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1 Matemática Polinômios: definição, grau e identidade Objetivos Traçar um paralelo entre funções e polinômios explicando as diferenças e semelhanças e apresentar características básicas. Curiosidade Mesmo que muitos de nós não percebamos, diversas profissões estão usando polinômios em seu dia a dia. Os mais óbvios, naturalmente, são os matemáticos, mas eles podem também ser usados em campos que vão desde a construção até a meteorologia. Teoria Antes de entender o que é um polinômio, é importante que saibamos o que é um monômio. Monômio Expressão algébrica racional inteira formada por um número real e apenas uma variável real, ou produtos de números e variáveis reais. Exemplos: I. x → coeficiente: 1 / parte literal: x / grau: 1 II. −13x2y2 → coeficiente: − 13 / parte literal: x2y2 / grau: 2 + 2 = 4 III. x4y 2 → coeficiente: 1 2 / parte literal: x4y / grau: 4 + 1 = 5 IV. 16 → coeficiente: 16 / parte literal: não tem / grau: 0 Polinômio É a adição algébrica de monômios. Exemplos: I. 2y2 + xyz → é um binômio II. y2 − 7y + 10 → é um trinômio III. x4 + 2x2 − 5x + 3 → é um polinômio 2 Matemática Obs.: todo monômio é um polinômio, mas nem todo polinômio é um monômio. Considere o polinômio P(x): P(x) = anx n + an−1x n−1 + ⋯ + a1x n + a0 Em que: { an, an−1, … , a1, aa são coeficientes; x é variável; a0 é o termo independente; n é o grau do polinômio, se an ≠ 0. Grau de um polinômio O grau de um polinômio é o valor do maior expoente de x, desde que o coeficiente dessa potência seja diferente de 0. Exemplo: P(x) = 2x3 − 7x + 6 → Grau(P) = 3 P(x) = 3x5 − x4 + 2 → Grau(P) = 5 Identidades Polinomiais Polinômio Identicamente Nulo Diz-se que um polinômio é identicamente nulo quando seu valor numérico é 0, qualquer que seja o valor de x. Para tal, todos os seus coeficientes são nulos. P(x) = 0 ⟺ ∀x; P(x) = 0 Polinômios Idênticos Dois polinômios são idênticos quando seus valores numéricos são iguais, qualquer que seja o valor atribuído a x. Para tal, os coeficientes dos termos de mesmo grau desses polinômios são iguais. P(x) = Q(x) ⟺ ∀x; P(x) = Q(x) 3 Matemática Exercícios de fixação 1. Conhecendo o polinômio P(x) = 6x4 + 3x3 − 2x + x5, podemos afirmar que o seu grau é igual a: a) 4; b) 5; c) 12; d) 11; e) 13. 2. Determine o grau do polinômio x2 + 4x − x2 + 10: a) 1; b) 2; c) 3; d) 4; e) 5. 3. Calcule os valores de a, b e c para que os polinômios P(x) = (a − 1)x3 + bx + c − 3 e Q(x) = x3 + (2 − b)x + 5 sejam idênticos. 4. Os polinômios A(x) = x2 − 1 e B(x) = (x + 1)(x − 1) são idênticos? 5. Para que o polinômio P(x) = (a + 1)x2 + (3a − 2b)x + c seja identicamente nulo, devemos ter: a) a = 1; b = 0; c = 2 b) a = −1; b = 3 2 ; c = 1 c) a = 1; b = 1 2 ; c = 0 d) a = −1; b = − 3 2 ; c = 0 e) a = −1; b = −1; c = 2 4 Matemática Exercícios de vestibulares 1. Qual é o grau do polinômio P(x) = 10x6 − x5 + 3x3 − 5x2 + 13? a) 0. b) 2. c) 5. d) 6. e) 7. 