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MATEMÁTICA C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:28 Página I C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:28 Página II – 1 M A T EM Á T IC A 1. Definição Sendo a um número real e n um número natural, chama-se potên cia de expoente inteiro o número an ou a– n assim definido: 2. Propriedades Sendo a e b números reais, m e n números inteiros e supondo que o de nominador de cada fração seja di fe - rente de zero, valem para as po tên cias as seguintes propri e dades: Observe que, se n � 2 e m � 2, então: an . am = a . a . ... . a . a . a ... a = a . a . a . ... . a = n fatores m fatores (n + m) fatores = an + m, a ∈ �, n, m ∈ � Verifique, substituindo, a vali da de da propriedade para (n = 0 e m = 0), (n = 0 e m = 1) e (n = 1 e m = 1). • an . am = an + m an• –––– = an – m am • an . bn = (a . b)n an a• –––– = �–––� n bn b • (an)m = an . m • Se n � 2, então an = a . a . a . ... a (n fatores) • Se n = 1, então a1 = a • Se n = 0, então a0 = 1 1 1 • Se a � 0, então a–n = �––� n = ––– a an MÓDULO 1 Potenciação Álgebra FRENTE 1 Notação Científica Notação científica é uma forma de escrever números de maneira simplificada. Pode ser utilizado para abreviar tanto números muito grandes, como números muito pequenos. O segredo para resolver uma notação científica é “traduzir” o número para uma potência de base 10 (10x). Veja a fórmula da notação científica: a = número entre 1 e 10 b = expoente de 10 (número inteiro) a . 10b C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:28 Página 1 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 2 –2 – Para transformar um número em notação científica, siga os seguintes passos: 1. Escreva o número na forma decimal. Só um algarismo diferente de 0 deve ficar antes da vírgula, ou seja, deve ser um número real entre 1 e 10 (exemplo: 1,5). 2. Conte quantas casas decimais a vírgula andou. 3. Coloque esse número de casas como expoente do 10. É preciso ter atenção quando se anda com a vírgula: se o número diminuir, o expoente será positivo (exemplo: 102). Se o número aumentar, o expoente será negativo (exemplo: 10–3). Para entender melhor, veja o exemplo com o número 18 000000: 1. Levar a vírgula entre os números 1 e 8, para ficar com um número entre 1 e 10. 2. Contar quantas casas decimais a vírgula foi mexida para chegar nessa posição. Nesse exemplo foram 7 casas. 3. Colocar o número 7 como potência de 10. Esse é resultado do número 18000 escrito como notação científica: 18000000 = 1,8 . 107. Outros exemplos de notação científica 2100 = 2,1 . 103 35000 = 3,5 . 104 51400000 = 5,14 . 107 0,0000000043 = 4,3 . 10–9 Exemplos reais da utilidade da notação científica A notação científica pode ser usada para facilitar cálculos que envolvam números muito grandes ou muito pequenos. Pode ser aplicada em várias áreas, mas é mais comum nas ciências, como matemática, física e química. Veja estes exemplos: 150000000 km é a distância entre a Terra e o Sol (1,5.108) 1427000000 km é a distância de Saturno ao Sol (1,427.109). 0,00000000000000000000000167252 g é a massa de um próton (1,67252.10–24). 0,00000000000000000000000000091091 g é a massa de um elétron (9,1091.10–28). C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 2 – 3 M A T EM Á T IC A 1. (MACKENZIE) é igual a a) b) 90 c) d) e) – 90 RESOLUÇÃO: = = = = = 17 . = Resposta: C 2. (FUNDAÇÃO CARLOS CHAGAS) – A terça parte do número real é igual a a) 35 b) 3110 c) 342 d) 337 e) 3125 RESOLUÇÃO: A terça parte do número real é igual a . = . = 365 . 360 = 3125 Resposta: E 3. Sabendo-se que 1,09832 é aproximadamente igual a 20, qual dos valores abaixo está mais próximo do número 56 . (1,098)192? a) 100 mil. b) 1 milhão. c) 100 milhões. d) 1 bilhão. e) 1 trilhão. RESOLUÇÃO: 56 . (1,098)192 = 56 . (1,09832)6 � 56 . (20)6 = (5 . 20)6 = = 1006 = (102)6 = 1012 = 1 trilhão Resposta: E 4. (UFLA) – Simplificando-se a expressão , obtém-se: a) 62x b) 3x + 1 c) 22(3x) d) 4x e) 3(4x) RESOLUÇÃO: = = = 3 . 22x = 3 . (22)x = 3 . (4x) Resposta: E 810,25 . (32)20 . 35 2 –––––––––––––––––– 1�––––� 12 243 810,25 . (32)20 . 35 2 ––––––––––––––––––– 1�––––� 12 243 1 ––– 3 1 –– 4 (34) . 340 . 325 ––––––––––––––– (3–5)12 1 ––– 3 31 . 340 . 325 ––––––––––––– 3–60 2x + 1 + 2x + 2 ––––––––––––– 22 – x – 21 – x 2x + 1 + 2x + 2 –––––––––––– 22 – x – 21 – x 2x . 2 + 2x . 22 –––––––––––––– 22 2 ––– – ––– 2x 2x 6 . 2x –––––– 2 ––– 2x 2 (– 5)2 – 32 + �––� 0 3 –––––––––––––––––– 1 1 3– 2 + –– + –– 5 2 17 ––––– 3150 1530 ––––– 73 3150 ––––– 17 17 ––––––––––––––––– 10 + 18 + 45 ––––––––––––– 90 25 – 9 + 1 ––––––––––––––––– 1 1 1 ––– + ––– + ––– 9 5 2 2 (– 5)2 – 32 + �––� 0 3 –––––––––––––––––– 1 1 3– 2 + –– + –– 5 2 1530 ––––– 73 90 –––– 73 17 –––––– 73 –––– 90 C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 3 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 4 – 1. Definição Seja a um número real e n um número natural não nulo. O número x é chamado raiz enésima de a se, e somente se, elevado ao ex poente n, reproduz a. Simbolicamente: 2. Existência (em �) • Se a = 0 e n ∈ �, então existe uma única raiz enésima que é o pró prio zero. Assim: • Se a é estritamente posi tivo e n é par, então existem duas e somente duas raízes enési mas de a. Estas duas raízes são simétricas. A raiz enésima es trita - mente positiva é represen tada pelo símbolo n ���a . A raiz enésima estri tamente negativa, por ser simétrica da primeira, é re pre sen tada pelo símbolo – n ���a . • Se a é estritamente ne ga tivo e n é par, então não existe raiz enésima de a. • Se a ∈ � e n é ímpar, então existe uma única raiz enésima de a. Esta raiz enésima tem o mesmo sinal de a e é representada pelo símbolo n ���a . Observações • No símbolo n ���a : ��� é o radical; a é o radicando; n é o índice da raiz. • Por convenção, na raiz qua dra da omite-se o índice. Escreve-se, por exemplo, ���4 em lugar de 2 ���4. • Se a é um número real po si tivo e n é par, então a raiz enésima po sitiva de a é chamada raiz arit mética de a, sempre existe, é única e é re pre sen tada pelo símbolo n ���a. Propriedades Sendo a e b números reais posi tivos e n um número natural não nulo, valem as seguintes propriedades: Observe que: ⇒ ⇒ ⇒ xn . yn = a . b ⇒ (x . y)n = a . b ⇒ ⇒ x . y = n ���ab ⇒ n ��a . n ��b = n ���ab, a ∈ �*+, n ∈ �* 3. Potência de Expoente Racional Definição Sendo a um número real positivo, n um número natural não nulo e um número racional na forma irredutível, define-se: Propriedades Demonstra-se que todas as pro prie dades válidas para as potências de expoentes inteiros valem também para as potências de expoentes racio nais. 4. Racionalização de Denominadores Racionalizar o denominador de uma fração significa eliminar todos os radicais (ou potências de expoen tes fracionários) que existem no deno mi nador desta, sem porém al te rar o seu valor. x é a raiz enésima de a ⇔ xn = a n ���0 = 0 • n ���a . n ���b = n ����ab n ��a a • ––––– = n –––, com b � 0 n ��b b • �n��a � m = n ����am, com m ∈ � • n ����m��a =nm��a, com m ∈ �* • n ����am = np ����� amp, com m ∈ � e p ∈ �* � x = n ��a y = n ��b � xn = a yn = b m ––– n a m–– n = n ����am MÓDULO 2 Radiciação C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 4 – 5 M A T EM Á T IC A Racionalização de denominador com raiz não quadrada Quando a raiz apresentar índice diferente de 2, o conjugado terá o mesmo índice da raiz. Porém, será necessário encontrar o expoente do número interno que, quando somado ao expoente do número inicial, resulte em um valor igual ao índice da raiz. Isso porque quando multiplicamos raízes de mesmo índice e base, a regra é somar os expoentes. Com os expoentes iguais aos índices, podemos simplificá-los e tirar a raiz.Veja os exemplos: conjugado 1) = . = = 2) = . = = = = 3) = . = = = = 3 –—– 3 ���7 3 –—– 3 ���7 3 ����72 –––—– 3 ����72 3 3 ����72 –––—– 3 ����72 3 3 ����72 –––—– 7 2 –—––– 4 �����10 4 ������103 –––—– 4 ������103 2 –—––– 4 �����10 2 . 4 ������103 –––—–––––– 4 �����10 . 4 ������103 2 . 4 ������103 –––—––––– 4 ������104 2 . 4 ������103 ––––––—– 10 4 ������103 –––—– 5 1 . 8 ����57 –––—–––––– 2 8 ���5 . 8 ����57 1 –—––– 2 8 ���5 1 –—––– 2 8 ���5 8 ����57 –––—– 8 ����57 8 ����57 –––—– 2 8 ����58 8 ����57 –––—– 2 . 5 8 ����57 –––—– 10 1. O valor da expressão 4 é: a) 3 b) 4 c) ��2 d) 2��2 e) 8 RESOLUÇÃO: 4 = 4 = = 4 76 + ��������31 – 6 = 4 ��������76 + 5 = 4 ����81 = 3 Resposta: A 2. A expressão �����12 + �����48 – ������� 300 é igual a a) 0 b) –2����3 c) –4����3 d) –6����3 e) –8����3 RESOLUÇÃO: �����12 + �����48 – �������� 300 = ������ 22.3 + ������24.3 – ������������� 22. 3 . 52 = = 2 ����3 + 22 ����3 – 2 . 5 ����3 = – 4 ����3 Resposta: C 76 + 31 – 38 – 3 ���8 76 + 31 – 38 – 3 ���8 76 + 31 – 38 – 2 C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 5 3. Escreva cada expressão dada a seguir na forma de um único radical: a) 4 ��5 . 4 ��3 b) 4 ��23 . 6��3 c) 3 2��2 RESOLUÇÃO: a) 4 ��5 . 4 ��3 = 4 ���15 b ) 4 ���23 . 6 ��3 = 12 ���29 . 12 ���32 = 12 ������� 29 . 32 = 12 ������� 512 . 9 = 12 ������ 4608 c) 3 2��2 = 3 ������22 . 2 = 3 ��8 = 6 ���23 = ��2 4. Racionalize os denominadores das frações: a) b) RESOLUÇÃO: a) = . = = 2���2 b) = . = = 5. O valor da expressão 4 – 8 é: a) 4 b) 2 c) ��2 d) 4 ��2 e) 8 ��2 RESOLUÇÃO: [(22) – (23) ] = [23 – 22] = [8 – 4] = 4 = (22) = 21 = 2 ou (2����43 – 3����82 ) =[(���4 )3– ( 3���8 )2] = (23– 22) = 4 = ���4 = 2 Resposta: B 4 –––– ���2 1 –––––– 7 ����24 4 –––– ���2 4 –––– ���2 ���2 –––– ���2 4���2 ––––– 2 1 ––––– 7 ����24 1 ––––– 7 ����24 7 ����23 –––––– 7 ����23 7 ����23 –––––– 7 ����27 7 ���8 ––––– 2 � 3––2 2––3 � 1–– 2 3–– 2 2–– 3 1–– 2 1–– 2 1–– 2 1–– 2 1–– 2 1–– 2 1–– 2 1–– 2 1–– 2 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 6 – C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 6 – 7 M A T EM Á T IC A 1. Definição Fatorar é transformar uma soma de duas ou mais parcelas num pro duto de dois ou mais fatores. 