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APOSTILA DO APROVADO DE MATEMÁTICA ENEM EI MATH + de 1000 questões modelo Enem Gabaritos Comentados 300 páginas de conteúdo Sobre a apostila: O objetivo desta apostila é servir como revisão para os principais conteúdos de matemática que são cobrados no Enem. Esta apostila NÃO tem como objetivo entrar em detalhe sobre os fundamentos da matemática, e muito menos ensinar tudo que se aprende no Ensino Médio. AVISO: COMO FUNCIONA: Esta apostila é dividida em 11 módulos, contendo explicações, exercícios e correções. Além disso, nesta pasta do Google Drive, se encontram os PDFs de diversos simulados e correções, que totalizam mais de 1000 exercícios. Sobre a apostila: Durante a criação desta apostila, foram reescritos, adaptados, e reutilizados conteúdos oriundos de diversas plataformas e apostilas. Foram estas: Coleção Anglo Coleção Bernoulli Coleção Fundamentos da Matemática Descomplica Stoodi TodaMatéria Brasil Escola Guia do Estudante Info Escola Só Matemática Blog do Enem Mundo Educação Sobre a apostila: POR FIM: Esta apostila levou mais de 600 horas totais de trabalho para ser finalizada, então esperamos que tenha valido a pena. Se você, aluno, gostar dela, vai estar nos ajudando enormemente se compartilhar a nossa conta no Instagram (@ei__math) com colegas, amigos e família. Assim, poderemos ajudar muito mais pessoas a finalmente ir bem em matemática no Enem. Com sinceros agradecimentos, Equipe Ei Math Índice Módulo 1: Matemática básica Módulo 2: Estatística: gráficos e tabelas Módulo 3: Geometria plana Módulo 4: Geometria espacial Módulo 5: Funções Módulo 6: Probabilidade Módulo 7: Sequências numéricas Módulo 8: Trigonometria Módulo 9: Logaritmo Módulo 10: Geometria analítica Módulo 11: Dicas para o ENEM pg. 1 pg. 72 pg. 88 pg. 157 pg. 191 pg. 224 pg. 247 pg. 265 pg. 279 pg. 287 pg. 299 1 I - Conjuntos Numéricos 1. Definição Os conjuntos numéricos reúnem diversos conjuntos cujos elementos são números. Eles são formados pelos números naturais, inteiros, racionais, irracionais e reais. O ramo da matemática que estuda os conjuntos numéricos é a Teoria dos conjuntos. 2. Conjunto dos Números Naturais ( ) Os números naturais são usados para indicar uma contagem, uma ordem ou um código. A sequência dos números naturais é: 0, 1, 2, 3, ..., e o conjunto que representa esta sequência de números é denotado por: = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, ...} 0 1 2 3 4 5 6 2 3. Conjunto dos Números Inteiros ( ) Com o passar dos tempos os números naturais tornaram-se insuficientes para a resolução de todos os problemas matemáticos e, na busca de suprir essas necessidades, foi criado o conjunto dos números inteiros, que é composto pelos números naturais (inteiros positivos e o zero) e os números inteiros negativos. O conjunto dos números naturais é denotado por: = {..., -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, ...} -3 -2 -1 0 1 2 3 Módulo, ou valor absoluto de um número inteiro Podemos determinar na reta numérica, a distância de qualquer ponto em relação à origem (representada pelo zero). Assim, a distância entre qualquer ponto e a origem da reta numérica é chamanda de valor absoluto ou módulo de um número associado a esse ponto. 3 Exemplos: 1 , -5 , 19 2 9 100 Por exemplo: o valor absoluto do número +4 é 4 (a distância do ponto 4 à origem é 4). Da mesma forma, o módulo de -3 é 3 (a distância do ponto -3 à origem é 3) Notação de módulo: |-a| = a 4. Conjunto dos Números Racionais ( ) Os números racionais são todos os números que podem ser colocados na forma de fração, com o numerador e denominador pertencentes a , ou seja, o conjunto dos números racionais é a união do conjunto dos números inteiros com as frações positivas e negativas. 5. Conjunto dos Números Irracionais ( ) Os números irracionais são decimais infinitas não periódicas, ou seja, são números que não podem ser escrito na forma de fração. Exemplos: Os números abaixo têm uma representação decimal não periódica com infinitas ordens decimais. √2 = 1,41421356... √3 = 1,73205080... √π = 3,14155926... 4 6. Conjunto dos Números Reais ( ) O conjunto dos números reais é a união entre o conjunto dos números racionais com o conjunto dos números irracionais. 7. Diagrama Geral Em que N ⊂ Z ⊂ Q ⊂ R e I ⊂ R 5 II - Cálculos de expressões numéricas Para calcular corretamente qualquer expressão numérica, é necessário obedecer algumas prioridades. Então, devemos ter em mente que devemos fazer os cálculos na seguinte ordem: 1 parênteses ( ), colchetes [ ] e chaves{ } 2 potência e raiz 3 multiplicação e divisão 4 soma e subtração 1. Ordem do cálculo 2. Regra de sinais Adição e subtração Quando os dois números têm sinais iguais, devemos somar os números e conservar o sinal. 6 Exemplos: + 16 + 20 = + 36 – 16 – 20 = – 36 Quando os dois números têm sinais diferentes, devemos subtrair os números e conservar o sinal do maior número. Exemplos: + 16 – 20 = – 4 – 16 + 20 = + 4 E quando houver parênteses nessas operações? Se o sinal antes e depois dos parênteses forem iguais, o resultado é sempre +. + (+) = + – (–) = + Exemplos: + 16 + ( + 20) = + 16 + 20 + 16 – (– 20) = + 16 + 20 7 Se os sinais forem diferentes, o resultado é –, veja: + (–) = – – (+) = – Exemplos: – 16 + (– 20) = -16 – 20 – 16 – (+ 20) = -16 – 20 Multiplicação e divisão Quando os dois números têm sinais iguais, o resultado tem sinal positivo (+). Exemplos: (+ 7) . (+ 3) = + 21 (– 7) . (– 3) = + 21 (+ 30) : (+ 5) = + 6 (– 30) : (– 5) = + 6 8 Quando os dois números têm sinais diferentes, o resultado tem sinal negativo (-). (+ 7) . (– 3) = – 21 (– 7) . (+ 3) = – 21 (+ 30) : (– 5) = – 6 (– 30) / (+ 5) = – 6 Exemplos: Resumo Adição e subtração Sinais iguais ⇒ soma e conserva o sinal; Sinais diferentes ⇒ subtrai e conserva o sinal do maior. Multiplicação e divisão Sinais iguais ⇒ o resultado tem sinal positivo (+); Sinais diferentes ⇒ o resultado tem sinal negativo (-). Ou seja: (+)(+) = + (-)(-) = + (+)(-) = – (-)(+) = – 9 3. Fatoração O que é? Um número pode ser decomposto em fatores primos, sendo utilizado o método das divisões sucessivas. Exemplo: 630 = 2 . 3² . 5 . 7 Basta então reescrever estes números multiplicados: Para que serve? Serve para poder reescrever raízes (ver unidade IV - radiciação), ou então encontrar o m.m.c e m.d.c de dois números (próximas páginas) 10 4. Mínimo Múltiplo Comum (M.M.C.) O mínimo múltiplo comum (M.M.C.) de dois ou mais números naturais é igual ao menor valor que dois números naturais distintos, ao serem multiplicados, podem ser iguais. Uma forma de se utilizar a fatoração de números primos para descobrir o mínimo múltiplo comum aos dois ou mais números desejados. 18, 25, 30 2 9, 25, 15 3, 25, 5 1, 25, 5 1, 5, 1 1, 1, 1 3 3 5 5 = 450 5. Máximo Divisor Comum (M.D.C) Exemplo: O máximo divisor comum (M.D.C.) de dois ou mais números naturais é outra forma importante de se utilizar a fatoração de números primos. Ela tem o intuito de descobrir o maior número que consegue dividir os números desejados deixando de resto “0”. 11 Exemplo: 3 3 é o M.D.C, já que é o maior valor que consegue dividir os três números ao mesmo tempo. 12 6. Propriedade distributiva A propriedade distributiva, ou também conhecida como “chuveirinho”, é uma propriedade da multiplicação que possibilita multiplicar números de fora de parênteses com todos os números de dentro do parênteses. Também permite multiplicar operações entre parênteses por operações entre parênteses. Observe nas expressões a seguir: a . (b + c) = ab + ac (a + b) . (c + d) = ac + ad + bc + bd Esta propriedade pode ser representada por setas, que parecem um "chuveirinho",da seguinte maneira: a . (b + c) = ab + ac Ou então: (a + b) . (c + d) = ac + ad + bc + bd Quando se conhece todos os valores, a propriedade não é muito prática, porém quando se tem uma incógnita, torna-se muito útil. Pode ser muito utilizada em equações do primeiro e segundo grau (ver páginas ) Pode ocorrer com parênteses com somas e subtrações de mais de 3 ou mais valores também. 13 III - Potenciação Potenciação é a operação matemática que resulta da multiplicação de um mesmo número n vezes. Exemplo: 3⁴ = 3 × 3 × 3 × 3 = 81 Em que 3 é a base e 4 o expoente. A potência é um produto de fatores idênticos. Observe a leitura: "três elevado à quarta potência". (quando o expoente for 2, lê-se: "x número elevado ao quadrado", e quando o expoente for 3, lê-se: "x número elevado ao cubo) 1. Definição 2. Propriedades Multiplicação de potências de mesma base: Repete-se a base e somam-se os expoentes: b . b = b m n m + n Exemplo: 2³. 2⁴ = 2³ ⁴ = 2⁷+ 14 Divisão de potências de mesma base: Repete-se a base e subtraem-se os expoentes: b / b = b m n m - n Exemplo: 4⁶ / 4³ = 4⁶ ³ = 4³- Multiplicação de potências com o mesmo expoente: Multiplicam-se apenas as bases e conserva-se o expoente, ou seja, o expoente permanece o mesmo - Não muda. Exemplo: 2⁷. 3⁷ = (2.3)⁷ = 6⁷ Multiplicação de potências com o mesmo expoente: Dividem-se apenas as bases e conserva-se o expoente. É o oposto da multiplicação de expoentes iguais. 8⁷ / 2⁷ = (8 / 2)⁷ = 4⁷ Exemplo: 15 Potência com expoente zero: Toda potência com expoente zero tem como resultado o número UM (1). Exemplo: 5 = 10 Potência com expoente 1: Todo número elevado a 1 é igual a ele mesmo. Ou seja, qualquer potência com expoente 1 é igual ao valor da base: b¹ = b 54¹ = 54 Exemplo: Potência de uma potência: Repete-se a base e multiplicam-se os expoentes: (b ) = bm n m . n Exemplo: (3²)⁵ = 3 = 32 . 5 10 16 Potência com base 10 (usado na notação científica) É igual ao número 1 seguido de n número de zeros. Os zeros são determinados pelas unidades do expoente: 10 = 10...000, em que m define o numero de zeros. m Exemplos: 10⁵ = 100000 10⁸ = 100000000 Potência com expoente negativo Inverte-se a base e o expoente fica positivo: b = ( ) -m 1b m Exemplo: 3 = ( )-2 1 3 2 Potência de uma fração Tanto o numerador quanto o denominador são elevados ao valor do expoente. 1 3 ( ) =3 1 81 Exemplo: 17 IV - Radiciação 1. Definição A radiciação é a operação inversa a potenciação. De um modo geral podemos escrevê-la: √n a = b Legenda: n = índice; a = radicando; b = raiz A designação do nome da raiz é dada segundo o número “n”. Exemplos: √ →raiz quarta √ →raiz quinta √ →raiz sexta 4 5 6 18 2. Casos Particulares Quando n = 1 Quando n = 2 São dois casos em que há a necessidade de destaque. Não existe a necessidade de indicar a radiciação, pois a raiz do número será o próprio número. Não existe a necessidade de indicar o índice do radical. Assim, quando você se deparar com alguma raiz sem o índice do radical, pode ter certeza que ela é uma raiz quadrada (ou seja, n = 2) 3. Propriedades Propriedade 1: Raiz em que o expoente do radicando é igual ao índice: √n an = a 19 Exemplo: ⁵√9⁵ = 9 Exemplo: Propriedade 2: am = a m n n A propriedade 2, na verdade, é uma propriedade de potenciação em que o expoente é uma fração. O numerador da fração passa a ser o expoente do radicando, e o denominador passa a ser o índice da raiz. Exemplo: 5 = ³√5² = ³√25 2 3 Propriedade 3: Produto de raízes de índices iguais: √a . √b = √a . bn n n A propriedade 3 afirma que o produto entre duas raízes com índices iguais é igual à raiz de mesmo índice do produto dos radicandos. 20 Exemplo: ³√3 . ³√3 = ³√9 Propriedade 4: Propriedade 5: Divisão de raízes de índices iguais: √a √b = √ a / b n n n De maneira análoga à propriedade 3, a propriedade 4 afirma que a divisão entre duas raízes de índices iguais é igual à raiz de mesmo índice da divisão dos quocientes Exemplo: ⁶√24 ⁶√6 = ⁶√ 24 / 6 = ⁶√4 Potência de uma raiz: ( √a)n m = √an 21 m Propriedade 6: A propriedade 5 nos diz que uma raiz n-ésima elevada a um determinado expoente m é igual à raiz n-ésima do radicando elevado ao expoente. Exemplo: (⁴√5)² = ⁴√5² = ⁴√25 Raiz de outra raiz: √n √m a = √ n . m a Quando nos depararmos com uma raiz de outra raiz, basta conservar o radicando e multiplicar os índices das raízes. Exemplo: ³√ ³√1 = ⁹√1 Propriedade 7: Simplificação de raízes: √a n m = √a n . p m . p A propriedade 7 afirma que, em uma raiz n-ésima de uma potência, podemos multiplicar o índice e o expoente do radicando por qualquer número desde que seja diferente de 0. 22 4. Fatoração na Raiz Basta usar o método de fatoração por números primos mencionada anteriormente. Exemplo: √1000 = ? 1000 2 500 2 250 125 25 5 1 2 5 5 5 } 2² . 2 . 5² . 5√ 2² . 2 . 5² . 5√Estes 2 números saem da raiz, já que seus expoentes a anulam 10 . √10 23 5. Racionalização Na matemática, não se deve ter resultados que contenham uma raiz no denominador de uma fração, pois estes representam números irracionais. Para isso, é necessário substituí-lo por um numero racional. Nos cálculos em que isto ocorre, é necessário fazer um processo chamado Racionalização. Trata-se de multiplicar ambos o numerador e denominador pela mesma raiz que se deseja retirar do denominador. Isso é possível apenas porque qualquer numero dividido por si mesmo é igual a 1. Assim, não se está fazendo uma alteração da equação, e sim reescrevendo-a de outra forma. Exemplo: 5 √3 5 √3 . √3 √3 5 . √3 √9 5 . √3 3 Além disso, quando se multiplica uma raiz por outra igual, têm-se o valor do radicando. Isso ocorre por causa da propriedade 3. 24 É uma forma mais conveniente de escrever um número muito grande ou muito pequeno, usando potência de 10. Apresenta o formato: Exemplos: 5,4 . 10 = 54 000 000 1,6 . 10 ¹¹ = 0,000000000016 7 V - Notação Científica N . 10n Legenda : N = número real maior ou igual a 1 e menor que 10; n = um número inteiro - Transformando um número em notação científica Escrever o número na forma decimal, com apenas um algarismo diferente de 0 antes da vírgula; Colocar no expoente da potência de 10 o número de casas decimais que tivemos que "andar" com a vírgula. Se ao andar com a vírgula o valor do número diminuiu, o expoente ficará positivo, se aumentou o expoente ficará negativo; Escrever o produto do número pela potência de 10. 1 2 3 25 Deslocamento da vírgula Toda vez que um número é multiplicado por 10, sua vírgula é deslocada uma casa para a direita. Isso significa que, na notação científica, o expoente do 10 representa o número de deslocamentos da vírgula para a direita. Exemplo: 1,32 . 10⁷ = 13 200 000 O oposto ocorre para expoentes negativos, veja: 7,8 . 10 = 0,000078-5 Exemplo: Para transformar o número 382 000 em notação científica deve-se: 1 - "Andar" com a vírgula até a primeira casa decimal -> 3,82 2 - Adicionar o número de casas andadas ao expoente de 10 ->10⁵ 3 - Escrever o produto do número pela potência de 10 -> 3,82 . 10⁵ 26 A barra é dividida em 10 partes iguais. Imagine agora que foi retirada apenas uma parte dessa barra. Suponha que tenhamos uma barra de chocolate com 10 pedaços. VI - Frações 1. Definição A fração é uma maneira de representar algo dividido em partes iguais. 27 Pode ser usada uma fração para representar a parcela de chocolate retirada. Corresponde a um pedaço de dez. 1 10 numerador denominador Lemos a fração acima da seguinte maneira: um décimo ou um sobre dez. Podemos dizer que cada parte da barra corresponde a um décimo. Observe também que retirar 5 partes da barra é o mesmo que retirar a metade da barra, ou seja, é equivalente. 2. Simplificação de fraçõesÉ uma forma de escrever uma fração grande de maneira mais simples, dividindo o numerador e o denominador pelo mesmo valor (deve ser um número natural maior que 1). 28 Exemplo: Na fração 4/12, o numerador e denominador possuem um máximo divisor comum: 4. Assim, dividindo o numerador e o denominador por 4, obtém se a fração 1/3. 1/3 = 4/12 (ambas possuem o mesmo valor), mas a primeira fração é reduzida, e mais fácil de compreender . Logo, quatro sobre doze é igual a um terço. 3. Operações Soma e Subtração Para somar frações é necessário identificar se os denominadores são iguais ou diferentes. 1) Denominadores iguais: Se forem iguais, basta repetir o denominador e somar os numeradores. Exemplos: 4 9 +7 7 = 13 7 13 13- = 13 6 2 4 29 2) Denominadores diferentes: Deve-se calcular o mínimo múltiplo comum (m.m.c) entre os valores dos denominadores. Na maioria dos casos (no Enem), são calculáveis de cabeça. Após encontrar o m.m.c, deve-se multiplicar o numerador da fração pelo mesmo valor que se multiplicou o denominador (para manter a proporção). Agora que os denominadores são iguais, basta seguir as regras de antes. Exemplo: 1 2 5 3 + = 15 3 . 1 2 . 5 + 15 = 13 15 Multiplicação: A multiplicação de frações é feita multiplicando os numeradores entre si, bem como seus denominadores. Exemplo: 3 8. 