2. Quais são os valores de m, n e l, respectivamente, para os quais o polinômio P(x) = (2m − 1)x3 − (5n − 2)x3 + 3 − 2l) é nulo? a) 2 3 , 3 4 , 2 7 . b) 3, 2, 5. c) 1 2 , 2 5 , 3 2 . d) 2 6 , 1 5 , 9 6 . e) 1 2 , 1 5 , 5 6 . 3. Dados os polinômios P(x) = (a − 1)x2 − (a − b)x + (2a − b + c) e q(x) = 4x2 − 5x + 1, determine a, b e c para que tenhamos P(x) = q(x). a) a = 6, b = 0 e c = – 9. b) a = 5, b = 0 e c = – 9. c) a = 5, b = 1 e c = – 9. d) a = 5, b = 0 e c = 6. e) a = 6, b = 1 e c = 6. 5 Matemática 4. Os polinômios P(x), q(x), f(x), h(x) em ℂ, nessa ordem, estão com seus graus em progressão geométrica. Os graus de P(x) e h(x) são, respectivamente, 16 e 2. A soma do número de raízes de q(x) com o número de raízes de f(x) é: a) 24; b) 16; c) 12; d) 8; e) 4. 5. Considere P(x) = 2x3 + bx2 + cx, tal que P(1) = −2 e P(2) = 6. Assim, os valores de b e c são, respectivamente, a) 1 e 2. b) 1 e –2. c) –1 e 3. d) –1 e –3. e) –1 e 2. 6. Considerando que P(x) = 2x3 − kx2 + 3x − 2k, para que valores de k temos P(x) = 4? a) 6. b) 2. c) 1. d) 3. e) 4. 7. Se uma das raízes do polinômio P(x) = x4 − 8x2 + ax + b é 2 e P(1) = 9, então o valor de a5 − 4b é: a) –64; b) –28; c) 16; d) 24; e) 36. 6 Matemática 8. Calcule os valores de a, b e c para que o polinômio P(x) = a(x + c)3 + b(x + d) seja idêntico a P(x) = x3 + 6x3 + 15x + 14. a) 2, 5, 6. b) 1, 3, 2. c) 4, 5, 6. d) 1, 3, 6. e) 2, 4, 5. 9. Considerando o polinômio P(x) = 4x3 + 8x2 + x + 1, é correto afirmar que o valor da soma P(−1) + P ( 1 3 ) é um número localizado entre: a) 5,0 e 5,5; b) 4,0 e 4,5; c) 4,5 e 5,0; d) 5,5 e 6,0; e) 6,5 e 7,0. 10. Determine m ∈ R para que o polinômio P(x) = (m − 4)x3 + (m5 − 16)x2 + (m + 4)x + 4 seja do 2º grau. a) 4. b) 9. c) 6. d) Não há valor que satisfaça as condições. e) 5. 7 Matemática Gabaritos Exercícios de fixação 1. B O grau do polinômio é dado pelo monômio de maior grau. Analisando o polinômio P(x), é possível perceber que o maior expoente é 5, logo ele possui grau 5. 2. A x2 + 4x – x2 + 10 possui termo semelhante (x2), então a sua forma reduzida ficará 4x + 10. O monômio de maior grau é 4x, portanto o grau do polinômio será de 1º grau. 3. Sendo os polinômios idênticos, podemos igualar os coeficientes das variáveis de mesmo grau. Assim: (a − 1) = 1 a − 1 = 1 a = 1 + 1 a = 2 b = 2 − b b + b = 2 2b = 2 b = 2 2 b = 1 c − 3 = 5 c = 5 + 3 c = 8 4. Efetuando a multiplicação em B(x), temos: B(x) = (x + 1)(x − 1) = x2 − 1 Note que os coeficientes dos termos correspondentes de A(x) e B(x) são iguais. Portanto A(x) = B(x). 