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Aula 07
Matemática e suas Tecnologias p/ ENEM 2016
Professores: Arthur Lima, Hugo Lima
MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM
TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS
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1. TEORIA
1.1.FUNÇÕES EXPONENCIAIS
De maneira geral, dizemos que funções do tipo f(x) = ax são
funções exponenciais. A função f(x) = 2x é um exemplo de função
exponencial. Repare que, neste caso, a variável x encontra-se no
expoente.
Numa função exponencial do tipo f(x) = ax , o coeficiente “a”
precisa ser maior do que zero, e também diferente de 1 (afinal 1 elevado
a qualquer número é sempre igual a 1).
Você verá que todos os valores de f(x) serão positivos. Assim, a
função exponencial tem domínio no conjunto dos números reais (R) e
contradomínio no conjunto dos números reais positivos (isto é, o zero não
está incluso). Ou seja, temos uma função do tipo f: R R+*.
Se a > 1, a função é crescente. Já se 0 < a < 1, a função é
decrescente. A título de exemplo, veja como são os gráficos de f(x) = 2x
(crescente) e de g(x) = 0,5x (decrescente):
Repare que g(x) = 0,5x aproxima-se bastante do eixo horizontal à
medida que o valor de x cresce (para a direita), entretanto esta função
nunca toca o eixo horizontal. Da mesma forma, f(x) = 2x aproxima-se
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bastante do eixo horizontal à medida que o valor de x decresce (para a
esquerda), mas esta função também nunca toca o eixo horizontal.
Um caso especial da função exponencial é aquele onde o coeficiente
a é o famoso “número de Euler”, representado pela letra “e”, e cujo valor
é um número irracional: e = 2,718281... Trata-se da função f(x) = ex
que, como veremos ao estudar as funções logarítmicas, é o inverso da
função g(x) = lnx.
Esta função f(x) = ex é crescente, dado que e > 1:
1.2 FUNÇÕES LOGARÍTMICAS
Antes de conhecermos as funções logarítmicas, penso ser
interessante relembrar o conceito de logaritmo e suas principais
propriedades.
Sabemos que 32 = 9. Portanto, o número ao qual 3 precisa ser
elevado para atingir o valor 9 é o número 2. É exatamente isto que o
logaritmo expressa. Ou seja, o logaritmo de 9 na base 3 é 2: log39 = 2.
Grave esta relação:
32 = 9 log39 = 2
De maneira equivalente, podemos dizer que:
24 = 16 log216 = 4
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Na expressão logab = c, chamamos o número “a” de base do
logaritmo. Veja que o resultado do logaritmo (c) é justamente o expoente
ao qual deve ser elevada a base “a” para atingir o valor b.
De modo bastante resumido, as propriedades mais importantes dos
logaritmos são:
a)
logbaa b . Exemplo:
17
5log5 17
b) log .logna ab n b . Exemplo:
2
5 5log 12 2.log 12
c) log ( . ) log loga a abc b c . Exemplo: 2 2 2log (3.4) log 3 log 4
d) log ( / ) log loga a ab c b c . Exemplo: 2 2 2log (3/ 4) log 3 log 4
e)
log
log
log
c
a
c
b
b
a
. Exemplo: 52
5
log 10
log 10
log 2
Para exercitar as propriedades do logaritmo, resolva a questão a
seguir:
1. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Encontre o valor de X na expressão
abaixo:
logX = log 5 + log2 5 + log2
RESOLUÇÃO:
Se logX = log 5 + log2 5 + log2, então podemos dizer também
que:
log log 5 log2 5 log210 10X
Lembrando das propriedades das potências, temos que:
log log 5 log2 5 log210 10 10 10X
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E lembrando da propriedade dos logaritmos de que log
b
aa b ,
temos:
5 2 5 2X
20X
Resposta: 20
Obs.: na resolução acima utilizamos a propriedade a) dos
logaritmos. Veja uma segunda forma de resolver (e mais rápida), com
base na propriedade c) que estudamos:
logX = log 5 + log2 5 + log2
logX = log( 5×2 5×2)
logX = log(20)
X = 20
A função f(x) = log5(x) é um exemplo de função logarítmica. Veja
que nela a variável x encontra-se dentro do operador logaritmo. De
maneira mais genérica, dizemos que as funções do tipo f(x) = loga(x) são
funções logarítmicas. Assim como nas exponenciais, o coeficiente a
precisa ser positivo (a > 0) e diferente de 1.
Aqui há uma inversão: o domínio é formado apenas pelos números
reais positivos (pois não há logaritmo de número negativo) e o
contradomínio é o conjunto dos números reais. Ou seja, temos f: R+*
R.
Para exercitar, vamos calcular o domínio da função f(x) = log2(3x –
1). Veja que é preciso que 3x – 1 seja positivo, ou seja:
3x – 1 > 0
x > 1/3
Assim, o domínio é D = {x R | x > 1/3}.
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Se a > 1, a função é crescente. Já se 0 < a < 1, a função é
decrescente. A título de exemplo, veja os gráficos de f(x) = log2x e de
g(x) = log0,5x:
Observe ainda a relação entre os gráficos da função logarítmica
crescente f(x) = log2x e da função exponencial crescente g(x) = 2x:
Repare que estes gráficos são simétricos em relação à reta
pontilhada, que é conhecida como “bissetriz dos quadrantes ímpares”. É
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como se esta linha funcionasse como um “espelho” entre as duas funções,
de modo que uma reflete a outra.
Da mesma forma, veja a relação entre os gráficos da função
logarítmica decrescente f(x) = log0,5x e da função exponencial
decrescente g(x) = 0,5x:
Mais uma vez os gráficos também são simétricos em relação à
bissetriz dos quadrantes ímpares. É por isso que dizemos que as funções
logarítmica e exponencial são inversas entre si.
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2. RESOLUÇÃO DE EXERCÍCIOS
Trabalharemos agora alguns exercícios de fixação, quatro do ENEM
e também questões de outros vestibulares. O assunto desta aula não é
um assunto muito cobrado pelo ENEM, mas pode cair! Lembre-se: é
muito importante que você execute os cálculos à mão, pois é assim que
você deverá fazer na hora da prova. Além disso, é com a prática que
vamos ficar cada vez melhores.
2. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Diga se a função abaixo é uma função
exponencial:
f(x) = (-2)x
RESOLUÇÃO:
Sabemos que uma função exponencial é do tipo f(x) = ax, onde a deve
ser um número positivo (a>0) e diferente de 1. Na função do enunciado
temos um número negativo na base (posição “a”) e, portanto, não é uma
exponencial.
RESPOSTA: Sim
3. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Calcule f(8) na função abaixo:
f(x) = 2. Log6(3x/4)
RESOLUÇÃO:
Para obter f(8), basta substituir x por 8:
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f(x) = 2. Log6(3x/4)
f(8) = 2. Log6(3.8/4)
f(8) = 2. Log6(24/4)
f(8) = 2. Log6(6)= 2
RESPOSTA: 2
4. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Calcule o valor de y na expressão abaixo
para x = 3.
y = 500 2 ڄx
RESOLUÇÃO:
Com x = 3, temos:
y = 500 . 23
y = 500 . 8
y = 4000
RESPOSTA: 4000
5. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Encontre o valor de x na função abaixo
para y = 640.
y = 10 . 2x
RESOLUÇÃO:
Sendo y = 640, temos:
y = 10 . 2x
640 = 10 . 2x
64 = 2x
26 = 2x
Portanto, x = 6.
RESPOSTA: 6
6. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Sendo x a variável e r e ┡ duas
constantes, encontre a relação entre r e ┡ na igualdade abaixo:
e┡x = (1+r)x
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RESOLUÇÃO:
Como temos variáveis nos expoentes, devemos lembrar de utilizar
logaritmos para resolver. Podemos igualar os logaritmos neperianos (ln)
de ambos os lados, e em seguida utilizar as propriedades básicas dos
logaritmos:
ln (e┡x) = ln(1+r)x
┡x.ln (e) = x.ln(1+r)
┡x.1 = x.ln(1+r)
┡x = x.ln(1+r)
┡ = ln(1+r)
e┡ = 1 + r
e┡ – 1 = r
RESPOSTA: e┡ – 1 = r
7. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Sabendo que f(5) =
1
2
para a função f(x)
= logb x, descubra qual a base b do logaritmo dessa função.
RESOLUÇÃO:
f(x) = logb x
f(5) = logb 5
1/2 = logb 5
b1/2 = 5
5b
b = 25
RESPOSTA: 25
8. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Reescreva a função abaixo em função da
variável y:
y = 10x+3 - 7
RESOLUÇÃO:
Temos:
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y = 10x+3 – 7
y + 7 = 10x+3
log (y + 7) = log 10x+3
log (y + 7) = (x + 3) . log 10
log (y + 7) = (x + 3) . 1
log (y + 7) = x + 3
log (y + 7) – 3 = x
RESPOSTA: x = log (y + 7) – 3
9. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Reescreva a função abaixo em função da
variável y:
y = 53x
RESOLUÇÃO:
Tirando o logaritmo de base 5 dos dois lados, ficamos com:
log5 (y) = log5 (53x)
log5 (y) = 3x.log5 (5)
log5 (y) = 3x.1
log5 (y) = 3x
(1/3) . log5 (y) = x
log5 (y1/3) = x
35log y = x
RESPOSTA: x = 35log y
10. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Encontre a expressão que dá o valor de x
a partir da igualdade abaixo:
6
25
2
x
RESOLUÇÃO:
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Temos:
6
25
2
x
6x = 2 . 25
(2.3)x = 2.25
log(2.3)x = log(2.25)
x. log(2.3) = log(2.25)
x. (log2 + log3) = log2 + log25
Vamos tentar substituir o log25 por outros mais usuais. Vamos
tentar “forçar” aparecer algum logaritmo conhecido. Uma possibilidade é
lembrar que 25 = 100 / 4. Assim,
x. (log2 + log3) = log2 + log(100/4)
x. (log2 + log3) = log2 + (log100 - log4)
x. (log2 + log3) = log2 + (log102 – log22)
x. (log2 + log3) = log2 + (2.log10 – 2.log2)
x. (log2 + log3) = log2 + 2.1 – 2.log2
x. (log2 + log3) = 2 – log2
x = (2 – log2) / (log2 + log3)
RESPOSTA: x = (2 – log2) / (log2 + log3)
11. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Calcule f(0) na função abaixo:
f(x) = 20 + 15log125(x + 5)
RESOLUÇÃO:
Para obter f(0), basta substituir x por 0. Assim,
f(x) = 20 + 15 x log125(x + 5)
f(0) = 20 + 15 x log125(0 + 5)
f(0) = 20 + 15 x log125(5)
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Repare que 53 = 125, ou seja, 1/335 125 125 . Sabendo disso,
temos:
f(0) = 20 + 15 x log125(1251/3)
f(0) = 20 + 15 x (1/3) x log125(125)
f(0) = 20 + 15 x (1/3) x 1
f(0) = 20 + 5 = 25
RESPOSTA: 25
12. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Encontre o valor de x de forma que a
imagem da função abaixo seja 243.
f(x) = 3x+3
RESOLUÇÃO:
Sabemos que o conjunto imagem nos mostra os valores que f(x)
assume para cada valor que x possa assumir, ou seja, para cada valor do
domínio.
Pelas regras de fatoração, sabemos que 243 = 3 x 3 x 3 x 3 x 3 =
35. Substituindo na função, para que a imagem seja 243, temos:
243 = 3x+3
35 = 3x+3
5 = x + 3
x = 2
RESPOSTA: 2
Texto para a questão 13
A população mundial está ficando mais velha, os índices de natalidade
diminuíram e a expectativa de vida aumentou. No gráfico seguinte, são
apresentados dados obtidos por pesquisa realizada pela Organização das
Nações Unidas (ONU), a respeito da quantidade de pessoas com 60 anos
ou mais em todo o mundo. Os números da coluna da direita representam
as faixas percentuais. Por exemplo, em 1950 havia 95 milhões de pessoas
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com 60 anos ou mais nos países desenvolvidos, número entre 10% e
15% da população total nos países desenvolvidos.
