja: (12 : 3)2 = 122 : 32 Exercício 27. Aplique a propriedade distributiva: a) (15 : 5)2 b) (24 : 4)3 c) (4 : 2)5 MATEMÁTICA VOL. I 31 Radiciação Radiciação é a operação inversa da potenciação. Veja: 23 = 8 → 3 8 = 2 = 2 Eis os nomes dos componentes da radiciação: Radical Índice Raiz→ → →3 8 = 2 Radicando → Portanto, a raiz de um número é um número que, quando elevado ao índice in- dicado, dá como o resultado o radicando. 2 9 = 3, pois 32 = 9. Não é usual colocar-se o índice 2 no radical. Quando não há índice indicado no radical, a raiz é quadrada. Exemplos a) 16 = 4, pois 42 = 16 b) 3 27 = 3, pois 33 = 27 c) 36 = 6, pois 62 = 36 d) 3 125 = 5, pois 53 = 125 e) 5 32 = 2, pois 25 = 32 f) 3 1 = 1, pois 13 = 1 g) 5 0 = 0, pois 05 = 0 Podemos calcular a raiz exata de um número natural, quando ela existe, fazendo o seguinte: • decompomos o número em fatores primos; 32 NÚMEROS NATURAIS • escrevemos os fatores primos em produto de potências, onde o expoente seja igual ao índice; • multiplicamos as bases do produto de potências, obtendo a raiz. Exemplos a) 3 64 Decompondo 64 em fatores primos e escrevendo-os em produto de potências, em que o expoente é igual ao índice, temos: 64 2 32 2 23 16 2 8 2 4 2 23 2 2 1 b) 225 225 3 75 3 3 2 32 52, logo 225 = 32 52 = 3 5 = 15 25 5 5 5 5 2 1 Exercício 28. Calcule as raízes a seguir: a) 5 32 d) 4 81 b) 3 27 e) 3 125 c) 144 f) 324 23 23 logo 3 64 = 3 23 23 = 2 2 = 4 MATEMÁTICA VOL. I 33 Nem todos os números possuem raiz exata, como os que foram vistos nos exer- cícios anteriores. Aqueles em que a raiz é exata chamam-se números quadrados perfeitos. Veja agora: qual é a raiz quadrada de 6? Sabe-se que: 22 = 4 32 = 9 Portanto, a raiz quadrada de 6 é um número que fica entre 2 e 3. Isto é, 2 por faltae 3 por excesso. Isso também pode ser escrito: 6 ≈ 2 por falta 6 ≈ 3 por excesso. Exercícios 29. Determine as raízes a seguir por falta: a) 8 c) 3 9 b) 12 30. Determine as raízes a seguir por excesso: a) 15 c) 3 b) 3 18 Expressões aritméticas Uma expressão aritmética é composta por números, sinais de uma operação e sinais de agrupamento. 34 NÚMEROS NATURAIS Os sinais de agrupamento são: ( ) parênteses [ ] colchetes { } chaves Veja como é uma expressão aritmética: (9 − 5) + 6 + (10 : 5) × 2 Resolver uma expressão aritmética é calcular o seu valor numérico. Para resolver uma expressão, é preciso seguir algumas regras. Faça as operações na seguinte ordem: 1o. potenciação e radiciação; 2o. multiplicação e divisão; 3o. adição e subtração; e na ordem em que aparecerem. Se na expressão existirem sinais de agrupamento, faça as operações dentro desses sinais, na seguinte ordem: 1o. parênteses; 2o. colchetes; 3o. chaves. Veja como ficaria resolvida a expressão aritmética que você viu anteriormente: {(9 − 5) + [6 + (10 : 5) × 2]} = Existem sinais de agrupamento. Resolvendo as operações dos parênteses, temos: {4 + [6 + 4]} = Como existem ainda colchetes na expressão, resolve-se o que está nos colchetes. {4 + 10} = Finalmente, resolve-se dentro das chaves. 14 Note que, ficando um só número no sinal de agrupamento, esse sinal deixa de existir na expressão. MATEMÁTICA VOL. I 35 Exercício 31. Resolva as expressões: a) 5 + 3 × 4 − 6 b) 7 + (3 + 1) × (2 + 3) c) (12 + 3) − (4 + 8) d) 51 − [(7 – 3) × 4 + 5 × (4 − 3)] e) [7 + (18 + 5 × 6) : 16 − 2] f) 14 + {8 − [(48 − 3) − (38 + 1 + 5)]} – 1 g) 18 − {15 − [7 × 3 − (15 − 18 : 6)] + 1} h) {5 + [43 : (32 − 1) + 15 × 3]} : (6 − 2)2 i) 25 + (17 − 32) + 51 Números inteiros relativos Conjunto dos números inteiros relativos positivos e negativos Operações Conjunto dos números inteiros relativos positivos e negativos Já estudamos o conjunto dos números naturais (N) N = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6...}. A subtração no conjunto dos números naturais não era possível quando o primei- ro termo da subtração era menor do que o 2o termo. Assim: 5 − 7 = ? 3 − 4 = ? Para tornar possível a subtração nas situações anteriores, foi criado o conjunto dos números inteiros relativos (Z). Z = {...−3, −2, −1, 0, +1, +2, +3...}. Os números −1, −2, −3... são os números inteiros negativos e os números +1, +2, +3... são os números inteiros positivos. O zero não é positivo nem é negativo. É conveniente conhecer os subconjuntos de Z que seguem: Z✳ = {...−3, −2, −1, +1, +2, +3, +4...} conjunto dos números inteiros diferente de zero; Z– ✳ = {−1, −2, −3...} conjunto dos números inteiros negativos; Z✳+ = {+1, +2, +3...} conjunto dos números inteiros positivos; Z– = {..., −3, −2, −1, 0} 2. MATEMÁTICA VOL. I 37 conjunto dos números inteiros não positivos; Z+ = {0, +1, +2, +3, ...} conjunto dos números inteiros não negativos. Como os números inteiros não negativos têm o mesmo comportamento dos nú- meros naturais, para facilitar o estudo podemos estabelecer as igualdades: +1 = 1 +2 = 2 +3 = 3 +4 = 4 etc. Logo, todo número positivo poderá ser escrito sem o sinal +. Assim, podemos estabelecer o diagrama a seguir: –1 –2 –3 –4 –5... 1 4 0 3 2 5... Z N Exercícios 1. Escreva os conjuntos a seguir. a) Z+ b) Z– c) Z✳ d) Z– ✳ e) Z✳+ f) Conjunto dos números inteiros maiores do que −5 e menores do que + 5. g) Conjunto dos números inteiros menores do que 4. h) Conjunto dos números inteiros maiores do que −7. 