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MATEMÁTICA FINANCEIRA Aline Alves dos Santos Conceitos introdutórios à matemática financeira Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Definir números naturais, inteiros, reais, racionais, irracionais e porcentagem. � Calcular proporção, regra de três simples, potenciação, radiciação e logaritmos. � Definir progressões numéricas. Introdução Neste capítulo, você adquirirá conhecimentos que facilitarão seu enten- dimento sobre os conjuntos numéricas, ou seja, quais são os números que são considerados nesse grupo. Além disso, aprenderá sobre as pro- porções e sua relação à igualdade de duas razões, bem como sobre os métodos de cálculos de regra de três simples que possuem grandezas diretamente proporcionais. Por fim, verá exemplos e métodos para cál- culos de potenciação, de radiciação e logaritmos, envolvendo também as progressões numéricas. Entendendo os conjuntos numéricos: naturais, inteiros, reais, racionais, irracionais e porcentagem Números naturais Conforme Oliveira (2016), o conjunto dos números naturais, ou de contagem, como também é conhecido, se refere aos números inteiros e positivos, sendo representado pelo símbolo N. Oliveira (2016) exemplifica os números naturais como: N = {0,1,2,3,4,5,6,7,...185, 296,...301...}. Todos os números que compõem o con- junto dos números naturais possuem outro número que o antecede, exceto o número zero. É importante destacar que o símbolo * elimina o zero de todos os conjuntos numéricos, observe: N* = {1,2,3,4,5,6,...} (OLIVEIRA, 2016). Os números naturais representam os que iniciam com 0 (zero) e sem- pre são positivos. O surgimento dos números naturais ocorreu a partir da necessidade do homem de entender melhor o mundo à sua volta. Bonafini (2014, p. 2) afirma que “[...] a distância entre dois pontos no espaço, por exemplo, pode ser calculada com números naturais. O tempo só pode ser estimado com números naturais [...]”. Números reais De acordo com Bonafini (2014), os números reais podem ou não ser apresenta- dos no formato decimal. A representação decimal pode ser feita por decimais exatos, ou periódicos (conhecidos por números racionais), e por decimais não exatos, ou não periódicos (conhecidos por números irracionais). Os números reais são representados pela simbologia R. Os números reais podem ser representados pelos exemplos a seguir (BONAFINI, 2014): –7, 0, 1, 25, 78, 2, 444…, √3, 8/5, 16 e π. Subconjuntos relevantes que pertencem aos números reais: � Números naturais {0, 1, 2, 3, 4, 5,…} � Números inteiros {…, –2, –1, 0, 1, 2, 3, 4…} Conceitos introdutórios à matemática financeira2 Números racionais e irracionais: As chaves { } são utilizadas para descrever conjuntos com seus elementos. Um número é racional quando pode ser escrito como uma razão a/b de dois números inteiros, onde b ≠ 0. Podemos usar a notação de conjunto com propriedade para descrever os números racionais (BONAFINI, 2014, p. 3): O conjunto dos números reais possui uma classificação, sendo possível verificar números reais e analisá-los quando são maiores ou menores que o outro. A ordem, conforme Bonafini (2014), pode ser evidenciada conforme o Quadro 1, a partir do qual é possível visualizar a posição de a em relação a b. Fonte: Adaptado de Bonafini (2014). Símbolo Definição Leitura a > b a – b é positivo a é maior que b a < b a – b é negativo a é menor que b a ≥ b a – b é positivo ou zero a é maior ou igual a b a ≤ b a – b é negativo ou zero a é menor ou igual a b *Os símbolos >, <, ≥ e ≤ são símbolos de desigualdade. Quadro 1. Ordenação dos números reais, sejam a e b dois números reais quaisquer* Números inteiros Os números inteiros são constituídos por números positivos e por números negativos, mais o número 0 (zero), compondo dessa forma o conjunto dos números inteiros. Os números inteiros são representados simbolicamente pela letra Z. Os números inteiros contemplam os números naturais N e os que são a eles equiparados e não nulos. Nesse contexto, Oliveira (2016, p. 22) afirma que “[...] dois números inteiros são simétricos quando a sua soma é zero [...]”