2. Casos Típicos 1.o caso: fator comum 2 .o caso: agrupamento 3.o caso: diferença de quadrados 4.o caso: quadrado perfeito 5o. caso: soma e diferença de cubos 6.o caso: cubo perfeito ax + bx = x . (a + b) ax + bx + ay + by = x(a + b) + y(a + b) = (a + b) . (x + y) a2 – b2 = (a + b) . (a – b) a2 + 2ab + b2 = (a + b) . (a + b) = (a + b)2 a2 – 2ab + b2 = (a – b) . (a – b) = (a – b)2 a3 + b3 = (a + b) . (a2 – ab + b2) a3 – b3 = (a – b) . (a2 + ab + b2) a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 = (a + b) . (a + b) . (a + b) = (a + b)3 a3 – 3a2b + 3ab2 – b3 = (a – b) . (a – b) . (a – b) = (a – b)3 MÓDULOS 3 e 4 Fatoração Quadrado perfeito Veja a demonstração do que é um quadrado perfeito: Um número é um exemplo de quadrado perfeito, basta que esse número seja o resultado de outro número elevado ao quadrado, por exemplo: 36 é um quadrado perfeito, pois 62 = 36. Agora, para aplicar isso em uma expressão algébrica, observe o quadrado (todos os lados iguais) abaixo com lados x + y. O valor desse lado é uma expressão algébrica. C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 7 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 8 – Para calcularmos a área desse quadrado podemos seguir duas formas diferentes: 1.a forma: A fórmula para o cálculo da área do quadrado é A = (lado)2, então como o lado nesse quadrado é x + y, basta elevá-lo ao quadrado. A1 = (x + y) . (x + y) que é o mesmo que A1 = (x + y)2, então podemos dizer que: O resultado dessa área A1 = (x + y)2 é um quadrado perfeito. 2.a forma: Esse quadrado foi dividido em quatro retângulos, onde cada um tem a sua própria área, então a soma de todas essas áreas é a área total do quadrado maior, ficando assim: A2 = x2 + xy + xy + y2, como xy e xy são semelhantes podemos somá-los A2 = x2 + 2xy + y2 O resultado da área A2 = x2 +2xy + y2 é um trinômio. As duas áreas encontradas representam a área do mesmo quadrado, então: A1 = A2 (x + y)2 = x2 +2xy + y2 Então, o trinômio x2 +2xy + y2 tem como quadrado perfeito (x + y)2. Quando tivermos uma expressão algébrica e ela for um trinômio do quadrado perfeito, a sua forma fatorada é representada em forma de quadrado perfeito, veja: O trinômio x2 +2xy + y2 fatorado é (x + y)2. MÓDULO 3 1. Fatore as expressões: a) a5 + a4 + a3 b) 2x3y2z + 6x2y3z2 – 4xyz3 c) 36x2y2 – 48x3y4 + 60x2y3 RESOLUÇÃO: a) a5 + a4 + a3 = a3(a2 + a + 1) b) 2x3y2z + 6x2y3z2 – 4xyz3 = 2xyz (x2y + 3xy2z – 2z2) c) 36x2y2 – 48x3y4 + 60x2y3 = 12x2y2 (3 – 4xy2 + 5y) Obs: Professor, mostrar para o aluno que para encontrar o fator comum basta fatorar os números. 2. Fatore as expressões: a) a2 + ab + ab2 + b3 b) x3 – x2 – 3x + 3 RESOLUÇÃO: a) a2 + ab + ab2 + b3 = a (a + b) + b2(a + b) = (a + b) (a + b2) b) x3 – x2 – 3x + 3 = x2 (x – 1) – 3(x – 1) = (x – 1) (x2 – 3) C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 8 – 9 M A T EM Á T IC A 3 Simplificando a expressão , para a ≠ – 1 obtém-se a) b) a3 c) a3 + 1 d) 2a2 + a + 1 e) a3 + a2 + a + 1 RESOLUÇÃO: = = = = Resposta: A 4. O valor da expressão para a = 59 é: a) 119 b) 118 c) 60 d) 59 e) 30 RESOLUÇÃO: = = = = a + 1 = 59 + 1 = 60 Resposta: C a6 + a4 + a2 + 1 –––––––––––––––– a3 + a2 + a + 1 a4 + 1 ––––––– a + 1 a4 (a2 +1) + (a2 + 1) –––––––––––––––––– a2 (a +1) + (a + 1) a6 + a4 + a2 + 1 –––––––––––––––– a3 + a2 + a + 1 a4 + 1 –––––––– a + 1 (a2 + 1) (a4 + 1) ––––––––––––––– (a + 1) (a2 + 1) a5 + a4 + a3 + a2 + a + 1 ––––––––––––––––––––––– a4 + a2 + 1 a5 + a4 + a3 + a2 + a + 1 ––––––––––––––––––––––– a4 + a2 + 1 a4 ( a + 1) + a2 (a + 1) + (a + 1) ––––––––––––––––––––––––––––– a4 + a2 + 1 (a + 1) (a4 + a2 + 1) ––––––––––––––––––––– a4 + a2 + 1 MÓDULO 4 1. Fatore as expressões: a) x2 – y2 b) x4 – 1 RESOLUÇÃO: a) x2 – y2 = (x + y)(x – y) b) x4 – 1 = (x2)2 – 12 = (x2 + 1)(x2 – 1) = (x2 + 1)(x + 1)(x – 1) 2. Desenvolva as expressões: a) (2x + 3y)2 b) (5x – 2y)2 RESOLUÇÃO: a) (2x + 3y)2 = (2x)2 + 2 . (2x) . (3y) + (3y)2 = 4x2 + 12xy + 9y2 b) (5x – 2y)2 = (5x)2 – 2 . (5x) . (2y) + (2y)2 = 25x2 – 20xy + 4y2 3. Fatore: a) 9x2 + 30xy + 25y2 b) 49x4 – 14x2 + 1 RESOLUÇÃO: a) 9x2 + 30xy + 25y2 = (3x + 5y)2 b) 49x4 – 14x2 + 1 = (7x2 – 1)2 4. Calcular o valor de a2 + , sabendo que a + = 5. RESOLUÇÃO: a + = 5 ⇒ �a + �2 = 52 ⇔ ⇔ a2 + 2 . a . + = 25 ⇔ a2 + 2 + = 25 ⇔ ⇔ a2 + = 23 1 ––– a2 1 ––– a 1 ––– a 1 ––– a 1 ––– a 1 ––– a2 1 ––– a2 1 ––– a2 C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 9 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 10 – 1. Introdução Analisando as sentenças (I) 2 . 6 – 1 = 13 (II) 2 . 7 – 1 = 13 (III) 2x – 1 = 13 podemos fazer as seguintes con si de rações: a) A sentença (I) é falsa, pois 2 . 6 – 1 = 12 – 1 = 11 � 13. b) A sentença (II) é verdadeira, pois 2 . 7 – 1 = 14 – 1 = 13. c) A sentença 2x – 1 = 13 não é verdadeira nem falsa, pois x, chama do variável, pode assumir qualquer valor. Este tipo de sentença é um exemplo de sentença aberta. Toda sentença aberta na for ma de igualdade é chamada equa ção. d) Substituindo x por 7, a sen tença aberta 2x – 1 = 13 trans for ma-se em 2 . 7 – 1 = 13, que é uma sen tença verdadeira. Dize mos, en tão, que 7 é uma raiz (ou uma so - lução) da equação 2x – 1 = 13. 2. Raiz, Conjunto Verdade, Resolução • Raiz (ou solução) de uma equação é um número que trans for ma a sentença aberta em sen tença ver da - deira. • Conjunto verdade (ou conjunto solução) de uma equação é o con junto de todas, e somente, as raí zes. • Resolver uma equação é deter minar o seu conjunto verdade.• Existem processos gerais de re solução de alguns tipos de equa ções, particularmente as do 1o. e do 2o. grau, que, a seguir, passamos a comen tar. 3. Equação do 1o. grau Definição É toda sentença aberta, redutível e equivalente a , com a ∈ �* e b ∈ �. Exemplos São equações do 1o. grau as senten ças abertas 5x – 3 = 12 e – = 1. Resolução Notando que ax + b = 0 ⇔ ax = – b ⇔ x = – para a � 0, concluímos que o conjunto verdade da equação é V = – . Discussão Analisando a equação ax + b = 0, com a, b ∈ �, temos as seguintes hipóteses: a) Para a � 0, ax + b = 0 ⇔ V= – (a equação admite uma única solução). b) Para a = 0 e b � 0, ax + b = 0 não tem solução, pois a sentença é sempre falsa. Neste caso, V = Ø. c) Para a = 0 e b = 0, a equa ção ax + b = 0 admite todos os nú meros reais como solução, pois a sen tença 0x + 0 = 0 é sempre ver dadeira. Neste caso, V = �. Observação Sentenças abertas redutíveis ao tipo 0x = 0 são chamadas identida des. (x + 1)2 = x2 + 2x + 1 é um exem plo de identidade em �. 4. Equações do Tipo “Produto” ou “Quociente” Definição São equações dos tipos a . b = 0 (produto) ou = 0 (quociente), com { a; b } � �. Resolução Ao resolver equações destes ti pos, lembrar das duas seguintes equi valências: 5. Equação do 2o. grau Definição É toda sentença aberta, em x, re dutível e equivalente a ax2 + bx + c = 0, com a ∈ �*, b ∈ � e c ∈ �. Resolução para o caso e ax2 + bx + c = 0 ⇔ ax2 + bx = 0 ⇔ x .(ax + b) = 0 ⇔ ⇔ x = 0 ou x = – ⇔ V = 0; – ax + b = 0 x + 3––––– 2 3x––– 2 b––a � b––a � b––a a –– b a . b = 0 ⇔ a = 0 ou b = 0 a ––– = 0 ⇔ a = 0 e b � 0 b c = 0 b � 0 b––a� b––a MÓDULOS 5 e 6 Equações do 1o. e do 2o. Grau C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 10 – 11 M A T EM Á T IC A Resolução para o caso e ax2 + bx + c = 0 ⇔ ax2 + c = 0 ⇔ ax2 = – c ⇔ ⇔ x2 = – ⇔ V = ± – , se a e c forem de sinais contrários, ou V = Ø, se a e c forem de mesmo sinal, para x ∈ �. Resolução para o caso e ax2 + bx + c = 0 ⇔ ax2 = 0 ⇔ x2 = 0 ⇔ V = { 0 } Resolução do caso geral Utilizando “alguns artifícios”, Bás ka ra verificou que a equação ax2 + bx + c = 0 é equivalente à equa ção (2ax + b)2 = b2 – 4ac. De fato: ax2 + bx + c = 0 ⇔ ax2 + bx = – c Multiplicando-se ambos os mem bros desta última igualdade por 4a, obtém-se: ax2 + bx = – c ⇔ 4a2x2 + 4abx = – 4ac Somando-se b2 aos dois mem bros da igualdade assim obtida, resul ta: 4a2x2 + 4abx + b2 = b2 – 4ac ⇔ (2ax + b)2 = b2 – 4ac Assim, representando por Δ o dis criminante b2 – 4ac, temos: a) Δ < 0 ⇒ a equação não tem solução em �. b) Δ � 0 ⇒ 2ax + b = ± ���Δ ⇔ ⇔ 2ax = – b ± ���Δ ⇔ x = Portanto, sendo V o conjunto ver dade em �, conclui-se que: Propriedades Se Δ � 0 e {x1; x2} é conjunto verdade da equação ax2 + bx + c = 0, com a � 0, então: – b + ���Δ – b – ���Δ Δ > 0 ⇒V = �–––––––––; ––––––––– � 2a 2a – b Δ = 0 ⇒ V = �––––� 2a Δ < 0 ⇒ V = Ø – b S = x1 + x2 = –––––a c P = x1 . x2 = –––a c � 0b = 0 �c––a� c––a c = 0b = 0 – b ± ���Δ ––––––––– 2a Demonstração das Propriedades: Soma x1 + x2 = + x1 + x2 = x1 + x2 = x1 + x2 = – Produto x1 · x2 = � � · � � x1 · x2 = x1 · x2 = x · x2 = x1 · x2 = x1 · x2 = x1 · x2 = Assim, temos: � x1 + x2 = – (soma de raízes)x1 + x2 = (produto de raízes) – b + ����� –––––––––– 2a – b – ����� –––––––––– 2a – b + ����� – b – ����� ––––––––––––––––––– 2a – 2b –––––– 2a b ––– a – b + ���� –––––––––– 2a (– b)2 – b���� + b���� – ����� � 2 –––––––––––––––––––––––––– (2a)2 b2 – � ––––––– 4a2 b2 – (b2 – 4ac) –––––––––––––– 4a2 – b – ���� –––––––––– 2a b2 – b2 + 4ac –––––––––––––– 4a2 + 4ac ––––––– 4a2 c ––– a b ––– a c ––– a C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 04/10/2022 14:37 Página 11 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 12 – MÓDULO 5 Resolver, em �, as equações de 1 a 3. 1. 3x – [2 – (x – 1)] = 5x RESOLUÇÃO: 3x – [2 – (x – 1)] = 5x ⇔ 3x – [2 – x + 1] = 5x ⇔ ⇔ 3x – 2 + x – 1 = 5x ⇔ 3x + x – 5x = 2 + 1 ⇔ – x = 3 ⇔ x = – 3 Resposta: V = {– 3} 2. 