38 NÚMEROS INTEIROS RELATIVOS 2. Substitua o Δ por ∈ ou ∉. a) −5 Δ Z d) 0 Δ Z✳ b) +4 Δ Z– e) −3 Δ Z– ✳ c) −4 Δ Z– ✳ f) + 7 Δ Z– ✳ Representação do conjunto Z na reta numérica Podemos representar o conjunto Z na reta numérica. Veja: Exercício 3. Na reta numérica que se segue, escreva os números inteiros correspon- dentes aos pontos A, B, C, D e E. Oposto ou simétrico Números inteiros situados à mesma distância do zero são chamados opostos ou simétricos. Assim: O oposto de −3 é +3 O oposto de −4 é +4 O oposto de +5 é −5 O oposto de +49 é −49 O oposto de 0 é 0 O oposto de +150 é −150 Você pôde observar que para obter o oposto de um número basta trocar o seu sinal. –4 –3 –2 –1 0 +1 +2 +3 +4 inteiros negativos inteiros positivos –1 0 +1 B C E D D A MATEMÁTICA VOL. I 39 Valor absoluto ou módulo O valor absoluto de um número inteiro é dado pela distância do zero ao número. Assim: O valor absoluto de −5 é 5 e indica-se |−5| = 5. O valor absoluto de +5 é 5 e indica-se |+5| = 5. Observe que +5 e –5 têm o mesmo valor absoluto, que é 5. O valor absoluto de zero é zero e indica-se |0| = 0. Exercícios 4. Dê o oposto dos números inteiros a seguir conforme o exemplo: a) +5 → −5 d) 0 b) −3 e) −7 c) +1 5. Determine o valor absoluto conforme o exemplo: a) |−3| = 3 d) |−10| b) |−4| e) |+10| c) |+1| Comparação Na reta numérica, os números inteiros aparecem em ordem crescente da esquerda para a direita. Na reta numérica a seguir: podemos observar que: +4 é maior do que +2 (indica-se +4 > +2) +3 é maior do que zero (indica-se +3 > 0) +1 é maior do que −5 (indica-se +1 > −5) zero é maior do que −4 (indica-se 0 > −4) −2 é maior do que −5 (indica-se –2 > −5) –5 –4 –3 –2 –1 0 +1 +2 +3 +4 +5 ... 40 NÚMEROS INTEIROS RELATIVOS Com base nessas afirmações, podemos concluir que: • Zero é menor do que qualquer número inteiro positivo: 0 < +3 0 < +4 0 < +20 • Zero é maior do que qualquer número inteiro negativo: 0 > −1 0 > −4 0 > −120 • Qualquer número inteiro positivo é maior do que qualquer número inteiro negativo: +5 > −3 +2 > −152 +8 > −1 • Entre dois números inteiros negativos o maior é o de menor valor absoluto: −2 > –6 porque |−2| < |−6| Exercícios 6. Substitua o Δ pelos símbolos > ou < tornando verdadeiras as sentenças: a) +5 Δ +2 e) −2 Δ +5 b) +6 Δ 0 f) +1 Δ −15 c) +3 Δ +7 g) −12 Δ −3 d) 0 Δ +8 h) −1 Δ −20 7. Escreva, em ordem crescente, os seguintes números inteiros: a) −5, +2, −3, −1, +3, +4 b) 0, −52, +12, +49, −35, +4 8. Escreva, em ordem decrescente, os seguintes números inteiros: a) +7, +4, −8, −42, +42, 0 b) −6, +6, +4, 0, −9, −20 MATEMÁTICA VOL. I 41 Operações Adição Para adicionar números inteiros, consideraremos os seguintes casos: 10. As parcelas têm sinais iguais. Nesse caso, conservamos o sinal comum e adicionamos os valores absolutos das parcelas. Exemplos a) (+5) + (+7) = + (5 + 7) = +12 = 12 conserva-se o sinal b) (−5) + (−7) = – (5 + 7) = −12 conserva-se o sinal c) (+3) + (+8) + (+4) = + (3 + 8 + 4) = +15 = 15 d) (−3) + (−8) + (−4) = − (3 + 8 + 4) = −15 20. Duas parcelas de sinais diferentes. Nesse caso, subtraímos os valores absolutos e colocamos o sinal da parcela com maior valor absoluto. Exemplos a) (+10) + (−7) = + (10 − 7) = +3 = 3 10 > 7, sinal do 10 b) (−10) + (+7) = − (10 − 7) = −3 10 > 7, sinal do 10 42 NÚMEROS INTEIROS RELATIVOS c) (+12) + (−17) = − (17 − 12) = −5 17 > 12 d) (−12) + (+17) = + (17 − 12) = +5 = 5 17 > 12 30. Mais que duas parcelas de sinais diferentes. Nesse caso, podemos adicionar as duas primeiras parcelas e o resultado à terceira parcela, e assim sucessivamente. Exemplos a) (–5) + (−3) + (+4) = (−8) + (+4) = −4 b) (+5) + (−3) + (+4) = (+2) + (+4) = +6 = 6 c) (+5) + (−3) + (−4) = (+2) + (−4) = −2 d) (−5) + (+3) + (−4) = (−2) + (−4) = −6 Exercício 9. Efetue as adições a seguir: a) (+10) + (+13) e) (+27) + (−3) b) (−8) + (−22) f) (+8) + (−32) c) (+8) + (−2) g) (−12) + 0 d) (−9) + (+16) h) (+7) + 0 MATEMÁTICA VOL. I 43 i) (−5) + (−12) + (−3) k) (−8) + (−12) + (+25) j) (+7) + (+11) + (+15) l)(+13) + (−8) + (−22) Propriedades da adição em Z A adição em Z apresenta as seguintes propriedades: • Fechamento A adição de dois números inteiros resulta em um número inteiro. Assim: (+5) + (−8) = −3 +5 ∈ Z e −8 ∈ Z; então, −3 ∈ Z Generalizando, se a ∈ Z e b ∈ Z, então a + b ∈ Z. • Comutativa A ordem das parcelas não altera a soma. Assim: (+15) + (−18) = –3 logo (+15) + (−18) = (−18) + (+15) (−18) + (+15) = –3 Generalizando, a + b = b + a • Associativa Para calcular a soma de três parcelas, podemos associar as duas primeiras parcelas ou as duas últimas parcelas sem que o resultado se altere. Assim: [(+5) + (−3)] + (−7) = (+2) + (−7) = −5 (+5) + [(−3) + (−7)] = (+5) + (−10) = −5 Logo, [(+5) + (−3)] + (−7) = (+5) + [(−3) + (−7)] e, generalizando, (a + b) + c = a + (b + c) 44 NÚMEROS INTEIROS RELATIVOS • Elemento neutro Zero é o elemento neutro da adição. Assim: 0 + (+7) = 7 0 + (+7) = (+7) + 0 = 7 (+7) + 0 = 7 Generalizando: a + 0 = 0 + a = a • Elemento simétrico ou oposto A soma de dois números inteiros simétricos é igual a zero. Assim: (+12) + (−12) = 0. Generalizando, a + (−a) = 0 Exercício 10. Escreva o nome da propriedade aplicada: a) (+9) + (−3) = (−3) + (+9) b) (−7) + 0 = −7 c) (−15) + (+15) = 0 d) [(−3) + (−6)] + (+15) = (−3) + [(−6) + (+15)] e) (−20) + (−4) = (−4) + (−20) f) 0 + (+11) = 11 Subtração Calcular (+12) − (+3) é procurar um número que, adicionado ao +3, resulte em +12. O número procurado é +9, pois (+9) + (+3) = +12. Então, podemos escre- ver: (+12) − (+3) = +9. Também sabemos que (+12) + (−3) = +9. Podemos observar que (+12) − (+3) = = (+12) + (−3) = +9. Generalizando, a diferença entre dois números inteiros é igual à soma do minuen- do com o oposto o subtraendo. MATEMÁTICA VOL. I 45 Exemplos a) (+9) − (+7) = (+9) + (−7) = +2 b) (−10) − (−6) = (−10) + (+6) = −4 c) (+15) − (−7) = (+15) + (+7) = +22 d) (−19) − (+5) = (−19) + (−5) = −24 Exercício 11. Efetue as subtrações a seguir: a) (+6) − (+3) b) (−7) − (−4) c) (−8) − (+1) d) (+8) − (−1) e) (+15) − (−12) f) (−12) − (+15) g) (−16) − (−4) h) (+1) − (−21) i) 0 − (+25) j) (−32) − 0 k) 0 − (−32) l) (+20) − (+20) Propriedades da subtração • Fechamento A subtração de dois números inteiros resulta em um número inteiro. Assim: (+12) − (−8) = (+12) + (+8) = +20 +12 ∈ Z e −8 ∈ Z; então + 20 ∈ Z Generalizando, se a ∈ Z e b ∈ Z, então a − b ∈ Z. Não valem as propriedades comutativa e associativa na subtração. Também não existe elemento neutro na subtração. • Adição algébrica A adição e a subtração entre números inteiros podem ser transformadas numa úni- ca operação, denominada adição algébrica, cujo resultado chama-se soma algébrica. 