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MANUAL DE ESTUDOS MANUAL DE ESTUDOS MATEMÁTICA 32 JUROS SIMPLES Juros simples é aquele calculado unicamente so- bre o capital inicial. CÁLCULO DO JURO SIMPLES Consideremos o problema: Apliquei R$ 2.000,00 por 2 anos. Quanto recebe- rei de juros se a taxa foi de 36% ao ano? Solução: Se me pagam 36% ao ano, isto significa que rece- bo R$ 36,00 em 1 ano em cada R$ 100,00 aplicados ou, então, que em 100 recebo 36 em 1 ano. Temos então: Como as grandezas são diretamente proporcio- nais, vem: isto é, receberei de juros R$ 1.440,00 Assim, designando por: C o capital inicial ou principal; j o juro simples; n o tempo de aplicação; r a taxa percentual; i a taxa unitária, temos: C = 2.000 / j = 1.440 / n = 2 / r = 36 Logo, de: ou: Lembrando que: podemos escrever: j = C . n . i Então, de um modo geral, podemos calcular os juros simples pela fórmula: j = C . i . n É importante observar que essa fórmula só pode ser aplicada se o prazo de aplicação n for expresso na mesma unidade de tempo a que se refere a taxa i considerada. EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 1 - Tomou-se emprestada a importância de R$ 12.000,00, pelo prazo de 2 anos, à taxa de 30% ao ano. Qual será o valor do juro a ser pago? Solução: Temos: C = 12.000,00 / n = 2 a / r = 30% a.a i = 0,3 a.a. e, como: j = C . i . n temos: j = 12.000 x 0,3 x 2 j = 7.200 isto é, o juro a ser pago é de R$ 7.200 2 . Aplicou-se a importância de R$ 3.000,00 pelo prazo de 3 meses à taxa de 1,2% ao mês. Qual o valor do juro a receber? Solução: Temos: C = 3.000,00 / n = 3 me / r = 1,2% a.m. i = 0,012 a.m. donde: j = 3.000 x 0,012 x 3 j = 108 isto é, o juro a receber é de R$ 108,00 RESOLVA: 1 - Calcule os juros a serem pagos por um em- préstimo de R$ 920,00 à taxa de 5% ao trimestre, durante 3 trimestres. 2 - À taxa de 0,75% ao mês, foi empregado um capital de R$ 5.680,00 durante 2,5 meses. Calcule os juros produzidos. GABARITO: 1 - R$ 138,00 / 2 - R$ 106,50 JUROS COMPOSTOS O regime de juros compostos é o mais comum no sistema financeiro e portanto, o mais útil para cálcu- los de problemas do dia-a-dia. Os juros gerados a cada período são incorporados ao principal para o cálculo dos juros do período seguinte. Chamamos de capitalização o momento em que os juros são incorporados ao principal. Após três meses de capitalização, temos: 1º mês: M =P. (1 + i) 2º mês: o principal é igual ao montante do mês anterior: M = P x (1 + i) x (1 + i) 3º mês: o principal é igual ao montante do mês anterior: M = P x (1 + i) x (1 + i) x (1 + i) Simplificando, obtemos a fórmula: M = P . (1 + i) n Importante: a taxa i tem que ser expressa na mes- ma medida de tempo de n, ou seja, taxa de juros ao mês para n meses. Para calcular apenas os juros basta diminuir o principal do montante ao final do período: J = M - P Exemplo: Calcule o montante de um capital de R$6.000,00, aplicado a juros compostos, durante 1 ano, à taxa de 3,5% ao mês. (use log 1,035=0,0149 e log 1,509=0,1788) Resolução: P = R$6.000,00 t = 1 ano = 12 meses i = 3,5 % a.m. = 0,035 M = ? Usando a fórmula M = P.(1+i)n, obtemos: M = 6000. (1+0,035)12 = 6000 . (1,035)12 Fazendo x = 1,03512 e aplicando logaritmos, en- contramos: log x = log 1,03512 => log x = 12 log 1,035 => log x = 0,1788 => x = 1,509 Então M = 6000.1,509 = 9054. Portanto o montante é R$ 9.054,00 MANUAL DE ESTUDOS MANUAL DE ESTUDOS MATEMÁTICA 33 RELAÇÃO ENTRE JUROS E PROGRESSÕES - num regime de capitalização a juros simples o saldo cresce em progressão aritmética - num regime de capitalização a juros compostos o saldo cresce em progressão geométrica TESTES 1) Uma pessoa deseja emprestar um Capital para obter taxa de juros reais de 5% ao ano. Se a inflação do ano em questão for 20%, qual a taxa de juros apa- rentes a ser cobrada? Solução: FATOR DE JUROS APARENTES = FATOR DE INFLAÇÃO x FATOR DE JUROS REAIS FATOR DE JUROS APARENTES = 1,20 x 1,05 = 1,26 TAXA DE JUROS APARENTES = 26% ao ano 2) Se uma aplicação financeira, em um ano você obteve rendimento de 30%, e no mesmo período a taxa de inflação foi de 25%, qual foi a taxa de juros reais? Solução: FATOR INFLAÇÃO, FATOR JUROS REAIS = FATOR JUROS APARENTES 1,25 + T = 1,30 4% ao mês CAPITALIZAÇÃO E DESCONTOS A fórmula do montante para juros simples é: S = P (1 + i . n) e para os juros J = Pin Ex. 1) Calcular o rendimento obtido aplicando no re- gime de juros simples um principal de R$ 12.000 durante 8 meses a uma taxa de 24% ao ano. Solução: J = Pin => J = 12.000 x 0,02 x 8 => J = 1920,00 Obtendo-se portanto um montante S = R$ 13.920,00 2) Ao aplicarmos R$ 10.000,00 pelo prazo de 89 dias obtivemos um montante de R$ 10.445,00. Qual a taxa anual de juros simples? Solução: S = P (1 + i . n) 10.445 = 10.000 (1 + i . 89) 10.445 = 10.000 + 10.000 x 89 x i 10.000 x 89 x i = 10.445 - 10.000 10.000 x 89 x i = 445 i = 445 / 10.000 x 89 = 5 / 10.000 = 0,0005 i = 00,5% ao dia r - 00,5 x 360 = 18% ao ano 3) Qual é o investimento necessário para produzir um montante de R$ 8.000,00 daqui a 3 anos a uma taxa de juros simples de 20% ao ano? Solução: S = P (1 + n . i) => => P = R$ 5.000,00 DESCONTO "POR DENTRO" E DESCONTO "POR FORA": Desconto Por Fora: DESCONTO "POR DENTRO" E DESCONTO "POR FORA Desconto é a diferença entre o valor futuro e o va- lor atual de um título: D = S - P Associa-se ao desconto uma TAXA (d) e um perío- do de tempo (n) D em R$ d em % (Normalmente utiliza-se o termo "DESCONTO"em lugar de "TAXA DE DESCONTO") Desconto Por Fora (Comercial): DESCONTO POR FORA (D) = VALOR RESGATE (S) x TAXA DESCONTO (d) x PRAZO (n). D = S x d x n Ex. 1) Qual o valor do desconto "por fora"de um título de R$ 2.000.000,00, (valor futuro) com prazo de 2 meses. à taxa de 15% a.m.? Solução: D = S x d x n D = 2.000.000 x 0,15 x 2 => D = 600,000,00 Desconto Por "Dentro" ou Racional: DESCONTO POR DENTRO = (VALOR ATUAL) x (TAXA DESCONTO) x (PRAZO) D = P x d x n Normalmente P é desconhecido, sendo mais utili- zado a fórmula de D em função de S, d e n: Exemplo: Calcular o desconto simples, "por dentro"de um título de R$ 115.000,00 a uma taxa de 5% a.m., num prazo de 3 meses: Solução: Podemos interpretar a fórmula de Desconto Raci- onal ou "Por Dentro" da seguinte forma: d . n = % acumulado de desconto no prazo n: Logo, o desconto "por dentro"é calculado rapida- mente da seguinte forma: Valor Atual: Desconto = 100.000 x 3 x 5% = 15% de 100.000 = 15.000,00 ou seja: MANUAL DE ESTUDOS MANUAL DE ESTUDOS MATEMÁTICA 34 CAPITALIZAÇÃO COMPOSTA Quando uma determinada soma de dinheiro está aplicada a juros simples, os juros são sempre calculados sempre sobre o montante inicial. quando uma soma está aplicada a juros compostos, os juros são calculados não apenas sobre o capital inicial, mas sobre este capital acrescido dos juros já vencidos. Capitalização composta é aquela em que a taxa de