4 9 = 24 36 30 Divisão: Basta multiplicar a fração numeradora pelo inverso da fração denominadora. Exemplo: 7 6 3 4 = 7 6 4 3 . = 28 18 = 14 9 4. Propriedade das frações Qualquer número sem denominador aparente possui um denominador igual a 1 4 = 4 1 Exemplo: 31 VII - Equações do Primeiro Grau 1. Definições 32 Equação: Sempre que houver alguma igualdade presente em expressões, tem-se que a expressão apresentada é uma equação. Incógnita: é a parte desconhecida da equação que deve satisfazer a igualdade, geralmente representada pela letra x. Exemplo: 3 + 2 = 5 Exemplo: 3 + x = 5 Perceba que o valor que torna a expressão verdadeira é 2, logo, x=2. Tipos de equações: Em Matemática, equações e funções podem ser classificadas de acordo com o grau do expoente de sua incógnita, ou seja, quando a incógnita for elevada a primeira potência, a equação é do primeiro grau. Quando for elevada a segunda potência é do segundo grau e assim sucessivamente. A equação 3x + 1 = 10, por exemplo, é uma equação do 1º grau. 2. Fórmula Geral ax + b = 0 Os itens "a" e "b" são valores reais, onde a ≠ 0, e x é a incógnita. 33 3. Resolvendo equações do primeiro grau Para solucionar uma equação do 1º grau, basta isolar a sua incógnita por meio da aplicação de operações em ambos os lados da igualdade, com o propósito de isolar a incógnita. Isso deve ser feito assim: Soma e subtração: Quando houver uma soma que envolva a incógnita em quaisquer um dos lados da operação, deve-se “passar” este valor subtraindo para o outro lado da equação, assim isolando o x. Exemplo: x + 5 = 7 x = 7 - 5 x = 2 O mesmo vale para subtrações que envolvam a incógnita: x - 5 = 7 x = 7 + 5 x = 12 34 Multiplicação e divisão: Assim como no caso da soma e subtração, a multiplicação e divisão seguem o mesmo padrão. Quando o número estiver multiplicando a incógnita, ele “passará” para o outro lado realizando a divisão e o mesmo acontece no sentido inverso, caso a incógnita esteja envolvida em uma divisão. Exemplos: 4 . x = 16 x = 164 x = 41 2 x 3 = 9 x = 9 . 3 x = 27 Potência e raiz: Seguindo o padrão apresentado, as potências e raízes funcionam da mesma forma. Quando a incógnita estiver elevada por um expoente qualquer, a potência “passará” para o outro lado em forma de raiz de mesmo índice. Vale para os dois sentidos. 35 x² = 64 x = √64 x = 8 Exemplos: 1 2 ³√x = 3 x = 3³ x = 27 Entretanto: Em equações que misturam esses cálculos, tem-se uma ordem de aplicação das operações. É a seguinte: 1 2 3 Soma e subtração Multiplicação e divisão Potencia e raiz 36 Exemplo: 4 . x² + 3 . 7 = 121 4x² + 21= 121 Agora que realizamos as operações separadas pelo sinal de +, basta aplicar as propriedades em sua devida prioridade: 4x² + 21= 121 4x² = 100 x² = 100 4 x² = 25 x = √25 x = 5 37 4. Equações com mais de uma incógnita Existem equações de 1º grau com mais de uma incógnita, ou seja, é preciso determinar dois ou mais números desconhecidos que tornem a sentença verdadeira. Exemplo: 4x + 3y = 38 Percebe-se que existem duas incógnitas nesta equação: "x" e "y". Não é possível encontrar o valor de nenhuma das incógnitas do exemplo anterior seguindo o método de resolução para uma incógnita. Isso ocorre pois não é possível "isolar" uma incógnita de um lado, sem ficar com uma incógnita do outro. 5. Sistemas de equações com mais de uma incógnita 38 Aqui entra o sistema de equações. Trata-se de isolar uma incógnita de uma equação “a” e substituir em uma equação “b”. Isto quer dizer que são necessárias 2 ou mais equações (dependendo do número de incógnitas) para descobrir os valores dos números desconhecidos. Exemplo: 4x + 3y = 38 -> 4x = 38 - 3y -> x = 38 - 3y 4 Exemplo Resolvido: { x + y = 123x - y = 20 39 Primeiro, deve-se isolar uma das incógnitas de qualquer uma das equações: 1 x + y = 12 x = 12 - y 2 Agora basta substituir este valor na outra equação: 3x - y = 20 3 . (12 - y) - y = 20 Desenvolvendo esta equação pela propriedade distributiva, encontra-se: 36 - 3y - y = 20 36 - 20 = + 3y + y Assim: 16 = 4y 16/4 = y y = 4 40 3 Agora que se sabe o valor de y, basta substituir esse valor de volta em qualquer uma das equações para encontrar o x: x + y = 12 x + 4 = 12 x = 12 - 4 x = 8 41 Porcentagem VIII - Porcentagens 1. Definição São definidas pela razão entre um número qualquer e o denominador 100, e é utilizada para comparar uma parte com o todo. Este todo é representado pelo número 100. É caracterizada pelo símbolo "%", que designa a porcentagem. Pode ser escrita tanto pelo símbolo de porcentagem, quanto como uma fração de denominador 100 (em que 100 representa o todo), ou então como número decimal: 72% = 72 100 Exemplo: = 0,72 Outra propriedade das porcentagens é que estas podem ser maiores do que 100. Por exemplo, após um reajuste de preços de uma loja, um produto agora custa 150% do seu valor original. Isto representa o valor original (100%) mais um aumento de 50%, ou metade de seu valor original. 42 2. Como calcular porcentagens Para calcular o valor de uma porcentagem, podem ser feitas algumas coisas: Regra de Três: (Para saber como usar a regra de três, consulte a página ) Exemplo: Para calcular 40% de 60, deve-se considerar 60 como o todo, ou o 100%, enquanto o valor a ser descoberto corresponde aos 40%. Assim: Valor Porcentagem 60 100 x 40 } 60 . 40 = 100 . x2400 = 100 . x= x2400 100 } x = 24 Frações: Exemplo: Usando o mesmo exemplo de antes (40% de 60), é calculado assim: 40% de 60 = 40 100 . 60 Deve-se multiplicar a fração que representa a porcentagem pelo valor total. = x2400 100 = 24 43 Números Decimais: Assim como com as frações, deve-se multiplicar o número decimal que representa a porcentagem pelo todo. Em geral, é o método mais rápido. Exemplo: Usando novamente o mesmo exemplo (40% de 60), calcula-se dessa forma: 40% de 60 = 0,4 . 60 0,4 . 60 = 4 . 6 = 24 44 Diretamente proporcional; Inversamente proporcional. Grandeza é tudo aquilo que pode ser mensurado. Como exemplos de grandezas poderíamos citar: velocidade, distância, tempo, altura, potência… Em outras palavas, tudo que pode ser medido. Ao comparar duas grandezas, a relação entre elas pode ser de dois tipos: A proporcionalidade entre grandezas Encontrar a razão entre duas grandezas é uma tarefa simples, que serve para que seja possível avaliá-las de um ponto de vista comparativo, extraindo ainda dados e mesmo outras grandezas em seu resultado.IX - Grandezas Proporcionais 1. Definição 45 Quando encontramos uma igualdade entre duas diferentes razões, resultado da divisão de duas grandezas, a chamamos de proporção. Dessa forma, consideramos a relação entre as grandezas como proporcional. Para os cálculos que utilizam a regra de três (ver página 53), é esse o raciocínio lógico utilizado. Esse tipo de relação significa que, à medida que uma grandeza varia, a outra também irá variar na mesma taxa. Ou seja, se um automóvel se move em uma distância X a uma velocidade Y, significa que, quando a velocidade é dobrada, a distância percorrida mudará na mesma proporção, igualmente dobrada. 2. Proporcionalidade direta Podemos dizer que duas grandezas são diretamente proporcionais quando ambas aumentam ou diminuem ao mesmo tempo. 46 Exemplo: Tempo e distância são grandezas diretamente proporcionais: Quanto mais tempo se dirige em uma estrada, maior distância é percorrida. Há, então, uma relação diretamente proporcional entre o espaço percorrido e o tempo que passou. Esse tipo de relação significa que, à medida que uma grandeza varia, a outra também irá variar na mesma taxa. Ou seja, se um automóvel se move em uma distância X a uma velocidade Y, significa que, quando a velocidade é dobrada, a distância percorrida mudará na mesma proporção. Pode se usar então a regra de três (ver página 53) para calcular qualquer valor da proporcionalidade, uma vez que se sabe a razão. Tempo Distância 1 hr 60km 3 hrs 180km 1/2 hr 30km 47 272 x 32 50 13 600 32 Exemplo: Um automóvel percorreu 272 km e consumiu um total de 32 litros de etanol. Supondo que esse consumo se mantenha o mesmo, e que o tanque do carro tem capacidade máxima de 50 litros, então, a quantidade de quilômetros que esse automóvel percorre quando está de tanque cheio é igual a: A) 280 km B) 298 km C) 350 km D) 375 km E) 425 km Solução: Alternativa E Sabemos que o consumo e a distância são grandezas diretamente proporcionais. Seja x a quantidade de quilômetros que o veículo faz com 50 litros, então, temos que: = 32x = 272 . 50 32x = 13 600 x = x = 425 48 Gráfico da Proporcionalidade Direta 3. Proporcionalidade Inversa Duas grandezas são inversamente proporcionais quando o aumento de uma causa a redução da outra. Ou seja, quando uma grandeza dobra, a outra é dividida por dois. Quando uma grandeza triplica, a outra é dividida por 3. No plano cartesiano, a variação diretamente proporcional de uma grandeza em relação à outra gera uma reta crescente que passa pela origem. Sabe-se que esta passa pela origem, já que a equação da reta é y = k.x, sendo k uma constante. 49 Digamos que um automóvel vai precisar percorrer 400 km em uma viagem, na velocidade de 60 km/h. Pode-se dizer que quanto maior for a velocidade deste automóvel, menos tempo ele levará na viagem. Se sua velocidade for dobrada, seu tempo de viagem é dividido por 2. Logo, a velocidade e o tempo são grandezas inversamente proporcionais. Exemplos: 1 2 Considere uma fábrica de chocolates que produz X barras de doce em 10 horas, com 20 funcionários. Se o número de funcionários dobrar, a mesma quantidade X de barras de chocolate será produzida na metade do tempo, ou seja, 5 horas. Gráfico da Proporcionalidade Inversa Graficamente a variação inversamente proporcional de uma grandeza em relação à outra forma uma hipérbole, pois temos y = k/x, sendo k uma constante. 50 Exercícios corrigidos: 1. Um automóvel gasta 2 horas para realizar um determinado percurso. Sabendo que outro automóvel fez o mesmo percurso a uma velocidade média de 60 km/h e levou 3 horas, qual foi a velocidade do primeiro automóvel? A) 50 km/h B) 65 km/h C) 70 km/h D) 80 km/h E) 90 km/h Solução: Alternativa E Sabemos que essas grandezas se relacionam de forma inversamente proporcional, pois à medida que a velocidade aumentar, o tempo diminuirá. Então, temos que: 51 Como as grandezas são inversamente proporcionais não, por meio da regra de 3, temos que: 60 · 3 = 2x 180 = 2x x = 180 : 2 x = 90 km/h 2. Analisando as alternativas abaixo, marque aquela em que as grandezas se relacionam de forma inversamente proporcional. A) A distância percorrida por um veículo e o tempo de percurso em uma velocidade constante. B) A idade da pessoa e o seu salário mensal. C) A vazão da água de uma mangueira e o tempo que ela leva para preencher um reservatório. D) A quantidade de concreto produzido e a quantidade de cimento necessária. E) O número de acertos em uma prova e a nota obtida pelo candidato. Solução: Alternativa C Sabemos que, quanto maior a vazão da água, menor o tempo que a mangueira levará para encher o reservatório. Velocidade Tempo 60 km/h 3 horas 2 horasx 52 Na prova de Matemática do Enem, uma das habilidades mais exploradas pelo concurso é o raciocínio lógico. E é muito recorrente que sejam cobradas questões que envolvam, por exemplo, a aplicação da regra de três para se descobrir uma das grandezas de uma proporção. A regra de três é o cálculo utilizado para descobrir uma dada grandeza em uma relação de proporcionalidade. Quando as grandezas possuem uma relação diretamente proporcional, a montagem do cálculo é feita de maneira direta. Por exemplo, se um carro percorre 100 km a uma velocidade de 50 km/h, qual seria a distância percorrida por ele se estivesse a 75 km/h? 50 — 100 75 — x 4. E no Enem? 5. Regra de 3 Regra de 3 com proporcionalidades diretas: 53 Para obter o valor de x, basta criar uma equivalência entre as multiplicações cruzadas. Veja: Agora, basta resolver esta equação. Temos então que, se esse veículo aumentar sua velocidade para 75 km/h, percorrerá, nessa relação, 150 km. Com as grandezas inversas, é um processo muito semelhante. Entretanto, as grandezas de um dos lados deverá ser invertida: 50 — 100 75 — x a — c b — d 50 . x = 75 . 100 50 . x = 75 . 100 x = 7500 50 x = 150 Regra de 3 com proporcionalidades inversas a — d b — c 54 Agora basta fazer uma equivalência entre as multiplicações cruzadas, como anteriormente. a — d b — c a . c = b . d Exemplo: Um veículo a 50 km/h gasta 2 horas para chegar ao seu destino. Se ele aumentar a velocidade para 75 km/h, em quantas horas completará o mesmo percurso? 50 — 2 75 — x Invertendo uma das frações, temos: 50 — x 75 — 2 Assim, a resolução do cálculo é: 75x = 50 . 2 x = 100 ÷ 75 x = 1,33 h Isso significa que, para percorrer o mesmo percurso a 75 km/h, o veículo gastará 1 hora e 20 minutos. Lembre-se de que, quando realizamos esse tipo de cálculo, dados de tempo devem ser transformados da base decimal para horas. Ou seja, 0,33 h é igual a um terço de hora, que corresponde a 20 minutos. 55 X - Equação do Segundo Grau Equação do Segundo Grau é uma equação polinomial onde o termo de maior grau está elevado ao quadrado, ou seja, elevado a 2 → (x²). Normalmente ela é representada como: a . x² + b . x + c = 0 Onde temos que: X → Também chamado de raiz da equação, é a incógnita que representa algum valor desconhecido; Pode ser 2 valores diferentes: X' e X''. "a", "b" e "c" → são os coeficientes da equação. O coeficiente a sempre precisa ser um número diferente de 0, pois, caso ele seja igual a zero, o x² é anulado e vira uma Equação do Primeiro Grau. 1. Definição 56 2. Tipos de equação do segundo grau Completa: São aquelas que apresentam todos os coeficientes ≠ 0, ou seja, não nulos. Exemplo: 5x² + 2x + 2 = 0 Em que os coeficientes: a = 5, b = 2, e c = 2 Incompleta: Ocorre quando b = 0, c = 0, ou então quando b = c = 0. Caso a = 0, não é uma equação do segundo grau, já que a incógnita x é zerada. Exemplos: 3x² + 2 = 0 2x² + 4x = 0 a = 3; b = 0; c = 2 a = 2; b = 4; c = 0 57 3. Fórmula de Bhaskara O que é a Fórmula de Bhaskara? A Fórmula de Bháskara é um método usado para resolver equações do segundo grau. Com ela, encontram-se as raízes reais por meio dos coeficientes ("a". "b", e "c"). Seu nome é uma homenagem ao indiano que a inventou,o matemático Bhaskara Akaria (1114 – 1185). A Fórmula de Bhaskara é descrita pela seguinte expressão: -b ± √∆ x = 2 . a Em que ∆ (Pronunciado "Delta"), o discriminante da equação, é calculado por: ∆ =b² - 4 . a . c 58 Passo a Passo da fórmula de Bhaskara: Vamos mostrar como resolver uma equação do segundo grau a partir da fórmula de Bhaskara com um exemplo: 2x² - 3x - 5 = 0 1 Devemos primeiro identificar os coeficientes da equação. Neste caso, percebe-se que a = 2, b = -3, e c = -5 2 Agora é preciso calcular o valor do discriminante ∆. Usando a fórmula, temos que: ∆ = b² - 4 . a . c ∆ = (-3)² - 4 . 2 . (-5) ∆ = 9 - (-40) ∆ = 49 3 Substitui-se então o valor da discriminante e os coeficientes na fórmula geral: -b ± √∆ x = 2 . a x = - (-3) ± √49 2 . 2 x = 3 ± 7 4 Como mencionado anteriormente, uma equação do segundo grau possui 2 raízes. Perceba o símbolo ± na fórmula. Isto significa que para uma das raízes, deve-se somar o valor da raiz do discriminante, e na outra, deve-se subtrair o valor. 59 Agora que se sabe disto, basta encontrar as duas raízes diferentes: x' = 3 + 7 4 x' = 10 4 x' = 5 2 x'' = 3 - 7 4 x'' = -4 4 x'' = -1 4 Propriedades do discriminante Δ: Quando Δ > 0, existem duas raízes reais da equação; Quando Δ = 0, existe apenas uma raiz real da equação; Quando Δ < 0, a equação não possui raízes reais. 60 Exemplo: 4. Soma e Produto Soma e Produto é um método rápido de encontrar as raízes de uma equação quadrática, servindo para evitar fazer Bhaskara (um processo bem mais demorado). Baseia-se nas seguintes relações entre os coeficientes da equação e as raízes: x' + x'' = -ba Relação de soma x' . x'' = ca Relação de produto Este método envolve encontrar de cabeça dois valores inteiros (as raízes) que satisfaçam as condições acima. Caso os números não sejam inteiros, deverá ser utilizado outro método. x² - 7x + 12 = 0 a = 1; b = -7; c = 12 x' . x'' = c a x' . x'' = 12 11 x' . x'' = 12 x' + x'' = -b a x' + x'' = -(-7) 1 x' + x'' = 7 61 2 Agora que se conhece o valor da soma e multiplicação das raízes (7 e 12, respectivamente), deve-se pensar em que valores que somados são igual a 7, e que multiplicados são igual a 12. Nesse caso, os valores que se encaixam são 3 e 4. Logo: x' = 3 x'' = 4; 62 XI - Produtos Notáveis e Fatoração Os produtos notáveis são multiplicações em que os fatores são polinômios. Para evitar ter que calculá-los por distributiva na prova, é prático decorar as propriedades dos principais produtos notáveis. São denominados notáveis por sua importância, e os que mais caem no Enem são os seguintes: 1. Definição de Produtos Notaãveis 2. Tipos de Produtos Notáveis Quadrado da soma de dois termos: Esse produto notável se dará pela soma do primeiro termo ao quadrado mais 2 vezes o primeiro termo vezes o segundo termo mais o segundo termo ao quadrado. (a + b)² = (a + b) . (a + b) = a² + 2ab + b² 63 Quadrado da diferença: Esse produto notável é muito parecido com o quadrado da soma, com a diferença de que a primeira operação será uma subtração. (a - b)² = (a - b) . (a - b) = a² - 2ab + b² Produto da soma pela diferença: (a + b) . (a - b) = a² - b² 3. Definição de Fatoração A fatoração é um processo matemático que é utilizado para decompor um número a uma expressão. Para Enem e vestibulares, os mais importantes tipos são o fator comum em evidência, trinômio quadrado perfeito, diferença entre dois quadrados. 