46 NÚMEROS INTEIROS RELATIVOS Exemplos a) (+13) + (−5) = 13 − 5 = 8 b) (−13) + (−5) = −13 − 5 = −18 c) (−13) + (+5) = −13 + 5 = −8 d) (+13) − (−5) = (+13) + (+5) = 13 + 5 = 18 e) (−13) − (+5) = (−13) + (−5) = −13 − 5 = −18 Observe que, na adição, eliminamos os parênteses e o sinal da operação (+); na subtração, a transformamos em adição e eliminamos os parênteses e o sinal da operação (+). Assim, podemos concluir que adição algébrica é uma forma simplificada de se apresentar a adição de números inteiros, em que são omitidos o sinal da operação (+) e os parênteses. Exemplos a) 5 − 8 = −3 b) −7 − 3 = −10 c) −4 − 7 − 1 = −12 d) −6 + 5 − 9 = − 1 − 9 = −10 Para calcular a soma algébrica de adição com várias parcelas de sinais diferentes, podemos agrupar as parcelas positivas e as parcelas negativas e, depois, efetuar a adição. Exemplos a) 5 − 3 − 7 + 2 − 1 = − 3 − 7 − 1 = 7 − 11 = −4 b) − 7 − 3 + 5 − 2 + 4 − 8 = − 7 − 3 − 2 − 8 = 9 − 20 = −11 MATEMÁTICA VOL. I 47 Exercício 12. Calcule as somas algébricas: a) 7 − 5 b) −2 − 3 + 7 + 1 − 4 + 10 c) −12 + 3 d) 15 − 20 − 5 + 13 − 1 e) 4 + 3 + 8 − 6 − 2 − 13 f ) −5 − 3 − 2 − 7 + 13 g) 9 − 12 − 3 + 2 − 1 + 7 h) 8 + 2 − 6 − 1 + 3 − 15 i ) −10 + 3 − 2 − 1 + 6 + 9 − 5 j ) −20 + 10 + 30 + 40 − 1 k ) 1 − 4 − 5 + 6 + 3 − 11 + 7 l) 7 − 9 + 1 − 6 + 2 − 4 Numa adição algébrica, duas parcelas simétricas podem ser canceladas. Exemplos a) 5 + 1 – 6 – 5 – 2 + 6 – 1 = –2 b) 3 – 4 – 25 + 4 + 153 + 4 + 25 – 153 – 7 = 3 + 4 – 7 = 7 – 7 = 0 Exercício 13. Calcule as somas algébricas, utilizando o cancelamento quando possível: a) 8 − 2 − 5 + 1 + 2 − 8 − 1 b) 4 − 7 + 4 − 5 − 16 + 5 + 16 c) −3 + 9 − 7 + 3 − 12 + 12 d) −10 − 52 + 6 + 10 + 52 e) −251 + 36 + 251 − 36 f ) 1 − 1 + 3 − 2 + 2 − 3 + 6 − 3 Quando cancelamos todas as parcelas, a soma algébrica é zero. Multiplicação Ao multiplicar dois números inteiros, devemos observar os sinais dos fatores. Para multiplicar dois números inteiros de sinais iguais, multiplica-se os valores absolutos e dá-se ao resultado o sinal positivo (+). 48 NÚMEROS INTEIROS RELATIVOS Exemplos a) (+4) . (+5) = +(4 . 5) = +20 = 20 b) (+3) . (+7) = +21 = 21 c) (−4) . (−5) = +20 = 20 d) (−3) . (−7) = +21 = 21 Observe que o produto de dois números inteiros de sinais iguais é um número positivo. Assim, temos: (+) . (+) = + (−) . (−) = + Para multiplicar dois números de sinais diferentes, multiplicamos os valores abso- lutos e dá-se ao resultado o sinal negativo (−). Exemplos a) (−7) . (+3) = − (7 . 3) = −21 b) (+7) . (−3) = −21 c) (+4) . (−5) = −20 Observe que o produto de dois números inteiros de sinais diferentes é um número negativo. Assim, temos: (−) . (+) = − (+) . (−) = − O produto de um número inteiro por zero é zero. Assim: (+36) . 0 = 0 (−36) . 0 = 0 Exercício 14. Calcule os produtos: a) (−6) . (−4) b) (+6) . (+4) c) 5 . (−7) d) (−8) . 9 e) (−7) . (+4) f ) 12 . 3 MATEMÁTICA VOL. I 49 g) (−25) . 2 h) −6 . (−7) i ) (+15) . (+2) j) (−3) . (−11) k) (−7) . (+2) l) (+8) . 0 Para efetuar uma multiplicação com vários fatores, observe os exemplos a seguir: a) (+3) . (+2) . (+1) . (+5) = (+6) . (+5) = +30 Todos os fatores são positivos, o resultado será positivo. b) (+3) . (−2) . (−1) . (+5) = (−6) . (−5) = +30 Dois fatores negativos, o resultado será positivo. c) (+3) . (−2) . (−1) . (−5) . (−2) . (+3) = (−6) . (+5) . (−6) = (−30) . (−6) = 180 Quatro fatores negativos, o resultado será positivo. d) (+3) . (+2) . (+1) . (−5) = (+6) . (−5) = −30 Um fator negativo, o resultado será negativo. e) (+3) . (−2) . (−1) . (−5) = (−6) . (+5) = −30 Três fatores negativos, o resultado será negativo. Nos exemplos anteriores, pudemos observar que: • quando o número de fatores negativos for par, o resultado será positivo; • quando o número de fatores negativos for ímpar, o resultado será negativo. 50 NÚMEROS INTEIROS RELATIVOS Exercício 15. Calcule os produtos: a) (−2) . (+5) . (+3) . (−1) . (−1) b) (+4) . (+3) . (+5) . (−3) . (−2) c) (+7) . (+1) . (+2) . (+1) . (+3) d) (−2) . (−2) . (−2) . (−2) . (−2) e) (−2) . (−2) . (−2) . (−2) f) (−3) . (+3) . (−2) . (−5) g) (+4) . (−2) . (+3) . (+1) h) (−5) . (−1) . (+3) . (+2) Observação Quando um dos fatores for igual a zero, o resultado será zero. Assim: (−3) . (−5) . (+10) . 0 . (−8) = 0 Propriedades da multiplicação O produto de dois números inteiros é sempre um número inteiro. Assim: (+5) . (−7) = −35 +5 ∈ Z e −7 ∈ Z; então, −35 ∈ Z. Generalizando, se a ∈ Z e b ∈ Z, então a . b ∈ Z. • Comutativa A ordem dos fatores não altera o produto. Assim: (−3) . (−8) = 24 (−3) . (−8) = (−8) . (−3) (−8) . (−3) = 24 Generalizando, a . b = b . a. MATEMÁTICA VOL. I 51 • Associativa Para determinar o produto de três números inteiros, podemos associar os dois primeiros ou os dois últimos.Assim: [(−8) . (−2)] . (+3) = (+16) . (+3) = 48 (−8) . [(−2) . (+3)] = (−8) . (−6) = 48 [(−8) . (−2)] . (+3) = (−8) . [(−2) . (+3)] Generalizando, a . (b . c) = (a . b) . c. • Elemento neutro O número 1 é o elemento neutro da multiplicação. Assim: (−5) . 1 = 1 . (−5) = −5 Generalizando, a . 1 = 1 . a = a. • O zero na multiplicação O produto de um número por zero é zero. Assim: (+8) . 0 = 0 . (+8) = 0 Generalizando, 0 . a = a . 0 = 0. • Distributiva da multiplicação em relação à adição e à subtração Observe os exemplos a seguir: a) (−3) . [(−2) + (+6)] = (−3) . (+4) = −12 ou: (−3) . (−2) + (−3) . (+6) = (+6) + (−18) = −12 então: (−3) . [(−2) + (+6)] = (−3) . (−2) + (−3) . (+6) = −12 b) (−5) . [(−4) − (+2)] = (−5) . [− 4 − 2] = (−5) . (−6) = +30 ou: (−5) . (−4) − (−5) . (+2) = (+20) − (−10) = 20 + 10 = 30 então: (−5) . [(−4) − (+2)] = (−5) . (−4) − (−5) . (+2) = 30 Podemos generalizar assim: a . (b + c) = a . b + a . c (b + c) . a = a . b + a . c 52 NÚMEROS INTEIROS RELATIVOS a . (b − c) = a . b − a . c (b − c) . a = a . b − a . c Exercícios 16. Escreva o nome das propriedades aplicadas: a) (+5) . (−9) = (−9) . (+5) b) (−15) . 1 = 1 . (−15) = − 15 c) [(−3) . (+2)] . (−7) = (−3) . [(+2) . (−7)] d) 4 . (−5 + 2) = 4 . (−5) + 4 . 2 e) (−8 − 3) . (−7) = (−8) . (−7) − 3 . (−7) f) a . b = b . a g) a . 1 = 1 . a = a h) a . (b . c) = (a . b) . c 17. Calcule aplicando a propriedade distributiva, conforme os exemplos: a) 5 . (−8 + 7) = 5 . (−8) + 5 . 