. 3Conceitos introdutórios à matemática financeira Exemplo de como o conjunto dos números inteiros pode ser representado (OLIVEIRA, 2016): Z = {..., –4, –3, –1, 0, 1, 2,...} ou ainda Z = {..., –3, –2, –1, 1, 2, 3,...} Números racionais De acordo com Oliveira (2016), os números racionais correspondem aos que podem ser apresentados por frações, ou seja, com numerador e denominador inteiros e denominador não considerado nulo, que, desse modo, não pode ser 0 (zero). É possível afirmar que os números inteiros e os naturais são entendidos como racionais, já que podem ser evidenciados como uma fração de denominador 1. O símbolo que representa os números racionais é a letra Q. Exemplos de números racionais: � 3: porque pode ser escrito � –5: porque pode ser escrito � 0,33333...: porque corresponde a Números irracionais Ao contrário dos números racionais, os irracionais não podem ser apresentados em forma de fração, onde o numerador e o denominador representem números que façam parte do conjunto dos números inteiros. O número π não é considerado racional, já que sua escrita decimal é infinita e não repete algarismos de modo periódicos. Dessa forma, os números não racionais são considerados irracionais e são representados pelo símbolo Q ou R – Q (OLIVEIRA, 2016). Porcentagem ou percentagem De acordo com Oliveira (2016), a porcentagem ou percentagem, como também é denominada, corresponde a uma razão (fração) que possui denominador 100. A porcentagem é bastante utilizada para representar aumentos ou reduções em preços, quantidades ou números, tendo como base 100 unidades. Conceitos introdutórios à matemática financeira4 A porcentagem representa o valor adquirido a partir da aplicação de uma razão cen- tesimal a um valor específico. A razão centesimal se refere a uma expressão fracionária que possui denominador igual a 100 (OLIVEIRA, 2016). Para se obter 1 por cento é necessário dividir o inteiro em 100 partes exata- mente iguais, ou seja, seria necessário dividir o 1 por 100, que é denominado razão centesimal ou razão porcentual. A porcentagem é representada pelo símbolo % (CASTANHEIRA; MACEDO, 2012). Exemplos de cálculo de porcentagem João precisa pagar a um amigo 8% de comissão sobre R$ 250,00 referente a ingressos que foram vendidos para uma festa que ele estava anunciando. Desse modo, observe como pode ser calculada a porcentagem de 8% sobre os R$ 250,00. Resolução: 8% de 250 = · 250 = = 20 Seria possível aplicar a proporção para encontrar os 8% sobre os R$ 250,00 da seguinte forma: Resolução: = 100 · x = 250 · x x = x = 20 5Conceitos introdutórios à matemática financeira Calculando proporção, regra de três simples, potenciação, radiciação e logaritmos Proporção Conforme Faria (2015), a proporção corresponde à igualdade existente entre duas razões. De acordo com Castanheira e Macedo (2012), a proporção lê-se 2 está para 6, assim como 3 está para 9. Uma proporção pode ser apresentada da seguinte forma: ou a:b = c:d (CASTANHEIRA; MACEDO, 2012). Exemplos de cálculos de proporção: 1. = Resolução: (20 · y) = (5 · 6) 20y = 30 y = = 1,5 2. A cada 5 