64 Fator comum em evidência: Essa fatoração é o caminho inverso da propriedade distributiva da multiplicação. Ela consiste em dividir uma soma ou subtração por um fator comum. Exemplo: 32x + 16y + 48 16 . (2x + y + 3) Percebe-se que um fator comum entre os números 32x, 16y e 48 é o número 16: ao ser multiplicado por 2x, y, e 3, respectivamente, é equivalente à expressão desenvolvida. Quadrados Perfeitos ax + bx = x (a + b) Essa forma de fatoração é o caminho inverso do quadrado da soma e quadrado da diferença. a² + 2ab + b² = (a + b)² a² - 2ab + b² = (a - b)² 65 Diferença de quadrados: Essa fatoração, assim como o trinômio quadrado perfeito, é o caminho inverso de um produto notável. Ela consiste em decompor a diferença entre dois quadrados em uma multiplicação. a² - b² = (a + b) . (a - b) 66 XII - Matemática Financeira 1. Definição É a área da matemática dedicada a estudar fenômenos relacionados ao mundo financeiro. É também muito utilizada no dia-a-dia, além de ser bastante cobrada no Enem. Requer um conhecimento prévio sobre porcentagem (ver página 42). No Enem, envolve calcular Juros Simples e Juros Compostos. 2. Juros Simples Juros Simples consistem num acréscimo calculado a partir de um capital inicial, aplicação financeira, ou então uma compra feita a crédito, por exemplo. São caracterizados por um aumento ao longo do tempo, relativos ao capital inicial (C), e não nas futuras mudanças do valor. 67 Exemplo: Um cliente de uma loja pretende comprar uma caixinha de som, que custa 500 reais à vista, em 10 parcelas iguais. A taxa de juros simples dessa loja é de 10% ao mês. Assim, o cliente pagará o valor de cada parcela (R$ 50,00), MAIS a taxa de juros. Como esta taxa é de 10% ao mês, e o capital inicial é de R$ 500, deve-se fazer a seguinte multiplicação: 500 . 1,1 = 550 Assim, é obtido o valor a ser pago pelo cliente COM a taxa de juros. Fórmulas dos Juros Simples J = C . i . t J = Juros; C = Capital Inicial; i = taxa de juros (em número decimal); t = tempo Montante = C + J J = Juros; C = Capital Inicial; 68 J = 1000 ⋅ 0,06 ⋅ 12 J = R$ 720 Exemplo: Empréstimo de R$ 1000,00 a uma taxa de juros de 6%, com 12 meses de prazo. M = 1000 + 720 = R$ 1720 3. Juros Compostos Os Juros Compostos são calculados levando em conta a atualização do capital, ou seja, o juro incide não apenas no valor inicial, mas também sobre os juros acumulados (juros sobre juros). Esse tipo de juros, chamado também de “capitalização acumulada”, é muito utilizado nas transações comerciais e financeiras (sejam dívidas, empréstimos ou investimentos). 69 800 500 Fórmulas dos Juros Complexos Para calcular os juros compostos, utilizam-se as fórmulas: M = C (1+i)t M = Montante; C = Capital; i = taxa de juros (em número decimal); t = tempo J = M - C M = Montante; C = Capital; i = taxa de juros (em número decimal); t = tempo Exemplo: Se um capital de R$500 é aplicado durante 4 meses no sistema de juros compostos sob uma taxa mensal fixa que produz um montante de R$800, qual será o valor da taxa mensal de juros? M = C (1+i)t 800 = 500 (1+i)⁴ = (1+i)⁴ 1,6 = (1+i)⁴ ⁴√1,6 = 1+i 1,125 = 1+i i = 1,125 - 1 i = 0,125 Como a taxa de juros é em porcentagem, e não sua representação decimal, basta multiplicar o resultado por 100. Assim, obtém-se o resultado de uma taxa de juros de 12,5%. 70 71 Todos os módulos da apostila, exceto este, incluem uma seção de exercícios com correção comentada. Não incluiremos exercícios neste módulo, pois o mesmo abrange uma grande variedade de conceitos básicos, que geralmente não são cobrados individualmente, e sim em questões que misturam estes conceitos com o que será ensinado no resto da apostila. 72 Estatística é uma área da Matemática que se ocupa da coleta, organização e análise de dados. Os dados podem ser quantitativos ou qualitativos, e no Enem organização deles é feita por meio de tabelas e gráficos. Já a análise dos dados nos níveis mais básicos da Estatística é feita por meio de medidas de centralidade (moda, média e mediana), observações de gráficos e tabelas, porcentagens e também proporcionalidade. I - Conceitos e Fundamentos População: ou universo estatístico é o conjunto de entes portadores de, pelo menos, uma característica em comum. É a totalidade de pessoas, animais, plantas ou objetos, da qual se podem recolher dados. É um grupo de interesse que se deseja descrever ou acerca do qual se deseja tirar conclusões. Amostra: parte representativa de uma populaçãoVariável: depende da abordagem da pesquisa, da pergunta que será feita. Exemplo: Qual sua marca de carro favorita? Ford, Volks, Fiat, Peugeot, Nissan são alguns exemplos de resposta. 73 Variável: depende da abordagem da pesquisa, da pergunta que será feita. Exemplo: Qual sua marca de carro favorita? Ford, Volks, Fiat, Peugeot, Nissan são alguns exemplos de resposta. Frequência absoluta: valor exato, número de vezes que o valor da variável é citado. Frequência relativa: valor representado através de porcentagem, divisão entre a frequência absoluta de cada variável e o somatório das frequências absolutas. 74 (ENEM – 2009) Os planos de controle e erradicação de doenças em animais envolvem ações de profilaxia e dependem em grande medida da correta utilização e interpretação de testes diagnósticos. O quadro abaixo mostra um exemplo hipotético de aplicação de um teste diagnóstico Considerando que, no teste diagnostico, a sensibilidade é a probabilidade de um animal infectado ser classificado como positivo e a especificidade é a probabilidade de um animal não ser infectado e ter resultado negativo, a interpretação do quadro permite inferir que a) A especificidade aponta um número de 5 falsos positivos. b) O teste, a cada 100 indivíduos infectados, classificaria 90 como positivos. c) O teste classificaria 96 como positivos em cada 100 indivíduos não infectados. d) Ações de profilaxia são medidas adotadas para o tratamento de falsos positivos. e) Testes de alta sensibilidade resultam em maior número de falsos negativos comparado a um teste de baixa sensibilidade. II - Tabelas Observe o exemplo: 75 Solução: Não existe outra maneira de solucionar esse exercício senão procurar os dados que comprovem ou refutem as alternativas na tabela e no texto ao redor dela. ATENÇÃO: o texto que o exercício traz é tão importante quanto os dados da tabela. Prova disso é a alternativa A, pois a especificidade é definida no texto, e não na tabela, como a probabilidade de um animal não ser infectado e ter um resultado negativo. Observando a tabela, a especificidade é de 912 animais. Portanto, a alternativa está incorreta. A alternativa correta é a letra B. Para verificar isso, observe que o texto da alternativa menciona apenas o número de indivíduos infectados. Há uma coluna somente para isso na tabela. São 45 indivíduos com teste positivo para cada 50 infectados. Por regra de 3, a cada 100 infectados, 90 terão resultado positivo no teste. III - Gráficos Gráficos são a representação gráfica dos dados contidos em uma tabela. Existem diversos tipos de gráficos usados em Estatística e cada um destes é indicado para uma situações específicas. O gráfico que melhor se enquadra na representação da tabela acima é o gráfico de curva: 76 Mas também existem gráficos de barras: Gráfico de colunas: 77 (ENEM) Nos últimos anos, ocorreu redução gradativa da taxa de crescimento populacional em quase todos os continentes. A seguir, são apresentados dados relativos aos países mais populosos em 2000 e também as projeções para 2050. Com base nas informações dos gráficos mostrados, suponha que, no período 2050- 2100, a taxa de crescimento populacional da Índia seja a mesma projetada para o período 2000-2050. Sendo assim, no início do século XXII, a população da Índia, em bilhões de habitantes, será: a) inferior a 2,0 b) superior a 2,0 e inferior a 2,1 c) superior a 2,1 e inferior a 2,2 d) superior a 2,2 e inferior a 2,3 e) superior a 2,3 Os gráficos citados são os mais comuns e mais frequentes em provas de vestibular e no Enem. 78 Solução: A taxa de crescimento populacional da Índia, em 2050, é de: 1572 – 1008 = 564 = 0,559 = 55,9% 1008 1008 Dessa maneira, a população em 2100 será de: 1572·(1 + 0,559) = 1572·1,559 = 2450 A Índia terá 2450 milhões de habitantes aproximadamente, o que é um número superior a 2,3 bilhões de habitantes. Gabarito: Letra E. IV - Medidas de centralidade Todas as informações de gráficos e tabelas possuem algum elemento que pode servir para representar todos os outros. Esse elemento é conhecido como medida de centralidade. As medidas mais importantes para a estatística básica são: Moda: Entre todos os dados de uma lista, tabela ou gráfico, existe um que é mais frequente. Esse dado é chamado de moda. Para encontrá-la, encontre o dado que mais aparece em uma lista e ele será a moda. Existem, é claro, listas que possuem duas ou mais modas; 79 Mediana: Escrevendo em ordem crescente os dados de uma lista, tabela ou gráfico, a mediana é o valor que fica exatamente no meio de todos os outros. Se a lista tiver um número par de dados, não existirá um valor que ficará exatamente no centro, então, basta fazer a média aritmética dos dois valores centrais; Média aritmética: é a soma de todos os dados dividida pela quantidade de dados que foram somados. Se liguem no exemplo abaixo: UPE) Segundo matéria do Caderno Cidades do Jornal do Comércio, publicada em 8 de maio de 2016, um relatório oficial de assaltos a coletivos entre janeiro e abril de 2016 apontou os locais e as linhas de ônibus que mais sofreram esse tipo de violência no período citado. Com base nessas informações, analise o gráfico publicado na referida matéria. 80 De acordo com o gráfico, a média, a mediana e a moda do número de assaltos por local são respectivamente: (A). 19; 20 e 12. (B). 23; 19,5 e 12. (C). 19; 12 e 46. (D). 23; 12 e 19. (E). 19,5; 12 e 18. Gabarito: Letra B V - Como fazer a média ponderada? Esta é uma extensão da média aritmética simples, e leva em consideração o peso para analisar as informações obtidas. Isso acontece quando um valor possui mais importância e acaba sendo multiplicado por um número que recebe o nome de peso. Nas universidades, por exemplo, é comum que as primeiras provas tenham pesos menores que as últimas na média final do aluno. Na média aritmética ponderada, é feito algo parecido com a média simples: somam-se todos os valores multiplicados pelos seus respectivos pesos e divide-se o resultado pela soma dos pesos. 81 Veja como é a sua fórmula: Mp: média aritmética ponderada; p1, p2,…, pn: pesos; x1, x2,…,xn: valores dos dados. Onde: Conseguiu relembrar o conceito e a fórmula da média ponderada? Agora, vamos ver um exemplo de como ela pode ser aplicada! 82 1. Joaquim participou de um concurso público, onde foram realizadas provas de Português, Matemática, Ciências e História. Essas provas tinham os pesos: 3, 3, 2 e 2; respectivamente. Sabendo que Joaquim tirou 9,0 em Português; 8,0 em Matemática; 6,0 em Ciências e 5,0 em História, qual foi a média que ele obteve? 2. (BB – Fundação Carlos Chagas). O supervisor de uma agência bancária obteve dois gráficos que mostravam o número de atendimentos realizados por funcionários. O Gráfico I mostra o número de atendimentos realizados pelos funcionários A e B, durante 2 horas e meia, e o Gráfico II mostra o número de atendimentos realizados pelos funcionários C, D e E, durante 3 horas e meia. 83 Observando os dois gráficos, o supervisor desses funcionários calculou o número de atendimentos, por hora, que cada um deles executou. O número de atendimentos, por hora, que o funcionário B realizou a mais que o funcionário C é: (A) 4. (B) 3. (C) 10. (D) 5. (E) 6. 3. (Sejus ES – Vunesp). Observe os gráficos e analise as afirmações I, II e III. 84 I. Em 2010, o aumento percentual de matrículas em cursos tecnológicos, comparado com 2001, foi maior que 1000%. II. Em 2010, houve 100,9 mil matrículas a mais em cursos tecnológicos que no ano anterior. III. Em 2010, a razão entre a distribuição de matrículas no curso tecnológico presencial e à distância foi de 2 para 5. É correto o que se afirma em (A) I e II, apenas. (B) II, apenas. (C) I, apenas. (D) II e III, apenas. (E) I, II e III. 85 A média que Joaquim obteve foi 7,3. Mp = 7,3 2. Funcionário B: 25 atendimentos / 2,5 horas = 10 clientes por hora Funcionário C: 21 atendimentos / 3,5 horas =6 clientes por hora Diferença: 10 – 6 = 4 Resposta: A 1. 86 3. I. CERTO Matrículas em 2001: 69800; Matrículas em 2010: 781600; Crescimento: 781600 – 69800 = 711800 Crescimento em porcentagem: 711800/69800 = 10,19 ou 1019% II. CERTO Matrículas em 2010: 781600 Matrículas em 2009: 680700 Crescimento: 781600 – 680700 = 100900 III. CERTO Em 2010 tivemos 10 matrículas presenciais e 25 à distância: 10/25 = 2/5 Resposta: E 87 88 I - Noções e proposições primitivas 1. Existem três noções geométricas essenciais: ponto, reta e plano. O ponto é representado por letras maiúsculas, a reta por letras minúsculas e o plano por letras gregas. Também deve-se mencionar: Segmento de reta: Um segmento é uma reta que encontra- se no meio de dois pontos. Ponto médio: é o ponto que se encontra na metade do segmento de reta 89 2. Congruência A congruência é um conceito geométrico. Em geometria, duas figuras são congruentes se elas possuem a mesma forma e tamanho. Mais formalmente, dois conjuntos de pontos geométricos são ditos “congruentes” se, e somente se, um pode ser transformado no outro por isometria, ou seja, uma combinação de translações, rotações e reflexões. O conceito associado de similaridade admite uma mudança no tamanho entre duas figuras similares. Dois ângulos são congruentes se, sobrepostos um sobre o outro, todos os seus elementos coincidem. Nos paralelogramos, os lados paralelos são congruentes, e os dois ângulos opostos pelo vértice são sempre congruentes. Num triângulo equilátero, todos os lados e ângulos são congruentes; nos triângulos isósceles, apenas os lados iguais e os ângulos da base são congruentes. 90 II - Ângulos 1. Definição Chama-se ângulo a reunião de duas semirretas de mesma origem, não contidas numa mesma reta (não colineares). 2. Ângulos opostos pelo vértice Se dois ângulos são opostos pelo vértice, eles serão congruentes. Ou seja, terão a mesma medida. α = θ β = λ} 91 3. Bissetriz É uma semirreta que corta um ângulo na metade e, consequentemente, divide-o em duas medidas iguais. 4. Tipos de ângulos: Ângulo reto é todo ângulo congruente a seu suplementar adjacente. Ângulo de 90 graus. Ângulo agudo é um ângulo menor que um ângulo reto. Ângulo obtuso é um ângulo maior que um ângulo reto. 1 2 3 92 São usados, comumente, a notação de ângulo em graus e radianos. Contudo, para a geometria plana, é mais comum o uso dos graus. 4. Tipos de ângulos: 5. ângulos complementares e suplementares: Dois ângulos são complementares se, e somente se, a soma de suas medidas é 90°. Um deles é o complemento do outro. 93 Dois ângulos são suplementares se, e somente se, a soma de suas medidas é 180°. Um deles é o suplemento do outro. 94 III - Paralelismo e retas concorrentes As retas paralelas, como o próprio nome já diz, são retas que nunca irão se cruzar. Já as retas concorrentes são retas que cruzam-se e formam um ângulo alfa. Por fim, as retas perpendiculares são retas que cruzam-se e formam entre si um ângulo 90°. 1. Definição 95 2. Ângulos alternos internos e ângulos externos Se duas retas paralelas distintas interceptam uma transversal, então os ângulos alternos (ou os ângulos correspondentes) são idênticos (congruentes). Assim, divide- se em ângulos alternos internos e externos. Ângulos alternos internos: Ângulos alternos externos: 96 3. Teorema de Tales Definição: Se duas retas são transversais de um feixe de retas paralelas, então a razão entre dois segmentos quaisquer de uma delas é igual à razão entre os respectivos segmentos correspondentes da outra. Exemplo: Sabendo que as retas r, s e t são paralelas, determine o valor de x na imagem a seguir. 97 Correção: Resposta correta: 3,2 Pelo teorema de Tales, temos que: Utilizando a propriedade fundamental das proporções e multiplicando meios pelos extremos, encontramos o valor de x. Portanto, o valor de x é 3,2. 20 16 4 x= 20x = 64 x = 64 / 20 x = 3,2 98 IV - Polígonos Convexos 1. Definição Polígonos são figuras planas e fechadas, constituídas por segmentos de reta. Neste módulo, serão estudadas apenas os polígonos simples convexos, pois é o tipo que é cobrado no Enem e vestibulares. 