7 −40 + 35 = − 5 b) 4 . (a − b) = 4a − 4b c) 12 . (5 + 4) d) p . (x + y) e) 2 . (a − b) Divisão Para dividir dois números inteiros de sinais iguais, dividemos os valores absolutos e dá-se ao resultado o sinal positivo (+). Exemplos a) (+36) : (+2) = +(36 : 2) = +18 = 18 b) (−36) : (−2) = +(36 : 2) = +18 = 18 MATEMÁTICA VOL. I 53 c) (+27) : (+3) = +9 = 9 d) (−27) : (−3) = +9 = 9 Observe que o quociente entre dois números de sinais iguais resulta em um número positivo (+). Assim, temos: (+) : (+) = + (−) : (−) = + Para dividir dois números inteiros de sinais diferentes dividem-se os valores abso- lutos e dá-se ao resultado o sinal negativo (−). Exemplos a) (−36) : (+2) = −(36 : 2) = −18 b) (+36) : (−2) = −(36 : 2) = −18 c) (+27) : (−3) = −9 d) (−27) : (+3) = −9 Observe que o quociente entre dois números de sinais diferentes resulta em nú- mero negativo ( − ). Assim, temos: (+) : (−) = − (−) : (+) = − Zero dividido por um número inteiro diferente de zero é zero. Exemplos a) 0 : (−47) = 0 b) 0 : (+35) = 0 Observação Não se divide por zero! 54 NÚMEROS INTEIROS RELATIVOS Exercício 18. Calcule os quocientes: a) (+42) : (+7) b) (−42) : (−7) c) (+54) : (−6) d) (−54) : (+6) e) 39 : (−13) f) (−75) : 3 g) 0 : (−16) h) (−26) : 1 i) (−56) : (−7) j) (+64) : (+4) k) −35 : 5 l) 0 : 23 Potenciação Potenciação é outra forma de representar multiplicação de fatores iguais. Exemplos a) (+5)2 = (+5) . (+5) = +25 b) (−2)3 = (−2) . (−2) . (−2) = −8 c) (−3)2 = (−3) . (−3) = +9 d) (+6)3 = (+6) . (+6) . (+6) = +216 e) (−2)4 = (−2) . (−2) . (−2) . (−2) = +16 f) (−2)5 = (−2) . (−2) . (−2) . (−2) . (−2) = −32 Os elementos de uma potenciação chamam-se: base, expoente e potência. Assim: (−2)5 = −32 −2 é a base 5 é o expoente −32 é a potência MATEMÁTICA VOL. I 55 Exercício 19. Calcule as potências, transformando-as em produto de fatores iguais: a) (+2)2 b) (+2)3 c) (+2)4 d) (+2)5 e) (−2)2 f) (−2)3 g) (−2)4 h) (−2)5 i) (+3)2 j) (+3)3 k) (+3)4 l) (+3)5 m) (−3)2 n) (−3)3 o) (−3)4 p) (−3)5 Observe que o resultado da potenciação será negativa só quando a base for nega- tiva e o expoente for ímpar. Exemplos a) (−2)3 = −8 b) (−2)5 = −32 c) (−3)5 = −243 Exercício 20. Calcule: a) (+5)2 b) (−5)2 c) (−5)3 d) (+4)2 e) (−4)2 f) (−4)3 g) (+7)2 h) (−7)2 i) (−2)7 56 NÚMEROS INTEIROS RELATIVOS Agora, veja as situações a seguir. 52 = 5 . 5 = 25 (+5)2 = (+5) . (+5) = +25 (−5)2 = (−5) . (−5) = +25 −52 = −(5 . 5) = −25 (−5)3 = (−5) . (−5) . (−5) = −125 −53 = −(5 . 5 . 5) = −125 Observe que: (+5)2 = 52 = 25 (−5)3 = −53 = −125 (−5)2 = +25 (−5)2 é diferente de −52 −52 = −25 Exercício 21. Calcule: a) (−6)3 b) −63 c) (−5)4 d) −54 e) (−8)2 f) −82 Potências especiais Zero elevado a qualquer expoente diferente de zero é igual a zero. a) 02 = 0 b) 05 = 0 c) 012 = 0 1 elevado a qualquer expoente é igual a 1. a) 12 = 1 b) 15 = 1 c) 123 = 1 MATEMÁTICA VOL. I 57 Qualquer número elevado ao expoente 1 é igual a este número. a) (−15)1 = −15 b) (+15)1 = +15 c) 01 = 0 d) 11 = 1 Observe que número sem o expoente é igual a potência de expoente 1. Qualquer número, diferente de zero, elevado ao expoente zero é igual a 1. a) (−20)0 = 1 b) (+20)0 = 1 c) 10 = 1 A potência de base 10 é igual ao algarismo 1 seguido de zeros. O número de zeros é igual ao expoente. a) 103 = 1.000 (o expoente é 3, logo é 1 seguido de três zeros). b) 104 = 10.000 (o expoente é 4, logo é 1 seguido de quatro zeros). Exercício 22. Determine as potências: a) (−17)0 b) 06 c) 60 d) (−6)0 e) 17 f) (+12)1 g) (−12)1 h) (+12)0 i) 105 j) 102 k) (−10)3 l) (−10)4 Propriedades da potenciação As propriedades da potenciação em N também são válidas quando a base da po- tência é número inteiro. 58 NÚMEROS INTEIROS RELATIVOS • Produto de potências de mesma base Para multiplicar potências de mesma base, conserva-se a base e somam-se os expoentes. Exemplos a) (−5)6 . (−5)2 = (−5)6 + 2 = (−5)8 b) (+2)3 . (+2)2 = (+2)3 + 2 = (+2)5 c) (−3)4 . (−3) = (−3)4 + 1 = (−3)5 Exercício 23. Aplicar a propriedade do produto de potências de mesma base: a) (−2)2 . (−2)4 b) (−2) . (−2)3 c) (+6)2 . (+6)3 d) a2 . a3 e) a2 . a4 . a f) b3 . b4 g) x 2 . x 2 . x 2 h) x 5 . x 4 i) (+5)2 . (+5)3 . (+5) • Potência de potência Para elevar uma potência a um expoente, conserva-se a base e multiplica-se os expoentes. Exemplos a) [(+2)3 ]4 = (+2)3 . 4 = (+2)12 b) [(−3)2 ]3 = (−3)2 . 3 = (−2)6 c) [(+5)4 ]0 = (+5)4 . 0 = (+5)0 = 1 d) {[(−2)3 ]2 }2 = (−2)3 . 2 . 2 = (−2)12 MATEMÁTICA VOL. I 59 Exercício 24. Aplicar a propriedade da potência de potência: a) [(−3)3]2 b) [(+3)4]2 c) [(−5)2]2 d) [(+6)2]3 e) [(−7)3]3 f) (a2)4 g) (b3)4 h) [(x2)2]2 i) [(p3)1]2 • Quociente de potências de mesma base Para dividir potências de mesma base, conserva-se a base e subtraem-se os expoentes. Exemplos a) (+5)6 : (+5)4 = (+5)6 − 4 = (+5)2 b) (+2)5 : (+2)4 = (+2)5 − 4 = (+2)1 = +2 c) (−3)7 : (−3)3 = (−3)7 − 3 = (−3)4 d) p5 : p2 = p5 − 2 = p3 p ≠ 0 (lembre-se que o divisor deve ser diferente de zero) Exercício 25. Aplicar a propriedade do quociente de potências de mesma base: a) (−2)6 : (−2)2 b) (+5)4 : (+5)3 c) (−3)7 : (−3)4 d) (+7)3 : (+7) e) (−2)10 : (−2)2 f) (+3)5 : (+3)2 g) a5 : a2 a ≠ 0 h) b3 : b b ≠ 0 i) x 6 : x 3 x ≠ 0 Observe que essa propriedade só vale quando o primeiro expoente for maior ou igual ao segundo expoente. 