alunos de uma determinada faculdade que cursam a graduação, 2 pre- tendem dar continuidade aos seus estudos até a pós-graduação. Considerando uma classe da graduação formada por 20 alunos que pretende estudar até a pós- -graduação, tem-se o seguinte: Resolução: = 2 · 20 = 5 · x x = = 8 Desse modo, é possível afirmar que 8 alunos pretendem continuar estudando até a pós-graduação (CASTANHEIRA; MACEDO, 2012). Conceitos introdutórios à matemática financeira6 Regra de três simples A regra de três simples é considerada um método de fácil aplicação e é muito comum na matemática financeira, sendo aplicada para identificar possíveis lucros, prejuízos, descontos adquiridosou concedidos, entre outros (BRUNI; FAMÁ, 2012). Para aplicar a regra de três simples existem alguns procedimentos que podem ser seguidos, conforme vemos a seguir. a) É possível elaborar uma tabela com colunas que podem contemplar as grandezas que são do mesmo tipo, como, por exemplo, quantidade e valores. Já nas linhas deverão estar as demais grandezas, ou seja, as que forem de diferentes espécies. b) É preciso reconhecer se as grandezas são direta ou indiretamente proporcionais. c) É preciso utilizar o elemento x para descobrir o valor que está se procurando. d) O numerador multiplicará o denominador da outra fração, e, nesse caso, poderão ser traçadas setas em x. e) Resolver a equação, a fim de encontrar o valor da incógnita. Exemplo de cálculo de regra de três simples: 1. Uma empresa concedeu um desconto de 12% para uma duplicata, resultando em um valor líquido de R$10.000,00. Dessa forma, qual seria o valor original da duplicata? Como o valor original antes da aplicação do desconto não é conhecido, é preciso considerar ele como 100%. Desse modo, 100% 10 – 12% = 88%. Assim, entende-se que R$10.000,00 representa 88% do valor da duplicata. Com o intuito de descobrir qual era o valor correspondente aos 100% da duplicata, aplica-se a regra de três simples, observe: 10.000 – 88% x – 100% x = · 100 – 10.363,64 O valor R$11.363,64, encontrado a partir da aplicação de regra de três, representa o valor original da duplicata antes do desconto (BRUNI; FAMÁ, 2012). 7Conceitos introdutórios à matemática financeira Potenciação Conforme Bonafini (2014), a potenciação representa um método resumido para apresentar uma multiplicação que possui fatores idênticos. É possível afirmar que a potenciação é utilizada quando ocorre a multiplicação de um número por ele mesmo diversas vezes: an = a · a · a · a ... a Exemplo de cálculo de potência (BONAFINI, 2014): 1. 45 = 4 · 4 · 4 · 4 · 4 = 1.024 2. 42 = 4 · 4 = 16 3. (–64) = (–6) · (–6) · (–6) · (–6 ) = 1.296 (o resultado dessa operação gera um resultado positivo, visto que é preciso considerar que, quando sinais são iguais, o resultado será positivo). Conforme Oliveira (2016), vale destacar que toda base distinta de zero, quando elevada a zero, tem por resultado 1. Exemplo de potenciação elevada à base zero: 20 = 1 (–3)0 = 1 Conceitos introdutórios à matemática financeira8 Radiciação Bonafini (2014) define que a radiciação corresponde a uma equação matemática que é contrária à potenciação e suas propriedades consideradas essenciais e que pode contribuir com os cálculos que contemplam raízes. A Figura 1 apresenta os elementos da radiciação, indicando que b, mul- tiplicado por ele próprio por uma certa quantidade de vezes n, representa a. Figura 1. Propriedade da radiciação. Fonte: Adaptada de Oliveira (2016). Conforme Oliveira (2016), as operações com radicais contemplam: adição, subtração, multiplicação e divisão. Exemplo de cálculo de algumas operações