3(x – 2) – x = 2x – 6 RESOLUÇÃO: 3(x – 2) – x = 2x – 6 ⇔ 3x – 6 – x = 2x – 6 ⇔ ⇔ 3x – x – 2x = 6 – 6 ⇔ 0x = 0 ⇔ V = � Resposta: V = R 3. 2(x – 7) = x – (2 – x) RESOLUÇÃO: 2 (x – 7) = x – (2 – x) ⇔ 2x – 14 = x – 2 + x ⇔ ⇔ 2x – x – x = 14 – 2 ⇔ 0x = 12 ⇔ V = Ø Resposta: V = Ø 4. Resolva em �, a equação: – = . RESOLUÇÃO: – = ⇔ = ⇔ ⇔ 8x + 4 – 3x + 9 = 6x ⇔ 8x – 3x – 6x = – 4 – 9 ⇔ ⇔ – x = – 13 ⇔ x = 13 ⇔ V = {13} Resposta: V = {13} 5. Resolva em �, as equações: a) 2x2 – 8x = 0 b) 5x2 – 45 = 0 c) x2 + 3 = 0 RESOLUÇÃO: a) 2x2 – 8x = 0 ⇔ 2x(x – 4) = 0 ⇔ 2x = 0 ou x – 4 = 0 ⇔ ⇔ x = 0 ou x = 4 ⇔ V = {0;4} b) 5x2 – 45 = 0 ⇔ 5x2 = 45 ⇔ x2 = 9 ⇔ x = 3 ou x = – 3 ⇔ V = {– 3; 3} c) x2 + 3 = 0 ⇔ x2 = – 3 ⇔ V = Ø 6. Resolva em �, as equações: a) 2x2 – 5x – 3 = 0 b) x2 – 10x + 25 = 0 c) 3x2 + 2x + 1 = 0 RESOLUÇÃO: a) Δ = b2 – 4ac = (– 5)2 – 4 . 2 (– 3) = 25 + 24 = 49 x = = ⇔ x = 3 ou x = – ⇔ V = – ; 3 b) Δ = (– 10)2 – 4 . 1 . 25 = 100 – 100 = 0 x = ⇔ x = 5 ⇔ V = {5} c) Δ = 22 – 4 . 3 . 1 = 4 – 12 = – 8 ⇔ V = Ø 2x + 1 ––––––– 3 x – 3 –––––– 4 x –– 2 2x + 1 –––––– 3 x – 3 ––––– 4 x ––– 2 4(2x + 1) – 3(x – 3) –––––––––––––––––– 12 6x –––– 12 – b ± ��Δ –––––––––– 2a 5 ± 7 ––––– 4 1 –– 2 � 1 –– 2 10 ± 0 ––––––– 2 C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 12 – 13 M A T EM Á T IC A MÓDULO 6 Empregando as propriedades da soma e do produto das raízes, resolva, em �, as equações de 1 e 2. 1. x2 – 7x + 10 = 0 RESOLUÇÃO: S = = 7 e P = = 10 Logo, x = 2 ou x = 5 ⇒ V = {2, 5} 2. x2 + 4x + 3 = 0 RESOLUÇÃO: S = = – 4 e P = = 3 Logo, x = – 1 ou x = – 3 ⇒ V = {– 3, – 1} 3. Se a e b são as raízes da equação 3x2 – 320x + 42 = 0, então (a + 3)(b + 3) é igual a: a) – 297 b) 300 c) 330 d) 343 e) 362 RESOLUÇÃO: I) (a + 3)(b + 3) = ab + 3a + 3b + 9 = ab + 3(a + b) + 9 II) Se a e b são as raízes da equação 3x2 – 320x + 42 = 0, temos ab = = 14 e a + b = . De (I) e (II), concluímos que: (a + 3)(b + 3) = ab + 3(a + b) + 9 = 14 + 3 . + 9 = 14 + 320 + 9 = 343. Resposta: D 4. A soma dos inversos das raízes da equação 4x2 – (m + 10)x + m = 0 é igual a . O valor do número real m é: a) – 2 b) – 1 c) 1 d) 2 e) 3 RESOLUÇÃO: Sendo x1 e x2 as raízes da equação 4x 2 – (m + 10)x + m = 0 temos que: + = ⇔ = Substituindo x1 + x2 por e x1 . x2 por resulta: = ⇔ 3m + 30 = 13m ⇔ m = 3 Respsota: E 5. O valor do número real k para que a soma dos quadrados das raízes da equação x2 – 8x + k = 0 seja 52 é: a) 5 b) 6 c) 7 d) 8 e) 9 RESOLUÇÃO: Sendo x1 e x2 as raízes da equação, temos que x1 + x2 = 8 e x1 x2 = k. x1 + x2 = 8 ⇒ (x1 + x2)2 = 82 ⇒ x12 + x22 + 2x1 x2 = 64. Logo, 52 + 2k = 64 ⇔ 2k = 12 ⇔ k = 6. Resposta: B 42 ––– 3 320 –––– 3 320 –––– 3 13 ––– 3 1 ––– x1 1 ––– x2 13 ––– 3 x1 + x2 ––––––––– x1 . x2 13 ––– 3 m + 10 –––––––– 4 m –––– 4 m + 10 ––––––– 4 ––––––––– m ––– 4 13 ––– 3 10 ––––– 1 – (–7) ––––––– 1 3 ––– 1 – 4 ––––– 1 C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 13 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 14 – 1. Obtenção de uma equação a partir das suas raízes Sendo S = x1 + x2 e P = x1 . x2, então uma equação do 2o. grau, cujo conjunto verdade é {x1; x2}, será: De fato, supondo a � 0, temos: ax2 + bx + c = 0 ⇔ + + = ⇔ ⇔ x2 – – x + = 0 ⇔ x2 – Sx + P = 0 Equações redutíveis a 1o. ou 2o. grau a) Se a equação estiver na forma de produto ou na forma de quo ciente, será útil uma das seguintes equiva - lências: b) Se a equação proposta não for do tipo ax + b = 0 nem ax2 + bx + c = 0, com a � 0, deve-se, se possível, 1o. ) Fatorar e utilizar a equiva lência ab = 0 ⇔ a = 0 ou b = 0. 2o. ) Fazer uma troca de va riá veis e procurar recair em 1o. ou 2o. grau. x2 – Sx + P = 0 ax2––––a bx––––a c–––a 0–––a � b–––a � c–––a a . b = 0 ⇔ a = 0 ou b = 0 a ––– = 0 ⇔ a = 0 e b � 0 b MÓDULOS 7 e 8 Equações Redutíveis a 1o.ou 2o. Grau Como resolver as equações irracionais em 4 passos Se você observar uma equação irracional, não tem como fazer nada com uma incógnita dentro da raiz. Para “sairmos” do caso irracio - nal e chegarmos a uma equação do 1.o ou 2 .o grau, nós usamos o Princípio da Equivalência. Esse princípio significa fazer as mesmas coisas de um lado e do outro da equação, afinal, devemos manter a igualdade válida! 1.o Passo: isole o radical no primeiro membro da equação. 2.o Passo: aplique a propriedade do inverso da raiz. Você deverá elevar ambos os membros da equação por um expoente. Esse expoente deve ter o mesmo valor que o número do índice da raiz. Isso nos permite anular a raiz! 3.o Passo: encontre o valor de x resolvendo a equação normalmente, de acordo com seu grau. 4.o Passo: verifique se a solução é verdadeira. Substitua o valor encontrado na equação original e veja se comprovamos que os valores são iguais. Exemplo: Resolver, em R, a equação ��������� 2x + 5 – 4 = 3 1.o Passo: isole o radical ��������� 2x + 5 = – 3+ 4 ��������� 2x + 5 = 1 2 .o Passo: aplique a propriedade ���������� 2x + 5 � 2 = 12 2x + 5 = 1 3 .o Passo: encontre o valor de x 2x + 5 = 1 2x = 1 – 5 2x = –4 x = x = –2 4 .o Passo: verifique se é verdadeiro ��������� 2x + 5 – 4 = – 3 ������������ 2.(–2) + 5 – 4 = – 3 ����������– 4 + 5 – 4 = – 3 ���1 – 4 = – 3 1 – 4 = – 3 – 3 = – 3 – 4 –––– 2 C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 14 – 15 M A T EM Á T IC A MÓDULO 7 1. Qual das equações abaixo tem conjunto verdade V = ; ? a) 24x2 – 3x + 22 = 0 b) 12x2 – 11x + 3 = 0 c) 24x2 + 22x – 3 = 0 d) 24x2 – 22x + 3 = 0 e) 12x2 + 11x – 3 = 0 RESOLUÇÃO: Calculando-se a soma S e o produto P das raízes, obtém-se: S = + = = e P = . = Uma equação do 2o. grau de raízes e é: x2 – x + = 0 ⇔ 24x2 – 22x + 3 = 0 Resposta: D 2. Resolva, em �, a equação + = RESOLUÇÃO: I) x � 2 e x � 0 II) + = ⇔ = ⇔ ⇒ 4x + 2x – x2 = 8 ⇒ x2 – 6x + 8 = 0 ⇒ x = 2 ou x = 4 De (I) e (II) concluímos que o conjunto verdade da equação é V = {4} Resposta: {4} 3. Resolva, em �, a equação x4 – 13x2 + 36 = 0 RESOLUÇÃO: Fazendo-se x2 = y, temos x4 = y2 e a equação y2 – 13y + 36 = 0, cujas raízes são y = 4 ou y = 9. Assim, x2 = 4 ou x2 = 9 ⇔ x = – 2 ou x = 2 ou x = – 3 ou x = 3 V = {– 3; – 2; 2; 3} 4. Em �, a equação ����� 5x – 1 + 3 = x a) admite duas soluções positivas. b) admite duas soluções de sinais contrários. c) admite duas soluções com soma 11. d) admite uma única solução. e) não admite solução. RESOLUÇÃO: �������� 5x – 1 + 3 = x ⇔ �������� 5x + 1 = x – 3 �������� 5x – 1 = x – 3 ⇒ (�������� 5x – 1)2 = (x – 3)2 ⇒ ⇒ 5x – 1 = x2 – 6x + 9 ⇒ x2 – 11x + 10 = 0 ⇒ x = 1 ou x = 10. 1 não é solução, pois para x = 1 obtém-se ����������5 . 1 – 1 + 3 = 1 ⇔���4 + 3 = 1 ⇔ 2 + 3 = 1, que é uma afirmação falsa. 10 é solução, pois para x = 10 obtém-se ������������5 . 10 – 1 + 3 = 10 ⇔ ����49 + 3 = 10 ⇔ 7 + 3 = 10, que é uma afirmação verdadeira. O conjunto verdade da equação é V = {10}. Resposta: D 3––4 1 –– 6� 1 ––– 8 3 ––– 4 1 ––– 6 11 ––– 12 2 + 9 ––––––– 12 3 ––– 4 1 ––– 6 3 ––– 4 1 ––– 6 1 ––– 8 11 ––– 12 4 ––––––– 2x – x2 1 ––– 2 2 ––––– 2 – x 8 ––––––––––– (2 –x) 2 . x 2 . 2x + (2 – x) . x ––––––––––––––––– (2 – x) . 2 . x 4 ––––––– x(2 – x) 1 ––– 2 2 ––––– 2 – x C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 15 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 16 – MÓDULO 8 1. Sendo a, b e c as raízes da equação x3 + 2x2 – 5 x –10 = 0, é correto afirmar que a4 + b4 + c4 resulta a) 22 b) 33 c) 44 d) 55 e) 66 RESOLUÇÃO: x3 + 2x2 – 5x – 10 = 0 ⇔ x2(x + 2) – 5 (x + 2) = 0 ⇔ ⇔ (x + 2) (x2 – 5) = 0 ⇔ x = –2 ou x2 = 5 ⇔ ⇔ x = – 2 ou x = ����5 ou x = – ����5 . Independente da ordem, a4 + b4 + c4 = (–2)4 + (����5 )4 + (–����5 ) 4 = = 16 + 25 + 25 = 66 Resposta: E 2. (ALBERT EINSTEIN) – Em virtude do aumento dos casos de diferentes tipos de gripe que têm assolado a cidade de São Paulo, preventi vamente, alguns prontos-socorros têm distribuído más caras cirúrgicas àqueles que buscam atendimento. Todas as máscaras de um lote foram distribuídas em quatro dias sucessivos de uma Campanha de Vacinação: no primeiro dia foi distribuído do total; no segundo, do total; no terceiro, o dobro da quantidade distribuída nos dois primeiros dias. Se no último dia tiverem sido distribuídas as 105 máscaras restantes, o total de máscaras de tal lote é um número compreendido entre: a) 700 e 900 b) 500 e 700 c) 300 e 500 d) 100 e 300 RESOLUÇÃO: Seja x o total de máscaras do lote distribuído. 1) No primeiro dia foram distribuídas x, máscaras. 2) No segundo dia foram distribuídas x, máscaras. Nos dois primeiros dias foram distribuídas x + x = = máscaras. 3) No terceiro dia foram distribuídas 2 . = máscaras. 4) Ficaram para ser distribuídas no quarto dia x – – = = máscaras. Assim, = 105 ⇔ x = 840 ⇔ 700 < x < 900 Resposta: A 3. (FUVEST) – Uma treinadora de basquete aplica o seguinte sistema de pontuação em seus treinos de arremesso à cesta: cada jogadora recebe 5 pontos por arremesso acertado e perde 2 pontos por arremesso errado. Ao fim de 50 arremessos, uma das jogadoras contabilizou 124 pontos. Qual é a diferença entre as quantidades de arremessos acertados e errados dessa jogadora? a) 12 b) 14 c) 16 d) 18 e) 20 RESOLUÇÃO: Sejam a o número de acertos e e o número de erros: ⇔ ⇔ E assim a diferença entre o número de acertos e o de erros é igual a a – e = 32 – 18 = 14 Resposta: B 4. (FUVEST) – Em uma família, o número de irmãs de cada filha é igual à metade do número de irmãos. Cada filho tem o mesmo número de irmãos e irmãs. O número total de filhos e filhas da família é a) 4 b) 5 c) 7 d) 10 e) 15 RESOLUÇÃO: Sejam h e m, respectivamente, o número de filhos do sexo masculino e feminino. 1) Cada filho tem (h – 1) irmãos e m irmãs. Cada filha tem h irmãos e (m – 1) irmãs. 