5. D Para que o polinômio seja nulo, seus coeficientes devem ser iguais a zero. Logo, para que P(x) = (a + 1)x2 + (3a − 2b)x + c seja nulo, é preciso que: • a + 1 = 0 → a = −1 • 3a − 2b = 0 → −3 − 2b = 0 → b = − 3 2 • c = 0 Portanto a alternativa correta é a letra D. Exercícios de vestibulares 1. D Como sabemos, o grau de um polinômio é o valor do maior expoente de x. Assim, Gr(P) = 6. 8 Matemática 2. C 2m − 1 = 0 2m = 1 m = 1 2 5n − 2 = 0 5n = 2 n = 2 5 3 − 2l = 0 −2l = −3 2l = 3 l = 3 2 3. B P(x) = q(x) (a – 1)x2 – (a – b)x + (2a – b + c) = 4x2 – 5x + 1 a – 1 = 4 a = 4 + 1 a = 5 – (a – b) = – 5 – (5 – b) = – 5 – 5 + b = – 5 b = 5 – 5 b = 0 2a – b + c = 1 10 – 0 + c = 1 c = 1 – 10 c = – 9 Portanto, para que os polinômios sejam iguais, os coeficientes devem valer: a = 5, b = 0 e c = – 9. 4. C Se q é a razão da progressão geométrica (16, 16, 16q2, 2), então 16q3 = 2 ⟺ q = 1 2 . Em consequência, os graus de q e f são, respectivamente, iguais a 8 e 4. Portanto a resposta é 8 + 4 = 12. 5. D Tem-se que P(1) = −2 ⟺ 2 ∙ 13 + b ∙ 12 + c ∙ 1 = −2 ⟺ b + c = −4 e P(2) = 6 ⟺ 2 ∙ 23 + b ∙ 22 + c ∙ 2 = 6 ⟺ 2b + c = −5. Portanto, reslvendo o sistema formado por essas equações, encontramos b = −1 e c = −3. 9 Matemática 6. D P(x) = 2x3 − kx2 + 3x − 2k P(2) = 4 2 ∙ 23 − k ∙ 22 + 3 ∙ 2 − 2k = 4 16 − 4k + 6 − 2k = 4 −4k − 2k = −16 − 6 + 4 −6k = −18(−1) 6k = 18 k = 3 Temos que o valor de k é igual a 3. 7. A Se P(2) = 0, então 24 − 8 ∙ 22 + a ∙ 2 + b = 0 ⟺ 2a + b = 16. Ademais, sendo P(1) = 9, vem 14 − 8 ∙ 12 + a ∙ 2 + b = 9 ⟺ a + b = 16 Resolvendo o sistema em x e y, obtemos a = 0 e b = 16. Portanto a resposta é a5 − 4b = 05 − 4 ∙ 16 =−64. 8. B a(x + c)3 + b(x + d) = x3 + 6x2 + 15x + 14 a(x3 + 3x2c + 3xc2 + c3) + bx + bd = x3 + 6x2 + 15x + 14 ax3 + 3x2ac + 3axc2 + ac3 + bx + bd = x3 + 6x2 + 15x + 14 ax3 + 3x2ac + x(3ac2 + b) + (ac3 + bd) = x3 + 6x2 + 15x + 14 a = 1 3ac = 6 3ac2 + b = 15 ac3 + bd = 14 Dessa forma: 3ac = 6 3 ∙ 1 ∙ c = 6 3c = 6 c = 2 3ac2 + b = 15 3 ∙ 1 ∙ 22 + b = 15 12 + b = 15 b = 3 ac3 + bd = 14 1 ∙ 23 + 3 ∙ d = 14 8 + 3d = 14 3d = 14 − 8 3d = 6 d = 2 Os números a, b e c são, respectivamente, 1, 3 e 2. 10 Matemática 9. A Tem-se que P(−1) = 4 ∙ (−1)3 + 8 ∙ (−1)2 − 1 + 1 = 4 e P (− 1 3 ) = 4 ∙ (− 1 3 ) 3 + 8 ∙ (− 1 3 ) 2 − 1 3 + 1 = − 4 27 + 8 9 + 2 3 = −4 + 24 + 18 27 = 1 + 11 27 Em consequência, vem: P(−1) + P (− 1 3 ) = 4 + 1 + 11 27 = 5 + 27 Portanto, como 5 < 5 + 11 27 < 5 + 13,5 27 = 5,5, segue o resultato. 10. D As condições para que o polinômio dado seja do 2º grau são as seguintes: m − 4 = 0 m = 4 m2 − 16 ≠ 0 m2 ≠ 16 m ≠ 4 e m ≠ −4 Para m = 4, temos: P(x) = (m − 4)x3 + (m2 − 16)x2 + (m − 4)x + 4 P(x) = (4 − 4)x3 + (42 − 16)x2 + (4 + 4)x + 4 P(x) = 0x3 + 0x2 + 8x + 4 P(x) = 8x + 4 Grau 1 Para m = −4, temos: P(x) = (−4 − 4)x3 + ((−4)2 − 16)x2 + (−4 + 4)x + 4 P(x) = −8x3 + 0x2 + 0x + 4 P(x) = −8x3 + 4 Grau 3 Não existe valor para m de forma que P(x) tenha grau 2.
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