2. Polígonos Regulares Quando um polígono apresenta todos os lados congruentes entre si, ou seja, possuem a mesma medida, ele é chamado de equilátero. Quando todos os ângulos têm mesma medida, ele é chamado de equiângulo. Os polígonos convexos são regulares quando apresentam os lados e os ângulos congruentes, ou seja, são ao mesmo tempo equiláteros e equiângulos. Por exemplo, o quadrado é um polígono regular. 99 3. Elementos do Polígono Vértice: são os extremos dos segmentos de retas que formam um polígono. Lado: corresponde a cada segmentos de reta que une vértices consecutivos. Ângulos: os ângulos internos correspondem aos ângulos formados por dois lados consecutivos. Por outro lado, os ângulos externos são os ângulos formados por um lado e pelo prolongamento do lado sucessivo a ele. 100 Diagonal: corresponde ao segmento de reta que liga dois vértices não consecutivos, ou seja, um segmento de reta que passa pelo interior da figura. 4. Ângulos dos polígonos A soma dos ângulos externos de qualquer polígono é SEMPRE igual a 360°. Já a soma dos ângulos internos depende de cada polígono. Por isso, usa-se a seguinte fórmula para calcular este valor: S = (n - 2) . 180° Legenda: S = soma dos ângulos internos; n = número de lados i i Ângulo Interno Ângulo Externo Diagonal Vértice Lado 101 Caso não queira ter que decorar ainda outra fórmula, aqui vai um macete para calcular o ângulo interno de um polígono, e que pode ser usado em poucos segundos. É, porém, recomendado apenas para polígonos de poucos lados. É o seguinte: 1. Desenhe todas as diagonais de um vértice qualquer do polígono. Serão formados múltiplos triângulos dessa maneira. 1 3 4 2 2. Contam-se 4 triângulos no polígono. É uma regra, que todo triângulo possui, por natureza, a soma de seus ângulos internos igual a 180º . Assim, basta multiplicar o número de triângulos formados por 180º. Neste caso, 180º . 4 = 720º. V 102 5. Número de diagonais Diversas questões de polígonos requerem saber o numero de diagonais de um polígono de dezenas de lados. Assim, é importante conhecer a fórmula do número de diagonais. É a seguinte: d = n . (n - 3) 2 Exemplo: Determine o número de diagonais de um decágono (10 lados) Legenda: d = número de diagonais; n = número de lados Solução: d = 10 . (10 - 3) 2 d = 10 . 7 2 d = 70 2 1 2 3 d = 354 103 7. Perímetro de um polígono O perímetro de uma forma geométrica é sempre o valor do comprimento de todos seus lados, e os polígonos não são exceção dessa regra. Assim, basta somar todos os lados para encontrar os perímetro de um polígono. 8. Área dos polígonos regulares Um polígono é regular quando, como o nome indica, todos os seus lados e ângulos internos possuem a mesma medida. Nos polígonos regulares, a área é definida por: A = P . a 2 Legenda: A = Área do polígono; P = Perímetro; a = apótema Para calcular esta fórmula, no entanto, precisa-se conhecer o perímetro do polígono, assim como o valor de seu apótema. 104 Para se calcular o apótema, deve-se saber o centro do círculo do qual o polígono é inscrito. Nesse sentido, o apótema é a medida que parte do centro deste círculo e forma um ângulo de 90º com um dos lados do polígono. Este encontro sempre ocorre no ponto médio de qualquer um dos lados do polígono regular a O Legenda: a = apótema; O = centro 105 V - Triângulos Dados três pontos, A, B e C, não colineares, a reunião dos segmentos AB, AC e BC chama-se triângulo ABC. Vértices: os pontos A, B e C são os vértices do ABC. Lados: os segmentos AB, AC e BC são os lados do triângulo. Ângulos: os ângulos BAC, ABC e ACB são os ângulos do triângulo ABC (ou ângulos internos do ABC). Diz-se que os lados BC, AC e AB e os ângulos A ,B e C são, respectivamente, opostos. ^^ ^ ^ ^ ^ 1.Definição e Propriedades 106 Ângulo externo: Em todo triângulo, qualquer ângulo externo é igual à soma dos dois ângulos internos não adjacentes a ele. Soma dos ângulos de um triângulo: A soma dos ângulos internos de qualquer triângulo é SEMPRE igual a 180 graus. Isto é especialmente útil para a resolução de diversos exercícios no Enem. 2. Classificação dos triângulos Quanto aos lados, os triângulos se classificam em: • equiláteros se, e somente se, têm os três lados congruentes; • isósceles se, e somente se, têm dois lados congruentes; • escalenos se, e somente se, dois quaisquer lados não são congruentes. Quanto aos ângulos, os triângulos se classificam em: • retângulos se, e somente se, têm um ângulo reto; • acutângulos se, e somente se, têm os três ângulos agudos; • obtusângulos se, e somente se, têm um ângulo obtuso; 107 3. Casos de congruência entre triângulos Conhecemos dois triângulos como triângulos congruentes quando eles possuem todas as medidas iguais, tanto para os ângulos quanto para os lados. Para identificar se dois triângulos são congruentes, analisamos o que conhecemos como casos de congruência de triângulo. São conhecidos quatro casos de congruência de triângulo: Lado, Lado, Lado (L, L, L);1 2 3 4 Lado, Ângulo, Lado (LAL); Ângulo, Lado, Ângulo (ALA); Lado, Ângulo, Ângulo oposto (LAAo). 108 4. Semelhança de triângulos Dois triângulos são semelhantes se, e somente se, possuem os três ângulos ordenadamente congruentes e os lados homólogos proporcionais. Casos de semelhança: Dois triângulos são semelhantes se dois ângulos de um são congruentes a dois do outro. Critério AA (Ângulo, Ângulo). 1 2 Dois triângulos são semelhantes se os três lados de um são proporcionais aos três lados do outro. Critério LLL (Lado, Lado, Lado). 3 Dois triângulos são semelhantes se possuem um ângulo congruente compreendido entre lados proporcionais. Critério LAL (Lado, Ângulo, Lado). 109 Teorema fundamental: Dado o triângulo ABC e a reta r. Se a reta r intersecta os lados AB e AC, nos pontos D e E desse triângulo, paralelamente ao lado BC, então os triângulos ABC e ADE são semelhantes. Esses dois triângulos são semelhantes porque é possível mostrar que o caso “Lado ângulo lado” de semelhança se configura neles. Para isso, basta observar: 1 O ângulo do vértice A é comum aos dois triângulos; 2 Os seguimentos AD e AB são proporcionais aos segmentos AE e AC, devido ao teorema de Tales. 110 5. Triângulo retângulo O triângulo retângulo é uma figura geométrica formada por três lados. Ele possui um ângulo reto, cuja medida é de 90º, e dois ângulos agudos, menores que 90º. 6. Características do triângulo retângulo Lados: O lado oposto ao ângulo de 90º é chamado de hipotenusa. Esse é o maior dos três lados da figura. Os demais lados são denominados de cateto adjacente e cateto oposto. Note que a hipotenusa é representada como (a) e os catetos como (b) e (c). 111 Relações métricas: 112 Teorema de Pitágoras: O Teorema de Pitágoras é, talvez, um dos mais importantes do Enem. Esse teorema afirma que para qualquer triângulo retângulo, o quadrado da hipotenusa equivale à soma dos quadrados dos catetos. É representado da seguinte forma: a = b + c2 22 Legenda: a = hipotenusa; b = cateto, c = cateto Exemplo: (IFRS - 2016) Na figura abaixo, o valor de x e y, respectivamente, é a) 4 √2 e √97 b) 2√2 e 97 c) 2√2 e 2√27 d) 4√2 e 2√27 e) 4√2 e 97 113 https://www.todamateria.com.br/teorema-de-pitagoras/ Correção: Alternativa correta: a) 4√2 e √97. Para encontrar o valor do x, vamos aplicar o teorema de Pitágoras para o triângulo retângulo que possui catetos iguais a 4 cm. x = 4 + 4 x = 16 + 16 x = √32 x = 4√2 cm Para encontrar o valor de y, também usaremos o teorema de Pitágoras, agora considerando que um cateto mede 4 cm e o outro 9 cm (4 + 5 = 9). y = 4 + 9 y = 16 + 81 y = √97 cm Portanto, o valor de x e y, respectivamente, é 4√2 e √97. 2 22 2 2 22 114 7. Ao maior lado opõe-se o maior ângulo Se dois lados de um triângulo não são congruentes, então os ângulos opostos a eles não são congruentes e o maior deles está oposto ao maior lado. Similarmente, ao maior ângulo opõe-se o maior lado: Se dois ângulos de um triângulo não são congruentes, então os lados opostos a eles não são congruentes e o maior deles está oposto ao maior lado. 8. Altura do triângulo Altura de um triângulo é o segmento de reta perpendicular à reta suporte de um lado do triângulo com extremidades nesta reta e no vértice oposto ao lado considerado. 115 Meio Abseno: Serve para calcular a área de qualquer triângulo, conhecendo apenas 2 lados ('a' e 'b') e o seno do ângulo θ entre eles. Área = 1 2 · a · b · sen θ (Falamos mais sobre senos no módulo 8 - Trigonometria) . 9. Fórmulas Área de um triângulo: Área = Base · Altura 2 116 a b θ Área do triângulo equilátero: Área = L · 3 2 √ 4 L L L 117 VI - Quadriláteros 1. Definição Sejam A, B, C e D quatro pontos de um mesmo plano, todos distintos e três não colineares (que fazem parte da mesma reta). Se os segmentos AB, BC, CD, e DA interceptam-se apenas nas extremidades, a reunião desses quatro segmentos é um quadrilátero. Exemplo: 118 2. Quadriláteros notáveis: Trapézio Um quadrilátero plano é um trapézio se, e somente se, possui dois lados paralelos e dois não paralelos. A soma dos ângulos internos de um trapézio é igual a 360°. Área: Área = (B + b) · h 2 119 Paralelogramo Um quadrilátero plano convexo é um paralelogramo se, e somente se, possui os lados opostos paralelos. Em todo paralelogramo dois ângulos opostos quaisquer têm mesma medida. Assim, todo quadrilátero que tiver ângulos opostos congruentes é um paralelogramo. A soma de seus ângulos internos é 360º b b h Área: Área = base · altura 120 Retângulo Um quadrilátero plano é um retângulo se, e somente se, possui os quatro ângulos internos congruentes. Em todo retângulo as diagonais são congruentes. Todo paralelogramo que tem diagonais congruentes é um retângulo. A soma de seus ângulos internos é 360º. Área = base · altura a a bb d Área: Diagonal: Basta aplicar Pitágoras: d = a + b 2 22 121 Losango Um quadrilátero plano convexo é um losango se, e somente se, possui os quatro lados congruentes. Todo losango é um paralelogramo. Todo losango tem diagonais perpendiculares. L L L L Área = D · d 2 Área: 122 Quadrado Um quadrilátero plano é um quadrado se, e somente se, possui os quatro ângulos congruentes e os quatro lados congruentes. Todo quadrado é um retângulo e também é um losango. L L L L d Área: Área = L 2 Diagonal: Diagonal = L · √2 (Pode ser extremamente útil e muitas vezes necessário para resolver um exercício) 123 VII - Circunferência e círculo 1. Definição Circunferência é um conjunto dos pontos de um plano cuja distância a um ponto dado desse plano é igual a uma distância (não nula) dada. O ponto dado é o centro, e a distância dada é o raio da circunferência. Já o diâmetro (D), é igual a duas vezes o raio. É a distância de um ponto do círculo ao outro, passando pelo centro. D Circunferência: 124 Já o círculo se define pela área plana delimitada pelos pontos de uma circunferência. O Pr Realiza-se o cálculo de uma circunferência, também conhecida como o perímetro de um círculo, por meio da seguinte fórmula: Circunferência = 2 · π · r O número π (lê-se "pi") é uma constante de qualquer circunferência, resultante da divisão do perímetro pelo diâmetro. Geralmente, é arredondado para 3,14, entretanto, alguns exercícios especificam o valor π, que deverá ser substituído (exemplo: "Considere que π = 3"). Círculo: 125 Área = π · r2 2. Propriedades Corda: Corda de uma circunferência é um segmento cujas extremidades pertencem à circunferência 126 Reta tangente: Diâmetro: Diâmetro de uma circunferência é uma corda que passa pelo centro. Uma reta tangente, por definição, é uma reta que tangencia, ou seja, que passa por um só ponto de uma circunferência. Toda reta perpendicular a um raio na sua extremidade da circunferência é tangente à circunferência. Toda tangente a uma circunferência é perpendicular ao raio no ponto de tangência. 127 Propriedade do quadrilátero: Se um quadrilátero convexo é circunscrito a uma circunferência, a soma de dois lados opostos é igual à soma dos outros dois. AB + CD = AD + BC 128 2. Ângulos inscritos na circunferência Um ângulo inscrito (que faz parte da circunferência) é metade do ângulo central correspondente ou a medida de um ângulo inscrito é metade da medida do arco correspondente. Esta propriedade é muito importante, pois é bastante cobrada no Enem e vestibulares. Exemplo: Sendo a medida do arco ABC igual a 110º , determine o valor dos ângulos x e y, conforme a figura abaixo: 129 Solução: Observe que a medida do arco é 110º e que o ângulo y representa a medida do ângulo central, ou seja, y = arco = 110º. O ângulo x da figura representa o ângulo inscrito na circunferência proveniente do mesmo arco que y, logo x vale a metade de y, ou seja, 55º. Resposta: x = 55º e y = 110º 130 1. Analise se afirmativas são verdadeiras (V) ou falsas (F) e marque a opção que classifica a sequência corretamente. I - Triângulo equilátero é aquele com as medidas de todos seus lados iguais. II - Escaleno é o nome de um triângulo que possui as medidas de dois lados iguais. III - Obtusângulo é o triângulo que possui ângulo reto. IV - Chama-se acutângulo o triângulo com seus três ângulos internos agudos. a) V, F, V, V b) F, F, F, V c) V, F, F, V d) V, F, F, F e) V, V, V, V 2. Joana irá construir triângulos utilizando varetas de madeira. Ela preparou as varetas e as separou em trios para montar seus triângulos. Em qual alternativa Joana NÃO irá conseguir montar seu triângulo? a) 2 cm, 3 cm e 4 cm. b) 3 cm, 5 cm e 7 cm. c) 3 cm, 6 cm e 11 cm. 131 d) 3 cm, 4 cm e 6 cm. e) 8 cm, 4 cm e 7 cm. 3. Analise o seguinte polígono e determine o valor do ângulo alpha a) 74° b) 64° c) 54° d) 84° e) 94° 4. No jogo de sinuca, muitas vezes é preciso realizar jogadas chamadas de tabela para conseguir atingir a bola que precisa. Isso porque, para se proteger, o adversário coloca uma bola na frente do alvo do oponente, entre a bola que ele pretende encaçapar, e a bola que ele deve bater. Na imagem é possível observar que um jogador pretende atingir a bola 5, mesmo com a bola 9 no caminho. Para isso, pretende “contornar” a bola 9 através de uma tabela. As setas indicam a direção da bola preta. 132 Como o ângulo de chegada na lateral da mesa é igual ao ângulo de saída, calcule qual deve ser o ângulo de chegada para ele conseguir realizar a jogada. a) 38° b) 48° c) 54° d) 66° e) 78° 5. Qual é o polígono cuja soma de todos seus ângulos internos é 1260°. a) hexágono b) octógono c) eneágono d) decágono e) dodecágono 133 6. O número total de diagonais de três polígonos convexos com 7, 9 e 11 lados respectivamente, é: a) 85 b) 170 c) 120 d) 105 e) 75 7. Uma construtora foi contratada para realizar as obras de um salão de festas e eventos. Para o piso, o arquiteto projetou um mosaico feito com um arranjo de peças de revestimento na forma de algum polígono regular. O nome desta técnica é ladrilhamento. O dono do futuro salão disse que está pensando nos seguintes 5 polígonos como opções para ladrilhar o piso: No entanto, o arquiteto lhe disse ao observar as formas, que ele possui três opções apenas, uma vez que com duas delas será impossível realizar o serviço, pois, estas opções não se encaixam perfeitamente, havendo sobreposição das peças. 134 8. ENEM 2020 - Digital. Considere o guindaste mostrado nas figuras, em duas posições (1 e 2). Na posição 1, o braço de movimentação forma um ângulo reto com o cabo de aço CB, que sustenta uma esfera metálica na sua extremidade inferior. Na posição 2, o guindaste elevou seu braço de movimentação e o novo ângulo formado entre o braço e o cabo de aço ED, que sustenta a bola metálica, é agora igual a 60°. No entanto, o arquiteto lhe disse ao observar as formas, que ele possui três opções apenas, uma vez que com duas delas será impossível realizar o serviço, pois, estas opções não se encaixam perfeitamente, havendo sobreposição das peças. Marque as opções que foram descartadas pelo arquiteto. a) triângulo e hexágono b) quadrado e pentágono c) heptágono e triângulo d) heptágono e pentágono e) quadrado e triângulo 135 Assuma que os pontos A, B e C, na posição 1, formam o triângulo T1 e que os pontos A, D e E, na posição 2, formam o triângulo T2, os quais podem ser classificados em obtusângulo, retângulo ou acutângulo, e também em equilátero, isósceles ou escaleno. Segundo as classificações citadas, os triângulos T1 e T2 são identificados, respectivamente, como: a) retângulo escaleno e retângulo isósceles. b) acutângulo escaleno e retângulo isósceles. c) retângulo escaleno e acutângulo escaleno. d) acutângulo escaleno e acutângulo equilátero. e) retângulo escaleno e acutângulo equilátero. 9. ENEM (2019).No trapézio isósceles mostrado na figura a seguir, M é o ponto médio do segmento BC, e os pontos P e Q são obtidos dividindo o segmento AD em três partes iguais. 