13. ENEM - 2009) Suponha que o modelo exponencial y = 363e0,03x, em
que x = 0 corresponde ao ano 2000, x = 1 corresponde ao ano 2001, e
assim sucessivamente, e que y é a população em milhões de habitantes
no ano x, seja usado para estimar essa população com 60 anos ou mais
de idade nos países em desenvolvimento entre 2010 e 2050. Desse
modo, considerando e0,3 = 1,35, estima-se que a população com 60 anos
ou mais estará, em 2030, entre
A) 490 e 510 milhões.
B) 550 e 620 milhões.
C) 780 e 800 milhões.
D) 810 e 860 milhões.
E) 870 e 910 milhões.
RESOLUÇÃO:
Veja que x = 0 corresponde ao ano 2000, x = 1 corresponde ao ano
2001, e assim sucessivamente. Logo, o ano 2030 corresponde a x = 30.
Substituindo esse valor na função que dá a população, temos:
y = 363e0,03x
y = 363e0,03(30)
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y = 363e0,9
y = 363e0,3+0,3+0,3
y = 363e0,3e0,3e0,3
y = 363(1,35)(1,35)(1,35)
y = 893 milhões
Resposta: E
14. ENEM - 2013) Em setembro de 1987, Goiânia foi palco do maior
acidente radioativo ocorrido no Brasil, quando uma amostra de césio-137,
removida de um aparelho de radioterapia abandonado, foi manipulada
inadvertidamente por parte da população. A meia-vida de um material
radioativo é o tempo necessário para que a massa desse material se
reduza à metade. A meia-vida do césio-137 é 30 anos e a quantidade
restante de massa de um material radioativo, após t anos, é calculada
pela expressão · 2,7 ktM t A , onde A é a massa inicial e k é uma
constante negativa.
Considere 0,3 como aproximação para log102. Qual o tempo necessário,
em anos, para que uma quantidade de massa do césio-137 se reduza a
10% da quantidade inicial?
A) 27
B) 36
C) 50
D) 54
E) 100
RESOLUÇÃO:
Utilizaremos nessa questão as seguintes propriedades:
log ( / ) log loga a ab c b c
log .logna ab n b
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Primeiramente, vamos encontrar o valor da constante k. A meia-
vida do césio-137 é de 30 anos. Logo, para M(t) = A/2 (correspondente à
massa após decorrido o período de uma meia-vida) temos:
· 2,7 ktM t A
A/2 = A (2,7)30k
1/2 = 2,730k
log (1/2) = log 2,730k
log 1 – log 2 = 30k log 2,7
-0,3 = 30k log 2,7
k = -0,01 / (log 2,7)
A partir de uma massa inicial A, queremos saber quanto tempo leva
para chegarmos à massaM(t) = 10% A. Substituindo na fórmula, temos:
M(t) = A(2,7)kt
10% A = A(2,7)kt
0,1=2,7kt
log(0,1)=log(2,7kt)
log(10-1)=log(2,7kt)
-log(10)=kt.log(2,7)
-1= t.log(2,7)[-0,01 / (log 2,7)]
-1 = t (-0,01)
t = 100 anos
Resposta: E
15. ENEM – 2015) Um engenheiro projetou um automóvel cujos vidros
das portas dianteiras foram desenhados de forma que suas bordas
superiores fosse representadas pela curva de equação y = log (x),
conforme a figura.
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A forma do vidro foi concebida de modo que o eixo x sempre divida ao
meio a altura h do vidro e a base do vidro seja paralela ao eixo x.
Obedecendo a essas condições, o engenheiro determinou uma expressão
que fornece a altura h do vidro em função da medida n de sua base, em
metros.
A expressão algébrica que determina a altura do vidro é
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
RESOLUÇÃO:
Reveja a Figura abaixo com algumas marcações importantes:
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Sabemos que a equação da curva é dada por y = log(x). O que
vamos fazer é relacionar os valores n e h com a equação dessa curva.
Veja que os pontos extremos da curva (em vermelho) são de nosso
conhecimento. As coordenadas do ponto mais à esquerda são (x;-h/2). Já
para o outro ponto temos as seguintes coordenadas: (x+n;h/2).
Substituindo as coordenadas do primeiro ponto na curva y = log(x)
temos:
-h/2 = log x
Substituindo as coordenadas do segundo ponto na curva y = log(x)
temos:
h/2 = log (x+n)
Somando as duas equações anteriores temos:
-h/2 + h/2 = log x + log (x+n)
0 = log x + log (x+n)
Usando a propriedade log ( . ) log loga a abc b c temos:
log x + log (x+n) = log(x(x+n)) = 0
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log (x2+nx) = 0
Sabemos que para um log ser zero é necessário que estejamos
fazendo o log do número 1, visto que 100 = 1. Assim:
x2+nx = 1
x2+nx – 1 = 0
Aplicando Báskara temos:
2
2
4(1)( 1)
2(1)
4
2
n n
x
n n
x
Repare na Figura que o gráfico está todo à esquerda do eixo y, ou
seja, a curva apresenta apenas valores positivos para x. Assim, ficamos
apenas com:
2 4
2
n n
x
Substituindo o valor de x encontrado em função de n na equação do
ponto mais à direita no gráfico, temos:
2
2
log( )
2
4
2 log
2
4
2log
2
h
x n
n n
h n
n n
h
Resposta: E
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16. ENEM - 2011) A Escala e Magnitude de Momento (abreviada como
MMS e denotada como MW), introduzida em 1979 por Thomas Haks e
Hiroo Kanamori, substituiu a Escala de Richter para medir a magnitude
dos terremotos em termos de energia liberada. Menos conhecida pelo
público, a MMS é, no entanto, a escala usada para estimar as magnitudes
de todos os grandes terremotos da atualidade. Assim como a escala
Richter, a MMS é uma escala logarítmica.