60 NÚMEROS INTEIROS RELATIVOS • Potência de um produto A potência de um produto é igual a cada um dos fatores elevado ao expoente do produto. Exemplos a) [(+2) . (−5)]2 = (+2)2 . (−5)2 b) [(−3) . (+4)]3 = (−3)3 . (+4)3 c) [(−5) . (−3)]2 = (−5)2 . (−3)2 Exercício 26. Aplicar as propriedades de potências: a) [(+3) . (+7)]3 b) [(−3) . (+2)]2 c) (a . b)2 d) [(+5) . (−3)]2 e) [(−6) . (−2)]3 f) (x . y)3 g) [(−2) . (−5)]4 h) [(+2) . (−6)]5 i) (p . q)4 Radiciação A radiciação é a operação inversa da potenciação. Observe que: (+2)3 = 8, então 3 8 = 2 (−2)3 = −8, então 3 –8 = −2 Observe que, quando o índice é ímpar, a raiz tem o mesmo sinal do radicando. Agora, veja as situações a seguir: (+5)2 = 25 e (−5)2 = 25 Existem dois números que, elevados ao quadrado, dão 25. Para diferenciá-los, indicaremos assim: (+5)2 = 25, então 25 = 5 (−5 )2 = 25, então – 25 = −5 MATEMÁTICA VOL. I 61 Observeque para indicar a raiz quadrada negativa colocamos o sinal menos (−) antes do radical. a) – 36 = −6 b) – 9 = −3 c) – 4 = −2 Quando não colocamos sinal antes do radical, convencionamos que a raiz qua- drada é positiva. a) 36 = 6 b) 9 = 3 c) 4 = 2 Não podemos calcular a raiz, em Z, quando o índice for par e o radicando, negativo. Exemplos a) –25 = ? Não existe um número inteiro que elevado a 2 dê −25. b) 4 –16 = ? Não existe um número inteiro que elevado a 4 dê −16. Para calcular a raiz de um número, fazemos o seguinte: • Decompomos o número em fatores primos. • Escrevemos o número em produto de potência de expoente igual ao índice. • Quando necessário, aplicamos a propriedade da potência de um produto. Veja os exemplos que seguem. a) 25 = 25 5 5 5 52 = 25 25 = 5 1 62 NÚMEROS INTEIROS RELATIVOS b) 4 16 = 16 2 8 2 4 2 24 = 16 2 2 1 4 16 = 2 c) 3 64 = 64 2 32 2 23 16 2 8 2 23 . 23 = 43 = 64 4 2 23 2 2 1 3 64 = 4 d) 3 –216 216 2 108 2 23 54 2 27 3 23 . 33 = (2 . 3)3 = 63 = 216 9 3 33 3 3 1 3 –216 = –6 Observe que se não for possível transformar em potências em que o expoente é igual ao índice não existe a raiz em Z. Exercício 27. Calcule as raízes: a) 49 b) 3 125 c) 3 –125 d) 64 e) 225 f) 144 g) –64 h) 3 1.000 MATEMÁTICA VOL. I 63 Expressões Eliminação de parênteses Numa expressão com números inteiros, podem ocorrer situações em que apare- cem os sinais + ou − antes dos parênteses. Nessas situações, podemos recorrer à regra dos sinais da multiplicação e eliminar os parênteses. Exemplos a) +(−5) = −5 é o mesmo que +1 . (−5) = −5 b) +(+5) = +5 é o mesmo que +1 . (+5) = +5 c) −(−5) = +5 é o mesmo que −1 . (−5) = +5 d) −(+5) = −5 é o mesmo que −1 . (+5) = −5 Observe que: +(+) dá + −(+) dá − −(−) dá + +(−) dá − Exercício 28. Elimine os parênteses e calcule conforme o exemplo: a) (+5) − (−3) + (−7) − (+2) + (+4) Eliminando os parênteses: = + 5 + 3 − 7 − 2 + 4 Agrupando os positivos e os negativos: = 5 + 3 + 4 – 7 – 2 = 12 – 9 = 3 b) (−6) − (−1) − (+4) + (−4) − (−5) + (+3) c) (+7) + (−3) − (−2) + (+6) − (+4) − (−1) d) (−5) − (−2) + (−7) − (+8) − (−3) + (−5) e) (+7) − (+5) + (−5) − (−7) − (−4) f) (−4) − (−1) + (−1) + (−1) − (+1) − (−5) + (−5) 64 NÚMEROS INTEIROS RELATIVOS Agora, observe as seguintes situações: − (5 + 2 − 3 − 6) e + (−4 + 3 − 2 − 6) Nessas situações, podemos recorrer à propriedade distributiva da multiplicação. Exemplos a) − (5 + 2 − 3 − 6) = − 5 − 2 + 3 + 6 é o mesmo que: − 1 . (5 + 2 − 3 − 6) = − 5 − 2 + 3 + 6 b) + (−4 + 3 − 2 − 6) = − 4 + 3 − 2 − 6 é o mesmo que: + 1 . (−4 + 3 − 2 − 6) = − 4 + 3 − 2 − 6 Exercício 29. Elimine os parênteses e calcule conforme o exemplo: a) (− 4 + 3 − 2 − 6) − (5 + 2 − 3 − 6) Eliminando os parênteses: = − 4 + 3 − 2 − 6 − 5 − 2 + 3 + 6 Cancelando os simétricos e agrupando os positivos e os negativos: = 3 + 3 − 4 − 2 − 5 − 2 = + 6 − 13 = − 7 b) + (5 − 6 + 3) − (− 2 + 6 − 7) c) − (4 − 7 + 5) + (− 3 − 4 + 2) d) (− 7 + 2) − (− 9 − 1) + (− 6 + 5 − 3) e) 12 − (4 − 3 + 5) + (− 3 − 7) f) 1 − (− 8 + 5 − 2) − (+ 6 − 9) Expressões envolvendo operações com números inteiros Para resolver expressões envolvendo números inteiros, devemos observar a se- guinte ordem: 10) Efetuam-se potências e raízes na ordem em que aparecem. 20) Efetuam-se as multiplicações e as divisões na ordem em que aparecem. 30) Efetuam-se as adições e as subtrações na ordem em que aparecem. MATEMÁTICA VOL. I 65 Exemplos a) 5 − 2 . (−3) + 12 : (−4) = = 5 + 6 − 3 = = 11 − 3 = 8 b) 12 + 4 − 20 : (−4) + 3 . (−5) = = 12 + 4 + 5 − 15 = = 21 − 15 = 6 c) 14 : (−2) − 5 − 36 : 3 = = −7 − 5 − 12 = −24 d) (−6)2 : (−9) + 42 . (−1) + 8 = = (+36) : (−9) + 42 . (−1) + 8 = = −4 −42 + 8 = = −46 + 8 = −38 Exercício 30. Calcule as expressões: a) 20 − 48 : (−6) + 5 . (−6) b) −5 + 7 . (−3) − 56 : 8 + 1 c) (−24) : (−3) + 6 . (−9) d) 9 + 27 : (−3) − 5 . (+6) − 20 e) (−3)2 . 2 − 36 : (−9) + 12 f) 4 . (−2)3 + 10 − 50 . (−7) + 2 g) 7 − (−5)2 + (−3)3 . 2 − 36 : (−2)2 h) 3 64 − (−2)3 . [10 − 2 . (5 − 6)] 66 NÚMEROS INTEIROS RELATIVOS Expressões envolvendo parênteses e colchetes Nas expressões em que aparecem ( ) e [ ] devemos obedecer à seguinte ordem: 10. Calcular as expressões entre os parênteses ( ). 20. Calcular as expressões entre os colchetes [ ]. Em cada uma das etapas, deve ser observada a ordem das operações. Exemplos a) 20 − [15 + (− 7 − 3)] + 6 = = 20 − [15 + (− 10)] + 6 = = 20 − [15 − 10] + 6 = = 20 − [5] + 6 = = 20 − 5 + 6 = 21 b) − 12 + [24 − (19 − 3 . 4) − 2] = = − 12 + [24 − (19 − 12) − 2] = = − 12 + [24 − 7 − 2] = = − 12 + 15 = 3 c) (−5)2 − [− 13 − 2 . (5 − 8)] = = (−5)2 − [− 13 − 2 . (−3)] = = (−5)2 − [− 13 + 6] = = (−5)2 − [−7] = = (−5)2 + 7 = = 25 + 7 = 32 d) (7 − 9)3 − 3 . [13 − (4 − 7)3] = = (−2)3 − 3 . [13 − (−3)3] = = (−2)3 − 3 . [13 − (−27)] = = (−2)3 − 3 . [13 + 27] = = (−2)3 − 3 . 40 = = (−2)3 − 120 = = − 8 − 120 = −128 MATEMÁTICA VOL. I 67 Exercício 31. Calcule as expressões: a) 4 + (5 . 8 − 64) : (−3) b) 10 + 2 . (− 2 + 3 − 5) c) 2 − 42 : [− 2 + 3 . (5 − 2)] d) 5 − 2 . [− 3 − (4 − 1)] + 3 e) [24 : (−10 + 23)] − 11 f) 52 – 32 – (3 –8 + 5) . (–1) Números racionais Números racionais absolutos Operações Números racionais absolutos Dada uma fração irredutível, se multiplicarmos o numerador e o denominador por todos os números naturais, diferentes de zero, obteremos o conjunto de todas as frações equivalentes à fração dada. Por exemplo: a) 5 , 10 , 15 , 20 , ... 2 4 6 8 As frações 5 , 10 , 15 , 20 etc. 2 4 6 8 representam o mesmo número racional absoluto porque são frações equivalentes. Outros exemplos: b) 3 , 6 , 9 , 12 , ... 1 2 3 4 As frações 3 , 6 , 9 , 12 etc. 1 2 3 4 representam o mesmo número racional absoluto porque são frações equivalentes. c) 0 , 0 , 0 , 0 , ... 1 2 3 4 As frações 0 , 0 , 0 , 0 etc. 1 2 3 4 representam o mesmo número racional absoluto porque são frações equivalentes. 