2) Assim, conforme o enunciado, tem-se ⇔ ⇔ m = 3 e h = 4 3) Desta forma o número de filhos e filhas na família é h + m = 4 + 3 = 7 Resposta: C 1 ––– 8 1 ––– 6 1 ––– 8 1 ––– 6 1 ––– 8 1 ––– 6 3x + 4x ––––––––– 24 7x ––––– 24 7x ––––– 24 14x ––––– 24 14x ––––– 24 7x –––– 24 3x –––– 24 x ––– 8 x ––– 8 a + e = 50 5a – 2e = 124 2a + 2e = 100 5a – 2e = 124 a = 32 e = 18 � 1 m – 1 = –– h 2 h – 1 = m � 2m – h = 2h – m = 1 C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 16 – 17 M A T EM Á T IC A 1. Sistemas de Duas Equações e Duas Incógnitas Note que , , , são algumasdas soluções da equação . Além disso, , , , são algumas das soluções da equação . O sistema formado pelas equa ções x + y = 9 e x – y = 7, isto é, , apresenta como solução, pois esses dois valo res tor nam ver da deiras as duas equa ções si multaneamente. A solução de um sistema de duas equações e duas incógnitas, x e y, é qual quer par ordenado de va lores (x; y) que satisfaz ambas as equa ções. � x = 1y = 8 � x = 8 y = 1 � x = 10 y = – 1 � x = –1 y = 10 x + y = 9 � x = 10y = 3 � x = 9 y = 2 � x = 8 y = 1 � x = 7 y = 0 x – y = 7 � x + y = 9x – y = 7 � x = 8 y = 1 MÓDULO 9 Sistemas e Problemas Dois métodos para resolver um sistema: Para encontrarmos o par or denado solução desse sistema é preciso utilizar um método para a sua solução. Esses dois métodos são: Substituição e Adição. Método da substituição Esse método consiste em escolher uma das duas equações, isolar uma das incógnitas e substituir na outra equação, veja como: Dado o sistema � , enumeramos as equações. � Escolhemos a equação � e isolamos o x: x + y = 20 x = 20 – y Agora na equação � substituímos o valor de x = 20 – y. 3x + 4 y = 72 3 (20 – y) + 4y = 72 60 – 3y + 4y = 72 –3y + 4y = 72 – 60 y = 12 Descobrimos o valor de y, para descobrir o valor de x basta substituir 12 na equação x = 20 – y. x = 20 – y x = 20 – 12 x = 8 Portanto, a solução do sistema é S = (8, 12) x + y =20 3x + 4y = 72 x + y = 20 � 3x + 4y = 72 � C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 04/10/2022 14:38 Página 17 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 18 – Método da adição Esse método consiste em adicionar as duas equações de tal forma que a soma de uma das incógnitas seja zero. Para que isso aconteça será preciso que multipliquemos algumas vezes as duas equações ou apenas uma equação por números inteiros para que a soma de uma das incógnitas seja zero. Dado o sistema � Para adicionarmos as duas equações e a soma de uma das incógnitas de zero, teremos que multiplicar a primeira equação por – 3. � Agora, o sistema fica assim: � Adicionando as duas equações: – 3x – 3y = – 60 + 3x + 4y = 72 –––––––––––––––––– y = 12 Para descobrirmos o valor de x basta escolher uma das duas equações e substituir o valor de y encontrado: x + y = 20 x + 12 = 20 x = 20 – 12 x = 8 Portanto, a solução desse sistema é: S = (8, 12). Se resolver um sistema utilizando qualquer um dois métodos o valor da solução será sempre o mesmo. x + y = 20 (–3) 3x + 4y = 72 – 3x –3y = – 60 3x + 4y = 72 x + y = 20 3x + 4y = 72 1. (UNICESUMAR) – Para a aplicação de uma prova de proficiência em língua estrangeira, o comitê organizador tem a sua disposição todas as salas de aula de um prédio. Pensou-se inicialmente em colocar 27 alunos por sala, exceto uma sala, que ficaria com apenas 12 alunos. Finalmente, ficou decidido que duas salas não seriam utilizadas e todas as demais receberiam grupos de 30 alunos. O número de alunos que irão prestar essa prova é múltiplo de a) 12 b) 13 c) 14 d) 16 e) 17 RESOLUÇÃO: Seja x o número de alunos que irão prestar a prova e y o número de salas disponíveis. Então ⇔ 30y – 60 = 27y – 27 + 12 30y – 27y = 60 – 15 3y = 45 y = 15 x = 30 (15 – 2) ⇒ x = 390 = 13.30 Resposta: B 2. (SANTA MARCELINA) – Clarice e Fernando têm uma certa quantia de dinheiro cada um. Se Clarice der R$ 40,00 a Fernando, eles ficarão com a mesma quantia . Se Fernando der R$ 22,50 para Clarice, então a quantia dela passará a ser três vezes a quantia dele. Os dois, juntos têm um total igual a a) R$ 225,50 b) R$ 200,00 c) R$250,00 d) R$ 275,50 e) R$ 300,00 RESOLUÇÃO: Se inicialmente, em reais, Clarice tem x e Fernando y, então ⇔ ⇔ Os dois juntos têm um total de (165 + 85) reais = 250 reais Resposta: C x = 27(y – 1) + 12 x = 30 (y – 2) � x = 165 y = 85 �x – y = 80 x – 3y = – 90 �x – 40 = y + 40 x + 22,50 = 3(y - 22,50) � C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 18 – 19 M A T EM Á T IC A 3. (ANHEMBI-MORUMBI) – Em um salão de festas, a opção padrão é uma festa completa para 50 convidados, sendo 35 adultos e 15 crianças pelo valor de R$ 5900,00. Esse valor tem acréscimo de R$ 75,00 por adulto excedente e de R$ 45,00 por criança excedente. Ao realizar uma festa, um cliente excedeu o número de convidados, tanto em crianças como em adultos, de modo que o valor cobrado foi de R$ 9350,00. Sabendo que o número total de crianças nessa festa foi um terço do número total de adultos, o número total de convidados foi igual a a) 108 b) 116 c) 120 d) 92 e) 100 RESOLUÇÃO: Considerando x adultos excedentes e y crianças excedentes podemos escrever: ⇔ ⇔ ⇔ ⇔ O número total de convidados foi (35 + 15) + (40 + 10) = 100 Resposta: E 4. Há 5 anos Paulo tinha o quíntuplo da idade de Tiago. Daqui a 4 anos Paulo terá o dobro da idade de Tiago. Quando Tiago nasceu, a idade de Paulo, em anos, era: a) 10 b) 12 c) 14 d) 16 e) 18 RESOLUÇÃO: De acordo com o enunciado, devemos ter: ⇔ ⇔ ⇔ ⇔ ⇔ x – y = 12 Resposta: B � 5900 + 75x + 45 y = 935015 + y = (35 + x)1–––– 3 � 75x + 45y = 3450 35 + x = 45 + 3y � 5x + 3y = 230 x – 3y = 10 � x = 40 y = 10 há 5 anos hoje daqui a 4 anos Paulo x – 5 x x + 4 Tiago y – 5 y y + 4 �x – 5 = 5(y – 5)x + 4 = 2(y + 4) � x – 5 = 5y – 25 x + 4 = 2y + 8 �x – 5y = – 20x – 2y = 4 � x = 20 y = 8 C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 19 20 – M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A MÓDULO 10 Inequações do 1o. grau 1. Resolva, em �, as inequações: a) 3(1 – x) � – 9 b) 5(x – 2) – 5x � 4 c) 2x – 6 � 2(x – 3) RESOLUÇÃO: a) 3(1 – x) � – 9 ⇔ 3 – 3x � – 9 ⇔ – 3x � – 9 – 3 ⇔ ⇔ – 3x � – 12 ⇔ x � ⇔ x � 4 ⇔ V = {x ∈ � x � 4} b) 5(x – 2) – 5x � 4 ⇔ 5x – 10 – 5x � 4 ⇔ ⇔ 5x – 5x � 4 + 10 ⇔ 0x � 14 ⇔ V = Ø c) 2x – 6 � 2(x – 3) ⇔ 2x – 6 � 2x – 6 ⇔ 2x – 2x � – 6 + 6 ⇔ ⇔ 0x � 0 ⇔ V = � Respostas: a) V = {x ∈ � x � 4} b) V = Ø c) V = � 2. (MACKENZIE – MODELO ENEM) – Uma escola paga, pelo aluguel anual do ginásio de esportes de um clube A, uma taxa fixa de R$ 1 000,00 e mais R$ 50,00 por aluno. Um clube B cobraria pelo aluguel anual de um ginásio o equivalente a uma taxa fixa de R$ 1 900,00, mais R$ 45,00 por aluno. Para que o clube B seja mais vantajoso economicamente para a escola, o menor número N de alunos que a escola deve ter é tal que: a) 100 � N � 150 b) 75 � N � 100 c) 190 � N � 220 d) 150 � N � 190 e) 220 � N � 250 RESOLUÇÃO: Se n for o número de alunos da escola, então o clube B será mais vantajoso que o clube A se, e somente se, 1900 + 45n < 1000 + 50n ⇔ 5n > 900 ⇔ n > 180. Se N for o menor número de alunos para o qual o clube Ν é mais vantajoso, então N = 181 e, portanto, 150 ≤ N > 190. Resposta: D – 12 –––– – 3 Definição Chama-se inequação (desigual dade) do 1o. grau, na variável real x, toda sentença que pode ser reduzida a uma das formas: ax + b > 0 ou ax + b � 0 ou ax + b < 0 ou ax + b � 0, em que a, b ∈ � e a � 0. Resolução Resolver, em �, uma inequação do 1o. grau é determinar o conjunto de todos os valores da variável x que tor nam a sentença verdadeira. Por ser mais prático, é costume “isolar” o x da sentença. Para isso são utilizadas as seguintes proprie - dades da desigualdade em �, sendo x, y e a números reais: Exemplos 1) 2x + 10 < 0 ⇔ 2x < – 10 ⇔ x < – 5 ⇔ ⇔ V = {x ∈ � x < – 5} 2) – 2x + 10 < 0 ⇔ – 2x < – 10 ⇔ x > 5 ⇔ ⇔ V = {x ∈ � x > 5} 3) – < 1 ⇔ ⇔ < ⇔ ⇔ 3x – 9 – 4x + 2 < 12 ⇔ ⇔ 3x – 4x < 12 + 9 – 2 ⇔ ⇔ – x < 19 ⇔ x > – 19 ⇔ ⇔ V = {x ∈ � x > – 19} 12 ––– 12 3(x – 3) – 2(2x – 1) –––––––––––––––––– 12 2x – 1 –––––– 6 x – 3 –––––– 4 x < y ⇔ x + a < y + a, ∀a ∈ � x < y ⇔ ax < ay, se a > 0 x < y ⇔ ax > ay, se a < 0 C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 20 – 21 M A T EM Á T IC A 3. O menor número inteiro que satisfaz a inequação – � 4 é a) 5 b) 4 c) 3 d) 2 e) 1 RESOLUÇÃO: – � 4 ⇔ � ⇔ ⇔ 8x + 14 – 15x + 27 � 24 ⇔ – 7x � – 17 ⇔ ⇔ x � ⇔ x � 2 + Assim, o menor número inteiro que satisfaz a inequação é o 3. Resposta: C 4. Resolva em �: a) 3 � 2x – 1 < 7 b) x < 3x + 2 � 8 RESOLUÇÃO: a) 3 � 2x – 1 < 7 ⇔ 3 + 1 � 2x – 1 + 1 < 7 + 1 ⇔ ⇔ 4 � 2x < 8 ⇔ 2 � x < 4 V = {x ∈ � 2 � x < 4} b) x < 3x + 2 � 8 ⇔ ⇔ ⇔ ⇔ ⇔ ⇔ – 1 < x � 2 V = {x ∈ � – 1 < x � 2} Respostas:a) V = {x ∈ � 2 � x < 4} = [2; 4[ b) V = {x ∈ � – 1 < x � 2} = ]– 1; 2] 4x + 7 ––––––– 3 5x – 9 ––––––– 2 4x + 7 ––––––– 3 5x – 9 ––––––– 2 2(4x + 7) – 3(5x – 9) ––––––––––––––––––– 6 24 –––– 6 17 –––– 7 3 ––– 7 � 3x + 2 > x 3x + 2 � 8 � 3x – x > – 2 3x � 8 – 2 � 2x > – 2 3x � 6 � x > – 1 x � 2 C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 21 22 – M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 1. Função do 1o. grau Definição É a função f : � → �, tal que f(x) = ax + b, com a ∈ �* e b ∈ �. • Domínio = � • Contradomínio = Imagem = � Gráfico É uma reta não paralela a qual quer um dos eixos do sistema de coor denadas cartesianas. A raiz de f é x = e conforme os sinais de a e b podemos ter os seguintes tipos de gráficos: 2. Função do 2o. grau Definição É a função f : � → �, tal que f(x) = ax2 + bx + c, com a ∈ �*, b ∈ � e c ∈ �. • Domínio = � • Contradomínio = � • Conjunto imagem (ver mais adiante) Raízes reais de f Se V é o conjunto verdade de f(x) = 0, em �, e Δ = b2 – 4ac, então: • Δ > 0 ⇒ V = ; • Δ = 0 ⇒ V = • Δ < 0 ⇒V = Ø – b –––– a �–b–��Δ–––––––2a–b+��Δ–––––––2a� �–b–––––2a� MÓDULO 11 Funções do 1o. e do 2o. grau