MW e M0 se relacionam pela fórmula:
10 0
2 –10,7
3W
M log M
onde M0 é o momento sísmico (usualmente estimado a partir dos
registros de movimento da superfície, através dos sismogramas), cuja
unidade é o dinaڄcm. O terremoto de Kobe, acontecido no dia 17 de
janeiro de 1995, foi um dos terremotos que causaram maior impacto no
Japão e na comunidade científica internacional. Teve magnitude MW =
7,3.
U.S. GEOLOGICAL SURVEY. Historic Earthquakes.
Disponível em: http://earthquake.usgs.gov. Acesso em: 1 maio 2010
(adaptado).
Mostrando que é possível determinar a medida por meio de
conhecimentos matemáticos, qual foi o momento sísmico M0 do terremoto
de Kobe (em dinaڄcm)?
A)
5,1010
B)
0,7310
C)
12,0010
D)
21,6510
E)
27,0010
RESOLUÇÃO:
Basta substituir os valores na fórmula. O enunciado nos disse que
MW = 7,3. Logo:
10 0
2 –10,7
3W
M log M
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7,3 = -10,7 + (2/3) log M0
18 = (2/3) log M0
18 (3/2) = log M0
27 = log M0
M0=1027
Resposta: E
17. UFRGS – VESTIBULAR – 2012) O número log27 está entre:
a) 0 e 1
b) 1 e 2
c) 2 e 3
d) 3 e 4
e) 4 e 5
RESOLUÇÃO:
Vamos chamar o número log27 de x. Assim:
x = log27 ĺ 2x = 7
Sabemos que 22 = 4 e 23 = 8. Como 2x = 7, então podemos afirmar
que x está entre 2 e 3.
RESPOSTA: C
18. ESPM – VESTIBULAR – 2011/1) Sendo log 2 = a e log 3 = b, o
valor do log9160 é igual a:
a)
4
2
a b
b)
4 1
2
a
b
c)
2 3
2
a b
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d)
4 2b
a
e)
1
3
a
b
RESOLUÇÃO:
Vamos chamar de x o valor pedido pelo enunciado. Ou seja, x =
log9160, o que implica em dizer que 9x=160. Como 9 e 160 não têm
fatores em comum, vamos aplicar log na base 10 dos dois lados:
log 9x = log 160
x log(3×3) = log(4×4×10)
Utilizando a propriedade log ( . ) log loga a abc b c dos dois lados temos:
x (log3 + log3) = log4 + log4 + log10
x (log3 + log3) = log(2×2) + log(2×2) + log10
x (log3 + log3) = log2 + log2 + log2 + log2 + log10
Como sabemos que log 2 = a, log 3 = b e log 10 = 1, temos:
x (2b) = 4a + 1
x = (4a + 1)/2b
RESPOSTA: B
19. UFRGS – VESTIBULAR – 2015) Atribuindo para log 2 o valor 0,3,
então o valor de 1000,3 é:
a) 3
b) 4
c) 8
d) 10
e) 33
RESOLUÇÃO:
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Vamos chamar 1000,3 de x. Logo x = 1000,3. Aplicando log dos dois
lados temos:
log x = log 1000,3
log x = 0,3 log 100
log x = 0,3 log 102
log x = 0,3 × 2
Substituindo o 0,3 na equação acima por log 2, temos:
log x = (log 2) × 2
log x = log 22
x = 22 = 4
RESPOSTA: B
20. FGV-SP – VESTIBULAR – 2014/2) Considere a seguinte tabela,
em que ln(x) representa o logaritmo neperiano de x:
x 1 2 3 4 5
ln(x) 0 0,69 1,10 1,39 1,61
O valor de x que satisfaz a equação 6x = 10 é aproximadamente
igual a:
a) 1,26
b) 1,28
c) 1,30
d) 1,32
e) 1,34
RESOLUÇÃO:
6x = 10
ln(6x) = ln10
x.ln6 = ln10
x.ln(2×3) = ln(2×5)
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x(ln2 + ln3) = ln2 + ln5
x(0,69 + 1,10) = 0,69 + 1,61
1,79x = 2,3
x = 1,28
RESPOSTA: B
21. ESPM – VESTIBULAR – 2014/1) Se log x + log x2 + log x3+ log x4
= 20, o valor de x é:
a) 10
b) 0,1
c) 100
d) 0,01
e) 1
RESOLUÇÃO:
log x + log x2 + log x3+ log x4 = 20
log (x.x2.x3.x4) = 20
log x10=20
1020=x10
(100)10=x10
X=100
RESPOSTA: C
22. USF – VESTIBULAR – 2013/2 - adaptada) A massa de uma
substância se decompõeexponencialmente segundo a lei m(t) = a.3(-t/2),
em que a é uma constante, t indica o tempo, em horas, e m(t) indica a
massa da substância, em gramas, no instante t. Sabe-se que para t = 4
horas temos m(4) = 729 g. Determine a massa da substância no tempo t
= 10 horas.