juros incide sobre o principal acrescido dos juros acumulados até o período anterior. Neste regime de capitalização a taxa varia exponencialmente em função do tempo. O conceito de montante é o mesmo definido para capitalização simples, ou seja, é a soma do capital apl icado ou devido mais o valor dos juros correspondentes ao prazo da aplicação ou da divida. A simbologia é a mesma já conhecida, ou seja, M, o montante, C, o capital inicial, n, o período e i, a taxa. A dedução da fórmula do montante para um único pagamento é pouco mais complexa que aquela já vista para a capitalização simples e para facilitar o entendimento, vamos admitir que defrontamos com o seguinte problema: Calcular o montante de um capital de R$ 1.000,00, aplicado à taxa de 4% ao mês, durante 5 meses. Dados: C = 1.000,00 n = 5 meses i = 4% ao mês M = ? O quadro a seguir permite que visualizemos claramente o cálculo do montante, mês a mês. Mês capital inicio juros cor. montante final (t) mês (Pt) mês (Jt) mês (mt) 1 1.000,00 1.000,00x 0,04 = 40,00 1.040,00 2 1.040,00 1.040,00 x 0,04 = 41,60 1.081,60 3 1.081,60 1.081,60 x 0,04 = 43,26 1.124,86 4 1.124,86 1.124,86 x 0,04 = 45,00 1.169,86 5 1.169,86 1.169,86 x 0,04 = 46,79 1.216,65 O valor do montante no final do quinto mês é de R$ 1.216,65. O montante final de cada mês é o valor do capital inicial do mês seguinte. Entretanto, essa forma de cálculo é bastante trabalhosa e demorada. Vamos deduzir uma fórmula que permita um cálculo mais fácil e rápido, partindo do desenvolvimento anterior, sem no entanto efetuar os cálculos ali demonstrados. M 0 = 1.000,00 M 1 = 1.000,00 + 0,04 x 1.000,00 = 1.000,00(1 + 0,04) = 1.000,00 (1.04)1 M 2 = 1.000,00(1,04) + 0,04 x 1.000,00 x (1,04) = 1.000,00 (1,04)(1+0,04) = 1.000,00(1,04)2 .......... M 5 = 1.000,00(1,04)4 + 0,04 x 1.000,00(1,04)4 = 1.000,00(1,04)4(1 + 0,04) = 1.000,00 (1,04)5 O valor do montante no final do quinto mês é dado pela expressão: M 5 = 1.000,00 (1,04)5. Como (1,04)5 = 1,21656 Þ m = 1.000,00 x 1,21656 = 1.216,65, que confere com o valor determinado anteriormente. Substituindo cada n da expressão M5 = 1.000,00(1,04)5 pelo seu símbolo correspondente, temos M = C ( 1 + i) n, em que a expressão (1 + i) n é chamada de fator de capitalização ou fator de acumulação de capital para pagamento simples ou único. EXEMPLOS 1 - Qual o montante de uma aplicação de R$ 15.000,00, pelo prazo de 9 meses, à taxa de 2% ao mês. Dados: C = 15.000,00 n = 9 meses i = 2% ao mês M = ? Solução: M = C(1 + i)n M = 15.000,00 (1 + 0,02)9 M = 15.000,00 x 1,19509 = 17.926,35 O valor atual (ou valor presente) de um pagamento simples, ou único, cuja conceituação é a mesma já definida para capitalização simples, tem sua fórmula de cálculo deduzida da fórmula, como segue. em que a expressão é chamada de: Fator de valor atual para pagamento simples (ou único) 2 - A loja “Topa Tudo” financia um bem de consumo de uso durável no valor de R$ 16.000,00, sem entrada, para pagamento em uma única prestação de R$ 52.512,15 no final de 27 meses. Qual a taxa mensal cobrada pela loja? Dados: M = 52.512,15 C =16.000,00 n = 27 meses i = ? Solução: M = C (1 + i)n 52.512,15 = 16.000,00(1 + i )27 52.512,15 / 16.000,00 = (1 + i)27 3,28201 = (1 + i)27 i = 3,282011/ 27 i = 1,045 = 1,045 - 1 x 100 = 4,5% ao mês. MANUAL DE ESTUDOS MANUAL DE ESTUDOS MATEMÁTICA 35 DESCONTO COMPOSTO Desconto composto é aquele obtido em função de cálculos exponenciais. São conhecidos dois tipos de descontos: o desconto composto “por fora” e o desconto composto “por dentro”, ou racional. O desconto composto “por fora”, não possui, pelo menos no Brasi l , nenhuma util ização prática conhecida. Quanto ao desconto “por dentro” ou racional, ele nada mais é do que a diferença entre o valor futuro de um título e o seu valor atual, determinado com base no regime de capitalização composta; portanto de aplicação generalizada. Desconto Composto “Por Fora” No caso do desconto simples “por fora”, a taxa de desconto incide somente sobre o valor futuro dos títulos, tantas vezes, quantos forem os períodos unitários, ou seja, D = S x d x n. Como P = S - D, deduz- se que P = S.(1 - d x n). Já no caso do desconto composto, para n períodos unitários, a taxa de desconto incide, no primeiro período, sobre o valor do título; no segundo período, sobre o valor futuro do título menos o valor de desconto correspondente ao primeiro período; no terceiro período sobre o valor futuro do título menos os valores dos descontos referentes ao primeiro e ao segundo período, e assim sucessivamente até o enésimo período, de forma que: P1 = S - D ou P = S(1 - d) P2 = S(1-d)(1-d) = S(1-d)2 P3 = S(1-d)(1-d)(1-d)= S(1-d)3 . . . . Pn = S (1-d)n Assim o valor líquido de um título, de prazo igual a n períodos unitários que sofre um desconto composto “por fora”, é dado pela expressão: P = S(1-d)n Exemplos: 1 - Uma taxa de 2,5% ao mês, de acordo com o conceito de desconto composto “por fora”. Calcular o valor do desconto. Dados: S = 28.800,00 n = 120 dias = 4 meses d = 2,5% ao mês D = ? Solução: P = S(1-d)n P = 28.800,00(1-0,025)4 = 28.800,00 x 0,903688 P = 26.026,21 D = S - P = 28.800,00 - 26.026,21 = 2.773,79 2 - Um título, com 90 dias a vencer, foi descontado à taxa de 3% ao mês, produzindo um desconto no valor de R$ 1.379,77. Calcular o valor nominal do título. Dados: D = 1.379,77 d = 3% ao mês n = 90 dias ou 3 meses S = ? Solução: D = S - P = S - S(1-d)n = S [1-(1-d)n] D = S [1-(1-d)n] 1.379,77 = S [ 1 - (1 - 0,03)3] 1.379,77 = S [ 1 - 0,912673] 1.379,77 = S x 0,087327 S = 1.379,77/0,087327 = 15.800,00 Desconto “Por Dentro ” ou Racional Desconto “por dentro” ou racional, é dado pela diferença entre o valor futuro de um título e o seu valor atual, calculado com base no regime de capitalização composta, como segue: Para manter a coerência no que se refere a simbologia adotada, vamos continuar a representar a taxa de desconto por d . Assim a fórmula anterior pode ser escrita como segue: Exemplo: 1 - Determinar o valor do desconto composto racional de um título no valor de R$ 50.000,00, sabendo-se que o seu prazo é de 5 meses e que a taxa de desconto cobrada é de 3,5% ao mês. Dados: S = 50.000,00 n = 5 meses d = 3,5% ao mês D = ? Solução: D = S x (1 + d)n - 1/(1+d)n D = 50.000,00 X (1 + 0,035)5-1/(1 + 0,035)5 D = 50.000,00 X (1,035)5-1/(1,035)5 D = 50.000,00 X 0,18769/1,18769 D = 50.000,00 X 0,15803 D = 7.901,50 MANUAL DE ESTUDOS MANUAL DE ESTUDOS MATEMÁTICA 36 TAXAS DE JUROS: NOMINAL, EFETIVA, EQUIVALENTES, PROPORCIONAIS, REAL E APARENTE TAXAS DE JURO E INFLAÇÃO TAXAS EQUIVALENTES Duas taxas i 1 e i 2 são equivalentes, se aplicadas ao mesmo Capital P durante o mesmo período de tempo, através de diferentes sistemas de capitaliza- ção, produzem o mesmo montante final. - Seja o capital P aplicado por um ano a uma taxa anual i a . - O montante M ao final