C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 04/10/2022 17:18 Página 22 – 23 M A T EM Á T IC A Gráfico É sempre uma parábola, com eixo de simetria paralelo ao eixo dos y. Conforme os sinais de a e Δ, podemos ter os seis seguintes tipos possíveis de gráficos. Exemplo de uma inequação do 2o. grau A resolução de uma inequação do 2 .o grau se dá basicamente em três passos: • Determinação das raízes da função correspon - dente; • Esboço do gráfico; • Análise do sinal e solução final. Para ilustrar, vamos resolver a inequação Inicialmente, devemos deixar um dos lados da desigualdade igual a zero. Para isto, passamos o 6 negativo, positivo: Agora, encontramos as raízes da função correspon - dente: isto é, resolvemos a equação do 2.o grau Pela Fórmula de Bhaskara, temos que as raízes são ou A função correspondente tem seu coeficiente a = 1, que é positivo, logo, a sua parábola tem con - cavidade para cima. Um esboço seria: E fazendo a análise de sinal da função, temos: x2 − 5x ≥ −6 x2 − 5x + 6 ≥ 0 f(x) = x2 − 5x + 6 x2 − 5x + 6 = 0 x = 3x = 2 C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 23 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 24 – 1. Considere as funções f e g, de � em �, definidas por f(x) = 2x – 1 e g(x) = – x + 5. a) Represente graficamente f e g, no sistema de ordenadas abaixo. b) Determine o ponto P, intersecção dos gráficos de f e g. RESOLUÇÃO: a) b) ⇔ Respostas: a) gráficos b) P(2; 3) y x yy xx P (2 ; 3)P (2 ; 3) 5 -1 1 2 5 y = 2x – 1� y = – x + 5 x = 2� y = 3 ou seja, à esquerda de x = 2 e à direita de x = 3, a função assume valores positivos, enquanto entre 2 e 3, ela assume valores negativos; já nos pontos x = 2 e x = 3, a função se anula. Como estamos resolvendo a inequação ou seja, buscamos os valores de x que tornam a função ou maior ou igual a zero, pela análise do sinal, temos que são aqueles tais que ou Portanto, a solução final da inequação inicial é x2 − 5x + 6 ≥ 0 x ≤ 2 x ≥ 3 S = {x ∈ � x ≤ 2 ou x ≥ 3} C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 24 – 25 M A T EM Á T IC A 2. Dada uma função afim f(x) = ax + b, e conhecendo-se f(–1) = 7 e f(4) = 2, determinar a lei de formação dessa função. RESOLUÇÃO: I) Se f(–1) = 7, temos –a + b = 7 II) Se f(4) = 2, temos 4a + b = 2 III) Assim, a lei de formação dessa função é f(x) = –x + 6 3. Considere a função f: � → �, definida por f(x) = x2 – 2x – 3. Obtenha f(– 2), f(– 1), f(0), f(1), f(2), f(3) e f(4) e esboce o gráfico de f no sistema de coordenadas cartesianas. RESOLUÇÃO: f(– 2) = 5, f(– 1) = 0, f(0) = – 3, f(1) = – 4, f(2) = – 3, f(3) = 0, f(4) = 5. 4. Esboce o gráfico da função definida, em �, por f(x) = – + 2x + 6. RESOLUÇÃO: f(x) = 0 € – + 2x + 6 = 0 € x2 – 4x – 12 = 0 € x = – 2 ou x = 6 Além disso, f(0) = 6, f(2) = 8 e f(4) = 6. Localizando os pontos (– 2; 0), (0; 6), (2; 8), (4; 6) e (6; 0), obtém-se: x2 ––– 2 x2 ––– 2 �–a + b = 74a + b = 2 ⇔ � a – b = –7 4a + b = 2 ⇔ �a = –1b = 6 C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 25 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 26 – 1. O gráfico da função definida em � por f(x) = x3 – 4x2 + x + 6 está esboçado a seguir Obtenha o conjunto solução, em �, das sentenças a) f(x) = 0 b) f(x) > 0 c) f(x) � 0 RESOLUÇÃO: Analisando o gráfico apresentado concluímos que a) V = {– 1; 2; 3} b) V = {x ∈ � – 1 < x < 2 ou x > 3} c) V = {x ∈ � x � – 1 ou 2 � x � 3} -1 0 2 3 x 6 y Definição Chama-se inequação (de si gual dade) do 2.o grau, na variável real x, toda sentença que pode ser reduzida a uma das formas: ax2 + bx + c > 0 ou ax2 + bx + c � 0 ou ax2 + bx + c < 0 ou ax2 + bx + c � 0, com a, b, c ∈ � e a � 0. Resolução Resolver, em �, uma inequação do 2.o grau é determinar todos os va lores da variável x que tornam a sentença verdadeira. Sendo y = f(x) = ax2 + bx + c (a � 0), podemos analisar a variação de sinais da função e chegar à solução da se guinte maneira: 1.o) Determinar as raízes reais de f, marcando esses valores no eixo x, das abscissas. 2.o) Esboçar o gráfico que repre senta f (parábola) passando por es ses pontos. 3 .o) Assinalar no eixo x os valores que satisfazem à sentença. Se a função não admitir raízes reais, então f(x) > 0 ∀x ∈ � para a > 0 ou f(x) < 0 ∀x ∈ � para a < 0. Exemplo O conjunto solução da inequação x2 + 2x – 8 � 0, em �, é V = {x ∈ � – 4 � x � 2}, pois, sendo f(x) = x2 + 2x – 8, temos: 1.o) As raízes de f são x1 = – 4 e x2 = 2. Como a > 0 (a = 1), então a parábola tem a “concavidade” vol ta da para cima. 2.o) O esboço do gráfico de f é: 3.o) Para – 4 � x � 2, temos f(x) � 0. MÓDULO 12 Inequações do 2o. grau C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 26 – 27 M A T EM Á T IC A Resolver, em �, as inequações de 2 a 5. 2. x2 – 7x + 6 � 0 RESOLUÇÃO: Raízes: 1 e 6 x2 – 7x + 6 � 0 ⇔ 1 � x � 6 V = {x ∈ � 1 � x � 6} 3. –x2 – x + 2 < 0 RESOLUÇÃO: Raízes: – 2 e 1 – x2 – x + 2 < 0 ⇔ x < – 2 ou x > 1 V = {x ∈ � x < – 2 ou x > 1} 4. x2 + 4 > 0 RESOLUÇÃO: Raízes: não tem raiz real x2 + 4 > 0 V = � 5. x2 – 6x + 9 ≤ 0 RESOLUÇÃO: Raízes: 3 x2 – 6x + 9 ≤ 0 V = {3} C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 27 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 28 – 1. Sabendo que, para a � 0, f(x) = ax2 + bx + c = a(x – x1) (x – x2), sendo x1 e x2 as raízes (ou zeros) da função f, fatore em �: a) f(x) = 2x2 – 14x + 24 b) g(x) = 3x2 – 24x + 48 c) h(x) = x2 + x + 1 RESOLUÇÃO: a) As raízes de f(x) = 2x2 – 14x + 24 são x1 = 3 e x2 = 4. Assim, f(x) = 2(x – 3)(x – 4). b) As raízes de g(x) = 3x2 – 24x + 48 são x1 = 4 e x2 = 4. Assim, g(x) = 3(x – 4)(x – 4) = 3(x – 4)2. c) Não existe a fatoração, em �, de h(x) = x2 + x + 1, pois: Δ = 12 – 4 . 1 . 1 = – 3 � 0 e, assim, as raízes de h(x) não são números reais. 1. Fatoração Se x1 e x2 são os zeros reais (raízes) de f(x) = ax2 + bx + c (a � 0), então: • Δ > 0 ⇒ f(x) = a(x – x1) . (x – x2) • Δ = 0 ⇒ f(x) = a(x – x1) . (x – x1) = a(x – x1) 2 • Δ < 0 ⇒ não existe fatoração em �. Observe que para a � 0 o trinô mio f(x) = ax2 + bx + c é tal que f(x) = a�x2 + x + �= a . �x2 – � �x + � = = a . [x2 –(x1 + x2)x + x1 . x2] = = a[x2 – x1 . x – x2 . x + x1 . x2] = = a . [x . (x – x1) – x2 . (x – x1)] = = a . (x – x1) (x – x2) Exemplos 1. Fatorar o trinômio: f(x) = 2x2 – 9x + 4 Resolução As raízes de f são x1 = e x2 = , isto é, x1 = 4 e x2 = . Portanto f(x) = 2x2 – 9x + 4 ⇔ f(x) = 2(x – 4) . �x – � ⇔ ⇔ f(x) = (x – 4) . (2x – 1) 2. Fatorar o trinômio: f(x) = 4x2 – 12x + 9 Resolução As raízes de f são x1 = x2 = = Portanto, f(x) = 4x2 – 12x + 9 = = 4 . �x – ��x – � = = 4�x – � 2 = 22 �x – � 2 = =�2�x– �� 2 =(2x– 3)2 3. Fatorar o trinômio f(x) = 3x2 + 8x + 6. Resolução Como Δ = 82 – 4 . 3 . 6 = = 64 – 72 = – 8 < 0, concluímos que não existe, em �, a fatoração de f(x) = 3x2 + 8x + 6. c––a b––a c––a – b––––a 12 ± 0––––––– 8 3––2 3––2 9 + 7–––––– 4 9 – 7––––– 4 1–– 2 1–– 2 3––2 3––2 3––2 3 –– 2 MÓDULO 13 Fatoração do Trinômio do 2o. grau C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 28 – 29 M A T EM Á T IC A 2. A equação da parábola cujo gráfico está represen tado abaixo é: a) y = x2 – 2x – 3 b) y = x2 – x – c) y = 3x2 – 6x – 9 d) y = 4x2 – 8x – 12 e) y = x2 – x – RESOLUÇÃO: I) y = f(x) = a(x – x1) (x – x2) II) x1 = – 1 e x2 = 3 (do gráfico) III) f(1) = – 3 (do gráfico) De (I), (II) e (III), resulta: a . (1 – (– 1)) (1 – 3) = – 3 ⇔ – 4a = – 3 ⇔ a = Portanto, y = f(x) = (x + 1) (x – 3) = (x2 – 2x – 3) = = x2 – x – . Resposta: B 3. No sistema de coordenadas cartesianas, o gráfico da função f: � → �, definida por f(x) = ax2 + bx + c ( a ≠ 0) tangencia o eixo das abscissas no ponto P(–2; 0) e intercepta o eixo das ordenadas em Q(0; 16). O valor de f(1) é a) 20b) 32 c) 36 d) 40 e) 64 RESOLUÇÃO: Sendo x1 = – 2 e x2 = – 2 as raízes de f(x), temos: f(x) = a(x – x1)(x – x2) = a(x + 2)(x + 2) = a(x + 2) 2 f(0) = 16 ⇒ a(22) = 16 ⇔ a = 4. Então, f(x) = 4(x + 2)2 e f(1) = 4(1 + 2)2 = 4 . 9 = 36 Resposta: C 3 ––– 4 3 ––– 2 9 ––– 4 1 ––– 4 1 ––– 2 3 ––– 4 3 –– 4 3 –– 4 3 –– 4 3 –– 4 3 –– 2 9 –– 4 y 16 -2 x C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 29 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 30 – 4. (FUVEST) – A trajetória de um projétil, lançado da beira de um penhasco sobre um terreno plano e horizontal, é parte de uma parábola com eixo de simetria vertical, como ilustrado na figura. O ponto P sobre o terreno, pé da perpendicular traçada a partir do ponto ocupado pelo projétil, percorre 30m desde o instante do lançamento até o instante em que o projétil atinge o solo. A altura máxima do projétil, de 200m acima do terreno, é atingida no instante em que a distância percorrida por P, a partir do instante do lançamento, é de 10 m. Quantos metros acima do terreno estava o projétil quando foi lançado? a) 60 b) 90 c) 120 d) 150 e) 180 RESOLUÇÃO: O enunciado sugere o gráfico, em que c é a altura do penhas co, em metros. A equação da parábola é do tipo y = a(x – 30)(x + 10), pois as raízes são – 10 e 30. Como para x = 10, y = 200, temos: 200 = a(10 – 30)(10 + 10) ⇔ a = – e a equação da trajetória fica y = – (x – 30)(x + 10) = – x2 + 10x + 150 Para x = 0, temos: c = y = – . 02 + 10 . 