a) 27 g
b) 30 g
c) 33 g
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d) 60 g
e) 81 g
RESOLUÇÃO:
A partir de m(4) = 729 podemos descobrir o valor de a:
m(t) = a.3(-t/2)
m(4) = a.3(-4/2)
729 = a.3(-2)
729×32 = a
Vamos agora determinar a massa da substância no tempo t = 10
horas:
m(t) = a.3(-t/2)
m(10) = 729×32×3(-10/2)
m(10) = 729×32×3(-5)
m(10) = 729×3(-3)
m(10) = 729/27
m(10) = 27 g
RESPOSTA: A
23. UFG – VESTIBULAR – 2013/1) Para a segurança da população, o
lixo radioativo produzido pelo acidente com o césio-137, na cidade de
Goiânia, foi revestido com paredes de concreto e chumbo. A intensidade
da radiação I decai exponencialmente quando atravessa essas paredes,
de acordo com a relação I(x) = I0.e-a.x, onde I0 é a intensidade que incide
sobre a parede de espessura x e a é o coeficiente de atenuação, conforme
esboçado no gráfico a seguir:
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De acordo com essas informações, o valor do coeficiente de atenuação da
parede que reveste o lixo é:
Dados:
ln e = 1
ln 2 = 0,69
ln 3 = 1,10
ln 10 = 2,30
a) 0,552 cm-1
b) 0,825 cm-1
c) 1,275 cm-1
d) 1,533 cm-1
e) 2,707 cm-1
RESOLUÇÃO:
Repare que o gráfico apresenta no eixo y valores para I/I0. Veja que
quando x = 0,4, temos I/I0 = 0,6. Substituindo na fórmula temos:
I(x) = I0.e-a.x
I(x)/I0 =e-a.x
0,6 = e(-a.0,4)
ln(0,6) = ln(e(-a.0,4))
ln(2×3÷10) = (-0,4a) ln e
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ln 2 + ln 3 – ln 10 = -0,4a
0,69 + 1,10 - 2,30 = -0,4a
-0,51 = -0,4a
a = 0,51/0,4 = 1,275 cm-1
RESPOSTA: C
Texto para as questões 24 e 25
Para certo modelo de computadores produzidos por uma empresa, o
percentual dos processadores que apresentam falhas após T anos de uso
é dado pela seguinte função:
P(T) = 100(1 - 2-0,1T)
24) UNICAMP – VESTIBULAR – 2011) Em quanto tempo 75% dos
processadores de um lote desse modelo de computadores terão
apresentado falhas?
RESOLUÇÃO:
75 = 100(1 - 2-0,1T)
0,75 = 1 - 2-0,1T
0,25 = 2-0,1T
1/4 = 2-0,1T
2-2 = 2-0,1T
-2 = -0,1T
T = 20 anos
RESPOSTA: 20
25) UNICAMP – VESTIBULAR – 2011) Os novos computadores dessa
empresa vêm com um processador menos suscetível a falhas. Para o
modelo mais recente, embora o percentual de processadores que
apresentam falhas também seja dado por uma função da forma Q(T) =
100(1 – 2cT), o percentual de processadores defeituosos após 10 anos de
uso equivale a 1/4 do valor observado, nesse mesmo período, para o
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modelo antigo (ou seja, o valor obtido empregando-se a função P(T)
acima). Determine, nesse caso, o valor da constante c. Se necessário,
utilize log2(7) = 2,81.
RESOLUÇÃO:
Pela função P(T), após 10 anos de uso temos:
P(T) = 100(1 - 2-0,1T)
P(10) = 100(1 - 2-0,1×10)
P(10) = 100(1 - 2-1)
P(10) = 100(1 – 0,5)
P(10) = 100(0,5)
P(10) = 50
Em Q(T), o percentual de processadores defeituosos após 10 anos
de uso equivale a 1/4 do valor observado em P(T). Logo, para T = 10
anos, temos:
Q(T) = 100(1 – 2cT)
Q(10) = 100(1 – 210c) = (1/4) × P(10)
100(1 – 210c) = (1/4) × 50
100(1 – 210c) = 12,5
1 – 210c = 0,125
– 210c = -0,875
210c = 0,875
log2 (210c) = log2 (0,875)
10c = log2 (0,875)
10c = log2 (7/8)
10c = log2 7 – log2 8
10c = log2 7 – log2 23
10c = log2 7 – 3 log2 2
10c = 2,81 – 3
c = -0,019
RESPOSTA: -0,019
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26. UCS – VESTIBULAR – 2011) Em geral, materiais radioativos se
desintegram (se transmutam) espontaneamente com o passar do tempo,
por meio da emissão de radiação. Como a desintegração se dá de forma
proporcional à massa remanescente do material, o modelo matemático
para o cálculo da quantidade em função do tempo é um modelo
exponencial. O tempo necessário para que a quantidade de massa se
reduza à metade é chamado, nesse caso, de meia-vida do elemento.
Se considerarmos que a meia-vida do césio-137 é de 30 anos e que 100
mg desse elemento tenham sido liberados para o meio ambiente, a
expressão que permite calcular a quantidade que restará t anos após a
liberação, é
ln2
30100
t
e
.
De acordo com essa expressão, usando ln2 = 0,7 e ln5 = 1,61, qual é o
tempo mínimo, em anos, para que a quantidade liberada para o meio
ambiente seja reduzida a 5% da quantidade inicial?
a) 125
b) 127
c) 129
d) 135
e) 134
RESOLUÇÃO:
Vamos chamar de Q(t) a quantidade que restará t anos após a
liberação. Para Q(t) = 5 mg temos:
ln2
30( ) 100
t
Q t e
ln 2
30
ln 2
30
ln 2
30
5 100
0,05
ln 0,05 ln
t
t
t
e
e
e
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2
2
ln 2
ln(5 10 ) ln
30
ln 2
ln 5 ln10
30
ln 2
ln 5 2(ln 2 5)
30
t e
t
t
ln 2
ln 5 2(ln 2 ln 5)
30
0,7
1,61 2(0,7 1,61)
30
0,7
3,01
30
t
t
t
0,7
3,01
30
90,3 0,7
129
t
t
t anos
RESPOSTA: C
27. UCS – VESTIBULAR – 2011) Os carros de determinada marca, que
desvalorizam exponencialmente em função do tempo t, em meses
decorridos desde a sua aquisição, têm seu valor P estabelecido pela
equação P=A.Bt, com A e B constantes positivas. Se, na compra, um
carro dessa marca custou R$ 40 000,00 e, após dois anos, o seu valor
passou a ser R$ 32 000,00, qual será o seu valor após 4 anos?
a) R$ 23 500,00
b) R$ 24 000,00
c) R$ 24 600,00
d) R$ 25 600,00
e) R$ 32 000,00
RESOLUÇÃO:
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Em t=0 (na compra), o valor do carro era de 40 mil reais. Logo:
P=A.Bt
40.000=A.B0
A = 40.000
Em t=2 anos, o valor do carro é de 32 mil reais. Logo:
P=A.Bt
32.000=40.000.B2
B2=32000/40000
B2=0,8
B=0,81/2
Em t=4 anos, o valor do carro é de:
P=A.Bt
P=40.000. (0,81/2)4
P=40.000(0,82)
P = 25.600 reais
RESPOSTA: D
28. UNEMAT – VESTIBULAR – 2009/1) Os biólogos consideram que,
ao chegar a 100 indivíduos, a extinção da espécie animal é inevitável. A
população de determinada espécie animal ameaçada de extinção diminui
segundo a função f(t) = kat, na qual k e a são números reais e f(t) indica
o número de indivíduos dessa espécie no instante t (em anos).