do período de 1 ano será igual a M = P(1 + i a ) - Consideremos agora, o mesmo capital P aplica- do por 12 meses a uma taxa mensal i m . - O montante M' ao final do período de 12 meses será igual a M' = P(1 + i m )12 . Pela definição de taxas equivalentes vista acima, deveremos ter M = M'. Portanto, P(1 + i a ) = P(1 + i m )12 Daí concluímos que 1 + i a = (1 + i m )12 Com esta fórmula podemos calcular a taxa anual equivalente a uma taxa mensal conhecida. Exemplo: 1 - Qual a taxa anual equivalente a 8% ao semestre? Em um ano temos dois semestres, então tere- mos: 1 + i a = (1 + i s )2 1 + i a = 1,082 i a = 0,1664 = 16,64% a.a. TAXAS NOMINAIS A taxa nominal é quando o período de formação e incorporação dos juros ao Capital não coincide com aquele a que a taxa está referida. Alguns exemplos: - 340% ao semestre com capitalização mensal. - 1150% ao ano com capitalização mensal. - 300% ao ano com capitalização trimestral. Exemplo: Uma taxa de 15% a.a., capitalização mensal, terá 16.08 % a.a. como taxa efetiva: 15/12 = 1,25 1,2512 = 1,1608 TAXAS EFETIVAS A taxa Efetiva é quando o período de formação e incorporação dos juros ao Capital coincide com aque- le a que a taxa está referida. Alguns exemplos: - 140% ao mês com capitalização mensal. - 250% ao semestre com capitalização semestral. - 1250% ao ano com capitalização anual. TAXA REAL É a taxa efetiva corrigida pela taxa inflacionária do período da operação. JUROS APARENTES / INFLAÇÃO / JUROS REAIS: - TAXAS DE JUROS APARENTE OU CORRENTE. É a taxa "total", embutido o efeito da inflação (mais juros). TAXAS DE INFLAÇÃO: Taxa para fins de correção monetária. TAXA DE JUROS REAIS: Taxa de juros além da inflação (juros correntes, descontada a inflação). Suponha que você vai emprestar a uma pessoa R$ 1.000,00, por um prazo de 1 ano e deseja cobrar juros reais de 2% ao ano. Considerando que a taxa de inflação prevista é de 20% ao ano, qual o valor da dívida ao final de um mês? 1º) Efetuar a correção monetária de 20%. 1.000,00 x 1,20 = R$1.200,00 (Até aqui, você não "ganhou"nada!). 2º) Incidir os juros reais de 2% sobre o valor corrigido. 1.200,00 x 1,02 = R$ 1.224,00 (Aqui, você "cobrou"os juros reais de 2%) 1,20 = FATOR DE INFLAÇÃO 1,02 = FATOR DE JUROS REAIS 1,224 = 1,20 X 1,02 = FATOR DE JUROS CORRENTES FATOR DE JUROS APARENTES = FATOR DE IN- FLAÇÃO x FATOR DE JUROS REAIS EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO 1) As taxas anuais de inflação nos últimos dois anos foram respectivamente iguais a 60% e 5%. Se os salários dos empregados de uma empresa foram reajustados em 40% no primeiro ano, qual deverá ser o reajuste no 2º ano para equilibra-lo à inflação? ANO I ANO II ANO I ANO II REAJUSTE 40% X 1,40 T INFLAÇÃO 60% 5% 1,60 1,05 O reajuste deverá ser de 20% Observe que: 1) 40% + 20% 60% + 5% 2) 1,40 x 1,20 = 1,60 x 1,05 = 1,68 68% 2) Uma pessoa deseja empresatar um Capital para obter taxa de juros reais de 5% ao ano. Se a inflação do ano em questão for 20%, qual a taxa de juros aparentes a ser cobrada? Solução: FATOR DE JUROS APARENTES = FATOR DE IN- FLAÇÃO x FATOR DE JUROS REAIS FATOR DE JUROS APARENTES =1,20 x 1,05 = 1,26 TAXA DE JUROS APARENTES = 26% ao ano 3) Se uma aplicação financeira, em um ano você obteve rendimento de 30%, e no mesmo período a taxa de inflação foi de 25%, qual foi a taxa de juros reais? Solução: FATOR INFLAÇÃO, FATOR JUROS REAIS = FATOR JUROS APARENTES 1,25 + T = 1,30 4% ao mês TAXAS PROPORCIONAIS Duas taxas são proporcionais quando seus valo- res formam uma proporção com os tempos a elas referidos, reduzidos à mesma unidade. Assim, as taxas de 18% ao ano e 1,5% ao mês são proporcionais, pois: (1 ano = 12 meses) Generalizando: onde n e n' estão referidos à mesma unidade. MANUAL DE ESTUDOS MANUAL DE ESTUDOS MATEMÁTICA 37 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS: 1 - Calcule a taxa mensal proporcional a 30% ao ano. Solução: Temos, lembrando que 1 a = 12 me: 30 r 12 1 r = r = 2,5 30 12 isto é: 2,5% a.m. NOTA: basta dividir a taxa anual por 12. 2 - Calcule a taxa mensal proporcional a 0,08% ao dia. Solução: Temos, lembrando que 1 me = 30d: 0,08 r 1 30 r = 0,08 x 30 r = 2,4 isto é: 2,4% a.m. NOTA: basta multiplicar a taxa diária por 30. SÉRIES DE PAGAMENTOS / RECEBIMENTOS RENDAS UNIFORMES E VARIÁVEIS 1) DEFINIÇÃO Uma renda uniforme é uma série de recebimentos e pagamentos iguais realizados em períodos ou in- tervalos de tempo iguais. 2) TIPOS DE RENDAS UNIFORMES: existem três tipos de rendas uniformes: POSTECIPADAS ANTECIPADAS DIFERIDAS 3) VALOR ATUAL DE UMA SÉRIE POSTECIPADA A expressão é denominada: FATOR DE VALOR ATUAL DE SÉRIES UNIFORMES e é representada por ou FVA (i,n) Valor este que pode ser obtido em tabelas ou calculadoras científicas ou financeiras. P = R x ou P = R x FVA (i,n) Exercício de Aplicação Uma pessoa adquiriu uma geladeira, financiada em 12 prestações mensais iguais, sem entrada, no valor de $ 100,00. Sabendo-se que a taxa de financiamento é de 10% a.m., qual seria o preço à vista desta geladeira? Solução: P = R x ou P = R x (i,n) Consultando a tabela, para taxa de 10% e n = 12 temos: a n i = FVA (i,n) = 6,813692 Logo: P = 100 x 6,813692 P = 681,3692 P = $ 681,37 4) CÁLCULO DE R: Da fórmula anterior, tiramos: denominada FATOR DE RECUPERAÇÃO DE CAPITAL, e representada por: = FRC (i,n). Logo temos: R = P x a-1 n i = P x FRC (i,n) observar que: Exercícios de Aplicação Um automóvel custa à vista $ 12.500,00 e é financiado da seguinte forma: 20% de entrada e o restante financiado em 36 prestações mensais iguais, a uma taxa de 10% a.m.. Qual o valor da prestação? Solução: Entrada: 20% de 12.500 = 2.500,00 Valor Financiado = P = $ 10.000,00 Valor da Prestação = P x a-1 n i = P x FRC (i,n) Valor da Prestação = 10.000 x 0,103343 = $ 1033,43 MANUAL DE ESTUDOS MANUAL DE ESTUDOS MATEMÁTICA 38 PLANOS DE AMORTIZAÇÃO DE EMPRÉSTIMOS E FINANCIAMENTOS 1) EMPRÉSTIMO SEM ATUALIZAÇÃO MONETÁRIA As prestações para pagamento de um empréstimo consistem em duas parcelas: Prestação = Amortização + Juros Os juros sempre serão calculados sobre o saldo devedor! Os principais Sistemas de Amortizacão são: - Sistema Francês de Amortização - Tabela “Price” - Sistema de Amortização Constante (SAC) - Sistema Americano de Amortização - Sistema Misto 2) SISTEMA FRANCÊS DE AMORTIZAÇÃO (Prestações Iguais) O mutuário pagará o principal mais juros em prestações iguais e períodos iguais postecipada (série uniforme). Exemplo: Um empréstimo de $ 10.000,00 será pago em 4 prestações mensais iguais postecipadas, sem perí- odo de carência. Se a taxa de juros contratada for de 10% a.m., construir a planilha de Saldo Devedor, amortização e juros: Solução: Valor da Prestação: R = P x = P x FRC (i,n) R = 10.000,00 x 0,315471 R = $ 3154,71 SISTEMA FRANCÊS DE AMORTIZAÇÃO Exemplo: No exemplo anterior, considera a taxa como nominal de 120% ao ano. Teríamos: Taxa Nominal = 120% ao ano com capitalização mensal. Taxa Nominal = 120%/12 = 10% ao mês. Os cálculos a partir daí são idênticos ao do Sistema Francês de Amortização. 