0 + 150 ⇔ c = 150 Resposta: D 1 ––– 2 1 ––– 2 1 ––– 2 1 ––– 2 C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 30 – 31 M A T EM Á T IC A 1 Resolver, em �, a inequação � 0 RESOLUÇÃO: � 0 ⇒ x – 1 � 0 ⇒ x � 1 f(x) = x2 – x – 6 x2 – x – 6 ––––––––––– x – 1 x2 – x – 6 –––––––––– x – 1 Definição Inequações-produto são senten ças na variável real x, que podem ser reduzidas a uma das formas: f(x) . g(x) > 0 ou f(x) . g(x) � 0 ou f(x) . g(x) < 0 ou f(x) . g(x) � 0 No caso das inequações-quo ciente, ao invés de f(x) . g(x), temos , com g(x) � 0. Resolução Para resolver esses tipos de sen tenças, pode-se analisar isolada men te a variação de sinais de f e g. Isso é feito interpretando-se o esboço do grá fico de cada uma. Em seguida, cons trói-se um quadro de sinais atra vés do qual se obtém a resposta. Como o produto e o quociente de dois números reais não nulos têm o mesmo sinal, convém salientar que as inequações-quociente podem ser re sol vidas usando-se uma das se guin tes equivalências: Exemplos 1.o) � 0 ⇔ (x + 1) . (x – 3) � 0 e x � 3 ⇔ ⇔ x � – 1 ou x > 3, pois o grá fico de f(x) = (x + 1) . (x – 3) é do tipo: 2 .o) � 0 ⇔ (x2 – 4x + 3).(x – 2) � 0 e x � 2 Esboçando-se o gráfico de f(x) = x2 – 4x + 3, resulta: Esboçando-se o gráfico de g(x) = x – 2, resulta: Construindo o quadro de sinais, temos: O conjunto verdade, em �, da ine quação é, portanto, V = {x ∈ � x � 1 ou 2 < x � 3} f(x) ––––– g(x) f(x) ––––– > 0 ⇔ f(x) . g(x) > 0 g(x) f(x) ––––– � 0 ⇔ f(x) . g(x) � 0 e g(x) � 0 g(x) f(x) ––––– < 0 ⇔ f(x) . g(x) < 0 g(x) f(x) ––––– � 0 ⇔ f(x) . g(x) � 0 e g(x) � 0 g(x) x + 1 –––––– x – 3 x2 – 4x + 3 –––––––––––– x – 2 MÓDULO 14 Inequações – Produto e Quociente C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 31 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 32 – g(x) = x – 1 V = {x ∈ � – 2 � x � 1 ou x � 3} 2. Resolver em �, a inequação (x – 1)(x2 – 3x + 2) � 0 RESOLUÇÃO: 1) f(x) = x – 1 2) g(x) = x2 – 3x + 2 3) V = {x ∈ � x = 1 ou x > 2} C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 32 – 33 M A T EM Á T IC A 3. Resolvendo, em �, a inequação � 2, obtém-se como solução o conjunto a) �x ∈ � x � b) �x ∈ � x � c) {x ∈ � x < 0} d) �x ∈ � 0 � x � e) �x ∈ � x � 0 ou x � RESOLUÇÃO: � 2 ⇔ – 2 � 0 ⇔ � 0 ⇔ ⇔ (1 – 2x)x � 0 e x � 0 ⇔ x � 0 ou x � , pois o gráfico de f(x) = (1 – 2x)x, x ≠ 0 é do tipo Resposta: E 4. (MACKENZIE) – A função f(x) = tem como domínio o con junto: a) S = {x ∈ � / − 3 � x � − 2 ou 1 � x � 3} b) S = {x ∈ � / − 3 � x � − 2 ou 1 � x � 3} c) S = {x ∈ � / − 3 � x � − 2 ou 1 � x � 3} d) S = {x ∈ � / − 2 � x � − 1 ou 1 � x � 3} e) S = {x ∈ � / − 2 � x � − 1 ou 1 � x � 3} RESOLUÇÃO I) Se S for o domínio de f, então: S = x ∈ � � 0 II) O gráfico da função g(x) = 9 – x2 é do tipo: III) O gráfico da função h(x) = x2 + x – 2 é do tipo: IV) Quadro de sinais: V) � 0 ⇔ {x ∈ � – 3 � x � – 2 ou 1 � x � 3} = S Resposta: B 1 ––– x 1 ––– 2 1 ––– 2 1 ––– 2 1 ––– 2 1 ––– x 1 ––– x 1 – 2x ––––––– x 1 ––– 2 y x 0 1 2 9 – x2 –––––––––– x2 + x – 2 � 9 – x 2 –––––––––– x2 + x – 2 -3 3 y x -2 1 y x g h g/h -3 -2 1 3 x 9 – x2 ––––––––– x2 + x – 2 C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 33 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 34 – 1. Vértice da Parábola Vértice é o ponto V � ; �. Eixo de simetria da parábola Eixo de simetria é a reta de equação x = . 2. Demonstração Toda parábola pode ser usada como representação geo métrica de alguma função na forma f(x) = ax2 + bx + c, que é chamada de função do segundo grau. Toda função do segundo grau pode possuir a concavidade voltada para cima, e consequentemente um ponto de mínimo, ou a concavidade voltada para baixo, e consequentemente um ponto de máximo. Esse ponto de mínimo (ou de máximo) é chamado de vértice da parábola. Seja V o vértice de uma parábola e (xv, yv) suas coordenadas, as fórmulas usadas para encontrar essas coordenadas são: Para demonstrar essas fórmulas, é necessário conhecer uma outra técnica que também pode ser usada pra encontrar as coordenadas do vértice. Coordenadas do vértice Observe os pontos em destaque, vértice e raízes, na figura a seguir. Perceba que a coordenada x do vértice (xv) fica no ponto médio do segmento entre as raízes da parábola, portanto, para encontrar a coordenada xv, podemos calcular a média aritmética entre as raízes da função: Note também que a imagem da função aplicada no ponto xv é justamente yv, ou seja, f(xv) = yv. Tendo essas informações como base, podemos realizar alguns cálculos simples para encontrar as fórmulas usadas para calcular xv e yv. – b ––––– 2a – Δ ––––– 4a – b ––––– 2a – b xv = ––––– 2a – � yv = ––––– 4a MÓDULO 15 Conjunto imagem da Função do 2o. Grau e Sinal das Raízes C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 34 – 35 M A T EM Á T IC A Demonstrações das fórmulas Dada a função f(x) = ax2 + bx + c, podemos usar a fórmula de Bháskara para determinar as fórmulas de xv e yv. Sabendo que as raízes de uma função do segundo grau podem ser encontradas da seguinte maneira: Logo, Lembre-se de que: Podemos, então, substituir os valores de x1 e x2 para encontrar: xv = xv = xv = xv = xv = . xv = Que é justamente a fórmula usada para determinar xv. A fórmula usada para determinar yv pode ser obtida ao encontrar a imagem da função no ponto xv: f(x) = ax2 + bx + c yv = f(xv) = a(xv) 2 + b(xv) + c Substituindo o valor de xv, temos: yv = a� � 2 + b � � + c yv = – + c yv = – + c Para finalizar, basta fazer o procedimento adequado de adição (e subtração) de frações. Esse procedimento depende do mínimo múltiplo comum. yv = – + c yv = – + yv = yv = yv = yv = – Conjunto Imagem de f(x) = ax2 + bx + c (a � 0) Im(f) = �y ∈ � y � , se a > 0. ou Im(f) = �y ∈ � y � , se a < 0. 2. Sinal das Raízes da Equação ax2 + bx + c = 0 (a � 0) Lembrando que se x1 e x2 são raízes da equação do segundo grau ax2 + bx + c = 0, então: e , temos, para Δ = b2 – 4ac: Δ � 0 • x1 > 0 e x2 > 0 ⇔ � P > 0 S > 0 Δ � 0 • x1 < 0 e x2 < 0 ⇔ � P > 0 S < 0 • x1 e x2 com sinais contrários ⇔ P < 0. – b ––––– 2a – b ––––– 2a ab2 ––––– 4a2 b2 –––– 2a b2 –––– 4a b2 –––– 2a b2 –––– 4a b2 –––– 2a b2 –––– 4a 2b2 –––– 4a 4ac ––––– 4a b2 – 2b2 + 4ac –––––––––––––– 4a – b2 + 4ac ––––––––––– 4ab2 – 4ac ––––––––– 4a � –––– 4a – Δ ––––– 4a – Δ ––––– 4a – b x1 + x2 = S = ––––a c x1 . x2 = P = ––a – b ± ����� x = ––––––––––– 2a – b + ����� x1 = ––––––––––– 2a – b – ����� x2 = ––––––––––– 2a x1 + x2 xV = ––––––––– 2 – b + ����� – b – ����� –––––––––– + –––––––––– 2a 2a ––––––––––––––––––––––––– 2 – b + ����� – b – ����� ––––––––––––––––––– 2a –––––––––––––––––––––– 2 – b – b –––––––– 2a ––––––––––– 2 –2b ––––– 2a –––––––– 2 –2b ––––– 2a 1 ––– 2 – b –––– 2a C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 35 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 36 – 1. Obter o vértice e o conjunto imagem da função f: � → � definida por f(x) = x2 – 6x + 5. RESOLUÇÃO: I) �xv = = = 3 yv = = = = –4 Assim, o vértice é V = (3; – 4) II) O conjunto imagem é: Im(f) = {y ∈ � y � – 4} 2. O conjunto imagem da função f: � → � em que f(x) = – 4x2 + 8x + 5 é a) [1; + ∞[ b) ]– ∞; 1] c) ]– ∞; 9] d) [9; + ∞[ e) � RESOLUÇÃO: O vértice da parábola que representa f é o ponto V ; = ; = (1; 9) O esboço do gráfico de f é O conjunto imagem de f é Im(f) = {y ∈ � y � 9} = ]– ∞; 9] Resposta: C � – b––––2a – � –––– 4a � � – 8 –––– – 8 – 144 –––––– – 16 � 6 ––– 2 – b –––– 2a –16 –––– 4 –((– 6)2 – 4 . 1 . 5) –––––––––––––––––– 4 . 1 –Δ –––– 4a C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 36 – 37 M A T EM Á T IC A 3. (ACAFE) – Utilizando-se exatamente 1200 metros de arame, deseja-se cercar um terreno retangular de modo que a parte do fundo não seja cercada, pois ele faz divisa com um rio, e que a cerca tenha 4 fios paralelos de arame. Nessas condições, para cercar a maior área possível do terreno com o arame disponível, os valores de x e y (em metros), respectivamente, são: a) 100 e 100 b) 50 e 200 c) 125 e 50 d) 75 e 150 RESOLUÇÃO: Admitindo que A seja a área do terreno retangular, x e y (indicadas na figura) as medidas de suas dimensões, temos: ⇔ ⇒ A(x) = x(300 – 2x) = – 2x2 + 300x A maior área possível será obtida para xV = = = 75. Em consequência, y = 300 – 2x = 300 – 2 . 75 = 150. Resposta: D 4. (FGV) – Uma empresa produz x toneladas mensais de um pro du to a um custo mensal dado (em milhares de reais) por C(x) = 0,75x2 + 4x + 40. A capacidade máxima de produção é de 20 toneladas por mês e toda a produção é vendida a um preço de 25 (milhares de reais) por tonelada. A quantidade em toneladas que deve ser produzida e vendida por mês para maximizar o lucro mensal é: a) 12 b) 18 c) 14 d) 20 e) 16 RESOLUÇÃO: Vendendo cada tonelada a 25 milhares de reais, o lucro da empresa, também em milhares de reais é dado por L(x) = 25x – (0,75x2 + 4x + 40) ⇔ L(x) = – 0,75x2 + 21x – 40 O lucro será máximo quando x = – ⇔ x = 14 Resposta: C Rio x y x � 4 . (2x + y) = 1200A = x . y � 2x + y = 300 A = xy – b –––– 2a – 300 ––––– – 4 (+21) –––––––––– 2 . (–0,75) C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 37 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 38 – 1. Primeiros Conceitos Conceitos primitivos Se A é um conjunto e x é um elemento, Exemplo Seja A o conjunto dos números naturais maiores que 3 e menores que 11 e seja B o conjunto formado pelos elementos de A que são pares. Represente os conjuntos A e B, sim bolicamente: I) enumerando, um a um, os seus elementos; A = { 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 } B = { 4, 6, 8, 10 } II) caracterizando seus ele men tos por uma propriedade; A = { x ∈ � 3 < x < 11 } B = { x ∈ A x é par } III) construindo diagramas de Venn-Euler. Conjunto Vazio Se, para TODO x, tem-se x ∉ A, diz-se que A é o CONJUNTO VAZIO. Usa-se o símbolo Ø para indicar o con junto vazio. Exemplo Ø = {x : x é um número inteiro e 3x + 1 = 2} 2. Subconjunto ou Parte Definição Sejam A e B dois conjuntos. Se todo elemento de A é também ele mento de B, dizemos que A é um SUBCONJUNTO ou PARTE de B e indicamos por A � B. Em símbolos: Exemplo { 1; 3 } � { 1; 2; 3 } Consequências I) ∀A, A � A II) ∀A, Ø � A Exemplo { 5; 6 } � { 5; 6 } Ø � { 5; 6 } 3. Igualdade de Conjuntos Definição Sejam A e B dois conjuntos. Dize mos que A é igual a B e in dicamos por A = B se, e somente se, A é subconjunto de B e B é também subconjunto de A. Em símbolos: Exemplo { 2, 2, 2, 4 } = { 4, 2 }, pois { 2, 2, 2, 4 } � { 4, 2 } e { 4, 2 } � { 2, 2, 2, 4 } Propriedades da inclusão I) Reflexiva ∀A, A � A II) Antissimétrica ∀A, ∀B, A � B e B � A ⇒ A = B III)Transitiva ∀A,∀B, ∀C, A � B e B � C ⇒ A � C Propriedades da igualdade I) Reflexiva ∀A, A = A II) Simétrica ∀A, ∀B; A = B ⇒ B = A III)Transitiva ∀A, ∀B, ∀C; A = B e B = C ⇒ A = C “x ∈ A” significa “x é elemento de A” “x ∉ A” significa “x não é elemento de A” A = Ø ⇔ ∀x, x ∉ A A � B ⇔ (∀x), (x ∈ A x ∈ B) A � B ⇔ (�x), (x ∈ A e x ∉ B) A = B ⇔ A � B e B � A A � B ⇔ A � B ou B � A MÓDULO 1 Definição e Propriedades de Conjuntos Álgebra FRENTE 2 C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 38 – 39 M A T EM Á T IC A 4. Características Gerais dos Conjuntos Se A é um conjunto e x é um ele mento, então: 5. Conjunto das Partes de um Conjunto Definição Dado um conjunto A, podemos cons truir um novo conjunto formado por todos os subconjuntos (partes) de A. Esse novo conjunto chama-se CONJUNTO DOS SUBCONJUNTOS (ou das partes) de A e é indicado por �(A). Em símbolos: Exemplo A = { 1, 2, 3 } �(A) = { Ø, { 1 }, { 2 }, { 3 }, { 1, 2 }, { 1, 3 }, { 2, 3 }, A } Teorema Se A tem k elementos, então �(A) tem 2k elementos. 