136 Pelos pontos B, M, C, P e Q são traçados segmentos de reta, determinando cinco triângulos internos ao trapézio, conforme a figura. A razão entre BC e AD que determina áreas iguais para os cinco triângulos mostrados na figura é a) 1/3 b) 2/3 c) 2/5 d) 3/5 e) 5/6 10. (FUVEST - 2021).Três triângulos equiláteros e dois quadrados formam uma figura plana, como ilustrado. Seus centros são os vértices de um pentágono irregular, que está destacado na figura. Se T é a área de cada um dos triângulos e Q a área de cada um dos quadrados, a área desse pentágono é a) T + Q. b) 1/2 T + 1/2 Q. c) T + 1/2 Q. b) 1/3 T + 1/4 Q. e) 1/3 T + 1/2 Q. 137 11. (UECE) Se, em um polígono convexo, o número de lados n é um terço do número de diagonais, então o valor de n é: a) 9. b) 11. c) 13. d) 15. 12. (Aprendiz de Marinheiro - 2017) Observe a figura a seguir. Na figura acima, tem-se um triângulo isósceles ACD, no qual o segmento AB mede 3 cm, o lado desigual AD mede 10√2 cm e os segmentos AC e CD são perpendiculares. Sendo assim, é correto afirmar que o segmento BD mede: 138 a) √53 cm b) √97 cm c) √111 cm d) √149 cm e) √161 cm 13. (IFRJ - 2013) O pátio de esportes do Campus Arrozal de um Instituto Federal é retangular, com 100 m de comprimento e 50 m de largura, representado pelo retângulo ABCD desta figura. Alberto e Bruno são dois alunos, que estão praticando esportes no pátio. Alberto caminha do ponto A ao ponto C pela diagonal do retângulo e volta ao ponto de partida pelo mesmo caminho. Bruno parte do ponto B, dá uma volta completa no pátio, andando pelas linhas laterais, e volta ao ponto de partida. Assim, considerando √5 = 2,24 , afirma-se que Bruno andou mais que Alberto a) 38 m. b) 64 m. c) 76 m. d) 82 m. 139 14. (Enem - 2017) Para decorar uma mesa de festa infantil, um chefe de cozinha usará um melão esférico com diâmetro medindo 10 cm, o qual servirá de suporte para espetar diversos doces. Ele irá retirar uma calota esférica do melão, conforme ilustra a figura, e, para garantir a estabilidade deste suporte, dificultando que o melão role sobre a mesa, o chefe fará o corte de modo que o raio r da seção circular de corte seja de pelo menos 3 cm. Por outro lado, o chefe desejará dispor da maior área possível da região em que serão fixados os doces. Para atingir todos os seus objetivos, o chefe deverá cortar a calota do melão numa altura h, em centímetro, igual a 140 a) 5 - (√91)/2 c) 1 e) 5 b) 10 - √91 d) 4 15. (Enem - 2016 - 2ª aplicação) A bocha é um esporte jogado em canchas, que são terrenos planos e nivelados, limitados por tablados perimétricos de madeira. O objetivo desse esporte é lançar bochas, que são bolas feitas de um material sintético, de maneira a situá-las o mais perto possíveldo bolim, que é uma bola menor feita, preferencialmente, de aço, previamente lançada. A Figura 1 ilustra uma bocha e um bolim que foram jogados em uma cancha. Suponha que um jogador tenha lançado uma bocha, de raio 5 cm, que tenha ficado encostada no bolim, de raio 2 cm, conforme ilustra a figura 2. Considere o ponto C como o centro da bocha, e o ponto O como o centro do bolim. Sabe-se que A e B são os pontos em que a bocha e o bolim, respectivamente, tocam o chão da cancha, e que a distância entre A e B é igual a d. Nessas condições, qual a razão entre d e o raio do bolim? 141 a) 1 c) 1 e) √10 b) (2√10)/2 d) 2 1. Resposta correta: c) V, F, F, V Na afirmativa II: O triângulo escaleno possui os três lados com medidas diferentes. Na afirmativa III: Obtusângulo é o triângulo que possui um de seus ângulos obtuso, ou seja, com mais de 90°. 2. Resposta correta: c) 3 cm, 6 cm e 11 cm A condição de existência de um triângulo é que a medida de um lado, deve ser menor que a soma dos outros. 3 < 6 + 11 6 < 3 + 11 11 > 3 + 6 (condição NÃO satisfeita) 3. Resposta correta: b) 64° Ideia 1: Encontrar o valor desconhecido do ângulo interno em D. A soma das medidas internas de um quadrilátero é 360°. Como dois ângulos são de 90° e um de 64°, temos: 64° + 90° + 90° = 244 360 - 244 = 116º 142 Ideia 2: Determinar alpha Outra maneira de resolver: Os segmentos AB e DC são suportes de retas paralelas e, o segmento AD, de uma reta transversal, que secciona as retas paralelas nos pontos A e D. Em A, o ângulo interno 64° e, no ponto D, o ângulo externo alpha, são ângulos alternos externos, por isso, possuem a mesma medida, determinados por uma reta transversal que corta duas retas paralelas. 4. Resposta correta: b) 48° O ângulo da caçapa onde a bola 5 deve entrar faz como indicado, 48° entre a borda de baixo e a linha pontilhada. Estes 48° mais um angulo desconhecido x, entre a linha pontilhada e a lateral esquerda da mesa, formam 90° x + 48° = 90° x = 90° - 48° x = 42° A linha pontilhada que passa pela bola 5 forma um triângulo retângulo, com 90° na caçapa de cima. Sendo 180° a soma dos ângulos internos de um triângulo, podemos determinar o ângulo de saída S. 143 42° + 90° + S = 180° 132 + S = 180° S = 180° - 132° S = 48° Como o ângulo de chagada na lateral superior da mesa é igual ao de saída, temos que o ângulo de saída é igual a 48°. 5. Resposta correta: c) eneágono Para o cálculo da soma dos ângulos internos de um polígono convexo, utilizamos a seguinte fórmula: S = (n-2) . 180° Sendo S, o resultado da soma e n o número de lados do polígono. Assim, vamos substituir S pelo valor fornecido pelo problema, 1260°. 1260 = (n-2) . 180 1260 = 180n - 360 1260 + 360 = 180n 1620 = 180n 1620 / 180 = n 9 = n O polígono que possuí nove lados é o eneágono. 144 6. Resposta correta: a) 85 Para determinar o número de diagonais em um polígono convexo, utilizamos a seguinte fórmula: Sendo d o número de diagonais e n o número de lados do polígono convexo. Para um polígono com 7 lados Para um polígono de 9 lados Para um polígono 11 lados 145 Somando os valores, temos: Portanto, a soma do número de diagonais destes três polígonos é de 85 diagonais ao total. 7. Resposta correta: d) heptágono e pentágono O ladrilhamento só é possível com polígonos que formam 360° ao redor de um vértice de união entre os polígonos. Exemplos: Para o pentágono Cada ângulo interno é de 108°. Portanto, na união de três pentágonos temos: 108° + 108° + 108° = 324° 146 Se acaso tentarmos colocar mais um pentágono serão 324° + 108° = 432° Por isso, não é possível ladrilhar pentágonos regulares. Para o hexágono Cada ângulo interno do hexágono regular é igual a 120°. Por isso, para a união entre três hexágonos temos: 120° + 120° + 120° = 360° Portanto, é possível ladrilhar hexágonos regulares. Para o quadrado Como cada ângulo interno é igual a 90°, para quatro quadrados temos 90° x 4 = 360°. É possível ladrilhar quadrados. Para o triângulo equilátero Como cada ângulo é igual a 60°, para a união de seis triângulos temos 60° x 6 = 360°. É possível ladrilhar. Para o heptágono Cada ângulo interno vale 128,57°. Como 360° não é divisível por 128,57, não é possível ladrilhar utilizando os heptágonos regulares. Das opções propostas pelo dono do salão de festas, o arquiteto descartou os heptágonos e pentágonos. 147 8. Resposta correta: e) retângulo escaleno e acutângulo equilátero. Em T1 (posição 1) O enunciado nos fornece que o cabo forma um ângulo reto com o braço, daí temos um triângulo retângulo. Como o cabo tem 16 m e o braço 12 m, o segmento que falta para fechar o triângulo é a hipotenusa, que não pode ser igual aos catetos. Temos três lados com medidas diferentes, por isso um triângulo escaleno. Dessa forma, T1 é retângulo e escaleno. Em T2 (posição 2) O cabo está com 12 m, mesma medida do braço e forma um ângulo de 60°. Temos dois lados com mesma medida e um ângulo de 60º, o que nos leva obrigatoriamente a outros dois ângulos iguais. Como a soma dos ângulos internos de um triângulo é igual a 180°, e já temos a indicação de 60°, sobram 120° para os outros dois ângulos, 60° para cada um. Dessa forma, T2 possui três lados e ângulos iguais, por isso, é um triângulo equilátero e acutângulo. 9. Resposta correta: letra b) 2/3 Algumas pistas que o enunciado fornece: 148 A figura forma um trapézio. Os cinco triângulos devem possuir áreas iguais. Ideia 1: Um trapézio possui bases paralelas, por isso a distância entre as duas bases é igual em qualquer ponto. Por isso, as alturas de todos os triângulos são iguais. Ideia 2: A área de um triângulo Sendo A, a área b, a base h, a altura Se a área dos cinco triângulos devem ser iguais e a altura é igual para todos os triângulos, logo, a base b deve ser igual para todos. De fato, se isolarmos b Se A e h são iguais para todos triângulos, b também é igual. 149 Logo, BC = 2b AD = 3b Por isso a razão será: Resposta correta: c) T + 1/2 Q. 10. Ideia 1: Nos quadrados, a parte vermelha equivale a que fração? Em cada quadrado maior (Q), a parte vermelha é igual a 1/4. Como há duas parte vermelhas, em relação a Q, teremos: Ideia 2: Nos triângulos, a parte vermelha representa que fração? Em cada triângulo, a parte vermelha é igual a 1/3 de sua área. Como há três triângulos, teremos: Portanto, a área do pentágono é igual a área de um triângulo, mais, a metade da área de um quadrado. 150 11. Resposta correta: a) 9. O número de diagonais em um polígono convexo é dado pela fórmula: O enunciado nos diz que n é um terço de d, dessa forma, d = 3n. Substituindo na fórmula e isolando n Por isso, o valor de n é igual a 9. 12. Alternativa correta: d) √149 cm Considerando as informações apresentadas no problema, construímos a figura abaixo: 151 De acordo com a figura, identificamos que para encontrar o valor de x, será necessário encontrar a medida do lado que chamamos de a. Como o triângulo ACD é retângulo, aplicaremos o teorema de Pitágoras para encontrar o valor do cateto a. Agora que já conhecemos o valor do a, podemos encontrar o valor do x, considerando para isso o triângulo retângulo BCD. Note que o cateto BC é igual a medida do cateto menos 3 cm, ou seja, 10 - 3 = 7 cm. Aplicando o teorema de Pitágoras para esse triângulo, temos: 152 Portanto, é correto afirmar que o segmento BD mede √149 cm. 13. Alternativa correta: c) 76 m. A diagonal do retângulo o divide em dois triângulos retângulos, sendo a hipotenusa igual a diagonal e os catetos iguais aos lados do retângulo. Desta forma, para calcular a medida da diagonal, vamos aplicar o teorema de Pitágoras: Considerando que Alberto foi e voltou, percorreu 224 m. Já Bruno percorreu uma distância igual ao perímetro do retângulo, ou seja: p = 100 + 50 + 100 + 50 p = 300 m Portanto, Bruno andou 76 m a mais que Alberto (300 - 112 = 76 m). 153 x² = 10² + 7² x² = 100 + 49 x = √149 d² = 100² + 50² -> d² = 10 000+ 2 500 -> d2 = 12 500 -> d = √12 500 -> d = 2 . 5² . √5 -> d = 50√5 Substituindo √5 = 2,24, temos: d = 50 . 2,24 -> d = 112m 14. Alternativa correta: c) 1 Observando a figura apresentada na questão, identificamos que a altura h pode ser encontrada diminuindo-se a medida do segmento OA da medida do raio da esfera (R). O raio da esfera (R) é igual a metade do seu diâmetro, que neste caso é igual a 5 cm (10 : 2 = 5). Portanto, precisamos encontrar o valor do segmento OA. Para isso, iremos considerar o triângulo OAB representado na figura abaixo e aplicar o teorema de Pitágoras. 52 = 32 + x2 x2 = 25 - 9 x = √16 x = 4 cm 154 Poderíamos também encontrar o valor de x diretamente, observando que se trata do triângulo pitagórico 3,4 e 5. Assim, o valor de h será igual a: h = R - x h = 5 - 4 h = 1 cm Portanto, o chefe deverá cortar a calota do melão numa altura de 1 cm. 15. Alternativa correta: e) √10 Para calcular o valor da distância d entre os pontos A e B, vamos construir uma figura unindo os centros das duas esferas, conforme mostrado abaixo: Note que a figura pontilhada em azul tem a forma de um trapézio. Vamos dividir esse trapézio, conforme figura abaixo: 155 Ao dividir o trapézio, obtemos um retângulo e um triângulo retângulo. A hipotenusa do triângulo é igual a soma do raio da bocha com o raio do bolim, ou seja, 5 + 2 = 7 cm. A medida de um dos catetos é igual a d e a medida do outro cateto é igual a medida do segmento CA, que é o raio da bocha, menos o raio do bolim (5 - 2 = 3). Desta forma, podemos encontrar a medida de d, aplicando o teorema de Pitágoras a esse triângulo, ou seja: 72 = 32 - d2 d2 = 49 - 9 d = √40 d = 2 √10 Portanto, a razão entre a distância d e o bolim será dada por: 156 157 A Geometria Espacial corresponde à analise de objetos tridimensionais (ou sólidos): objetos que possuem largura, comprimento e altura, ou então largura, comprimento, e profundide. É baseada na geometria plana, e com base nestes conceitos primitivos, são desenvolvidos os sólidos, dentre os principais os Poliedros (paralelepípedo, cubo, e demais prismas), os Sólidos Redondos (esfera, cone e cilindro), e os Sólidos de Platão. A Geometria Espacial estuda desde o entendimento básico dos sólidos até conceitos mais avançados, incluindo cálculo de volume, ou então área da superfície. I - Definição 158 Convexos: um poliedro é convexo quando dois pontos quaisquer da superfície formam um segmento de reta que está inteiramente contido no poliedro; Não-convexos (côncavos): Um poliedro é côncavo quando dois pontos formam um segmento de reta nas extremidades e parte deste segmento de reta não pertença ao poliedro. Sólidos fechados que possuem faces poligonais, compostos por vértices, arestas e faces, são eles: os prismas, as pirâmides e os sólidos de Platão (tetraedro, cubo, dodecaedro, icosaedro, cubo, dodecaedro). São classificados em: II - Poliedros 159 Neste módulo, entretanto, serão estudados apenas os poliedros convexos, que são os cobrados pelo Enem. III - Prismas 1. Definição É caracterizado por ser um poliedro convexo com duas bases (polígonos iguais) congruentes e paralelas. É também caracterizado por faces planas laterais (paralelogramos). Existem inúmeros prismas de bases diferentes. umas das outras. Dentre elas estão: Prisma Triangular: base formada por triângulo. Prisma Quadrangular: base formada por quadrado. Prisma Pentagonal: base formada por pentágono. Prisma Hexagonal: base formada por hexágono. Prisma Heptagonal: base formada por heptágono. Prisma Octogonal: base formada por octógono. 160 2. Tipos Existem 2 classificações para os prismas: Prismas Retos e Prismas Oblíquos Prismas Retos: Suas arestas são perpendiculares (formam um ângulo de 90º) à base, e suas faces laterais são sempre retângulos; Prismas Oblíquos: Suas arestas são oblíquas (diferentes de 90º) à base, e suas faces laterais são sempre paralelogramos. 161 3. Fórmulas Área Lateral = n . a Legenda: n = número de faces a = área da face lateral Área Total S + SL B Legenda: S = Soma das áreas das faces laterais; S = Soma das áreas das bases Volume = A . hB Legenda: A = Área da base h = altura L B = 162 IV - Paralelepípedo É um tipo de prisma que possui base e faces em formato de paralelogramos (polígono de quatro lados). 6 faces (paralelogramos) 8 vértices 12 arestas O paralelepípedo possui: ab c 1. Definição 163 2. Fórmulas Área Total = 2ac + 2ab + 2bc Em que 2ac, 2ab, e 2bc representam as somas das áreas dos lados opostos. Lembre-se que Base x Altura é a fórmula para calcular a área de um paralelogramo. Volume = a . b . c Em outras palavras, é a área da base (a . b) vezes a altura (= c) 164 V - Cubo É caracterizado como um poliedro (hexaedro) regular ou ainda, um paralelepípedo retângulo com todas as faces e arestas congruentes e perpendiculares (a = b = c). Logo, todas as suas arestas possuem medida a, e todas suas faces possuem área = a². a a a 6 faces (paralelogramos) 8 vértices 12 arestas Como o cubo é um tipo de paralelepípedo, também possui: 1. Definição 165 2. Fórmulas Área Total = 6 . a² Como o cubo é um paralelepípedo, esta é simplesmente a fórmula adaptada da área total do paralelepípedo, já que a área de todas as faces são iguais (quadrados) Como um cubo possui 6 faces, basta multiplicar a área de uma face por 6. Volume = a³ Assim como com a área total, esta fórmula é uma forma reescrita da fórmula do volume de um paralelepípedo. a = b = c, logo a . b . c = a³ 166 VI - Pirâmide Também um poliedro, a pirâmide é constituída por uma base e um vértice. Sua base pode ser não só triangular, como também quadrada, pentagonal, ou então ter o formato de qualquer polígono. 1. Definição 1 base n faces laterais (igual ao número de lados do polígono da base 1 vértice A pirâmide possui: 167 3. Fórmulas Área Total = A + AB L Legenda: A = área da base; A = área lateral 2. Altura da pirâmide Equivale à distância do vértice da pirâmide ao plano da base, sempre formando um ângulo de 90º. a b h Volume A . h= B Legenda: A = área da base; h = altura B L B 3 168 VII - Corpos redondos Chamados também de não poliedros, os corpos redondos se diferem dos poliedros pelo fato de possuírem pelo menos uma superfície curva, que os permitem girar ou rolar. Existe uma grande diversidade de corpos redondos, mas no Enem e vestibulares, são cobrados apenas alguns dos principais representantes dessa classe de sólidos. São eles o cilindro, o cone, e a esfera. 