3. MATEMÁTICA VOL. I 69 Generalizando, podemos representar um número racional absoluto na forma onde a ∈ N e b ∈ N✳. Representaremos o conjunto dos números racionais absolutos por Q+. Noções de número racional Se aos números racionais absolutos diferentes de zero atribuirmos os sinais + e −, obteremos os números racionais positivos e negativos. Exemplos + 5 ; – 1 ; + 3 ; + 8 ; – 10 3 4 7 2 2 O conjunto formado por todos os números racionais positivos, os negativos e o zero chama-se conjunto dos números racionais e é indicado por Q. Como fizemos em Z, os números positivos podem ser escritos sem o sinal +. • Qualquer número racional pode ser representado sob a forma onde a ∈ Z e b ∈ Z✳. Exemplos 2 ; – 5 ; – 6 ; 5 3 4 – 1 – 3 • Quando, no número racional escrito sob a forma de fração a b , o a for múltiplo do b, este número é equivalente a um número inteiro. Exemplos a) 10 = 5 2 b) – 20 = – 10 2 c) 0 = 0 12 a b a b 70 NÚMEROS RACIONAIS d) 5 = 1 5 e) – 4 = –1 4 Assim podemos estabelecer o diagrama: Pelo diagrama, podemos dizer que: • todo número natural é número inteiro, e que • todo número inteiro é número racional. Os números racionais podem ser representados sob a forma decimal. Para se obter a representação decimal dos números racionais, dividimos o nume- rador pelo denominador. Exemplos a) 5 = 2,5 2 5 2 10 2,5 0 b) – 4 = –0,8 5 4,0 5 0 0,8 ℚ ℤ ℕ MATEMÁTICA VOL. I 71 c) – 3 = –0,12 25 3,0 25 50 0,120 d) 5 = 1,666... 3 5 3 20 1,666 20 20 2 e) 5 = 0,8333... 6 5 6 20 0,8333 20 20 2 Observe que, quando o resto começa a repetir, o algarismo do quociente também começa a repetir. Essa repetição é representada por reticências (...). Exercício 1. Escreva os números racionais sob forma decimal: a) 11 2 b) 7 5 c) – 1 8 d) – 11 20 e) 1 3 f) – 1 3 g) – 4 9 h) – 7 6 72 NÚMEROS RACIONAIS Quando transformamos um número da forma fracionária para a forma decimal ocorrem três situações: 1a. O resultado é exato. Exemplos a) 5 = 2,5 2 b) – 4 = –0,8 5 c) – 3 = –0,12 25 Nesse caso, chamaremos de decimal exato. 2a. O resultado não é exato e um ou mais algarismos começam a se repetir indefi- nidamente, logo após a vírgula. Exemplos a) 5 = 1,666... 3 b) – 1 = –0,333... 3 c) 5 = 0,454545... 11 O número racional que na forma decimal apresenta essa situação é chamado de dízima periódica simples. O número formado pelo algarismo que se repete é o período. Exemplos –1,666... é o 6 que se repete, logo o período é 6. 0,454545... é o 45 que se repete, logo o período é 45. MATEMÁTICA VOL. I 73 Também podemos representar dízimas periódicas simples assim: –1,666... = 1,6 o ponto ( . ) significa que 6 é o período. 0,454545... = 0, o traço ( ) significa que 45 é o período. 3a. O resultado não é exato e ocorre a repetição de um ou mais algarismos inde- finidamente, mas entre a vírgula e o período existem algarismos que não se repetem. Exemplos a) 11 = 1,8333... 6 b) – 47 = –0,5222... 90 c) 101 = 0,102 990 O número racional que na forma decimal apresenta essa situação é chamado de dízima periódica composta. Na dízima periódica composta, a parte decimal que se repete recebe o nome de período e a parte decimal que não se repete recebe o nome de parte não periódica. Exercícios 2. Classifique os números racionais que seguem em decimal exato, dízima periódica simples e dízima periódica composta: a) 0,25 b) 0,252525... c) −5,333... d) 4,5333... e) 5,2 3. Qual é o período do número 5, 42? 4. Quais são o período e a parte não periódica do número 0,5232323...? 74 NÚMEROS RACIONAIS Transformação da forma decimal em fração Decimal exato Para transformar um número racional de forma decimal exata em fração, fazemos o seguinte: • Colocamos, no numerador da fração, o número decimal sem a vírgula. • Colocamos, no denominador da fração, o algarismo 1 seguido de tantos zeros quantas forem as casas decimais do número. Exemplos a) 0,25 = 25 = 25 : 5 = 5 : 5 = 1 100 100 : 5 20 : 5 4 2 casas 2 zeros b) 1,5 = 15 = 15 : 5 = 3 10 10 : 5 2 1 casa 1 zero c) 0,005 = 5 = 5 : 5 = 1 1.000 1.000 : 5 200 3 casas 3 zeros d) –3,75 = –375 = –375 : 5 = –75 : 5 = –15 100 100 : 5 20 : 5 4 Exercício 5. Escreva sob a forma a b os números decimais: a) 0,5 b) 3,2 c) 1,25 d) −0,45 e) 3,125 f) −0,016 g) 2,05 h) 0,025 MATEMÁTICA VOL. I 75 Dízima periódica simples Para transformar uma dízima periódica simples em fração, fazemos o seguinte: • Colocamos o período da dízima no numerador. • Colocamos, no denominador, tantos noves quantos forem os algarismos do período. • Se a dízima apresentar a parte inteira diferente de zero, devemos colocá-la an- tes da fração, obtendo, assim, um número misto. Se for necessário, a transfor- mamos em fração imprópria. Exemplos a) 0,555 ... = 5 9 Observe que o período 5 tem um algarismo. b) 0,363636 ... = 36 = 36 : 9 = 4 99 99 : 9 11 Observe que o período 36 tem dois algarismos. c) 5,324 = 5 324 = 5 324 : 3 = 5 108 = 5 108 : 3 = 5 36 : 3 999 999 : 3 333 333 : 3 111 : 3 parte inteira = 5 12 ou 197 37 37 Observe que o período 324 tem 3 algarismos. Exercício 6. Escreva sob a forma a b as dízimas periódicas simples: a) 0,333... b) −2,666... c) 4,060606... d) 0,4 e) 0,242424... f ) 0,513 76 NÚMEROS RACIONAIS Dízima periódica composta Para transformar uma dízima periódica composta em fração fazemos o seguinte: • Colocamos no numerador a parte não periódica seguida do período e subtraí mos a parte não periódica. • Colocamos no denominador tantos noves quantos forem os algarismos do período, seguidos de tantos zeros quantos forem os algarismos da parte não periódica. • Se apresentar parte inteira diferente de zero, esta deve ser colocada antes da fração, obtendo-se assim um número misto. Se for necessário, transformá-lo em fração imprópria. Exemplos a) 0,8333 = 83 – 8 = 75 = 75 : 3 = 25 : 5 = 5 90 90 90 : 3 30 : 5 6 Observe que a parte não periódica 8 tem um algarismo e o período 3 tem um algarismo. b) 2,1363636... = 2 136 – 1 = 2 135 = 2 135 : 5 = 2 27 : 9 = 2 3 990 990 990 : 5 198 : 9 22 Observe que a parte não periódica 1 tem um algarismo e o período 36 tem 2 algarismos. c) 3,0666... = 3 06 – 