6. Exemplo de Utilização de Símbolos da Linguagem dos Conjuntos. Um plano α “passa” por uma das faces do cubo ABCDEFGH. A partir da figura anterior, podemos descrever as características geométricas por frases ou símbolos, como: • O ponto B não é ponto da reta FE ou B ∉ ↔ FE. • A reta FE está contida no plano α ou ↔ FE � α. • Uma reta suporte da aresta BC ou ↔ BC � �BC. Alguns símbolos da linguagem dos Conjuntos que foram utilizados no resumo teórico, estão na tabela a seguir: • ∀A, A ∉ A • ∀A, A � A • ∀A, Ø � A • ∀x, x ∉ Ø • ∀x, x � {x} • ∀A, A � {A} • Ø � {Ø} �(A) = { x x � A } x ∈ �(A) ⇔ x � A Símbolo Lê-se como ∀ qualquer que seja tal que Ø conjunto vazio ∃x existe ao menos um �∃x não existe x ∴ portanto ∈ pertence ∉ não pertence � está contido � não está contido � contém � não contém C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 04/10/2022 14:34 Página 39 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 40 – 1. Seja A = {1; 3; 5; 6; 7}, coloque (V) ou (F) conforme as sentenças sejam verdadeiras ou falsas: I) 3 ∈ A II) 2 ∉ A III) 9 ∈ A IV) 4 ∉ A V) {1; 3} � A VI) {1; 4; 3} � A VII) A � A VIII) Ø � A RESOLUÇÃO: I) V II) V III) F IV) V V) V VI) V VII) V VIII) F 2. Considere o conjunto A = {1; 2; 3; {3; 4}, 5} e assinale a alternativa correta. a) 4 ∈ A b) {4} � A c) {3; 4} � A d) {{3; 4}; 5} � A e) Ø ∈ A RESOLUÇÃO: São elementos de A: os números 1, 2, 3, 5 e o conjunto {3, 4}. Assim, são verdadeiras as seguintes afirmações: 1 ∈ A, 2 ∈ A, 3 ∈ A, {3, 4} ∈ A e 5 ∈ A. Também é verdadeira a afirmação {{3; 4}; 5} � A, pois {3; 4} ∈ A e 5 ∈ A. Resposta: D 3. Considere os conjuntos A = {a; b} e B = {a; b; c}. Escreva o conjunto das partes de A e o conjunto das partes de B. RESOLUÇÃO: P(A) = {Ø, {a}, {b}, {a; b}} P(B) = {Ø, {a}, {b}, {c}, {a; b}, {a; c}, {b; c}, {a; b; c}} 4. Sabendo-se que um conjunto A possui 256 subconjuntos, quantos elementos possui o conjunto A? a) 4 b) 8 c) 16 d) 20 e) 32 RESOLUÇÃO: Se n é o número de elementos do conjunto A, então 2n é o número de subconjuntos de A. Assim, sendo: 2n = 256 ⇔ 2n = 28 ⇔ n = 8 Resposta: 8 elementos 5. Coloque (V) ou (F) conforme as sentenças sejam verdadeiras ou falsas: I) {1, 2} = {2, 1} II) {1, 2, 2, 2} = {1, 1, 1, 2} III) A � B e B � A ⇔ A = B IV) A � B e B � C ⇒ A � C RESOLUÇÃO: I) V II) V III) V IV) V C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 04/10/2022 14:35 Página 40– 41 M A T EM Á T IC A 1. Reunião ou União Dados dois conjuntos A e B, cha ma-se REUNIÃO (ou UNIÃO) de A e B, e se indica por A � B, ao conjunto formado pelos elementos de A ou de B. Em símbolos Exemplo { 2, 3 } � { 4, 5, 6 } = { 2, 3, 4, 5, 6 } 2. Intersecção Dados dois conjuntos A e B, cha ma-se INTERSECÇÃO de A e B, e se indica por A B, ao conjunto for mado pelos elementos comuns de A e de B. Em símbolos Exemplo { 2, 3, 4 } { 3, 5 } = { 3 } Observação Se A B = Ø, dizemos que A e B são CONJUNTOS DISJUNTOS. 3. Subtração Dados dois conjuntos A e B, cha ma-se DIFERENÇA entre A e B, e se indica por A – B, ao conjunto formado pelos elementos que são de A e não são de B. Em símbolos O conjunto A – B é também co nhe cido por CONJUNTO COM PLE MENTAR de B em relação a A e, para tal, usa-se a notação �AB. Portanto: � AB = A – B = { x x ∈ A e x ∉ B} Exemplo A = { 0, 1, 2, 3 } e B = { 0, 2 } � AB = A – B = { 1, 3 } e � BA = B – A = Ø Se X � S, indicaremos por –X o CONJUNTO COMPLEMENTAR de X em relação a S. Portanto: Exemplo Seja S = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 } A B = { x x ∈ A ou x ∈ B } A � B = { x x ∈ A e x ∈ B } A – B = { x x ∈ A e x ∉ B } X � S ⇒ X–– = S – X = �SX MÓDULO 2 Operações entre Conjuntos C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 41 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 42 – Então: A = { 2, 3, 4 } ⇒ –A = { 0, 1, 5, 6 } Propriedades Sejam A e B subconjuntos de S e A – = �SA e B – = �SB I) �AA = Ø II) �AØ = A III) A � B –—— = A – � B – IV) A � B –—— = A – � B – V) A � A – = S VI) A � A – = Ø VII) A == = A VIII) A � B ⇔ B– � A– 4. Número de Elementos de um Conjunto Finito Seja A um conjunto com um nú mero finito de elementos. Indicare mos por n(A) o número de elementos de A. Sejam A e B dois conjuntos quais quer. Valem as seguintes pro prie da des: • n(A – B) = n(A) – n(A � B) • B � A ⇒ n(A – B) = n(A) – n(B) • n(A � B) = n(A) + n(B) – n(A � B) • A � B = Ø ⇒ n(A � B) = n(A) + n(B) • n(A) = k ⇒ n [ �(A) ] = 2k 5. A Lógica e as Operações entre Conjuntos. O conectivo e e a conjunção A conjunção de duas proposições p e q é uma nova proposição cujo valor lógico é verdadeiro (V) quando p e q são verdadeiras e falsa (F) nos demais casos. A conjunção é representada pelo símbolo p � q. Exemplos a) � p � q: A neve é branca e 2 > 5 b) � p � q: 2 + 5 ≠ 1 + 7 e 3 é primo O conectivo ou e a disjunção A disjunção de duas proposições p e q é uma nova proposição cujo valor lógico é V quando pelo menos uma das proposições é V e é F quando as duas são falsas. A disjunção é representada símbolo p � q. Exemplos a) � p � q: A neve é branca ou 2 > 5 b) � p � q: Roma é a capital da França ou Paris é a capital da Itália. p: A neve é branca q: 2 > 5 p q p � q V F F p: 2 + 5 ≠ 1 + 7 q: 3 é primo p q p � q V V V P q p � q V V V V F V F V V F F F p: A neve é branca q: 2 > 5 p q p � q V F V p: Roma é a capital da França q: Paris é a capital da Itália. p q p � q F F F P q p � q V V V V F F F V F F F F C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 04/10/2022 14:35 Página 42 – 43 M A T EM Á T IC A 1. Dados os conjuntos A = {2; 3; 4}, B = {3; 4; 5; 6} e S = {1; 2; 3; 4; 5; 6; 7}, determine: a) A � B b) A B c) A – B d) B – A e) �SA f) o Diagrama de Venn-Euler re pre sentando a situa ção destes con - juntos. RESOLUÇÃO: a) A � B = {2; 3; 4; 5; 6} b) A B = {3; 4} c) A – B = {2} d) B – A = {5; 6} e) �SA = S – A = {1; 5; 6; 7} f) 2. A Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílios (Pnad) é uma pesquisa feita anualmente pelo IBGE, exceto nos anos em que há Censo. Em um ano, foram entrevistados 363 mil jovens para fazer um levantamento sobre suas atividades profissionais e/ou acadêmicas. Os resultados da pesquisa estão indicados no gráfico. Disponível em: http://noticias.uol.com.br. Acesso em 20 ago. 2014. De acordo com as informações dadas, o número de jovens entrevis - tados que trabalha é a) 114 708. b) 164 076. c) 213 444. d) 284 592. e) 291 582. RESOLUÇÃO: Foram entrevistados 363 mil jovens, e, de acordo com os dados do gráfico, temos: 1) O percentual de jovens entrevistados que trabalham é de: 45,2% + 13,6% = 58,8% 2) O número de jovens entrevistados que trabalham é: 58,8% de 363 000 = . 363 000 = = 0,588 . 363 000 = 213 444 Resposta: C 58,8 ––––– 100 C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 43 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 44 – 3. (FUVEST) – Dentre os candidatos que fizeram provas de matemática, português e inglês num concurso, 20 obtiveram nota mínima para aprovação nas três disciplinas. Além disso, sabe-se que: I. 14 não obtiveram nota mínima em matemática; II. 16 não obtiveram nota mínima em português; III. 12 não obtiveram nota mínima em inglês; IV. 5 não obtiveram nota mínima em matemática e em português; V. 3 não obtiveram nota mínima em matemática e em inglês; VI. 7 não obtiveram nota mínima em português e em inglês e VII.2 não obtiveram nota mínima em português, mate mática e inglês. A quantidade de candidatos que participaram do concurso foi a) 44. b) 46. c) 47. d) 48. e) 49. RESOLUÇÃO: Sejam NM, NP e NI os conjuntos dos candidatos que não obtiveram nota mínima para aprovação respectiva mente em Matemática, Português e Inglês. Com os dados apresentados é possível construir o seguinte diagrama de Venn. Desta forma, o número total de candidatos foi 8 + 3 + 6 + 1 + 2 + 5 + 4 + 20 = 49 Resposta: E 4. (PUC) – Numa comunidade constituída de 1800 pessoas, há três programas de TV favoritos: Esporte (E), Novela (N) e Humorismo (H). A tabela abaixo indica quantas pessoas assistem a esses programas. Observando esses dados, verifica-se que o número de pessoas da comunidade que não assistem a nenhum dos três programas é: a) 200 b) os dados do problema estão incorretos c) 900 d) 100 e) 180 RESOLUÇÃO: Representando os dados da tabela num diagrama, tem-se: Assim, para o total de 1800 pessoas, o número de pessoas que não assistem a nenhum dos três programas é x = 