169 VIII - Cilindro É um corpo redondo que possui duas bases circulares paralelas e congruentes. r h Sua altura equivale à distância entre as duas bases, e é representada pela letra h. 1. Definição 170 2. Fórmulas Área da superfície do cilindro = 2 . π . r² + 2 . π . r . h Mas por quê essa fórmula? Na primeira metade da soma nesta fórmula (2 . π . r²), ocorre uma multiplicação por 2 da área da base do cilindro. Como visto no módulo 3 (Geometria Plana), a área de um círculo é calculada pela fórmula π . r². Já na segunda metade, multiplica-se valor da circunferência (que é igual a 2 . π . r) pela altura h. Isso ocorre pois a circunferência é igual ao comprimento da área lateral, e a altura do cilindro corresponde à altura da área lateral. Multiplicando-os, encontra-se a área lateral. Legenda: r = raio, h = altura Somando as duas partes, obtém-se o valor da área total de superfície de um cilindro. 171 r Área Lateral base base Confira a planificação a seguir para entender melhor: 2 . π . r (comprimento) h (altura)= Volume = π . r² . h Trata-se novamente da multiplicação da área da base pela altura. Neste caso, a área da base é igual a π . r² (círculo) 172 IX - Cone O cone é um corpo redondo que possui apenas um vértice e uma base plana circular. Sua altura h é definida como a distância entre a base e seu vértice. A linha g é a geratriz do cone, e édefinida pela distância entre um ponto qualquer da circunferência da base ao vértice. Forma um triângulo retângulo imaginário com o raio e a altura. 1. Definição g r h 173 2. Fórmulas Área da superfície do cone = π . r . g + π . r² Legenda: r = raio; g = geratriz; π . r . g = área lateral; π . r² = área da base (círculo) Volume = π . r² . h 3 Legenda: r = raio; h = altura Trata-se da área da base vezes a altura sobre 3, assim como a pirâmide. 174 X - Esfera 1. Definição A esfera é um corpo redondo em que todos os pontos da superfície estão à mesma distância do centro. Essa distância é a medida do raio r. 175 2. Fórmulas Área de superfície = 4 . π . r² Volume = 4 . π . r³3 Legenda: r = raio; h = altura 176 XI - Sólidos Platônicos São poliedros regulares, em que todas suas faces são formadas por polígonos regulares e congruentes. Exemplos: 177 1. Uma pirâmide reta de base quadrada foi soldada sobre um prisma reto de bases congruentes à base da pirâmide, formando um sólido geométrico parecido com o da figura. Sabendo que a aresta da base do prisma mede 6 cm e que sua altura e a altura da pirâmide medem o dobro da aresta da base do prisma, qual o volume do sólido geométrico formado nessa construção? a) 144 cm3 b) 256 cm3 c) 288 cm3 d) 432 cm3 e) 576 cm3 178 2. Um piscicultor cria uma espécie de peixe em um tanque cilíndrico. Devido às características dessa espécie, o tanque deve ter, exatamente,2 metros de profundidade e ser dimensionado de forma a comportar 5 peixes para cada metro cúbico de água. Atualmente, o tanque comporta um total de 750 peixes. O piscicultor deseja aumentar a capacidade do tanque para que ele comporte 900 peixes, mas sem alterar a sua profundidade. Considere 3 como aproximação para π. O aumento da medida do raio do tanque, em metro, deve ser de: 3. Um clube deseja produzir miniaturas em escala do troféu que ganhou no último campeonato. O troféu está representado na Figura 1 e é composto por uma base em formato de um paralelepípedo reto- retângulo de madeira, sobre a qual estão fixadas três hastes verticais que sustentam uma esfera de 30 cm de diâmetro, que fica centralizada sobre a base de madeira. O troféu tem 100 cm de altura, incluída sua base. 179 A miniatura desse troféu deverá ser instalada no interior de uma caixa de vidro, em formato de paralelepípedo reto-retângulo, cujas dimensões internas de sua base estão indicadas na Figura 2, de modo que a base do troféu seja colada na base da caixa e distante das paredes laterais da caixa de vidro em pelo menos 1 cm. Deve ainda haver uma distância de exatos 2 cm entre o topo da esfera e a tampa dessa caixa de vidro. Nessas condições deseja-se fazer a maior miniatura possível. A medida da altura, em centímetro, dessa caixa de vidro deverá ser igual a: A)12 B)14 C)16 D)18 E)20 180 4. Num recipiente com a forma de paralelepípedo reto-retângulo, colocou-se água até a altura de 8 cm e um objeto, que ficou flutuando na superfície da água. Para retirar o objeto de dentro do recipiente, a altura da coluna de água deve ser de, pelo menos, 15 cm. Para a coluna de água chegar até essa altura, é necessário colocar dentro do recipiente bolinhas de volume igual a 6 cm3 cada, que ficarão totalmente submersas. O número mínimo de bolinhas necessárias para que se possa retirar o objeto que flutua na água, seguindo as instruções dadas, é de: A)14 B)16 C)18 D)30 E)34 181 5. Calcule a área da base, a área lateral e a área total de um prisma reto que apresenta 20 cm de altura, cuja base é um triângulo retângulo com catetos que medem 8 cm e 15 cm. 6. (Enem-2012) Maria quer inovar sua loja de embalagens e decidiu vender caixas com diferentes formatos. Nas imagens apresentadas estão as planificações dessas caixas. Quais serão os sólidos geométricos que Maria obterá a partir dessas planificações? a) Cilindro, prisma de base pentagonal e pirâmide b) Cone, prisma de base pentagonal e pirâmide c) Cone, tronco de pirâmide e prisma d) Cilindro, tronco de pirâmide e prisma e) Cilindro, prisma e tronco de cone 182 7. Qual a área da esfera de raio √3 m? 8. Qual o volume da esfera de raio ³√3 cm? 183 1. O volume desse sólido geométrico é dado pela soma do volume da pirâmide (V1) e do volume do prisma (V2). Em outras palavras, o volume total (V) é dado por: V = V1 + V2 Todas as arestas da base do prisma mede 6 cm, pois sua base é quadrada. Além disso, sua altura mede o dobro da aresta da base, portanto, 12 cm. O mesmo vale para a pirâmide: as arestas da base medem 6 cm, e a altura mede 12 cm. Isso ocorre porque as bases dos dois sólidos são congruentes. O volume de uma pirâmide qualquer é determinado por: V = Ab·h 3 Como a base da pirâmide é quadrada e possui aresta de 6 cm, teremos: Ab = l2 Ab = 62 Ab = 36 184 O volume dessa pirâmide será: V1 = Ab·h/3 V1 = 36·12/3 V1 = 432/3 V1 = 144 cm3 Como as bases do prisma e da pirâmide são congruentes, suas áreas são iguais. A fórmula do volume do prisma é: V2 = Ab·h V2 = 36·12 V2 = 432 cm3 Para finalizar o exercício, basta calcular a área total do sólido geométrico: V = V1 + V2 V = 144 + 432 V = 576 cm3 Alternativa correta: letra E 2. Inicialmente, o tanque está comportando 750 peixes, então podemos descobrir o seu volume usando uma regra de três simples: 5 peixes - 1 m³ 750 peixes = x m³ 185 5 . x = 750 . 1 x = 750/5 x = 150 m³ O volume inicial do tanque é de 150 m³, como a altura vale 2m, então podemos encontrar seu raio. Vc = π . R² . h 150 = 3 . R² . 2 R² = 150/6 R² = 25 R = 5 m Num segundo momento, o piscicultor decide aumentar o raio desse tanque e manter sua altura (2m), de modo que ele comporte 900 peixes, novamente podemos obter este volume usando uma regra de três simples. 5 peixes - 1 m³ 900 peixes = x m³ 5 . x = 900 . 1 x = 900/5 x = 180 m³ Hora de calcular o tamanho do raio do novo tanque. 186 Vc = π . R² . h 180 = 3 . R². 2 R² = 30 R = √30 m Para encontrarmos o aumento que deve ser feito no raio do tanque, basta calcular (Raio Maior - Raio Menor). Sendo assim, o aumento da medida do raio do tanque, em metro, deve ser de ( √30 - 5 ) m. Alternativa correta: letra a. 3. O troféu original tem medidas 50 cm x 50 cm x 100 cm, ou seja, sua base é quadrada. Também podemos dizer que ele proporcionalmente tem medidas X, X e 2X. Então, qualquer miniatura deste troféu terá também base quadrada e essas mesmas proporções entre suas medidas. Iremos criar a maior miniatura possível cuja base possa ser inserida numa caixa de vidro que tem área da base com as seguintes seguintes medidas: 8 cm x 10 cm. Além disso, a base da miniatura do troféu deverá estar distanciada de 1 cm (no mínimo) das paredes laterais da caixa de vidro. Como queremos a maior miniatura possível, então vamos deixar a distância entre as bases exatamente no valor mínimo de 1 cm. Assim, nos sobra uma área de 6 cm x 8 cm para a miniatura do troféu. Veja a seguir uma representação da base máxima possível para a miniatura do troféu. 187 Como a base do troféu original tem o formato de um quadrado, então o quadrado máximo que podemos inserir no espaço 6 cm x 8 cm é o quadrado de lado igual a 6 cm. Logo, as dimensões da miniatura do troféu serão: 6 cm, 6 cm e 12 cm (respeitando a proporção X, X, 2X). A altura da miniatura do troféu vale 12 cm, ainda temos que somar 2 cm para que haja uma distância entre o topo da esfera e a tampa da caixa de vidro. Finalmente, a medida da altura, em centímetro, dessa caixa de vidro deverá ser igual a 12 + 2 = 14 cm. Alternativa correta: letra b. 4. Como o recipiente está cheio até a altura de 8 cm. De acordo com o enunciado, deve-se acrescentar água até o volume atingir 15 cm. O restante de água que precisa ser acrescido corresponde a forma de um prisma de base 3 cm por 4 cm e altura 7 cm. Logo, o volume a ser acrescido é de 84 cm3. Após essa etapa, basta fazer uma regra de três, onde uma bolinha corresponde a 6 cm3 e x bolinhas corresponde a 84 cm3. Após os devidos cálculos, x=14. Alternativacorreta: letra A 188 5. Resposta correta: Ab = 60 cm2; Al = 800 cm2 e At = 920 cm2. Antes de mais nada, para descobrirmos a área da base, devemos lembrar a fórmula para encontrar a área do triângulo Logo, Ab= 8.15/2 Ab=60 cm2 Por conseguinte, para encontrar a área lateral e a área da base devemos lembrar do Teorema de Pitágoras, donde a soma dos quadrados de seus catetos corresponde ao quadrado de sua hipotenusa. Ele é representado pela fórmula: a2=b2+c2. Assim, por meio da fórmula devemos encontrar a medida da hipotenusa da base: Logo, a2=82+152 a2=64+225 a2= 289 a=√289 a2=17 cm Área Lateral (soma das áreas dos três triângulos que formam o prisma) Al= 8.20+15.20+17.20 Al= 160+300+340 Al=800 cm2 Área Total (soma da área lateral com o dobro da área da base) 189 At=800+2.60 At=800+120 At=920 cm2 Assim, as respostas do exercício são: Área da Base: Ab = 60 cm2 Área Lateral: Al = 800 cm2 Área Total: At = 920 cm2 6. Resposta correta: a) Cilindro, prisma de base pentagonal e pirâmide. 7. Para calcular a área da superfície esférica, utiliza-se a expressão: Ae=4.п.r2 Ae = 4. п. (√3)2 Ae = 12п 8. Para calcular o volume da esfera, utiliza-se a expressão: Ve = 4/3.п.r3 Ve = 4/3.п.(³√3)3 Ve = 4п.cm3 Portanto, o volume da esfera de raio ³√3 cm é de 4п.cm3. Logo, a área da esfera de raio √3 m, é de 12 п. 190 191 I - Definição Podemos definir uma função, de uma forma simples, como sendo a relação entre duas grandezas variáveis. Mas, conforme houve uma evolução na matemática, podemos também definir uma função como na imagem a seguir e na definição formal de uma função: Dados os conjuntos X e Y, uma função f: X → Y (lê-se: uma função de X em Y) é uma regra que determina como associar a cada elemento x um único y = f(x). 1. O que são funções? 192 2. Pares Ordenados Chama-se par todo conjunto formado por dois elementos. Assim {1, 2}, {3, 1}, {x, y} indicam pares. Tomemos o par ordenado (2, 1), subentende-se que o primeiro elemento corresponde à incógnita x e o segundo à incógnita y no plano cartesiano. Exemplo: Em um gráfico de uma função, encontram-se diversos pares ordenados. Pode se traçar então uma linha conectando estes pontos. 193 Como será visto adiante, as noções sobre plano cartesiano são fundamentais para a elaboração do gráfico de uma função. Assim, dê as coordenadas dos seguintes pontos: Exercício: 194 II - Função Afim Também chamada de Função do Primeiro Grau, a Função Afim é definida como y = ax + b. "y" é uma imagem que varia em função pode ser representado por "f(x)", logo f(x) = ax + b. Exemplos de função afim são: 1 y = 2x + 3 em que a = 2 e b = 3 2 y = -12x em que a = -12 e b = 0 1. Lei de Formação f(x) = ax + b 195 2. Coeficiente Angular Dada uma função f(x)= ax + b, o termo a é denominado de taxa de variação ou de coeficiente angular (em caso de gráfico), porque é ele que determina o quanto a função cresce ou decresce. Exemplo: Um táxi cobra um valor fixo de bandeirada no valor de R$ 4,50 e a cada quilômetro rodado cobra um valor adicional de R$ 2,00. Caso uma pessoa entre no táxi e não ande, o preço da corrida será de R$ 4,50. Ao andar 1 quilômetro, o preço subirá para R$ 6,50. Ao andar 2 quilômetros, o preço será de R$ 8,50. Repare que a taxa de crescimento a cada quilômetro é de R$ 2,00. Logo, a taxa de crescimento da função é 2 e a lei de formação será f(x) = 2x + 4,50, onde x é a quantidade de quilômetros rodados. Há ainda como calcular o coeficiente angular por meio da fórmula m = ∆y / ∆x. Falaremos mais sobre isso no módulo de geometria analítica. 196 3. Coeficiente Linear Dada uma função afim f(x) = ax + b, b é o coeficiente linear da função. A partir do coeficiente linear, é possível determinar onde o gráfico da função afim intersecta o eixo das ordenadas e isso acontece com o x=0. Exemplo: Na função f(x) = 3x + 2 A função irá intersectar a o eixo das ordenadas no ponto (0,2). Para provar este fato, basta zerar o valor de x. Fazendo isso, substitui-se o valor de x pelo número 0. Assim, pode-se resolver a equação, como a seguir, em que f(0), ou y quando x = 0, é uma incógnita: f(0) = 3 · 0 + 2 = 2 Isto pode ser observado na unidade a seguir: gráfico da Função Afim 197 4. Gráfico O gráfico de uma função do 1º grau é representada no Plano Cartesiano, e é formada por uma reta oblíqua aos eixos X (horizontal) e Y (vertical). Desta forma, para construirmos seu gráfico basta encontrarmos pontos que satisfaçam a função. Exemplo do gráfico de uma função afim: 198 5. Função Crescente e Descrescente Quando o coeficiente angular é maior que 0 (positivo), a função será crescente. Isso significa que conforme o valor de x aumenta, o valor de y também aumenta. Quando o coeficiente angular é menor que 0 (negativo), a função será decrescente. Isto significa que conforme x aumenta, y diminui. Exemplo: Percebe-se que quando o valor do coeficiente angular é positivo, a função é crescente, e o oposto quando o coeficiente é negativo. 199 6. Zero da Função Afim O zero da função afim trata-se do valor da raiz da função. Em outras palavras, trata-se do valor de x em que a reta da função f(x) intersecciona com o eixo X (horizontal). Para funções constantes com y ≠ 0, não há raíz da função (ou zero da função) Representação gráfica: y = 0 quando x = 2 200 Mas como se encontra o 0 da função sem o uso de um gráfico? Para determinarmos o zero ou a raiz de uma função basta considerarmos f(x) (ou y) = 0. Substituímos este valor na fórmula da função, assim resolvendo-a. Confira no exemplo a seguir: Exemplo: f(x) = 3x - 9 0 = 3x - 9 3x = 9 x = 3 201 III - Função Quadrática Esta função é definida como sendo uma equação do 2° grau na forma: ax + bx + c. Com “a” diferente de 0. 1. Lei de Formação 2 f(x) = ax + bx + c2 Alguns exemplos de função quadrática são: 1 f(x) = 2x² + 5x + 7, em que 'a' = 2, 'b' = 5 e 'c' = 7 2 f(x) = -x², em que 'a' = -1, 'b' = 0 e 'c' = 0. 3 f(x) = x² + x + 1, em que 'a' = 1, 'b' = 1 e 'c' = 1. 4 f(x) = 6x² + 5, em que 'a' = 6, 'b' = 0 e 'c' = 5. 202 2. Gráfico da Função Quadrática Funções quadráticas são representadas como parábolas no plano cartesiano. xx yy O coeficiente a: Se o valor de a na equação for positivo (a > 0), a parábola tem sua concavidade virada para cima. Se o valor de a for negativo (a < 0), a parábola tem sua concavidade virada para baixo. Confira nas figuras a seguir: 203 O coeficiente c: A letra c também nos dá uma informação muito importante. Com ela sabemos onde a parábola corta o eixo y. Veja: Isso ocorre pois quando x = 0, o fator "a" e "b" da função são zerados, sobrando apenas o fator independente c. f(x) = ax + bx + c 2 f(0) = a.0 + b.0 + c 2 f(0) = c 204 3. Zeros da Função Quadrática Os zeros da função quadráticas tratam-se das raízes da equação do segundo grau. É o momento em que a função passa por dois pontos no eixo x. São escritos como x e x Para encontrá-las, é preciso substituir y por 0 na função, pois o encontro com o eixo x só ocorre quando y = 0. Agora, basta resolver a equação do segundo grau com Bhaskara ou Soma e Produto (Para mais informações, leia o módulo 1), assim encontrando as raízes da função. 