4) SISTEMA DE AMORTIZAÇÃO CONSTANTE (SAC) Nesta modalidade de financiamento, as amortizações são constantes. O valor da amortização é igual ao valor do principal dividido pelo número de prestações: ; considerando o mesmo principal, prazo e taxa do exemplo anterior temos: Amortização = = 2500,00 SISTEMA DE AMORTIZAÇÃO CONSTANTE - (SAC) Observação: 1) Cálculo dos juros: 10% do Saldo Devedor do mês anterior. Cálculo de Amortização: Valor de prestação menos juros = 3.154,71 menos juros. Cálculo do Saldo Devedor = Saldo Devedor do mês anterior menos amortização. 2) A soma das amortizações é sempre igual ao principal. 3) As amortizações aumentam e os juros diminuem a cada mês. 3) TABELA “PRICE” (PRESTAÇÕES IGUAIS) É praticamente o mesmo sistema do Plano Francês de Amortização, porém a taxa de juros é dada em termos nominais, com capitalização em um período inferior a que se refere a taxa de juros. Observação: 1) As prestações no sistema SAC são decrescentes e formam uma P.A. (Progressão Aritmética). 5) SISTEMA AMERICANO DE AMORTIZAÇÃO Nesta modalidade de financiamento, o principal é pago em uma única parcela ao final do prazo. Os juros podem ser pagos ao longo do contrato, ou capitalizado e pago ao final, junto com o principal. Exemplos: 1) Juros pagos ao final do mês: 2) Juros pagos após prazos de carência Obs.: 14641 = 10.000 x (1,10)4 MANUAL DE ESTUDOS MANUAL DE ESTUDOS MATEMÁTICA 39 Em contextos inflacionários são muitos usadas as expressões, “em preços correntes” (valores no- minais) e “em preços constantes”. A primeira representa poder aquisitivo da data respectiva do fluxo considerado, enquanto a segunda representa poder aquisitivo de uma única data (preços constantes de uma única data). ÍNDICES DE PREÇOS Um índice de preços procura meidr a mudança que ocorre nos níveis de preços de um período para outro. No Brasil, a maioria dos cálculos de índices de preços está a cargo da Fundação Getúlio Vargas do Rio de Janeiro. Os índices nacionais e regionais são publicados mensalmente na revista Conjuntura Econômica. Outras instituições também têm elaborado índices de preços: o IBGE, a FIPE e o DIEESE em São Paulo, a FUNDARJ em Recife, o IPEAD - UFMG em Belo Horizonte. Para comparações específicas e obtenção de taxas reais de crescimento em determinados setores, devem ser utilizados índices de preços particulares de cada setor, como, por exemplo, construção civil, produtos agropecuários etc. O índice mais geral disponível é o Índice Geral de Preços - disponibilidade interna da FGV (IGP-di). Para inflacionar ou deflacionar uma série de valores monetários cujas causas foram devidas a muitos fatores, o mais indicado é usar o IGP-di que mede ainflação do país. O processo de “inflacioinar” ou “deflacionar” uma série de pagamentos/recebimentos para uma deter- minada data de referência traduz em si uma comparação entre as evoluções dos valores monetários em análise e o comportamento dos preços dos produtos enfeixados no índice escolhido. Assim, se um investimento teve um rendimento de 15% real, tomando-se como referência um determinado índice de preços, isso significa que este rendimento superou em 15% a evolução do índice escolhido, ou seja, a evolução média dos preços dos bens e serviços que compõem o índice. REPRESENTAÇÃO DOS VALORES FINANCEIROS O processo inflacionário obriga a quem faz cálculo financeiro ou toma decisões de investimento ou financiamento a prestar especial atenção ao significado econômico dos lucros e contas nominais apresentados pelas empresas, ao impacto da inflação na avaliação dos investimentos e com o processo decisório é afetado. Como resultado da inflação, o significado das medidas contábeis e econômicas de rentabilidade, lucros e custos diverge, e esta divergência é maior à medida que a inflação se acelera. No Brasil, diversos mecanismos foram desenvol- vidos para atenuar o impacto da inflação nas peças contábeis das empresas (correção monetária do Ba- lanço Patrimonial, correção integral etc.). 6) SISTEMA DE AMORTIZAÇÃO MISTO (SAM) O valor da prestação é a média aritmética entre a prestação calculada pelo Sistema Francês e o Sistema SAC. Exemplo: Calcular, no f inanciamento dos exemplos anteriores, os valores das prestações pelo Sistema Misto (SAM): Observações: 1) No sistema misto, como no Sistema SAC, as prestações são decrescentesem P.A. Progressão Arit- mética. 2) As prestações, no quadro acima, mostrem que: (Prest. Sist. Francês) < (Prest. Sistema Misto) < (Pres- tação do Sistema SAC). CÁLCULO FINANCEIRO: CUSTO REAL EFETIVO DE OPERAÇÃO DE FINANCIAMENTO, EMPRÉSTIMO E INVESTIMENTO Nos financiamentos incide uma série de custos adicionais, como IOF, despesas administrativas de elaboração do contrato, comissões, etc. Tais fatores elevam o custo (ou taxa) efetivo e devem ser considerados ao se tomar um empréstimo. Em contextos inflacionários inflacionários, deve- se ficar atento para a denominada ilusão monetária, ou rendimento aparente. Nesta situação é importante determinar a taxa real de juros e o custo ou rendimento real de um financiamento ou aplicação. No processo de cálculo da taxa real, é necessário homogeneizar os valores das séries financeiras, de forma a retirar os efeitos corrosivos da inflação nos valores aplicados ou recebidos em cada data, traduzindo-os ao mesmo padrão monetário de refe- rência em uma determinada época, ou seja, é necessário “datar” a moeda; dizer, por exemplo, moeda de 1994, moeda de 1995 etc. O processo de homogeneização dos valores monetários uti l iza índices de preços a f im de deflacionar ou inflacioinar as séries de valores nominais ou aparentes. O deflacionamento permite reduzir todos os valores da série a uma base comum de referência, situada preteritamente no início da série. Os índices de preços permitem calcular deflatores, ou seja, operadores que, multiplicados pelos valores monetários das diversas épocas, reduzem-nos a valores correspondentes ao nível de preços da data inicial de referência. O inflacionamento (indexação ou atualização monetária), inversamente, traduz a colocação dos di- versos valores correntes nominais, em termos de moeda de poder aquisitivo do final da série; isto é, a indexação (inflacionar) transforma os valores nominais de cada época em valores compatívels com a capacidade de compra verificada numa data superior. MANUAL DE ESTUDOS MANUAL DE ESTUDOS MATEMÁTICA 40 Mas, são mecanismos imperfeitos que aliviam, mas não curam o mal. Enquanto a inflação estiver presente na economia, o tomador de decisões deve saber lidar com ela. Deve-se compreender o significado dos valores nominais, taxas de juros aparentes e reais, custos efetivo aparente