Atualmente (instante t = 0) existem 1.500 indivíduos da espécie e
estima-se que, daqui a 10 anos, haverá 750.
Caso nenhuma providência seja tomada, mantido tal decrescimento
exponencial, daqui aquantos anos será atingido o nível de população que
os biólogos consideram irreversível para a extinção?
Para os cálculos utilize, se necessário, alguns dos valores da tabela
abaixo:
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n 2 3 7 10
log n 0,30 0,47 0,85 1
a) 25
b) 40
c) 30
d) 15
e) 39
RESOLUÇÃO:
Em t=0 existem 1.500 indivíduos da espécie. Logo:
f(t) = kat
1500 = ka0
k = 1500
Daqui a 10 anos, haverá 750 indivíduos da espécie. Logo:
f(t) = kat
750 = 1500.a10
a10= 1/2
a = (2)-1/10
O nível de população que os biólogos consideram irreversível para a
extinção é de 100 indivíduos. Logo:
f(t) = kat
100 = 1500. (2)-t/10
1 = 15. (2)-t/10
log 1 = log (30/2) + log (2)-t/10
0 = log 30 - log 2 – (t/10) log 2
0 = log 3 + log 10 - log 2 – (t/10) log 2
0 = 0,47 + 1 – 0,30 - (t/10) 0,30
1,17 = (t/10) 0,30
3,9 = t/10
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t = 39 anos
RESPOSTA: E
29. FUVEST – VESTIBULAR – 2010) A magnitude de um terremoto na
escala Richter é proporcional ao logaritmo, na base 10, da energia
liberada pelo abalo sísmico. Analogamente, o pH de uma solução aquosa
é dado pelo logaritmo, na base 10, do inverso da concentração de íons
H+. Considere as seguintes afirmações:
I. O uso do logaritmo nas escalas mencionadas justifica-se pelas
variações exponenciais das grandezas envolvidas.
II. A concentração de íons H+ de uma solução ácida com pH 4 é 10 mil
vezes maior que a de uma solução alcalina com pH 8.
III. Um abalo sísmico de magnitude 6 na escala Richter libera duas vezes
mais energia que outro, de magnitude 3.
Está correto o que se afirma somente em:
a) I
b) II
c) III
d) I e II
e) I e III
RESOLUÇÃO:
Analisando item a item, temos:
I. CORRETO. O logaritmo de um número é justamente o expoente
ao qual deve ser elevada a base para encontrar aquele número.
II. CORRETO. O pH de uma solução aquosa é dado pelo logaritmo,
na base 10, do inverso da concentração de íons H+., ou seja, pH = log
(1/C), sendo C a concentração de íons H+.
A concentração de íons H+ de uma solução ácida com pH 4 é:
pH = log (1/C1)
4 = log (1/C1)
104 = 1/C1
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C1=10-4
A concentração de íons H+ de uma solução alcalina com pH 8 é:
pH = log (1/C2)
8 = log (1/C2)
108 = 1/C2
C2=10-8
Dividindo C1 por C2 temos:
C1/ C2 = 10-4/10-8 = 108-4 = 104 = 10 mil.
III. ERRADO. A magnitude (M) de um terremoto na escala Richter é
proporcional ao logaritmo, na base 10, da energia (E) liberada pelo abalo
sísmico. Logo M = k log E, em que k é a constante de proporcionalidade.
Para um abalo sísmico de magnitude 6 temos:
M = k log E1
6 = k log E1
6/k = log E1
E1 = 106/k
Para um abalo sísmico de magnitude 3 temos:
M = k log E2
3 = k log E2
3/k = log E2
E2 = 103/k
Dividindo E1 por E2 temos:
E1/E2= 106/k/103/k
E1/E2= 106/k-3/k=103/k
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Um abalo sísmico de magnitude 6 na escala Richter libera 103/k
vezes mais energia que outro, de magnitude 3.
RESPOSTA: D
30. UDESC – VESTIBULAR – 2008) Sabendo que log3(7x - 1) = 3 e
que log2(y
3 + 3) = 7 pode-se afirmar que logy(x
2 + 9) é igual a:
a) 6
b) 2
c) 4
d) -2
e) -4
RESOLUÇÃO:
log3(7x - 1) = 3
33 = 7x -1
27 = 7x -1
x = 4
log2(y
3 + 3) = 7
27 = y3 + 3
128 = y3 + 3
y3 = 125
y = 5
Assim, para x = 4 e y = 5 temos:
logy(x
2 + 9) = log5(42 + 9) =
= log5(16 + 9)
= log5(25)
= log5(52)
= 2 log5(5)
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= 2
RESPOSTA: B
Fim de aula!!! Nos vemos na aula 08. Abraço,
Prof. Arthur Lima
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3. QUESTÕES APRESENTADAS NA AULA
1. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Encontre o valor de X na expressão
abaixo:
logX = log 5 + log2 5 + log2
2. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Diga se a função abaixo é uma função
exponencial:
f(x) = (-2)x
3. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Calcule f(8) na função abaixo:
f(x) = 2. Log6(3x/4)
4. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Calcule o valor de y na expressão abaixo
para x = 3.
y = 500 2 ڄx
5. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Encontre o valor de x na função abaixo
para y = 640.
y = 10 . 2x
6. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Sendo x a variável e r e ┡ duas
constantes, encontre a relação entre r e ┡ na igualdade abaixo:
e┡x = (1+r)x
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7. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Sabendo que f(5) =
1
2
para a função f(x)
= logb x, descubra qual a base b do logaritmo dessa função.
8. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Reescreva a função abaixo em função da
variável y:
y = 10x+3 - 7
9. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Reescreva a função abaixo em função da
variável y:
y = 53x
10. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Encontre a expressão que dá o valor de x
a partir da igualdade abaixo:
6
25
2
x
11. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Calcule f(0) na função abaixo:
f(x) = 20 + 15log125(x + 5)
12. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Encontre o valor de x de forma que a
imagem da função abaixo seja 243.
f(x) = 3x+3
Texto para a questão 13
A população mundial está ficando mais velha, os índices de natalidade
diminuíram e a expectativa de vida aumentou. No gráfico seguinte, são
apresentados dados obtidos por pesquisa realizada pela Organização das
Nações Unidas (ONU), a respeito da quantidade de pessoas com 60 anos
ou mais em todo o mundo. Os números da coluna da direita representam
as faixas percentuais. Por exemplo, em 1950 havia 95 milhões de pessoas
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com 60 anos ou mais nos países desenvolvidos, número entre 10% e
15% da população total nos países desenvolvidos.
13. ENEM - 2009) Suponha que o modelo exponencial y = 363e0,03x, em
que x = 0 corresponde ao ano 2000, x = 1 corresponde ao ano 2001, e
assim sucessivamente, e que y é a população em milhões de habitantes
no ano x, seja usado para estimar essa população com 60 anos ou mais
de idade nos países em desenvolvimento entre 2010 e 2050. Desse
modo, considerando e0,3 = 1,35, estima-se que a população com 60 anos
ou mais estará, em 2030, entre
A) 490 e 510 milhões.
B) 550 e 620 milhões.
C) 780 e 800 milhões.
D) 810 e 860 milhões.
E) 870 e 910 milhões.
14. ENEM - 2013) Em setembro de 1987, Goiânia foi palco do maior
acidente radioativo ocorrido no Brasil, quando uma amostra de césio-137,
removida de um aparelho de radioterapia abandonado,foi manipulada
inadvertidamente por parte da população. A meia-vida de um material
radioativo é o tempo necessário para que a massa desse material se
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reduza à metade. A meia-vida do césio-137 é 30 anos e a quantidade
restante de massa de um material radioativo, após t anos, é calculada
pela expressão · 2,7 ktM t A , onde A é a massa inicial e k é uma
constante negativa.
Considere 0,3 como aproximação para log102. Qual o tempo necessário,
em anos, para que uma quantidade de massa do césio-137 se reduza a
10% da quantidade inicial?
A) 27
B) 36
C) 50
D) 54
E) 100
15. ENEM – 2015) Um engenheiro projetou um automóvel cujos vidros
das portas dianteiras foram desenhados de forma que suas bordas
superiores fosse representadas pela curva de equação y = log (x),
conforme a figura.
A forma do vidro foi concebida de modo que o eixo x sempre divida ao
meio a altura h do vidro e a base do vidro seja paralela ao eixo x.
Obedecendo a essas condições, o engenheiro determinou uma expressão
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que fornece a altura h do vidro em função da medida n de sua base, em
metros.
A expressão algébrica que determina a altura do vidro é
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
16. ENEM - 2011) A Escala e Magnitude de Momento (abreviada como
MMS e denotada como MW), introduzida em 1979 por Thomas Haks e
Hiroo Kanamori, substituiu a Escala de Richter para medir a magnitude
dos terremotos em termos de energia liberada. Menos conhecida pelo
público, a MMS é, no entanto, a escala usada para estimar as magnitudes
de todos os grandes terremotos da atualidade. Assim como a escala
Richter, a MMS é uma escala logarítmica.
MW e M0 se relacionam pela fórmula:
10 0
2 –10,7
3W
M log M
onde M0 é o momento sísmico (usualmente estimado a partir dos
registros de movimento da superfície, através dos sismogramas), cuja
unidade é o dinaڄcm. O terremoto de Kobe, acontecido no dia 17 de
janeiro de 1995, foi um dos terremotos que causaram maior impacto no
Japão e na comunidade científica internacional. Teve magnitude MW =
7,3.
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U.S. GEOLOGICAL SURVEY. Historic Earthquakes.
Disponível em: http://earthquake.usgs.gov. Acesso em: 1 maio 2010
(adaptado).
Mostrando que é possível determinar a medida por meio de
conhecimentos matemáticos, qual foi o momento sísmico M0 do terremoto
de Kobe (em dinaڄcm)?
A)
5,1010
B)
0,7310
C)
12,0010
D)
21,6510
E)
27,0010
17. UFRGS – VESTIBULAR – 2012) O número log27 está entre:
a) 0 e 1
b) 1 e 2
c) 2 e 3
d) 3 e 4
e) 4 e 5
18. ESPM – VESTIBULAR – 2011/1) Sendo log 2 = a e log 3 = b, o
valor do log9160 é igual a:
a)
4
2
a b
b)
4 1
2
a
b
c)
2 3
2
a b
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d)
4 2b
a
e)
1
3
a
b
19. UFRGS – VESTIBULAR – 2015) Atribuindo para log 2 o valor 0,3,
então o valor de 1000,3 é:
a) 3
b) 4
c) 8
d) 10
e) 33
20. FGV-SP – VESTIBULAR – 2014/2) Considere a seguinte tabela,
em que ln(x) representa o logaritmo neperiano de x:
x 1 2 3 4 5
ln(x) 0 0,69 1,10 1,39 1,61
O valor de x que satisfaz a equação 6x = 10 é aproximadamente
igual a:
a) 1,26
b) 1,28
c) 1,30
d) 1,32
e) 1,34
21. ESPM – VESTIBULAR – 2014/1) Se log x + log x2 + log x3+ log x4
= 20, o valor de x é:
a) 10
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b) 0,1
c) 100
d) 0,01
e) 1
22. USF – VESTIBULAR – 2013/2 - adaptada) A massa de uma
substância se decompõe exponencialmente segundo a lei m(t) = a.3(-t/2),
em que a é uma constante, t indica o tempo, em horas, e m(t) indica a
massa da substância, em gramas, no instante t. Sabe-se que para t = 4
horas temos m(4) = 729 g. Determine a massa da substância no tempo t
= 10 horas.