1 2 Os pontos x e x são os momentos em que a função intersecta com o eixo x. 1 2 205 4. Forma fatorada da função quadrática Agora que sabemos como calcular as raízes da função,pode- se também escrever a função de forma fatorada. Sua fórmula é: y = a (x - x ) (x - x )1 2 Pode ser muito útil quando se tem as raízes mas não a equação da função. Exemplo: [Resolução na próxima página] 206 Resolução: De acordo com o gráfico, as raízes dessa função do segundo grau são 1 e 5. Portanto, a função que representa a parábola é da forma: y = a(x - 1)(x - 5) Observe que a parábola passa pelo ponto (0,5). Então, substituindo esse ponto na função acima: 5 = a . (0 - 1) . (0 - 5) 5 = 5a a = 1 y = 1 . (x - 1) . (x - 5) = x² - 6x + 5Substituindo o valor de a na equação, temos: Agora substituindo o valor de x de cada alternativa na equação, apenas a opção b (3, - 4) possui ambas coordenadas que correspondem: 3² - 6.3 + 5 = -4 Logo, o ponto (3,-4) pertence. Alternativa correta = b 207 4. O Discriminante ∆ Como vimos no módulo 1, para calcular uma equação do segundo grau por meio de Bhaskara (Fórmula da Quadrática), deve se utilizar o discriminante ∆ (b - 4.a.c) Há algumas condições relacionadas ao Discriminante ∆ nas equações polinomiais do segundo grau que são idênticas para as funções quadráticas: 2 Primeira condição: Quando Δ > 0, a função possui duas raízes reais diferentes. A parábola interceptará o eixo x em dois pontos distintos. Segunda condição: Quando Δ = 0, a função possui uma única raiz real. A parábola tem somente um ponto em comum, que tangencia o eixo x. Terceira condição: Quando Δ < 0, a função não possui raiz real; logo, a parábola não intercepta o eixo x. 208 Para ∆ > 0: a > 0 a < 0 Para ∆ = 0: a > 0 a < 0 Para ∆ < 0: a > 0 a < 0 209 5. O vértice da Parábola Já descobrimos o formato do gráfico de uma função quadrática, onde esse gráfico corta os eixos x e y, basta agora descobrirmos as coordenadas x e y do vértice (escritos x vértice, ou x , e y vértice, ou y ) ou seja, o ponto de valor máximo, quando a < 0, ou o ponto mínimo, quando a > 0. Veja: v v 210 Para calcular o x vértice e y vértice de uma função quadrática, têm-se 2 fórmulas, que envolvem os fatores a, b, e c, além do discriminante ∆: x = v -b2 . a y = v -∆4 . a e: Além disso, como funções quadráticas são simétricas, o x vértice é equidistante das duas raízes. Por isso, o x vértice também pode ser calculado como a média aritmética das duas raízes da função. 211 V - Função Trigonométrica Devido a ser um tópico que cai pouquíssimo no Enem, não fizemos este resumo, mas deixaremos alguns links abaixo e PDFs na pasta do Drive caso te interesse em ler sobre: - TodaMatéria: https://www.todamateria.com.br/funcoes-trigonometricas/ - Brasil Escola: https://brasilescola.uol.com.br/matematica/funcoes- trigonometricas-1.htm 212 1. 213 2. 3. 214 4. 5. 215 6. (Enem - 2017) A igreja de São Francisco de Assis, obra arquitetônica modernista de Oscar Niemeyer, localizada na Lagoa da Pampulha, em Belo Horizonte, possui abóbadas parabólicas. A seta na Figura 1 ilustra uma das abóbadas na entrada principal da capela. A figura 2 fornece uma vista frontal desta abóbada, com medidas hipotéticas para simplificar os cálculos. Qual a medida da altura H, em metro, indicada na Figura 2? a) 16/3 b) 31/5 c) 25/4 d) 25/3 e) 75/2 216 7. (UNESP - 2017) Uma função quadrática f é dada por f(x) = x2 + bx + c, com b e c reais. Se f(1) = –1 e f(2) – f(3) = 1, o menor valor que f(x) pode assumir, quando x varia no conjunto dos números reais, é igual a a) –12. b) –6. c) –10. d) –5. e) –9. 217 1. Ao analisar o gráfico, vemos que a opção B tem a história que mais se adequa ao caso. Pois, tal história conta a parte de afastar-se de casa, de voltar e, por fim, partir. 2. O gráfico que melhor representa a variação da quantidade da droga no organismo é a letra E. 3. Como os pontos estão alinhados, podemos concluir que: O coeficiente angular dado pelo 3º e 4º pontos é igual ao coeficiente angular dado pelo 1º e 3º. Portanto:, por regra de 3: k - 14 14 - 5 7 - 6 6 - 0= => k = 15,5 218 O coeficiente angular dado pelo 2º e 3º pontos é igual ao coeficiente angular dado pelo 1º e 3º. Logo, por regra de três: 14 - 8 14 - 5 6 - m 6 - 0= => m = 2 Portanto, m + k = 15,5 + 2 = 17,5 Opção C 4. Vamos analisar cada afirmação: I. FALSA f(x) é uma função decrescente, o que significa que quando maior o x, menor o valor de f(x). Então x2 > x1, por ser decrescente, f(x2) < f(x1) II. VERDADEIRA A função cruza o eixo x no valor de x = 1. Portanto, podemos perceber pelo gráfico que se x > 1, f(x) está abaixo do eixo x, portanto, f(x) < 0. III. FALSA O ponto (-1, 1) pertence ao gráfico, mas o ponto (0, 0) não, o que significa que o coeficiente angular da reta é diferente de -1. Portanto, o ponto (-2, 2) não pertence ao gráfico. 219 IV. VERDADEIRA Para achar a lei de formação, basta encontrar os coeficientes a e b da função. O coeficiente b é encontrado igualando x = 0 e observando o valor de f(x). Quando x = 0, f(x) = 1/2, então b = 1/2. Tendo o valor de b, basta escolher de x e f(x) e achar o valor de a. Utilizando o ponto (-1, 1): 1 = -a + 1/2 a = 1/2 - 1 a = - 1/2. A lei de formação é: f(x) = -1/2x + 1/2 = -1/2 (x-1) Resposta: E 5. Basta usar a lei de formação da função afim, substituindo os valores para obter a resposta: Y = quantidade de trabalhadores X= número de meses a partir de janeiro y = (880 605 – 4 300) + 4300 . (x – 1) => y = 872 005 + 4300x Como a pergunta quer saber a quantidade de trabalhadores por mês A PARTIR DE JANEIRO, deve-se remover 1 mês de x, e 4300 trabalhadores (para descobrir o número inicial de trabalhadores em janeiro). Resposta: C 220 6. Como funções quadráticas são simétricas, sabe-se que que as raízes são -5 e 5. Percebe-se também que o ponto (4,3), pertence à parábola. Com base em todas essas informações, vamos utilizar a forma fatorada da equação do 2º grau, ou seja: y = a . (x - x1) . (x - x2) Para o ponto x = 4 e y = 3, temos: 3 = a . (4 - (-5) ) . (4 + 5) 3 = -9 . a a = -1/3 221 Conhecendo o valor de a, podemos calcular o valor da altura (y ) usando novamente a forma fatorada da equação do 2º grau. Para isso, consideramos x = 0, conforme indicado no gráfico acima: H y = -1/3 . (0 - 5) . (0 + 5) y = 25 / 3 Resposta = D 7. O gráfico da função apresentada é uma parábola com a concavidade voltada para cima, pois a = 1 (positivo). Sendo assim, o menor valor da f(x) será a coordenada y do seu vértice. Agora temos que calcular o y vértice usando sua fórmula: y = -∆/ 4 . a Assim, para encontrar o vértice é necessário conhecer os valores de b e c. Para tal, iremos utilizar as informações, substituindo os valores de x e y na função. Ou seja: v Expressão I : f(1) = - 1 ⇒ 1 + 1 . b + c = - 1 ⇒ b + c = - 22 Expressão II : f(2) - f(3) = 1 ⇒ 22+ 2 . b + c - (32 + 3 . b + c) = 1 ⇒ 4 + 2b +c - 9 - 3b - c = 1 ⇒ - 5 - b = 1⇒ b = - 6 222 Substituindo o valor encontrado de b, na expressão I, temos: - 6 + c = - 2 ⇒ c = - 2 + 6 ⇒ c = 4 Assim, podemos escrever a função em sua forma geral: f(x) = x - 6x + 4 Agora basta calcular o y vértice por sua fórmula: 2 y = -∆ / 4 . av y = - (b - 4 . a . c) / 4 . a y = - (-6 - 4 . 1 . 4) / 4 . 1 v v 2 2 y = - (36 - 16) / 4 v y = -5v Solução = d 223 224 Parte 1 - Probabilidade 225 I - Definições: Probabilidade: É a área da matemática que vai realizar o estudo de possíveis resultados de um experimento aleatório e quais as chances de um evento acontecer. Obs: a probabilidade de um evento ocorrer só varia entre os números maiores ou iguais a 0 e menores ou iguais a 1. Evento: Resultado esperado na realização de um experimento aleatório - geralmente representado pela letra (E). Experimento aleatório: Os resultados podem se diferenciar conforme o experimento é repetido (ex.: Qual face cairá para cima no lançamento de um ou mais dados honestos?). Experimento não - aleatório: O resultado sempre é previsto e acertado (ex.: No lançamento de uma caneta do topo de um edifício com direção para o chão, o que acontecerá com a caneta?). Espaço Amostral: conjuntos de possíveis resultados - geralmente representado pela letra (U). 226 Probabilidade geral: Probabilidade da união de dois eventos: Essa probabilidade está relacionada ao conectivo “ou”, ou seja, ela consistirá na soma de duas probabilidades menos a intersecção delas (para evitar contar os mesmos elementos duas vezes). Ex.: No lançamento de um dado qual a probabilidade de cair um númeropar ou um número primo? II - Fórmulas: P = n(E) n(U) P = P(A) + P(B) - P(A∩B) 227 5 3 3 1 6 6 6 6 _ _ _ _+= - Obs: O ⅙ faz referência ao número “2” que é primo e par ao mesmo tempo. Probabilidade da intersecção de dois eventos dependentes: P(A∩B) = P(A/B) . PB Essa probabilidade também está relacionada ao conectivo “e”, ou seja, ela consistirá na multiplicação de duas probabilidades, contudo o primeiro evento dependerá do segundo. Ex.: Em uma determinada urna, existem 10 bolas brancas e 10 bolas pretas. Ao retirar 2 bolas dessa urna, qual a probabilidade de se pegar duas bolas pretas, sabendo que não ocorrerá reposição de bolas na urna? 228 10 9 90 20 19 380 __ __ ___. = Obs: Note que no segundo evento ocorreu uma diminuição no espaço amostral devido ao fato da ocorrência da não reposição de bolas. 229 1. Um dado é viciado, de modo que a probabilidade de observarmos um número na face de cima é proporcional a esse número. Calcule a probabilidade de: a) ocorrer número par; b) ocorrer número maior ou igual a 5. 2. Uma urna contém 30 bolas numeradas de 1 a 30. Uma bolinha é escolhida e é observado seu número. Seja Ω = {1, 2, 3, ..., 29, 30}. Descreva as possibilidades de cada evento: a) o número obtido é par b) o número obtido é ímpar c) o número obtido é primo d) o número obtido é maior que 16 e) o número é múltiplo de 2 e de 5 f) o número é múltiplo de 3 ou de 8 g) o número não é múltiplo de 6 230 3. (Enem - 2013) Numa escola com 1 200 alunos foi realizada uma pesquisa sobre o conhecimento desses em duas línguas estrangeiras, inglês e espanhol. Nessa pesquisa constatou-se que 600 alunos falam inglês, 500 falam espanhol e 300 não falam qualquer um desses idiomas. Escolhendo-se um aluno dessa escola ao acaso e sabendo-se que ele não fala inglês, qual a probabilidade de que esse aluno fale espanhol? a)1/2 b)5/8 c)1/4 d)5/6 e)5/14 231 1) Ω = {1, 2, 3, 4, 5, 6} P2 = 2p1 P3 = 3p1 P4 = 4p1 P5 = 5p1 P6 = 6p1 1= p + 2p + 3p + 4p + 5p +6p ==>1 = 21p ==> p = 1/21 a) par {2,4,6} ==>P=2/21 +4/21+6/21 =12/21 b) 2,4,6,5 ==>P=12/21 +5/21 =17/21 2) a) {2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30} b) {1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,13,25,27,29} c) {2,3,5,7,11,13,17,19,23,29} d) {17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30} e) {10,20,30} f) {3,6,8,9,12,15,16,18,21,24,27,30} g) Basta fazer a diferença entre Ω e o conjunto dos múltiplos de 6, isto é, G = Ω - {6, 12, 18, 24, 30}. 232 3) A partir do Diagrama, temos: (600-x) + x + (500-x) + 300 = 1200 -x = 1200 - 600 - 500 - 300 x= 200 Os alunos que não falam inglês somam: 300+300=600 A probabilidade de um aluno que não fala inglês falar espanhol é: 300/600 = ½ Alternativa correta A 233 Parte 2 - Análise Combinatória 234 I - Definições: Com repetição: São arranjos em que o número de possibilidades não diminui ao serem utilizadas. Ex.: Possibilidades de letras da placa de um carro. Sem repetição: São arranjos cujas possibilidades diminuem conforme elas são usadas. Ex.: Possibilidades de países ganharem a copa do mundo. É o ramo da matemática que está presente em probabilidade que vai estudar as possíveis combinações. Princípio fundamental da contagem (PFC): Afirma que o número de possibilidades de mais de uma decisão é tida pelo produto delas. Arranjos: Arranjos são a aplicação do princípio fundamental contagem e são divididos em “com repetição” e “sem repetição”. Fatorial: essa ferramenta da matemática é usada para indicar uma multiplicação de um número por seus antecessores naturais até o 1 e ela é representada pelo símbolo “!”. 235 Permutação: Consiste na troca de posições dos elementos. Sua fórmula é o “fatorial” do número de possibilidades, ou seja, é o número vezes todos seus antecessores naturais e ela é representada pelo símbolo “!”. Esse ramo da combinatória pode ser dividido em “com repetição” e “sem repetição”. 7! = 7.6.5.4.3.2.1 236 Exemplo: n! Com repetição: São permutações que existem elementos repetidos dentro das possibilidades. Em casos de permutação com repetição, o número total de possibilidades deve ser dividido pela quantidade de elementos repetidos. Ex.: Número de anagramas da palavra Mississipi. Sem repetição: São permutações nas quais não existe elemento repetido em nenhuma das possibilidades, logo sua fórmula é a fórmula da permutação. Ex.: Número de anagramas da palavra “Roma”. 4! 4! . 4! 10! II - Fórmulas da permutação: 237 Permutação circular: Esse tipo de permutação envolve uma troca de posições em torno de uma circunferência. Ex.: Número de possibilidades que se pode organizar 4 amigos em torno de um círculo. Sua fórmula é: Combinação: A combinação é o ramo da análise combinatória que vai estudar a formação de conjuntos de elementos. Perceba que a principal diferença da combinação para a permutação é que na permutação a ordem importa, já na combinação não. Sua fórmula é: (n - 1)! (n - p)! p! n! Onde “n” representa o número de possíveis escolhas e “p” o que você deve escolher para resolver a questão. 238 Combinação com repetição: Esse tipo de questão, geralmente, vai exigir que você desenvolva uma etapa antes de partir para a combinação usual. Sua fórmula continua sendo a da combinação simples, contudo antes de realizar a combinação, faça a seguinte fórmula: Onde “n” é o número de opções que podem ser escolhidas e “p” é o número de elementos que você vai escolher. Feito a primeira etapa, o número encontrado será o “n” da combinação simples, ou seja, será o número de opções disponíveis à escolha que será feita na segunda etapa, já o “p” não mudará. n + p - 1 239 Arranjos 1. Um homem vai a um restaurante disposto a comer um só prato de carne e uma só sobremesa. O cardápio oferece oito pratos distintos de carne e cinco pratos diferentes de sobremesa. De quantas formas pode o homem fazer sua refeição? 2. Numa festa existem 80 homens e 90 mulheres. Quantos casais diferentes podem ser formados? 3. Num concurso com 12 participantes, se nenhum puder ganhar mais que um prêmio, de quantas maneiras poderão ser distribuídos um primeiro e um segundo prêmios? 4. Um homem possui 10 ternos, 12 camisas e 5 pares de sapatos. De quantas formas poderá ele vestir um terno, uma camisa e um par de sapatos? 5. Um automóvel é oferecido pelo fabricante em 7 cores diferentes, podendo o comprador optar entre os motores 2000 cc e 4000 cc. Sabendo-se que os automóveis são fabricados nas versões “standard”, “luxo” e “superluxo”, quais são as alternativas do comprador? er divididos e colocados em 3 salas, sendo 4 na primeira, 5 na segunda e 3 na terceira? 240 Permutação 1. Quantos anagramas existem para a palavra “anagrama”? 2. Quantas palavras distintas podemos formar com a palavra PERNAMBUCO? Quantas começam com a sílaba PER? 3. Dispomos de seis cores diferentes. Cada face de um cubo será pintada com uma cor diferente, de forma que as seis cores sejam utilizadas. De quantas maneiras diferentes isso pode ser feito, se uma maneira é considerada idêntica a outra, desde que possa ser obtida a partir desta por rotação do cubo? 4. Uma peça para ser fabricada deve passar por 7 máquinas, sendo que a operação de cada máquina independe das outras. De quantas formas as máquinas podem ser dispostas para montar a peça? 5. De quantas formas 12 crianças podem formar uma roda? Combinação 1. Dez clubes de futebol disputaram um campeonato em dois turnos. No final, dois clubes empataram na primeira colocação, havendo mais um jogo de desempate. Quantos jogos foram disputados? 2. De quantas formas 12 estudantes podem ser divididos e colocados em 3 salas, sendo 4 na primeira, 5 na segunda e 3 na terceira? 241 3. Uma mercearia tem em seu estoque pacotes de café de 6 marcas diferentes. Uma pessoa deseja comprar 8 pacotes de café. De quantas formas pode fazê-lo? 9! 4!5! 2 . 4!5! 9!/2 4!5!/2 Questões - Enem 1- Nos livros Harry Potter, um anagrama do nome dopersonagem “TOM MARVOLO RIDDLE” gerou a frase “I AM LORD VOLDEMORT”. Suponha que Harry quisesse formar todos os anagramas da frase “I AM POTTER”, de tal forma que as vogais e consoantes aparecessem sempre intercaladas, e sem considerar o espaçamento entre as letras. Nessas condições, o número de anagramas formados é dado por: 1. 2. 3. 4. 5. 2- Três amigos, André, Bernardo e Carlos, moram em um condomínio fechado de uma cidade. O quadriculado representa a localização das ruas paralelas e perpendiculares, delimitando quadras de mesmo tamanho nesse condomínio, em que nos pontos A, B e C estão localizadas as casas de André, Bernardo e Carlos, respectivamente. André deseja deslocar-se da sua casa até a casa de Bernardo, sem passar pela casa de Carlos, seguindo ao longo das ruas do condomínio, fazendo sempre deslocamentos para a direita ( → ) ou para cima ( ↑ ), segundo o esquema da figura. O número de diferentes caminhos que André poderá utilizar para realizar o deslocamento nas condições propostas é: 242 4 14 17 35 48 24 31 32 88 89 1. 2. 3. 4. 5. 