e real dos financiamentos, rentabilidade efetiva e real das aplicações, taxas de crescimento nominal e real, atualização monetária e cambial etc. Exemplos: 1) Um eletrodoméstico, cujo valor à vista é $ 1000,00, foi financiado em 3 prestações mensais (Sis- tema Francês) sem entrada, a uma taxa de 10% a.m. Calcule o valor das prestações, sabendo-se que as mesmas serão corrigidas mensalmente pelo IGPM. Supor variação mensal do IGPM 1% a.m. Solução: Cálculo da Prestação: R = P x a-1 i = P x FRC (i,n) R = 1000 x 0,402115 R = 402,12 AVALIAÇÃO DE ALTERNATIVAS DE INVESTIMENTO TAXAS DE RETORNO 1) TAXA DE RETORNO DE UM FLUXO DE CAIXA - DEFINIÇÃO Taxa de retorno, ou taxa interna de retorno de um fluxo de caixa é a taxa de juros compostos que anula seu valor atual, considerando os valores positivos e negativos deste fluxo. Na prática, esta taxa é aquela em que, feito um investimento - que gerará saídas (-) e entradas (+) de capital - o mesmo não resultará um ganho nem perda. Comparando-se a taxa de retorno de um projeto ou negocio com a taxa de mercado, podemos proceder à análise daquele investimento. O investimento trará resultados positivos, se a taxa de retorno for maior do que a taxa de mercado. O investimento trará resultados negativos, se a taxa de retorno for menor do que a taxa de mercado. Se a taxa de retorno do investimento for igual a de mercado, aplicar neste investimento é equivalente a aplicar no mercado. O valor atual de um fluxo de caixa varia com a taxa adotada. Representando graficamente, por exemplo, poderíamos ter a seguinte situação: NO GRÁFICO 5% A.M. REPRESENTA A TAXA INTERNA DE RETORNO - Observamos que se a taxa de mercado foi inferior a 5%, o negócio em pauta trará resultados positivos, porém, se a taxa de mercado for superior a 5%, é mais vantagem apicar o capital no mercado do que no investimento em questão. 2) FLUXOS DE CAIXA EM VALORES CONSTANTES E VALORES CORRENTES Para se descontar um fluxo de caixa deve-se observar se o mesmo está: a) EM VALORES CORRENTES - preços referenciados às datas respectivas (preço histórico) b) EM VALORES CONSTANTES - preços de hoje (atualizados monetariamente para a data atual) Devemos utilizar a TAXA APARENTE para fluxos em VALORES CORRENTES e a TAXA REAL para fluxos em VALORES CONSTANTES. É importante salientar que, se a inflação afeta por igual todas as variáveis, é indiferente descontar os fluxos de caixa. - Em valores constantes c/ custo real - Em valores correntes c/ custo aparente; pois ambos os cálculos conduzirão ao mesmo valor atual. 2) Numa aplicação financeira, um investidor obteve uma taxa aparente de 10%. Sendo a inflação do período de 25%, qual a taxa de juros reais desta aplicação? Solução: FATOR JUROS REAIS = 1 + i = 0,88 ---- i = 0,88 - 1 = -0,12 TAXA DE JUROS REAIS = -12% no período 3) Uma pessoa aplicou seu capital de $ 10.000,00 na caderneta de poupança por 1 mês e obteve um montante de $ 1025,00. Sendo a taxa de inflação do mês em questão igual a 2%, qual a taxa de juros reais desta aplicação? = 1,0251 ---- 2,51% ao mês = Taxa de Juros Aparente = 1,005 --- 0,5% ao mês = Taxa de Juros Reais: MANUAL DE ESTUDOS MANUAL DE ESTUDOS MATEMÁTICA 41 i = 10% n (1+i)n (1+i)n S S 1 a a 1 n i n i n i 1 1.100000 0.909091 1.000000 1.000000 0.909091 1.1000000 2 1.210000 0.826446 2.100000 0.476190 1.735537 0.576190 3 1.331000 0.751315 3.310000 0.302115 2.486852 0.102115 4 1.464100 0.683013 4.641000 0.215471 3.169865 0.315471 5 1.610510 0.620921 6.105100 0.163797 3.790787 0.263797 6 1.771561 0.564474 7.715610 0.129607 4.355261 0.229607 7 1.948717 0.513158 9.487171 0.105405 4.868419 0.205405 8 2.143589 0.466507 11.435888 0.087444 5.334926 0.187440 9 2.357948 0.424098 13.579477 0.073611 5.750924 0.173641 10 2.593742 0.385543 15.937425 0.062745 6.145467 0.162745 11 2.853117 0.350494 18.531167 0.053963 6.195061 0.153963 12 3.138428 0.318631 21.384284 0.046763 6.813692 0.146763 13 3.452271 0.289664 24.5227120.010779 7.103356 0.140779 14 3.797498 0.263331 27.974983 0.035746 7.366687 0.134474 15 4.177248 0.239392 31.772482 0.031474 7.606080 0.134474 16 4.594973 0.217629 35.949730 0.027817 7.823709 0.127817 17 5.054470 0.197815 40.544703 0.021930 8.201412 0.121930 18 5.559917 0.179859 45.599173 0.021930 8.204442 0.121930 19 6.115909 0.163508 54.459090 0.049547 8.364920 0.449547 20 6.727500 0.148644 57.274999 0.047460 8.543564 0.417460 21 7.400250 0.435434 64.002499 0.045624 8.648694 0.445624 22 8.140275 0.422846 71.402749 0.014005 8.771540 0.114005 23 8.954302 0.444678 79.543024 0.012572 8.883218 0.112572 24 9.849733 0.401526 88.479327 0.011300 8.984744 0.444300 25 10.834706 0.092296 98.347059 0.010168 9.077040 0.110168 26 11.918177 0.083905 109.181765 0.009159 9.160945 0.109159 27 13.109994 0.076278 12l.099942 0.008258 9.237223 0.108258 28 14.420994 0.069343 134.209936 0.007451 9.306567 0.107451 29 15.863093 0.63039 148.630930 0.006728 9.369606 0.106728 30 17.449402 0.057309 164.491023 0.006079 9.426914 0.106079 31 19.194342 0.052099 181.943425 0.005496 9.479013 0.105196 32 21.113777 0.047362 201.137767 0.004972 9.526376 0.104972 33 23.225154 0.043057 222.251544 0.004499 9.569432 0.104499 34 25.547670 0.039143 245.476699 0.004074 9.608575 0.104071 35 28.102437 0.035584 271.024368 0.003690 9.644159 0.103690 36 30.912681 0.032349 299.126805 0.003343 9.676508 0.103341 37 34.003949 0.029408 330.039486 0.003030 9.705917 0.103030 38 37.404343 0.026735 364.043434 0.002747 9.732651 0.102717 39 41.144778 0.024304 401.447778 0.002491 9.756956 0.102191 40 45.259256 0.022095 442.592556 0.002259 9.779051 0.102259 41 49.785181 0.020086 487.851811 0.002050 9.799137 0.102050 42 54.763699 0.018260 537.636992 0.001860 9.817397 0.101860 43 60.240069 0.016600 592.400692 0.001688 9.833998 0.101688 44 66.264076 0.015091 652.640761 0.001532 9.819089 0.101532 45 72.890484 0.013719 718.904837 0.001391 9.862808 0.101391 46 80.179532 0.012472 791.795321 0.001263 9.875280 0.101263 47 88.197485 0.011338 871.974853 0.001147 9.886618 0.101147 48 97.017234 0.010307 960.172338 0.001041 9.896926 0.101041 49 106.718957 0.009370 1057.1895720.000946 9.906296 0.100946 50 117.390853 0.008519 1163.908529 0.000859 9.914814 0.100859 51 129.129938 0.007744 1281.2993820.000780 9.922559 0.100780 52 142.042932 0.007040 1410.4293200.000709 9.929599 0.100709 53 156.247225 0.006400 1552.4722520.000644 9.935999 0.100644 54 171.871948 0.005818 1708.7194770.000585 9.944817 0.100585 55 189.059142 0.005289 1880.5914250.000532 9.947106 0.100532 56 207.965057 0.004809 2069.6505670.000483 9.951915 0.100483 57 228.761562 0.004371 2277.6156240.000439 9.956286 0.100439 58 251.637719 0.003974 2506.3771860.000399 9.960260 0.100399 59 276.801490 0.003613 2758.0149050.000363 9.963873 0.100363 60 304.481640 0.003284 3034.8163950.000330 9.967157 0.100330 MANUAL DE ESTUDOS MANUAL DE ESTUDOS MATEMÁTICA 42 RACIOCÍNIO