a) 27 g
b) 30 g
c) 33 g
d) 60 g
e) 81 g
23. UFG – VESTIBULAR – 2013/1) Para a segurança da população, o
lixo radioativo produzido pelo acidente com o césio-137, na cidade de
Goiânia, foi revestido com paredes de concreto e chumbo. A intensidade
da radiação I decai exponencialmente quando atravessa essas paredes,
de acordo com a relação I(x) = I0.e-a.x, onde I0 é a intensidade que incide
sobre a parede de espessura x e a é o coeficiente de atenuação, conforme
esboçado no gráfico a seguir:
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De acordo com essas informações, o valor do coeficiente de atenuação da
parede que reveste o lixo é:
Dados:
ln e = 1
ln 2 = 0,69
ln 3 = 1,10
ln 10 = 2,30
a) 0,552 cm-1
b) 0,825 cm-1
c) 1,275 cm-1
d) 1,533 cm-1
e) 2,707 cm-1
Texto para as questões 24 e 25
Para certo modelo de computadores produzidos por uma empresa, o
percentual dos processadores que apresentam falhas após T anos de uso
é dado pela seguinte função:
P(T) = 100(1 - 2-0,1T)
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24) UNICAMP – VESTIBULAR – 2011) Em quanto tempo 75% dos
processadores de um lote desse modelo de computadores terão
apresentado falhas?
25) UNICAMP – VESTIBULAR – 2011) Os novos computadores dessa
empresa vêm com um processador menos suscetível a falhas. Para o
modelo mais recente, embora o percentual de processadores que
apresentam falhas também seja dado por uma função da forma Q(T) =
100(1 – 2cT), o percentual de processadores defeituosos após 10 anos de
uso equivale a 1/4 do valor observado, nesse mesmo período, para o
modelo antigo (ou seja, o valor obtido empregando-se a função P(T)
acima). Determine, nesse caso, o valor da constante c. Se necessário,
utilize log2(7) = 2,81.
26. UCS – VESTIBULAR – 2011) Em geral, materiais radioativos se
desintegram (se transmutam) espontaneamente com o passar do tempo,
por meio da emissão de radiação. Como a desintegração se dá de forma
proporcional à massa remanescente do material, o modelo matemático
para o cálculo da quantidade em função do tempo é um modelo
exponencial. O tempo necessário para que a quantidade de massa se
reduza à metade é chamado, nesse caso, de meia-vida do elemento.
Se considerarmos que a meia-vida do césio-137 é de 30 anos e que 100
mg desse elemento tenham sido liberados para o meio ambiente, a
expressão que permite calcular a quantidade que restará t anos após a
liberação, é
ln2
30100
t
e
.
De acordo com essa expressão, usando ln2 = 0,7 e ln5 = 1,61, qual é o
tempo mínimo, em anos, para que a quantidade liberada para o meio
ambiente seja reduzida a 5% da quantidade inicial?
a) 125
b) 127
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c) 129
d) 135
e) 134
27. UCS – VESTIBULAR – 2011) Os carros de determinada marca, que
desvalorizam exponencialmente em função do tempo t, em meses
decorridos desde a sua aquisição, têm seu valor P estabelecido pela
equação P=A.Bt, com A e B constantes positivas. Se, na compra, um
carro dessa marca custou R$ 40 000,00 e, após dois anos, o seu valor
passou a ser R$ 32 000,00, qual será o seu valor após 4 anos?
a) R$ 23 500,00
b) R$ 24 000,00
c) R$ 24 600,00
d) R$ 25 600,00
e) R$ 32 000,00
28. UNEMAT – VESTIBULAR – 2009/1) Os biólogos consideram que,
ao chegar a 100 indivíduos, a extinção da espécie animal é inevitável. A
população de determinada espécie animal ameaçada de extinção diminui
segundo a função f(t) = kat, na qual k e a são números reais e f(t) indica
o número de indivíduos dessa espécie no instante t (em anos).
Atualmente (instante t = 0) existem 1.500 indivíduos da espécie e
estima-se que, daqui a 10 anos, haverá 750.
Caso nenhuma providência seja tomada, mantido tal decrescimento
exponencial, daqui a quantos anos será atingido o nível de população que
os biólogos consideram irreversível para a extinção?
Para os cálculos utilize, se necessário, alguns dos valores da tabela
abaixo:
n 2 3 7 10
log n 0,30 0,47 0,85 1
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a) 25
b) 40
c) 30
d) 15
e) 39
29. FUVEST – VESTIBULAR – 2010) A magnitude de um terremoto na
escala Richter é proporcional ao logaritmo, na base 10, da energia
liberada pelo abalo sísmico. Analogamente, o pH de uma solução aquosa
é dado pelo logaritmo, na base 10, do inverso da concentração de íons
H+. Considere as seguintes afirmações:
I. O uso do logaritmo nas escalas mencionadas justifica-se pelas
variações exponenciais das grandezas envolvidas.
II. A concentração de íons H+ de uma solução ácida com pH 4 é 10 mil
vezes maior que a de uma solução alcalina com pH 8.
III. Um abalo sísmico de magnitude 6 na escala Richter libera duas vezes
mais energia que outro, de magnitude 3.
Está correto o que se afirma somente em:
a) I
b) II
c) III
d) I e II
e) I e III
30. UDESC – VESTIBULAR – 2008) Sabendo que log3(7x - 1) = 3 e
que log2(y
3 + 3) = 7 pode-se afirmar que logy(x
2 + 9) é igual a:
a) 6
b) 2
c) 4
d) -2
e) -4
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01 20 02 Sim 03 2 04 4000 05 6 06 * 07 25
08 ** 09 *** 10 **** 11 25 12 2 13 E 14 E
15 E 16 E 17 C 18 B 19 B 20 B 21 C
22 A 23 C 24 20 25 -0,019 26 C 27 D 28 E
29 D 30 B
* e┡ – 1 = r
** x = log (y + 7) – 3
*** x = 35log y
**** x = (2 – log2) / (log2 + log3)