0 = 3 6 = 3 1 90 90 15 d) 0,253 = 253 – 25 = 228 : 3 = 76 : 2 = 38 : 2 = 19 900 900 300 : 2 150 : 2 75 Exercício 7. Escreva sob a forma a b as dízimas periódicas compostas: a) 0,3555... b) 2,0444... c) 0,375 d) 2,4666... e) 0,513 f ) 1,627 MATEMÁTICA VOL. I 77 Representação na reta numérica Os números racionais podem ser representados na reta numérica. Assim: Oposto ou simétrico Já vimos, no conjunto Z, que: • oposto de +3 é −3 • oposto de −5 é 5 • oposto de 0 é 0 Do mesmo modo, temos que: • oposto de – 3 4 é + 3 4 • oposto de – 7 3 é + 7 3 • oposto de 2,5 é −2,5 Generalizando temos: se a é um número racional, o oposto de a é –a. Exercício 8. Dê o oposto dos números racionais a seguir: a) – 1 2 b) 3 5 c) −1,25 d) 0,6 e) –2 1 4 –6 –5 –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 5 6–5,5 3,5 4,5 –4,75 –3,5 – 5 2 – 3 2 – 1 2 – 3 4 – 1 4 1 2 3 2 5 2 5 4 78 NÚMEROS RACIONAIS –2,5 –2 –1 0 1 2 +2,5 e) – 1 2 f) + 10 7 g) |–15| Comparação Para comparar números racionais, podemos observar as posições que estes ocu- pam na reta numérica. Os números crescem da esquerda para a direita. Observe a reta numérica: Valor absoluto ou módulo Observe a reta numérica abaixo. Veja que −2,5 e +2,5 estão à mesma distância do zero, logo têm os módulos iguais. Indicaremos do mesmo modo que em Z. |–2,5| = 2,5 |+2,5| = 2,5 Como o módulo de um número positivo e o módulo de um número negativo não têm sinais, podemos dizer que módulo de um número racional é sempre um número racional absoluto. Exercício 9. Escreva os valores correspondentes aos módulos a seguir: a) – 3 7 b) + 5 6 c) |0| d) |–0,25| –6 –5 –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 5 6–5,5 3,5 4,5 –4,75 –3,5 – 5 2 – 3 2 – 1 2 – 3 4 – 1 4 1 2 3 2 5 2 5 4 MATEMÁTICA VOL. I 79 Veja que: 0 < 1 2 – 1 < 0 2 –2,5 < – 1 2 – 7 < 4,5 2 5 < 4,5 2 Exercícios 10. Observe a reta numérica dada anteriormente e escreva em ordem crescente os números: 3 ; – 5 ; –2,5; 9 ; – 3 e 0 4 4 4 2 11. Observe a reta numérica e escreva em ordem decrescente os números: –4,5; 4,5; 0; – 3 ; – 7 ; 5 ; e 5 2 2 24 12. Substitua o Δ pela palavra maior ou menor (observe a reta numérica): a) Qualquer número positivo é Δ que zero. b) Qualquer número negativo é Δ que zero. c) Qualquer número negativo é Δ que qualquer número positivo. d) Entre dois números negativos o Δ será o que possuir o maior valor absoluto. Dois números racionais a b e c d são equivalentes se: a . d = b . c Exemplos a) 5 = 15 3 9 porque 5 . 9 = 3 . 15 80 NÚMEROS RACIONAIS b) 3 = 12 1 4 porque 3 . 4 = 1 . 12 Para comparar dois números racionais positivos a b e c d podemos fazer o seguinte: • multiplicar o numerador da 1a fração pelo denominador da 2a fração; • multiplicar o numerador da 2a fração pelo denominador da 1a fração; • comparar os resultados. Exemplos a) 5 > 4 3 5 pois 5 . 5 > 4 . 3 b) 7 < 5 6 4 pois 7 . 4 < 5 . 6 Exercício 13. Substitua o Δ pelo sinal > ou < tornando verdadeiras as sentenças: a) 5 Δ 4 3 5 b) 8 Δ 7 9 8 c) 3 Δ 5 2 7 d) 3 Δ 5 4 7 e) 10 Δ 11 9 8 f ) 7 Δ 9 6 8 Para comparar dois números racionais negativos a b e c d podemos fazer o seguinte: MATEMÁTICA VOL. I 81 • compararmos os valores absolutos dos números racionais; • se, na comparação, o valor absoluto da 1a fração for menor do que o valor ab- soluto da 2a fração, conclui-se que a 1a fração é maior do que a 2a fração. Lembremos que, dados dois números racionais negativos, o número de menor valor absoluto é maior do que o número de maior valor absoluto. Exemplos a) – 6 e – 7 5 6 Comparando os valores absolutos, – 6 e – 7 5 6 pois 6 . 6 > 5 . 7 Logo: – 6 < – 7 5 6 b) – 3 e – 6 7 13 Comparando os valores absolutos, – 3 > – 6 7 13 pois 3 . 13 > 7 . 6 Logo: – 3 > – 6 7 13 Exercício 14. Substitua o Δ pelo sinal < ou > tornando verdadeiras as sentenças: a) – 5 Δ – 8 7 11 b) – 9 Δ – 3 13 5 c) – 21 Δ – 5 7 2 d) – 3 Δ – 4 2 3 e) – 7 Δ – 9 6 8 f ) – 12 Δ – 4 11 3 82 NÚMEROS RACIONAIS Outro modo de comparar números racionais sob a forma é a seguinte: • Se forem positivos com denominadores iguais, comparamos os numeradores. Exemplos a) 3 < 5 4 4 pois 3 > 5 b) 7 > 5 6 6 pois 7 > 5 • Se forem negativos com denominadores iguais, atribuímos o sinal negativo aos numeradores e os comparamos. Exemplos a) – 3 > – 5 4 4 pois –3 > –5 b) _ 7 < – 5 6 6 pois –7 < –5 • Se os denominadores forem diferentes reduzimos ao mesmo denominador e recaímos nos casos anteriores. Exemplos a) 11 e 7 6 4 • Reduzindo ao mesmo denominador: mmc (6, 4) = 12 11 = (12 : 6) . 11 = 22 6 12 12 7 = (12 : 6) . 7 = 21 4 12 12 MATEMÁTICA VOL. I 83 22 > 21 logo 11 > 7 12 12 6 4 b) – 13 e – 7 8 3 • Reduzindo ao mesmo denominador: mmc (8, 3) = 24 – 13 = – (24 : 8) . 13 = – 39 8 24 24 – 7 = – (24 : 3) . 7 = – 56 4 24 24 – 39 > – 56 logo – 13 > – 7 24 24 8 3 Esse processo é trabalhoso, porém será útil para ordenar números racionais escritos sob a forma. Outro exemplo: Escrever em ordem crescente os números racionais: 5 ; 3 ; 7 e 7 6 4 8 12 Observe que, reduzindo ao mesmo denominador, basta comparar os numeradores. Então, vamos reduzi-los ao mesmo denominador: 5 , 3 , 7 , 7 6 4 8 12 mmc (6, 4, 8, 12) = 24 (24 . 6) . 5 ; (24 . 4) . 3 ; (24 . 8) . 7 ; (24 . 12) . 7 24 24 24 24 20 , 18 , 21 , 14 → 14 , 18 , 20 , 21 logo 7 < 3 < 5 < 7 24 24 24 24 24 24 24 24 12 4 6 8 84 NÚMEROS RACIONAIS Exercício 15. Escreva na ordem crescente os números racionais: a) 3 ; – 1 ; 0 ; 5 ; – 3 4 2 6 4 b) 7 ; – 2 ; 7 ; – 1 8 3 12 2 Operações Nas operações com números racionais, levamos em consideração as regras estu- dadas em números decimais, frações e números inteiros. Adição e subtração Para efetuar adição e subtração de números racionais (sob a forma a b ), conside- ramos as seguintes situações: • Os denominadores são iguais: Conserva-se o denominador comum e adicionam-se ou subtraem-se os numeradores. Exemplos a) 5 + 1 = 5 + 1 = 6 = 3 8 8 8 8 4 b) 11 – 10 = 11 – 10 = 1 4 4 4 4 c) – 3 – 2 = –3 – 2 = –5 = – 5 7 7 7 7 7 d) – 5 – – 1 = –5 + 1 = –5 + 1 = –4 = – 4 9 9 9 9 9 9 9 eliminando os parênteses MATEMÁTICA VOL. I 85 Se aparecer número misto na operação, é conveniente transformá-lo em fração imprópria. Exemplos a) + 1 2 – –2 1 = +1 2 + 2 1 = 3 . 