LÓGICO QUANTITATIVO LÓGICA SENTENCIAL E DE PRIMEIRA ORDEM PROPOSIÇÕES E CONECTIVOS PROPOSIÇÃO Chama-se proposição todo o conjunto de palavras ou símbolos que exprimem um pensamento de sentido completo. Exemplos: a) A Lua é um satélite da Terra b) é um número irracional c) 3 > 5 d) Vasco da Gama descobriu o Brasil VALORES LÓGICOS DAS PROPOSIÇÕES Chama-se de valor lógico de uma proposição a verdade se a proposição for verdadeira e a falsidade se a proposição for falsa. Os valores lógicos verdade e falsidade são representados por V e F respectivamente. Por exemplo: as proposições a) e b) são verdadeiras enquanto que as proposições c) e d) são falsas. PRINCÍPIOS DA LÍNGUA MATEMÁTICA I - PRINCÍPIO DA NÃO CONTRADIÇÃO Uma proposição não pode ser verdadeira e falsa ao mesmo tempo. II - PRINCÍPIO DO TERCEIRO EXCLUÍDO Toda proposição é verdadeira ou falsa, isto é, verifica- se sempre um desses casos e nunca um terceiro. PROPOSIÇÕES SIMPLES E COMPOSTAS Chama-se proposição simples aquela que não contém nenhuma outra proposição como parte integrante de si mesma. São representadas pelas letras minúsculas p, q, r, ... Exemplos: p: Pedro é careca q: 49 é quadrado perfeito PROPOSIÇÃO COMPOSTA é aquela formada pela combinação de outras proposições. São representadas pelas letras maiúsculas P, Q, R, ... Exemplos: P: Carlos é estudante e Pedro é careca Q: Se André é médico então sabe biologia OBS.: 1. Escrevemos P (p, q, r,...) para indicar que a proposição composta P é combinação das proposições simples p, q, r, ... 2. O valor lógico de uma proposição simples p indica- se por V (p) e o de uma proposição composta P indica- se por V (P). CONECTIVOS Chamam-se conectivos as palavras usadas para formar novas proposições a partir de outras. Os conectivos usuais em lógica são: não _____________ negação ____________ ~ e _______________ conjunção___________ ^ ou ______________ disjunção ___________ v Se... então ________ condicional __________ Se e somente se __ bicondicional ________ Exemplos: Não tenho carro. Pedro é estudante e Carlos professor. Se Roberto é engenheiro então sabe matemática. O triângulo ABC é retângulo ou Isósceles. O triângulo ABC é equilátero se e somente se é equiângulo. OPERAÇÕES LÓGICAS SOBRE PROPOSIÇÕES - NEGAÇÃO (~) Chama-se negação de uma proposição p a proposição representada por não p cujo valor lógico é a verdade (v) se p é falsa e a falsidade (f) se p é verdadeira. Simbolicamente: ~p O valor lógico da negação de uma proposição p é definido pela seguinte tabela-verdade: Em linguagem comum a negação efetua-se, nos casos mais simples, antepondo o advérbio não ao verbo da proposição dada. Por exemplo, a negação da proposição p : o sol é uma estrela ~p: o sol não é uma estrela Observe entretanto que a negação de "Todos os homens são elegantes" é "Nem todos os homens são elegantes" e a de "Nenhum homem é elegante" é "Algum homem é elegante". - CONJUNÇÃO ( ^ ) Chama-se conjunção de duas proposições p e q a proposição representada por p e q, simbolizada por p ^ q, cujo valor lógico é dado pela seguinte tabela- verdade: - DISJUNÇÃO ( v ) Chama-se disjunção ou disjunção inclusiva de duas proposições p e q a proposição representada por p ou q, simbolizada por p v q, cujo valor lógico é dado pela tabela-verdade. MANUAL DE ESTUDOS MANUAL DE ESTUDOS MATEMÁTICA 43 DISJUNÇÃO EXCLUSIVA ( V ) Considere as proposições: P : Carlos é médico ou professor. Q : Mário é alagoano ou gaúcho. A proposição P indica que pelo menos uma das proposições Carlos é médico, Carlos é professor é verdadeira podendo ser ambas verdadeiras, Carlos é médico e professor. Neste caso, o ou é inclusivo e usa- se o símbolo v. Assim, a proposição P é a disjunção inclusiva ou disjunção das proposições simples Carlos é médico, Carlos é professor, isto é: P : Carlos é médico v Carlos é professor. Por outro lado, a proposição Q indica que somente uma das proposições simples Mário é alagoano, Mário é gaúcho é verdadeira pois não é possível ocorrer Mário é alagoano e gaúcho. Dizemos, neste caso, que o ou é exclusivo e usa-se o símbolo v. Assim, a proposição Q é a disjunção exclusiva das proposições simples Mário é alagoano, Mário é gaúcho, isto é: Q : Mário é alagoano v Mário é gaúcho A disjunção exclusiva de duas proposições p e q é simbolizada por p v q e se lê ou p ou q mas não ambos. Seu valor lógico é definido pela tabela-verdade: CONDICIONAL ( ) Chama-se proposição condicional de duas proposições p e q a proposição se p então q cujo valor lógico é dado pela tabela-verdade abaixo. Notação: p q que se lê de uma das seguintes maneiras: - se p então q - p somente se q - q se p - p é condição suficiente para q - q é condição necessária para p Obs.: 1. Na condicional p q, p é chamado antecedente, q é chamado conseqüente e o símbolo é chamado símbolo de implicação. 2. Uma condicional p q não afirma que o conseqüente q se deduz do antecedente p, apenas estabelece uma relação entre os valores lógicos do antecedente e do conseqüente de acordo com a tabela verdade acima. BICONDICIONAL ( ) Chama-se proposição bicondicionalde duas proposições p e q a proposição p se e somente se q cujo valor lógico é dado pela seguinte tabela-verdade. Notação: p q que se lê: - p se e somente se q - p é condição necessária e suficiente para q - q é condição necessária e suficiente para p - p se q, e p somente se q - se p então q e se q então p. ENUMERAÇÃO POR RECURSO Enumeração é a seqüência de pelo menos dois elementos de mesmo status sintático no discurso. Há três tipos de enumeração: Aditiva - representada pelo conetivo ‘e’. Optativa exclusiva - representada pelo conetivo ‘ou’. Optativa não exclusiva - representada pela conexão ‘e/ou’. Geralmente os elementos de uma enumeração são comuns a uma classe. Quando isso ocorre temos uma enumeração com paralelismo de similaridade. Hipoteticamente pode-se supor uma enumeração caótica, aquela em que os elementos são totalmente disjuntos. Enumeração ordenada: é aquela em que a disposição dos elementos na seqüência admite algum tipo de ordem. Enumeração na enumeração: há casos em que um ou mais elementos da enumeração são enumeração. Enumeração classificada: ocorre quando os termos da enumeração são classes de uma taxonomia. Diferencia-se da enumeração com paralelismo pois, no paralelismo, não existe a obrigatoriedade de atender às regras que definem uma taxonomia, como conter todos os elementos do universo considerado e não haver interseção de domínios. CLASSIFICAÇÃO DE PROPOSIÇÕES Tautologia: proposição cuja tabela verdade é V em todas as linhas, ou seja, ela é sempre verdadeira independentemente do valor lógico das proposições simples que a compõem. Contingência ou indeterminação: proposição cuja tabela verdade tem linhas V e linhas F, dependendo das componentes. Contradição: é uma proposição que é sempre falsa, independentemente das componentes. MATEMÁTICA MANUAL DE ESTUDOS MANUAL DE ESTUDOS44 MATRIZES 1. DEFINIÇÃO: As matrizes são tabelas de números reais utiliza- das em quase todos os ramos da ciência e da enge- nharia. Várias operações executadas por cérebros eletrô- nicos são computações por matrizes. São utilizadas na Estatística, na Economia, na Física Atômica, etc. Vejamos um exemplo: Considere a tabela ao lado, que indica o número de vendas efetuadas por uma agência de automóveis durante o primeiro trimestre. Se quisermos saber a quantidade de carros Voyage vendidos em janeiro, iremos procurar o número que está na quarta linha e na primeira coluna desta tabela. No quadro indicado, os números colocados nas disposições horizontais formam o que denominamos linha e os colocados nas disposições verticais cha- mamos de coluna. O conjunto ordenado dos números que formam a tabela é denomado matriz e cada número é chamado elemento da matriz. 