1800 – 100 – 300 – 200 – 120 – 80 – 700 – 100 = 200 Resposta: A 5. Em uma sala de 50 alunos 25 adoram basquete, dos quais 13 são homens. Dos 8 alunos para os quais o basquete é indiferente, 5 são mulheres e 7 outras mulheres odeiam basquete. O número de homens que odeiam basquete é a) 9 b) 10 c) 11 d) 12 e) 13 RESOLUÇÃO: Resposta: B Programas E N H E e N N e H E e H E, N e H Número de Telespectadores 400 1220 1080 220 800 180 100 Adoram Odeiam Indiferentes Totais Homens 13 10 3 26 Mulheres 12 7 5 24 Totais 25 17 8 50 C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 44 – 45 M A T EM Á T IC A 1. Produto Cartesiano Par ordenado O conceito de PAR ORDE NADO é PRIMITIVO. A cada elemento a e a cada elemento b está associado um único elemento indicado por (a; b) e chamado PAR ORDENADO, de tal for ma que se tenha: (a; b) = (c; d) ⇔ a = c e b = d Dado o PAR ORDENADO (a; b), diz-se que a é o PRIMEIRO ELEMEN TO e b é o SEGUNDO ELEMENTO do par ordenado (a; b). Produto cartesiano Dados dois conjuntos A e B, cha ma-se PRODUTO CARTESIANO de A por B, e indica-se por A x B, ao con - junto formado por todos os PA RES OR DENA DOS (x; y), com x ∈ A e y ∈ B. Em símbolos Se A = Ø ou B = Ø, por definição, A x B = Ø e reciprocamente. Em símbolos Nota: Se A = B, em vez de A x A, escre veremos A2. Representação gráfica do produto cartesiano O PRODUTO CARTESIANO de dois conjuntos não vazios pode ser representado graficamente por DIA GRAMAS DE FLECHAS ou por DIA GRAMAS CARTESIANOS. Por exemplo, se A = {1, 2, 3} e B = {2, 3}, então A x B = {(1, 2), (1, 3), (2, 2), (2, 3), (3, 2), (3, 3)}, cujas re - pre sentações podem ser dadas por: I) Diagrama de flechas Consideramos de um lado o con junto A e de outro de B e repre sen tamos cada PAR OR DENADO por uma FLECHA, ado tan do a seguinte con venção: a flecha parte do pri meiro elemento do parordenado e chega ao segundo. Assim: II) Diagrama cartesiano Tomamos dois eixos ortogonais e representamos sobre o eixo horizon tal os elementos de A e sobre o eixo vertical os elementos de B. Traçamos, por estes elementos, paralelas aos eixos considerados. As intersecções dessas para le las representam, assim, os pares or de nados de A x B. Número de elementos de um produto cartesiano Teorema: Se A tem m ele mentos e B tem k elementos, então A x B tem m.k elementos. 2. Relação Binária Definição Dados dois conjuntos A e B, chama-se relação binária de A em B a qualquer subconjunto f de A x B. Então: Representação gráfica de uma relação Sendo a RELAÇÃO BINÁRIA um conjunto de pares ordenados, pode mos representá-lo graficamente co mo já o fizemos com o produto cartesiano. Exemplo Se A = �, B = � e f = {(x ; y) ∈ �2 y = x + 2}, então f = {...(0,2), (– 2,0), (1,3), (– 1,1), ... } � �2 e o gráfico de f no A × B = { (x; y) x ∈ A e y ∈ B } A = Ø ou B = Ø , A x B = Ø f é uma RELAÇÃO BINÁRIA DE A EM B ⇔ f � A x B MÓDULO 3 Produto Cartesiano, Relação Binária e Função C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 45 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 46 – plano euclidiano (cartesiano) é uma reta que passa por dois desses pontos. 3. Funções Definições Seja f uma RELAÇÃO BINÁRIA DE A EM B. Diz-se que f é uma APLI CAÇÃO DE A EM B ou que f é uma FUNÇÃO DEFINIDA EM A COM VA LO RES EM B se, e somente se: I) TODO x ∈ A se relaciona com ALGUM y ∈ B. II) CADA x ∈ A que se relaciona, relaciona-se com um ÚNICO y ∈ B. Se (x, y) ∈ f, então y se chama IMAGEM DE x PELA APLICAÇÃO f ou, ainda, VALOR DE f EM x e, em ambos os casos, indicaremos este fato por y = f(x) [lê-se: “y é imagem de x por f” ou “y é valor de f em x”]. Seja f a função definida em �* com valores em �*, tal que y = , o seja, f(x) = . Portanto: • f = �(x; y) ∈ �* x �* y = • a imagem de 2 por f é f(2) = • a imagem de – 1 por f é f(– 1) = = – 1 • a imagem de x + 3 por f é f(x + 3) = • f(x + h) = Domínio, contradomínio e imagem de uma função Se f é uma APLICAÇÃO ou FUN ÇÃO de A em B, então: I) O conjunto de partida A passa a ser chamado DOMÍNIO DA APLI CAÇÃO f e é indicado por D(f). Assim: D(f) = A II) O conjunto de chegada B será chamado CONTRADOMÍNIO DA APLI CAÇÃO f e é denotado por CD(f). Logo, CD(f) = B. III)O conjunto de todos os ele mentos y de B para os quais existe, pelo menos, um elemento x de A, tal que f(x) = y, é denominado IMAGEM DA APLICAÇÃO f e é in - dicado por lm(f). Assim: Pela própria definição de Im(f) de cor re que: Sejam A = {1, 2, 3} e B = {0, 2, 4, 6, 8} e seja f a função de A em B, tal que y = 2x, ou seja, f(x) = 2x. Então: • f = {(x; y) ∈ AxB y = 2x} = = {(x, f(x)) ∈ AxB f(x) = 2x} f = {(1, 2), (2, 4), (3, 6)} 1––x 1––x 1––x 1––2 1 –––– – 1 1––––––x + 3 1––––––x + h Im(f) = {y ∈ B ∃ x ∈ A tal que y = f(x)} C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 46 – 47 M A T EM Á T IC A • D(f) = A = {1, 2, 3} • CD(f) = B = {0, 2, 4, 6, 8} • Im(f) = {2, 4, 6} � CD(f) Notações Indicaremos uma APLICAÇÃO f DE DOMÍNIO A e CONTRADOMÍNIO B por uma das notações: f f : A → B ou A → B Quando não houver dúvidas so bre o DOMÍNIO, o CONTRADO MÍ NIO e a definição de f(x), num ele mento qual quer x do DOMÍNIO de f, usaremos a notação: f : x → f(x): [lê-se “f associa a cada x ∈ D(f) o ele mento f(x) ∈ CD(f)”]. Representação gráfica de uma função I) Diagramas de flechas Uma RELAÇÃO f DE A EM B é uma FUNÇÃO se, e somente se, cada elemento x de A se relaciona com um único elemento y de B, o que equivale dizer que: “de cada ele mento x de A parte uma única flecha”. II) Diagrama cartesiano (Gráfico) Seja f uma RELAÇÃO BINÁRIA DE A � � EM � e consideremos o seu GRÁFICO CARTESIANO. Então, f é uma FUNÇÃO DEFI NIDA em A COM VALORES EM � se, e somente se, toda reta paralela ao eixo Oy, que passa por um ponto de abscissa x ∈ A, “corta” o gráfico f num único ponto. Portanto, a RELAÇÃO f de A � � EM � NÃO é FUNÇÃO se, e somente se, existe, pelo menos, uma reta paralela ao eixo Oy que passa por um ponto de abscissa x ∈ A e tal que ou intercepta o gráfico em mais de um ponto, ou não o intercepta. A = {x ∈ � – 3 � x � 6} f: A → � é função A = {x ∈ � 0 � x � 3} f não é função A = {x ∈ � – 3 � x � 6} f não é função A = {x ∈ � – 2 � x � 8} f não é função III)Domínio e imagem através do gráfico Um outro problema comum é o da determinação do DOMÍNIO e da IMAGEM DE UMA FUNÇÃO f pelo gráfico. De acordo com as de fi nições e comentários feitos até aqui, dado o gráfico de uma FUN ÇÃO f, temos: • D(f) é conjunto de todas as abs cissas dos pontos do eixo tais que as retas verticais por eles tra ça das interceptam o gráfico de f. • Im(f) é o conjunto de todas as ordenadas dos pontos do eixo Oy tais que as retas horizontais por eles traçadas interceptam o grá fico de f. Em outras palavras: • D(f) é o conjunto de todos os pontos do eixo Ox que são ob tidos pelas projeções dos pon tos do gráfico de f sobre o referido eixo. • Im(f) é conjunto de todos os pontos do eixo Oy que são ob tidos pelas projeções dos pon tos do gráfico de f sobre o re fe rido eixo. C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 47 M A T EM Á T IC A M A T EM Á T IC A 48 – Exemplos de obtenção de Domínio e imagem a partir dos gráficos. As funções f, g, h estão representadas nos gráficos abaixo. a) D(f) = [1; 8] Im(f) = [2; 5] b) D(g) = [– 5; 3[ � ]3; 5] Im(g) = [– 3; 2] c) D(h) = [– 4; 6] Im(h) = [– 3; 4] 1. Considerando os conjuntos A = {2; 4} e B = {1; 3; 5}, represente: a) A × B, enumerando, um a um, seus elementos; b) A × B por meio de um diagrama de flechas e de um grá fico car - tesiano; c) por meio de um diagrama de flechas, a relação binária h = {(x; y) ∈ A × B y < x}; d) por meio de um diagrama de flechas, a relação binária g = {(x; y) ∈ A × B y = x + 3}; e) por meio de um diagrama de flechas, a relação binária f = {(x; y) ∈ A × B y = x + 1}. RESOLUÇÃO: Atenção, professor: a intenção da questão é apresentar produto car tesia no, relações e funções. a) A × B = {(2; 1), (2; 3), (2; 5), (4; 1), (4; 3), (4; 5)} b) c) h = {(2; 1), (4; 1), (4; 3)} d) g = {(2; 5)} e) f = {(2; 3), (4; 5)} f é uma função de A em B D(f) = A CD(f) = B Im(f) = {3; 5} 2. Considere os conjuntos A = {1; 2; 3} e B = {0; 1; 2; 3; 4}. Verifique se as relações binárias seguintes são ou não funções de A em B. Em caso afirmativo, determine seu domínio, contradomínio e o conjunto imagem: a) f = {(x; y) ∈ A × B y = 2x – 1} b) g = {(x; y) ∈ A × B y = (x – 2)2} RESOLUÇÃO: a) y = f(x) = 2x – 1 f(1) = 2 . 1 – 1 = 1 f(2) = 2 . 2 – 1 = 3 f(3) = 2 . 3 – 1 = 5 Não é função C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp 30/09/2022 10:29 Página 48 – 49 M A T EM Á T IC A b) y = g(x) = (x – 2)2 g(1) = (1 – 2)2 = 1 g(2) = (2 – 2)2 = 0 g(3) = (3 – 2)2 = 1 É função D(g) = A = {1; 2; 3}, CD(g) = B = {0; 1; 2; 3; 4} e Im(g) = {0; 1} 3. Para cada caso a seguir responda se o gráfico representa ou não uma função de [2; 5] em � e, em caso afirmativo, escreva o conjunto imagem. RESOLUÇÃO: O gráfico da figura (I) não representa função de [2; 5] em �, pois entre 2 e 3 não há pontos correspondentes do gráfico. O gráfico da figura (II) não representa uma função, pois no intervalo [2; 5] existem pontos que se associam mais que uma vez. O gráfico da figura (III) representa uma função e nesta função o conjunto imagem é o intervalo [3; 5]. Respostas: I) não representa função. II) não representa função. III) representa função de imagem [3; 5]. 4. Seja f: � → � a função que a cada número real associa a soma do seu quadrado com o seu quíntuplo. a) f(1) = b) f(3) = c) f(10) = d) f(x) = RESOLUÇÃO: a) f(1) = 12 + 5 . 1 = 6 b) f(3) = 32 + 5 . 3 = 24 c) f(10) = 102 + 5 . 10 = 150 d) f(x) = x2 + 5x C1_3SERIE_LARANJA_2023_MATEMATICA_ROSE.qxp
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