1 + 2 + 3 . 1 + 2 = 5 + 7 = 3 3 3 3 3 3 3 3 = 12 = 4 3 b) 5 + – 3 – –1 7 = 5 – 3 + 1 7 = 5 – 3 + 15 = 5 – 3 + 15 = 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 = 17 = 2 1 8 8 Exercícios 16. Calcule a soma ou a diferença conforme o caso: a) – 5 + – 4 11 11 b) + 7 – – 2 15 15 c) + 3 + – 2 7 7 d) – 1 – – 5 6 6 e) –1 5 + + 7 9 9 f) –1 9 – + 7 13 13 17. Calcule o valor das expressões: a) 8 – 7 + 4 15 15 15 b) 1 + 1 2 – 3 1 5 5 5 c) – 4 – 5 – 7 9 9 9 d) 3 1 – – 4 – 1 7 7 7 transformando em fração imprópria eliminando os parênteses 86 NÚMEROS RACIONAIS • Os denominadores são diferentes: Nesse caso, devemos reduzir ao mesmo denominador. Exemplos eliminando os parênteses a) – 5 + + 3 = – 5 + 3 = –10 + 9 = – 1 6 4 6 4 12 12 reduzindo ao mesmo denominador mmc (6,4) = 12 b) + 7 – –1 2 = 7 +1 2 = 7 + 5 = 7 + 15 = 22 = 2 4 9 3 9 3 9 3 9 9 9 mmc (9,3) = 9 c) – 5 + – 1 – – 3 = – 5 – 1 + 3 = –20 – 8 + 9 = – 19 6 3 8 6 3 8 24 24 mmc (6, 3, 8) = 24 d) 1 1 – (+2) + – 1 = 5 – 2 – 1 = 15 – 24 – 4 = – 13 = –1 1 4 3 4 1 3 12 12 12 mmc (4, 3) = 12 Observe que 2 = 2 1 Exercícios 18. Calcule as diferenças ou somas: a) – 5 + – 1 6 4 b) – 6 – – 1 7 14 c) + 1 + – 1 3 6 d) (–2) – + 3 8 e) +1 2 + +7 9 6 f) (–0,5) – + 1 5 MATEMÁTICA VOL. I 87 19. Calcule o valor das expressões: a) 2 – 4 – – 5 + 3 3 5 6 10 b) 3 – 1 – 2 – 7 4 8 c) (0,2 – 0,3) – 1 – 1 3 2 d) 0,8 – 4 – 0,5 – 3 5 10 Propriedade da adição e subtração • Fechamento + 3 + – 1 = 2 5 5 5 + 3 ∈ Q, – 1 ∈ Q e 2 ∈ Q 5 5 5 Generalizando: a ∈ Q, b ∈ Q então a + b ∈ Q • Comutativa + 3 + – 1 = 2 5 5 5 – 1 + + 3 = 2 5 5 5 + 3 + – 1 = – 1 + + 3 5 5 5 5 Generalizando: a + b = b + a • Associativa + 3 + + 1 + – 5 = – 2 + – 5 = – 7 8 8 8 8 8 8 – 3 + + 1 + – 5 = – 3 + – 4 = – 7 8 8 8 8 8 8 – 3 + + 1 + – 5 = – 3 + + 1 + – 5 8 8 8 8 8 8 Generalizando: (a + b) + c = a + (b + c) 88 NÚMEROS RACIONAIS • Elemento neutro – 5 + 0 = 0 + – 5 = – 5 9 9 9 Generalizando: a + 0 = a e 0 + a = a • Oposto ou simétrico 5 + – 5 = 0 8 8 – 5 + + 5 = 0 8 8 Generalizando: a + (−a) = 0 e −a + a = 0 Para qualquer número racional a, existe o oposto que é –a. Observe que a subtração é fechada em Q. – 3 – – 5 = 2 7 7 7 – 3 ∈ Q, – 5 ∈ Q e 2 ∈ Q 7 7 7 Generalizando: se a ∈ Q e b ∈ Q, então a − b ∈ Q. Multiplicação Na multiplicação em Q, valem as mesmas regras de sinais usadas em Z. Assim, temos: O produto de dois números racionais de sinais iguais é positivo. (+) . (+) = + e ( − ) . ( − ) = + O produto de dois números de sinais diferentes é negativo. ( − ) . (+) = − e (+) . ( − ) = − MATEMÁTICA VOL. I 89 Para multiplicar números racionais (na forma ) fazemos o seguinte: • multiplicamos os numeradores; • multiplicamos os denominadores; • colocamos o sinal de acordo com a regra. Exemplos a) – 2 . + 1 = – 2 . 1 = – 2 5 3 5 . 3 15 b) + 3 . + 2 = + 3 . 2 = 6 = 3 4 5 4 . 5 20 10 c) –1 1 . – 5 = – 3 . – 5 = + 15 = 5 = 1 1 2 6 2 6 12 4 4 d) (–0,2) . + 3 = – 2 . + 3 = – 6 = – 3 4 10 4 40 20 e) 4 . – 5 = 4 . – 5 = – 20 – 10 = –3 1 6 1 6 6 3 3 Na multiplicação, podemos simplificar o numerador de uma fração com o deno- minador da outra fração. Exemplos a) 12 . – 10 = – 4 . 2 = – 8 = –2 2 5 9 1 . 3 3 3 4 1 2 3 b) – 15 . – 12 . – 5 = – 15 = –1 7 8 5 12 8 8 1 1 1 1 Observe que a simplificação na própria fração é válida. 90 NÚMEROS RACIONAIS Exercícios 20. Calcule os produtos: a) + 5 . – 2 6 3 b) – 5 . + 4 . – 3 8 3 10 c) – 3 . – 6 4 5 d) – 7 . – 6 . – 1 3 7 4 e) –2 1 . + 3 2 5 f) (+0,2) . + 10 . – 3 3 5 g) + 18 . (–3) 21 h) – 6 . (–14) . – 5 7 12 21. Calcule o valor das expressões: a) 3 + – 5 . – 3 4 6 5 b) 3 + – 5 . – 3 4 6 5 c) 3 . – 5 + – 3 4 6 5 d) 3 . – 5 – – 3 4 6 5 Propriedades da multiplicação • Fechamento + 5 . – 1 = – 5 3 2 6 + 5 ∈ Q, – 1 ∈ Q e – 5 ∈ Q 3 2 6 Generalizando: se a ∈ Q e b ∈ Q, então a . b ∈ Q. • Comutativa – 2 . – 4 = + 8 3 5 15 – 4 . – 2 = + 8 5 3 15 – 2 . – 4 = – 4 . – 2 3 5 5 3 Generalizando: a . b = b . a MATEMÁTICA VOL. I 91 • Associativa + 5 . – 1 . – 7 = – 5 . – 7 = 35 3 2 2 6 2 12 + 5 . – 1 . – 7 = + 5 . + 7 = 35 3 2 2 3 4 12 Generalizando: (a . b) . c = a . (b . c) • Elemento neutro O elemento neutro na multiplicação é o número 1. 1 . – 3 = – 3 e – 3 . 1 = – 3 4 4 4 4 Generalizando: a = a . 1 = a O zero na multiplicação 0 . + 6 = 0 7 + 6 . 0 = 0 7 Generalizando: 0 . a = a . 0 = 0 • Distributiva da multiplicação em relação à adição e subtração 2 . 5 + 1 = 2 . 6 = 4 3 7 7 3 7 7 1 2 2 . 5 + 2 . 1 = 10 + 2 = 12 = 4 3 7 3 7 21 21 21 7 2 . 5 + 1 = 2 . 5 + 2 . 1 = 4 3 7 7 3 7 3 7 7 Generalizando: a . (b + c) = a . b + a . c a . (b − c) = a . b − a . c 92 NÚMEROS RACIONAIS • Inverso ou recíproco – 3 . – 5 = + 15 = 1 5 3 15 (+4) . + 1 = + 4 = 1 4 4 Generalizando: a . b = ab = 1 b a ba a e b ≠ 0 ou a . 1 = a = 1 b a a ≠ 0 Para qualquer número racional a b , diferente de zero, existe o inverso que é b a . Exemplos a) O inverso de + 3 4 é – 4 3 b) O inverso de – 5 3 é – 2 5 c) O inverso de −7 é – 1 7 Observe que: • zero não tem inverso; • inverso de 1 é 1; • um número racional e seu inverso têm o mesmo sinal. Exercícios 22. Dê o inverso de: a) – 4 5 b) + 3 2 MATEMÁTICA VOL. I 93 c) − 2 d) – 8 3 e) – 3 8 f) +10 g) – 1 5 h) −1 23. Aplique a propriedade comutativa, sem efetuar os cálculos. – 2 . + 5 3 7 24. Aplique a propriedade distributiva, sem efetuar os cálculos. – 1 + 2 . + 7 4 5 3 As palavras de, da, das e dos podem ser utilizadas para indicar uma multiplicação. Exemplos a) 2 de 1 = 2 . 1 = 2 3 5 3 5 15 b) 5 dos 8 = 5 . 8 = 10 4 9 4 9 9 2 1 c) 3 de 120 km = 3 . 120 km = 90 km 4 4 1 30 1 d) 2 dos 3 de 30 dias = 2 . 3 . 30 dias = 9 dias 5 4 5 4 1 1 1 1 1 15 3 94 NÚMEROS RACIONAIS Exercícios 25. Calcule: a) 3 de 5 4 6 b) 5 da metade de 90 minutos 6 c) 2 dos 5 de 48 h 5 8 d) 1 dos 2 de 36 polegadas 3 3 26. Resolva. Um operário recebe R$ 18.000,00 e gasta 1 3 de aluguel. Quanto ele gasta de aluguel? Divisão Para dividir números racionais (na forma
Compartilhar