20 18 25 12 10 15 15 9 20 18 15 21 Neste exemplo, temos uma matriz do tipo 4 x 3 (lê- se: quatro por três), isto é, uma matriz formada por 4 linhas e três colunas. Representa-se uma matriz colocando-se seus ele- mentos entre parênteses ou entre colchetes. 21 15 18 20 9 15 15 10 12 25 18 20 ou 21 15 18 20 9 15 15 10 12 25 18 20 Uma matriz do tipo m x n (lê-se: m por n), com m, 1 n , é uma tabela formada por m . n elementos dis- postos em m linhas e n colunas. Observação: Para indicar a ordem de uma matriz, dizemos primeiro o número de linhas e, em seguida, o número de colunas. 1ª coluna 2ª coluna 3ª coluna 1ª linha 2ª linha 3ª linha 4ª linha Exemplo: colunas) 3 e linha (1 3 x 1 ordem de matriz : 2 1 4 2. REPRESENTAÇÃO ALGÉBRICA Utilizamos letras maiúsculas para indicar matrizes genéricas e letras minúsculas correspondentes para os elementos. Algebricamente, uma matriz A pode ser representa- da por: *IN n e m com mna ... m3a m2a m1a . . . . . . . . . . . . 3na ... 33a 32a 31a 2na ... 23a 22a 21a 1na ... 13a 12a 11a A Como o quadro A é bastante extenso, a matriz m X n será representada abreviadamente por: n x m )(a A ji Os elementos da matriz A são indicados por a ij , em que: n. , ... 3, 2, 1, j e m , ... 3, 2, 1, i O elemento a ij possui dois índices: o primeiro i, representa a linha, e o segundo, j, indica a coluna. Com essas duas informações (linha e coluna) pode- mos localizar o elemento. Assim, temos: a 11 (lê-se: a um um) elemento localizado na 1ª linha e 1ª coluna a 32 (lê-se: a três dois) elemento localizado na 3ª linha e 2ª coluna Exemplo: Achar os elementos da matriz A = (a ij ) 3 x 2 em que a ij = 3i - j. Resolução: A representação genérica da matriz é: 3231 2221 1211 a a a a a a A 7 2 - 3 . 3 a 8 1 - 3 . 3 a 4 2 - 2 . 3 a 5 1 - 2 . 3 a 1 2 - 1 . 3 a 2 1 - 1 . 3 a j - 3i a 32 31 22 21 12 11 ij Monza Janeiro Fevereiro Março 20 18 25 Fiat 12 10 15 Gol 15 9 20 Voyage 18 15 21 Resposta: 7 8 4 5 1 2 A MATEMÁTICA MANUAL DE ESTUDOS MANUAL DE ESTUDOS45 3 - MATRIZ QUADRADA Se o número de linhas de uma matriz for igual ao número de colunas, a matriz é dita quadrada. Quando nos referimos a uma matriz quadrada n x n, podemos dizer que a sua ordem é n em vez de n x n. Exemplos: 0 1- 4 3 A é uma matriz de ordem 2 9 8 7 6 5 4 3 2 1 B é uma matriz de ordem 3. Observações: 1ª) Quando uma matriz tem todos os seus elemen- tos iguais a zero, dizemos que é uma matriz nula Assim, C é uma matriz nula de ordem 4. 2ª) Os elementos a ij de uma matriz quadrada, em que i = j, formam uma diagonal denominada diagonal principal. A outra diagonal é chamada diagonal secundária. mnm2m1 3n3231 2n2221 1n1211 a ... a a . . . . . . . . . a ... a a a ... a a a ... a a 4 - MATRIZ UNIDADE OU MATRIZ IDENTIDADE A matriz quadrada de ordem n, em que todos os elementos da diagonal principal são iguais a 1 (um) e os demais elementos são iguais a 0 (zero), é denomi- nada matriz unidade ou matriz identidade. Representa-se a matriz unidade por I n . Exemplos: 3. ordem de unidade matriz uma é 1 0 0 0 1 0 0 0 1 I 2. ordem de matriz uma é 1 0 0 1 I 3 2 5 MATRIZ COMPOSTA Se A é uma matriz de ordem m x n, denominamos transposta de A a matriz de ordem n x m obtida pela troca ordenada das linhas pelas colunas. Indica-se a transposta de A por At. Exemplo: 3x2 t 2x3 0 5 2 2 3- 1 A é a transpostsua a 0 2 5 3- 2 1 A Observe que: a 1ª linha de A é igual à 1ª coluna de At. a 2ª linha de A é igual à 2ª coluna de At. a 3ª linha de A é igual à 3ª coluna de At. 6 - IGUALDADE DE MATRIZES Sejam as matrizes A e B de mesma ordem. Se cada elemento de A for igual ao elemento correspondente (elemento que ocupa a mesma posição) de B, as matrizes A e B são ditas iguais. Assim, sendo A = (a ij )m x n e B = (b ij ) m x n , n ..., 3, 2, 1, j m ..., 3, 2, 1, i , b a B A ijij Exemplo: Dadas as matrizes B. A que paray e calcular x , 1y -3x 5y x B e 1 10 5 2 A Resolução: 1y -3x 5y x 1 10 5 2 B A 12x4 10yx3 2yx Resposta: x = 3 e y = -1 7 - OPERAÇÕES COM MATRIZES A adição ou a subtração de duas matrizes, A e B, do mesmo tipo é efetuada somndo-se ou subtraindo-seos seus elementos correspondentes. Exemplo: : temos, 7 5 2- 1 B e 1 2- 3 4 A Sendo 8 3 1 5 71 52- 2-3 1 4 7 5 2- 1 1 2- 3 4 BA 6- 7- 5 3 71 52- 23 1 4 7 5 2- 1 1 2- 3 4 BA De uma forma geral, se A = (a ij ) m x n , B = (b ij ) m x n e C = (c ij ) m x n , temos: b a c B A C Subtração b a c B A C Adição ijijij ijijij com n ..., 3, 2, 1, j m ..., 3, 2, 1, i diagonal diagonal principal secundária 3 + y = 2 y = -1 x = 3 MATEMÁTICA MANUAL DE ESTUDOS MANUAL DE ESTUDOS46 Podemos, também, efetuar a subtração da seguin- te forma: C = A - B C = A + (-b) Isto é matriz C é igual à matriz A adicionada à opos- ta da matriz B. Matriz oposta Denomina-se matriz oposta de uma matriz A a ma- triz -A cujos elementos são os simétricos dos elemen- tos correspondentes de A. Exemplo: 7- 6 5 2- A - 7 6- 5- 2 A Observe que a oposta da matriz A é obtida trocan- do-se os sinais de todos os elementos de A. A tabela dada será representada pela matriz A: 7 4 2 3 8 5 A Suponha que sejam fabricados 50 doces do tipo A e 20 dozes do tipo B, por dia. Essa quantidade de do- ces pode ser representada prla matriz coluna: 20 50 B . Se quisermos determinar a quantidade de ingredi- entes X, Y e Z utilizada por dia, devemos proceder da seguinte forma: Ingrediente X: 5 . 50 + 8 . 20 = 410 Ingrediente Y: 3 . 50 + 2 . 20 = 190 Ingrediente Z: 4 . 50 + 7 . 20 = 340 Essas quantidades podem ser representadas pela matriz: D OCES A B X 5 8 Y 3 2 Z 4 7 Propriedades: 1ª) A + B = B + A (comutativa) 2ª) (A + B) + C = A + (B + C) (associativa) 3ª) A + 0 + A (elemento neutro) 4ª) A + (-A) = 0 ( elemento oposto) Exemplo: Dadas as matrizes 2 4- 1- B e 5 2- 3 A , calcular a matriz X tal que X - A + B = 0. Resolução: O 2º membro da equação é uma matriz nula de ordem 3 x 1. 