com radicais: � √49 = 7, já que 72 = 49. � 3√2 · 2√5 = 6√10 � √2 + 3√2 = 1√2 +3√2= 4√2 9Conceitos introdutórios à matemática financeira Logaritmos Conforme Faria (2015), os logaritmos correspondem a uma equação mate- mática utilizada com a finalidade de descobrir o expoente de uma potência que não se conhece. Se Xy = Z, é possível afirmar que o logaritmo de Z na base X é igual a Y (BRUNI; FAMÁ, 2012). Exemplo de cálculo das técnicas de logaritmos aplicado à matemática financeira: 1. Maria aplicou R$ 500,00 (C) em uma instituição financeira, a fim de obter retorno de juros mensais (i) de 3,5% no regime de juros compostos. Qual será o tempo (t) necessário para que Maria adquira o montante (M) de R$ 3.500,00? M = 3.500,00 C = 500,00 i = 3,5% a.m =? M = C · (1+i)t 3.500 = 500 · (1+0,035)t 1,035t = 7 Aplicando logaritmo: log 1,035t = log 7 t . log 1,035 = log 7 t . 0,0149 = 0,8451 t = 0,8451/0,0149 t = 56,7 Para que Maria alcance o montante de R$ 3.500,00, será necessário aguardar por 56,7 meses de aplicação (FARIA, 2015). Progressões numéricas Conforme Oliveira (2016), as progressões numéricas contemplam a progressão aritmética e a progressão geométrica. Conceitos introdutórios à matemática financeira10 Progressões aritméticas As progressões aritméticas estão inclusas diariamente em diversas situações, como, por exemplo, no cálculo dos juros sobre o rendimento da poupança, sobre os juros que serão pagos em uma compra de um bem que será parcelada em diversas vezes, entre outras. Para calcular os juros da poupança, é preciso multiplicar o capital investido de forma mensal por um valor fixo. Já no caso da compra de um bem, o valor pago é decorrente do total das parcelas que foram pagas. Oliveira (2016, p. 74) afirma que “[...] as sequências ou sucessões são conjun- tos, finitos ou não, cujos elementos são dispostos entre parênteses e separados por vírgulas (ou ponto e vírgulas, quando forem números decimais) [...]”: ■ (0,1, 2, 3, 4, 5) ■ (-2, 0, 7, -19, -1, 0,2) ■ (1, 1, 1, 1, 1,...) ■ (1, 7, 9, 16, 23, 36, 48,...) Conforme Oliveira (2016, p. 74), a apresentação das sequências pode ser da seguinte forma: Toda sequência pode ser escrita como (a1, a2, a3, ..., an,...), em que a representa o termo e n é o índice, que indica a posição do termo, sempre contando da esquerda para a direita. Assim, considerando a sequência (1, 5, 9, 13, 17), então a2 + a5, é o mesmo que 5 + 17 = 22; e a3 – a4, 9 – 13 = –4. A progressão aritmética (PA) corresponde a sucessões onde cada item a partir do segundo é idêntico ao seu antecessor, somado a um valor fixo definido por razão (r) (OLIVEIRA, 2016). a) (1, 2, 3, 4, 5, 6) representa uma PA denominada crescente, já que r > 0. b) (2, 6, 10, 14, 18, 22, ...) representa uma PA infinita de razão = 4. 11Conceitos introdutórios à matemática financeira Exemplo de cálculo de progressões aritméticas aplicadas à matemática financeira: J = C · i · n J = juros C = capital i = taxa n = tempo M = C + J ou M = C (1 + i · n) M = montante C = capital J = juros i = taxa n = tempo 1. Juliana está com a conta de energia elétrica no valor de R$ 309,00 vencida há 9 dias e precisa pagá-la. Para contas em atraso, deve ser considerada uma multa de 2%, independentemente da quantidade de dias. Deve ser considerado, ainda, juros mensais de 1% para um período de 30 dias. Calcule o valor que Juliana deve pagar considerando os dias em atraso. Passo a passo da resolução: Multa 2% = · 309 – 6,18 Juros (1% ao mês) = % = 1/100 · 9/30 · 309 = 0,93 Pagamento realizado em atraso = 309,00 + 6,18 + 0,93 = 316,11. Progressões geométricas De acordo com Oliveira (2016), as progressões geométricas são identificadas por PG e representam sequências ou sucessões onde cada termo depois do segundo é idêntico ao seu antecessor multiplicado por um valor fixo, denomi- nado razão q. A seguir, você pode verificar exemplos de progressão geométrica com PG crescente e infinita, PG decrescente e finita, PG alternante e infinita e PG constante. Conceitos introdutórios à matemática financeira12 � (1, 2, 4, 8, 16, 32, ...) q = 2, (PG crescente e infinita) � (100, 50, 25, , ) q = (PG decrescente e finita) � (7, –14, 28, –56, 112, ...) q = –2 (PG alternante e infinita) � (8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,) q = 1 (PG constante) Fonte: Oliveira (2016, p. 78). Ao observar a sequência (5, 10, 20), é possível analisar que cada termo multiplicado por 2 tem os seguintes resultados: 5 × 2 = 10; 10 × 2 = 20; 20 × 2 = 40. Esse exemplo corresponde a uma progressão geométrica (PG). Fórmulas: geral e finita da progressão geométrica (OLIVEIRA, 2016). � an = a1 · q n – 1 (fórmula geral de uma PG); � para q ≠ 1 (fórmula da soma dos termos de uma PG considerada finita). Analise o cálculo dos juros compostos e a progressão geométrica (FARIA, 2015): 1. Cláudio realizou uma aplicação a juros compostos no valor de R$ 5.000,00. O investimento foi realizado em uma instituição financeira com rendimentos de 2% ao mês. Apresenteo montante adquirido ao final de cada mês durante o primeiro ano do investimento. Conforme Faria (2015), existe uma sequência de montantes que constituem uma progressão geométrica de razão 1 + 0,02 = 1,02. A solução da questão 1 pode ser visualizada no Quadro 2. 13Conceitos introdutórios à matemática financeira Fonte: Adaptado de Faria (2015). Mês Montante (M) 1º M = 5000 ∙ 1,02 = 5100 2º M = 5100 ∙ 1,02 = 5202 3º M = 5202 ∙ 1,02 = 5306,04 4º M = 5306,04 ∙ 1,02 ≈ 5412,16 5º M = 5412,16 ∙ 1,02 ≈ 5520,40 6º M = 5520,40 ∙ 1,02 ≈ 5630,81 7º M = 5630,81 ∙ 1,02 ≈ 5743,43 8º M = 5743,43 ∙ 1,02 ≈ 5858,30 9º M = 5858,30 ∙ 1,02 ≈ 5975,46 10º M = 5975,46 ∙ 1,02 ≈ 6094,97 11º M = 6094,97 ∙ 1,02 ≈ 6216,87 12º M = 6216,87 ∙ 1,02 ≈ 6341,21 Quadro 2. Cálculo de juros compostos e progressão geométrica O Quadro 2 apresenta o cálculo dos juros compostos mensalmente a partir da aplicação realizada no exemplo de cálculo via progressão geométrica. A fim de entender de forma clara a matemática financeira, é fundamental que se tenha conhecimentos sobre regras e conceitos elementares. O conteúdo apresentado neste capítulo buscou demonstrar de que forma a matemática está relacionada com a matemática financeira. Conceitos introdutórios à matemática financeira14 BONAFINI, F. C. Matemática e estatística. São Paulo: Pearson, 2014. BRUNI, A. L; FAMÁ, R. Matemática financeira: com HP 12C e excel. 5. ed. São Paulo: Atlas, 2012. CASTANHEIRA, N. P.; MACEDO, L. R. D. Matemática financeira aplicada. Curitiba: Inter- Saberes, 2012. FARIA, W. L. S. Matemática financeira aplicada aos ensinos fundamental e médio. 2015. Dissertação (Mestrado em Matemática) – Programa de Mestrado Profissional em Matemática em Rede Nacional, Instituto de Matemática e Estatística, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2015. Disponível em: https://repositorio.bc.ufg.br/tede/ handle/tede/4606. Acesso em: 23 jul. 2019. OLIVEIRA, C. A. M. Matemática. Curitiba: InterSaberes, 2016. Leituras recomendadas SAMANEZ, C. P. Matemática financeira. 5. ed. São Paulo: Pearson, 2010. WAKAMATSU, A. (org.). Matemática financeira. São Paulo: Pearson, 2012. 15Conceitos introdutórios à matemática financeira
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