3 2 4 2- 4 1 5 2- 3 (-B) A X B -A X B A - X Se Resposta: 3 2 4 X Multiplicação de um número real por uma matriz Para multiplicar uma matriz por um número real basta multiplicar todos os seus elementos pelo nú- mero, e o resultado é uma matriz de mesma ordem. Dada uma matriz A = (a ij ) e um número real k, cha- ma-se produto de K por A a matriz B = (b ij ), em que b ij = k . a ij . n ..., 3, 2, 1, j m ..., 3, 2, 1, i a .k b A .k B ijij Exemplo: Calcular: 6 3 4- 0 1- 2 .5 Resolução: 30 15 20- 0 5- 10 6 3 4- 0 1- 2 .5 Multiplicação de matrizes Exemplo prático: uma doceira produz dois tipos de doces, A e B. Para a produção desses doces são utiliza- dos os ingredientes X, Y e Z, conforme indica a tabela. 340 190 410 C . Podemos obter a matriz C, denominada matriz pro- duto de A por B, da seguinte forma: Cada elemento da matriz C é a soma dos produtos ordenados de uma linha da matriz A pela coluna da matriz B, isto é: 410 = 5 . 50 + 8 . 20 190 = 3 . 50 + 2 . 20 340 = 4 . 50 + 7 . 20 Observe que a multiplicação de matrizes só é pos- sível quando o número de colunas da 1ª matriz é igual ao número de linhas da 2ª matriz. Podemos definir: Dada uma matriz A = (a ij ) m x n e uma matriz B = (b jk ) n x p , denomina-se produto de A por B a matriz C = (c ik ) m x p , tal que o elemento c ik é a soma dos produtos da i-ésima linha de A pelos elementos corresponden- tes da j-ésima coluna de B. nkin2ki2lkilij b a ... b a b a C B .A C Exemplo: Dadas as matrizes 340 190 410 20 50 . 7 4 2 3 8 5 C B . A 2221 1211 3231 2221 1211 b b b b B e a a a a a a A , determine a matriz C = A . B. MATEMÁTICA MANUAL DE ESTUDOS MANUAL DE ESTUDOS47 Resolução: Vamos utilizar um raciocínio análogo para as matrizes. Seja A uma matriz quadrada de ordem n. Se existir uma matriz B tal que A . B - B . A = I, dizemos que a matriz B é a matriz inversa de A e indicamos por A-1. Portanto: A . A-1 = A-1 . A = I n Observações: 1ª) I é uma matriz identidade de mesma ordem que as matrizes A e B. 2ª) Se existir a inversa, dizemos que a matriz A é inversível e, em caso contrário, não inversível ou sin- gular. 3ª) Se a matriz quadrada A é inversível, a sua inver- sa é única. Exemplo: Dterminar a inversa da matriz 5 1 4 2 A 232232123121321131 2222122121221121 2212121121121111 222221 1211 233231 2221 1211 ba ba ba ba ba ba ba ba ba ba ba ba b b b b . a a a a a a B .A C x x x Observe que a operação de multiplicação é efetua- da multiplicando-se linha por coluna, isto é, cada ele- mento de uma linha é multiplicado pelo elemento cor- respondente de uma coluna e, em seguida, os produ- tos são adicionados. Portanto, o elemento c 11 (1ª linha e 1ª coluna) da matriz produto é encontrado multiplicando-se os ele- mentos da 1ª linha de A pelos elementos da 1ª coluna de B e somando-se os produtos obtidos. Na multiplicação de duas matrizes A e B, o número de colunas de A deve ser igual ao número de linhas de B; o produto AB terá o mesmo número de linhas de A e o mesmo número de colunas de B. A m x n . B n x p = (A . B) m x p Se A é de ordem 3 x 2 e B é de ordem 2 x 2, então A . B é de ordem 3 x 2. Se A é de ordem 5 x 3 e B é de ordem 3 x 1, então A . B é de ordem 5 x 1. Se A é de ordem 3 x 4 e B é de ordem 2 x 5, então não existe A . B. Propriedades: A multiplicação de matrizes possui as seguintes propriedades, se existirem os produtos envolvidos: 1ª) A . (BC) = (AB) . C (associativa) 2ª) A . (B + C) = AB + AC (distributiva à direita) 3ª) (B + C) . A = BA + CA (distributiva à esquerda) Observações: 1ª) A multiplicação de matrizes não é comutativa, isto é, existem matrizes A e B tais que BA AB . 2ª) Se ocorrer AB = BA, dizemos que as matrizes A e B comutam. 3ª) Na multiplicação de matrizes não vale a lei do anulamento do produto, isto é, podemos ter AB = 0, mesmo com 0 B e 0 A . 4ª) Não vale também a lei do cancelamento, isto é, podemos ter AB = AC, mesmo com C B e 0 A . Exemplo: Efetuar: 6 5 4 3 2 1 . 8 0 7 9 Resolução: 48 40 32 69 53 37 48 0 40 0 32 0 42 27 35 18 28 9 6 . 8 3 . 0 5 . 8 2 . 0 4 . 8 1 . 0 6 . 7 3 . 9 5 . 7 2 . 9 4 . 7 1 . 9 6 5 4 3 2 1 . 8 0 7 9 8 - MATRIZ INVERSA Sejam dois números reais, a e b, com a 0 e b 0. Se a . b = b . a = 1, dizemos que a e b são inversos, ou, ainda, que b é o inverso de a e vice-versa. Resolução: Fazemos d c b a A 1 . Sabemos que 2 -1 I A . A 1 0 0 1 5d b 5c a 4d 2b 4c 2a 1 0 0 1 d c b a 5 1 4 2 Pela igualdade de matrizes, temos os sistemas: (1) 6 1 - c e 6 5 a 0 5ca 1 4c a2 (2) 3 1 - d e 3 2 b 1 5d b 0 4d b2 Resposta: 3 1 6 1 3 2 - 6 5 A 1 Exercícios propostos: 1) (Cescem-SP) O produto M . N da matriz M = 1 1 1 pela matriz N = ( 1 1 1): a) não se define b) é uma matriz identidade de ordem 3 c) é uma matriz de cada linha e uma coluna d) é uma matriz quadrada de ordem 3 e) não é uma matriz quadrada. 2) 1 2 1 B e x 1 2 A então a matriz Y = At . B será nula para: a) x = 0 b) x = -1 c) x = -2 d) x = -3 e) x - 4. 3) (FEI-SP) As matrizes abaixo comutam. 3 3 3 0 e 2 a a a O valor de a é: a) 1 b) 0 c) 2 d) -1 e) 3 Respostas: 01 - D 02 - E 03 - A MATEMÁTICA MANUAL DE ESTUDOS MANUAL DE ESTUDOS48 DETERMINANTES 1 - INTRODUÇÃO: Determinante é um número real que se associa a uma matriz quadrada. A teoria dos determinantes surgiu quase simulta- neamente na Alemanha e no Japão. Foi desenvolvida por dois matemáticos, Leibniz (1646 - 1716) e Seki Shinsuke Kowa (1642 - 1708) ao solucionarem um problema de eliminações necessárias à resolução d eum sistema de m equações lineares com m incógni- tas. 2 - DETERMINANTE DE UMA MATRIZ QUADRA- DA DE 2ª ORDEM Dada a matriz quadrada de 2ª ordem 2221 1211 a a a a A , Chama-se determinante associado à matriz A (ou determinante de 2ª ordem) o número real obtido pela diferença entre o produto dos elementos da diagonal principal e o produto dos elementos da diagonal se- cundária. Então, determinante de A = a 11 . a 22 - a 12 . a 21 produto dos elementos da diagonal secundária produto dos elementos da diagonal principal 2) Resolver a equação: 0 5 1 - x 2 3 x Resolução: 3 17 - x 17- 3x 0 2 2x - 15 5x 0 1) -2(x - 3) 5(x 0 5 1 - x 2 3 x Resposta: 3 17 - S EXERCÍCIOS PROPOSTOS: 1) Achar o valor dos determinantes: 1 d) 5 - 1 2 1- 5 1 c) 3 2 4- 6 b) 1- 3 2 5- ) a 2) Resolva as equações: 0 1 - x 1 5 3 x c) 0 x 5 x x b) 0 7 5 2 x x ) a 3) Seja A = (aij) uma matriz quadrada de 2ª or- dem tal que a ij = j2 + i. j. Calcule det A. Respostas: 1) a) -1 b) 26 c) -2 d) 5 2) a) 5 b) 5,0 c) 2,4 3) -2 Indica-se: Observação: Dada a matriz A = (a ij ), de ordem 1, define-se como determinante de A o seu próprio elemento, isto é: Assim, na matriz A = (4), temos 4 4 A det . Vejamos alguns exemplos: 1) Achar o valor do determinante 1- 6 3- 4 . Resolução: 14 18 4- (-3) . 6 - (-1) . 4 1- 6 3- 4 Resposta: 14 11a A A det 212211 22 1211 a . a . a a a21 a a A A det matemática 1 a 25 mat 25 a 48 bb 2021 mat 25 a 31 novo mat 32 a 40 novo mat 41 a 43 novo mat 44 a 48 novo
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