3- O setor de recursos humanos de uma empresa vai realizar uma entrevista com 120 candidatos a uma vaga de contador. Por sorteio, eles pretendem atribuir a cada candidato um número, colocar a lista de números em ordem numérica crescente e usá-la para convocar os interessados. Acontece que, por um defeito do computador, foram gerados números com 5 algarismos distintos e, em nenhum deles, apareceram dígitos pares. Em razão disso, a ordem de chamada do candidato que tiver recebido o número 75 913 é: 1. 2. 3. 4. 5. 243 Arranjos 1. Cada refeição consta de um par ordenado (a, b), em que a representa o tipo de carne e b a sobremesa. Logo, há 8 ⋅ 5 = 40 refeições possíveis. 2. Cada casal consiste em um par (a, b), em que a representa o homem e b a mulher. O número de casais é, portanto, 80 ⋅ 90 = 7200. 3. Qualquer premiação possível consta de um par (a, b), com a ≠ b, em que a e b representam, respectivamente, 1o e 2o colocados. Logo, há 12 ⋅ 11 = 132 possibilidades. 4. Uma forma de se vestir pode ser indicada por uma tripla ordenada (a, b, c), em que a representa o terno, b a camisa e c o par de sapatos. Temos, portanto, 10 ⋅ 12 ⋅ 5 = 600 formas de se vestir. 5. Cada escolha é uma terna ordenada (a, b, c), em que a representa a cor do automóvel, b o motor e c a versão. Assim, há 7 ⋅ 2 ⋅ 3 = 42 alternativas de compra. 244 Permutação 1. Como são oito letras e quatro delas se repetem (letra a), temos: 8!/4! = 1680 2. Cada palavra é uma permutação das letras: P, E, R, N, A, M, B, U, C, O. Logo, há 10! anagramas. Começando com a sílaba PER, devemos apenas permutar as letras: N, A, M, B, U, C, O. Logo, há P7 = 7! anagramas. 3. O número de maneiras de pintar um cubo com 6 cores é 6!. Contudo, imaginemos um observador de frente para uma determinada face, digamos a vermelha. Girando o cubo ao redor do eixo perpendicular a essa face, podemos obter 4 posições do cubo, mantendo inalterada a face vermelha. Como isso pode ser feito com todas as 6 faces do cubo, resulta que o número de possibilidades é: 6!/4.6= 30 maneiras. 4. Cada forma de dispor as máquinas para montar a peça é uma permutação das 7 máquinas disponíveis. Assim, o resultado procurado é: P7 = 7! = 5040 5. Utilizando o resultado do exercício anterior, há (12 – 1)! = 11! permutações circulares das 12 crianças. Combinação Combinação 1. Como cada jogo é uma combinação dos 10 times tomados 2 a 2, o número de jogos no primeiro turno é C10, 2. Como o torneio é disputado em 2 turnos e houve um jogo extra, o total de jogos é: 2 ⋅ C10, 2 + 1 = 91. 245 2. Cada modo de distribuir os 12 estudantes corresponde a uma partição ordenada do tipo: ({__, __, __, __}; {__, __, __, __, __}; {__, __, __}) alunos na 1a classe 2a classe 3a classe Assim, temos: (12 4) - (8 5) - (3 3) = 27720 possibilidades 3. Sejam m1, m2, ..., m6 as marcas de café. 0 problema consiste em determinar o número de soluções inteiras não negativas da equação: m1 + m2 + m3 + m4 + m5 + m6 = 8, que é, então, (6 + 8 – 1)!/8! (6 – 1)! =13!/8! 5! = 1287. 246 247 I - Sequências Numéricas O que são?1. Tratam-se de sucessões de números organizados por uma lei de formação, como a sequência de números pares, múltiplos de 3, ou mesmo números primos. Podem ou não ter um fim definido. Exemplo: (3, 6, 9, 12, 15, 18...) ou (0, 2, 4, 6, ..., 24) 2. Quais tipos caem no Enem e Vestibulares? Progressão Aritmética (P.A.) Progressão Geométrica (P.G.) 246 II - Progressão Aritmética Trata-se de uma sequência numérica em que os números se diferenciam por um valor constante (denominado razão). r = a - an n-1 Legenda: r = razão; a = enésimo termo; a = termo anterior n n-1 Exemplo: P.A. = (1, 3, 5, 7...) r = 3 - 1; ou r = 5 - 3, ou .... r = 2 1. Definição 247 Logo, uma progressão aritmética pode ser representada por: P.A. = a , (a + r), (a + 2r), (a + 3r)... 1 1 1 1 2. Termo geral de uma P.A. ex: P.A. = (4, 4 + 3, 4 + 6, 4+9, ...) ou seja, P.A. = (4, 7, 10, 13, ...) onde r = 3 O termo geral de uma progressão aritmética (P.A.) é uma fórmula usada para encontrar um termo qualquer de uma P.A., indicado por a , quando seu primeiro termo (a ), a razão (r) e o número de termos (n) que essa PA possui são conhecidos. A fórmula do termo geral da progressão aritmética é a seguinte: 1n a = a + (n – 1) · r1n 248 Essa fórmula pode ser obtida a partir de uma análise dos termos da PA. Pode ser usada para resolver diversos exercícios nos vestibulares, como no exemplo a seguir: O preço de uma máquina nova é R$ 150 000,00. Com o uso, seu valor sofre uma redução de R$ 2 500,00 por ano. Sendo assim, por qual valor o proprietário da máquina poderá vendê-la daqui a 10 anos? Solução: O problema indica que a cada ano o valor da máquina sofre uma redução de R$ 2500,00. Logo, no primeiro ano de uso, seu valor cairá para R$ 147 500,00. No ano seguinte será R$ 145 000,00, e assim por diante. Percebemos então, que essa sequência forma uma PA de razão igual a - 2 500. Usando a fórmula do termo geral da PA, podemos encontrar o valor pedido. a = a + (n – 1) · r1n Substituindo os valores, temos: a = 150 000 + (10 - 1) . (- 2 500) a = 150 000 - 22 500 a = 127 500 10 10 10 Portanto, ao final de 10 anos o valor da máquina será de R$ 127 500,00 249 Constante: Quando r = 0, e os termos se repetem toda vez. ex: P.A. = (3, 3, 3, 3...) onde r = 0 Crescente: Quando r > 0, qualquer termo a partir do segundo é maior do que o seu antecessor. ex: P.A. = (2, 6, 10, 14...) onde r = 4 Decrescente: Quando r < 0, qualquer termo a partir do segundo é menor do que seu antecessor. ex: P.A. = (2, -1, -4, -7, -10 ...) onde r = -3 3. Existem ainda diferentes tipos de P.A. 250 1 3 2 4. Soma dos termos de uma P.A. A soma de todos os termos, ou então do primeiro ao enésimo termo de uma P.A. é calculada pela seguinte fórmula: S = (a + a ) · n 2 1 n n Legenda: S = Soma dos termos; a = Enésimo fator da P.A.; n = Número de fatores nn Alternativamente, quando um problema apresentar apenas o primeiro termo e a razão da PA , pode-se utilizar essa fórmula: n . [2 · a + (n-1) · r] 1 2 S = n 5. Termo médio da P.A. Para determinar o termo médio (a ) de uma PA com termos ímpares, basta somar o primeiro e último termo, e dividí-los por 2 a = a + a 2m Legenda: a = termo médio m 1 n m 251 III - Progressão Geométrica O que é?1. Trata se de uma sequência numérica com um fator multiplicador entre cada termo, denominado razão comum (q). q = aa n n - 1 Logo, uma Progressão Geométrica pode ser representada por: PG = (a , a · q, a · q , a · q , ..., a · q ) 1 1 1 1 1 2 3 n-1 Exemplo: P.G. = (2, 6, 18, ... , 486), onde q = 3, a = 2, n = 6 1 252 2. Termo Geral da P.G. Assim como a P.A., a P.G. também possui um termo geral. Este é representado por: a = a · qn n - k k Também como a P.A., essa fórmula pode ser obtida a partir de uma análise dos termos da P.g. Pode e deve ser usada para resolver diversosexercícios nos vestibulares, como no exemplo a seguir: Calcule o oitavo termo da PG (3, 6, 12, …). Solução: Para o cálculo da razão: q = a a2 1 = 3 6 = 2 Legenda: a = enésimo termo, a = termo qualquer da P.G. n k Temos que a = 12, então usando a fórmula do termo geral: a = a · qn n - k k a = a · q8 8 - 3 3 3 a = 12 · 2 8 5 a = 384 8 253 1. Crescente: q > 0, e os termos são crescentes (a é positivo) 1 Exemplo: P.G. = (2, 6, 18, 54, ...) onde q = 3 2. Decrescente: q > 0, e os termos são decrescentes (a é negativo) 1 Exemplo: P.G. = (-5, -10, -20, -40, ... ), onde q = 2 3. Oscilante: q < 0, e os termos alternam entre positivos e negativos. Exemplo: P.G. = (5, -15, 45, -135...), onde q = -3 4. Constante: q = 1, e os termos são fixos. Exemplo: P.G. = (3, 3, 3, 3...), em que q = 1 4. Soma dos termos de uma P.G. A soma de todos os termos, ou então do primeiro ao enésimo termo de uma P.G. é calculada pela seguinte fórmula: S = a (q - 1) q - 1 n n 1 3. Existem ainda diferentes tipos de P.A. 254 a (1 - q )1 a 1 √a · a Quando a razão for menor que 1: S = n n 1 - q Quando a PG é infinita, há uma última fórmula: S = n 1 - q 5. Termo médio da P.G. Para calcular o termo médio (a ) de uma P.G. com um número ímpar de termos, basta calcular a média geométrica com o primeiro e último termo (a e a ) : m n1 a = m 1 n 255 1. Um ciclista percorre 15 km na primeira hora de uma corrida. Na segunda hora de corrida, seu rendimento cai e ele só consegue percorrer 13 km, e na hora seguinte 11 km. Continuando nesta sequência, quantos quilômetros ele conseguirá percorrer nas 6 horas de prova? 2. (Unicamp 2015) - Se (a1, a2,..., a13) é uma progressão aritmética (PA) cuja soma dos termos é igual a 78, então a7 é igual a a) 6 b) 7 c) 8 d) 9 256 3. (Enem 2013) - As projeções para a produção de arroz no período de 2012 - 2021, em uma determinada região produtora, apontam para uma perspectiva de crescimento constante da produção anual. O quadro apresenta a quantidade de arroz, em toneladas, que será produzida nos primeiros anos desse período, de acordo com essa projeção. a) 497,25 b) 500,85 c) 502,87 d) 558,75 e) 563,25 A quantidade total de arroz, em toneladas, que deverá ser produzida no período de 2012 a 2021 será de 257 3. (Enem 2016) Sob a orientação de um mestre de obras, João e Pedro trabalharam na reforma de um edifício. João efetuou reparos na parte hidráulica nos andares 1, 3, 5, 7, e assim sucessivamente, de dois em dois andares. Pedro trabalhou na parte elétrica nos andares 1, 4, 7, 10, e assim sucessivamente, de três em três andares. Coincidentemente, terminaram seus trabalhos no último andar. Na conclusão da reforma, o mestre de obras informou, em seu relatório, o número de andares do edifício. Sabe-se que, ao longo da execução da obra, em exatamente 20 andares, foram realizados reparos nas partes hidráulica e elétrica por João e Pedro. Qual é o número de andares desse edifício? a) 40 b) 60 c) 100 d) 115 e) 120 258 4. (PUC/RJ - 2017) - Os termos da soma S = 4 + 8 + 16 + ... + 2048 estão em progressão geométrica. Assinale o valor de S. a) 4092 b) 4100 c) 8192 d) 65536 e) 196883 5. Qual é o número que deve ser somado a 1, 9 e 15 para termos, nessa ordem, três números em P.G.? 6. (UERJ - 2012) Uma das consequências do acidente nuclear ocorrido no Japão em março de 2011 foi o vazamento de isótopos radioativos que podem aumentar a incidência de certos tumores glandulares. Para minimizar essa probabilidade, foram prescritas pastilhas de iodeto de potássio à população mais atingida pela radiação. A meia-vida é o parâmetro que indica o tempo necessário para que a massa de uma certa quantidade de radioisótopos se reduza à metade de seu valor. Considere uma amostra de 53I133, produzido no acidente nuclear, com massa igual a 2 g e meia-vida de 20 h. Após 100 horas, a massa dessa amostra, em miligramas, será cerca de: a) 62,5 b) 125 c) 250 d) 500 259 1. 260 2. 261 3. 262 4. 263 5. 6. 264 265 I - Trigonometria do triangulo retângulo O que é um triângulo retângulo? É aquele no qual o encontro de dois de seus lados forma um ângulo de 90 graus. O Triângulo retângulo tem certas características que permitem um cálculo de seus lados baseado em seus ângulos, ou vice- versa. b = cateto c = cateto a = hipotenusa (será sempre o lado mais longo, oposto ao ângulo de 90 graus). } Catetos - São os lados mais curtos queformam o ângulo de 90 graus. 266 1. Princípios Básicos 2. Relações Trigonométricas Ela sempre vai ocorrer no triangulo retângulo quando você tiver o valor de um ângulo, além do ângulo reto, e o valor de um dos lados, sendo o objetivo descobri outro. Ou, o valor dos lados querendo descobrir o do ângulo (mas esse caso é menos comum). ab c a = hipotenusa b = é o cateto oposto ao ângulo α c = é o cateto adjacente ao ângulo α, isso quer dizer que ele está ao lado, é um dos lados que formam o ângulo(α 267 Seno: Uma relação entre Cateto oposto (CO) e a hipotenusa (HIP), chamamos de Senodo ângulo α: sen α = COHIP Uma relação entre o Cateto oposto e o cateto adjacente chamamos de tangente de α: 268 Cosseno: Uma relação entre o Cateto adjacente (CA) e a hipotenusa (HIP) chamamos de Cosseno do ângulo α: cos α = CAHIP Tangente: tg α = COCA A melhor maneira de decorar estas fórmulas é pelo macete do SOH CAH TOA. 2. Ângulo notáveis Nesta tabela se encontram os valores correspondentes aos ângulos notáveis (30º, 45º, e 60º): 269 Por exemplo, sempre que você tiver que tiver de usar a propriedade do seno de α, sendo α = 30º , basta lembrar da tabela, e que Seno de 30º = 1/2. Essas leis servem para os triângulos que não tem ângulo de 90 Sendo a,b,c os lados dos triângulos temos: Lei dos cossenos: ( ( ( ( A C a bc a β Φ a² = b² + c² - 2 . b . c . cos a Lados: a = ?, b = 10, c = 15 e ângulo: 60º. a² = 10² + 15² - 2 . 10 . 15 . Cos 60º -> a² = 100 + 225 – 300 . 1/2 -> a² = 325 -150 -> a² = 175 -> a = √175 = 5√7 II - Trigonometria geral (Lei dos senos e dos cossenos) 270 Exemplo: B a b c Sen α sen β sen Lei do Seno: ( ( ( A B C a bc a β Φ A razão entre um lado e o seno de seu ângulo oposto é sempre a mesma. ( ( ( A B C a bc a β Φ Φ 271 = = III - Círculo trigonométrico Devido a ser um tópico que cai pouquíssimo no Enem, não fizemos este resumo, mas deixaremos alguns links abaixo e PDFs nesta pasta do Drive caso te interesse em ler sobre: - Toda Matéria: https://www.todamateria.com.br/circulo-trigonometrico/ - MUNDOEDUCAÇÃO: https://mundoeducacao.uol.com.br/matematica/circulo- trigonometrico.htm 272 1. (ENEM 2011) Para determinar a distância de um barco até a praia, um navegante utilizou o seguinte procedimento: a partir de um ponto A, mediu o ângulo visual a fazendo mira em um ponto fixo P da praia. Mantendo o barco no mesmo sentido, ele seguiu até um ponto B de modo que fosse possível ver o mesmo ponto P da praia, no entanto sob um ângulo visual 2α . A figura ilustra essa situação: Suponha que o navegante tenha medido o ângulo α=30 e, ao chegar ao ponto B, verificou que o barco havia percorrido a distância AB=2000m . Com base nesses dados e mantendo a mesma trajetória, a menor distância do barco até o ponto fixo P será: A) 1 000 m. B) 1 000 √3 m. C) 2 000 √3/3 m. D) 2 000 m E) 2 000 √3 m o 273 2. (UFS) Sobre uma rampa plana de 3,5m de comprimento e inclinação α, como mostra a figura, será construída uma escada com 7 degraus, todos de mesma altura. Se sin α = , então a altura de cada degrau, em cm, é:4 5 _ A - 20 B - 25 C - 30 D - 35 E - 40 3. (Enem - 2009) Ao morrer, o pai de João, Pedro e José deixou como herança um terreno retangular de 3 km x 2 km que contém uma área de extração de ouro delimitada por um quarto de círculo de raio 1 km a partir do canto inferior esquerdo da propriedade. Dado o maior valor daárea de extração de ouro, os irmãos acordaram em repartir a propriedade de modo que cada um ficasse com a terça parte da área de extração, conforme mostra a figura. 274 Em relação à partilha proposta, constata-se que a porcentagem da área do terreno que coube a João corresponde, aproximadamente, a (Considere = 0,58) a) 50% b) 43% c) 37% d) 33% e) 19% 275 Portanto: Como a escada tem 7 degraus, então a altura de cada um é, em metros: O que equivale a 40cm. Opção E 1. A menor distância do barco até o ponto P é, em metros: d = 2 000.cos 30° = 2 000.√3/2 = 1 000.√3 Opção B 2. Sendo x a altura da escada em relação ao solo, segue que: 276 3. A área total de extração do terreno corresponde a um quarto de círculo de raio de 1 km, cujo ângulo central é de 90°. Se os irmãos pretendem dividir a área de extração de forma igualitária, então o ângulo central do terreno de cada herdeiro deverá ser de 30°, uma vez que 90 dividido por três 3 é igual a 30. Vamos então analisar a figura que representa o terreno de João: Nós conhecemos apenas um dos lados do terreno de João, o cateto adjacente ao ângulo de 30°. Para que possamos calcular a área desse triângulo, é importante encontrar a medida do cateto oposto ao ângulo de 30°. Para tanto, vamos utilizar a fórmula para o cálculo da tangente: tg 30° = cateto oposto cateto adjacente tg 30° =x 2 √3 = x 3 2 277 Utilizando a informação cedida pelo exercício, substituiremos por 0,58: 0,58 = x 2 x = 0,58 . 2 x = 1,16 km Agora podemos calcular a área do terreno de João. Para isso, considere 2 km como a altura do triângulo e 1,16 km como sua base: A = base . altura 2 A = 2 . 1,16 2 A = 1,16 km² Para encontrar a área total do terreno deixado de herança pelo pai, basta multiplicar a base pela altura do retângulo da primeira imagem, isto é, 3 . 2 = 6 km². Para calcular a porcentagem correspondente a João, devemos encontrar o quociente entre as áreas do terreno dele e do terreno total, isto é: P = 1,16 = 0,19333... = 19,3% 6 Opção E 278 279 O logaritmo possui algumas propriedades que são pontos chave para se resolver a maioria das questões, que são: O produto de dois logaritmandos (a e b): é igual à soma de dois logaritmos de bases iguais à do logaritmo inicial. I - Definição Sendo os números reais e positivos a e b, com a ≠ 1, logaritmo de b na base a é o expoente que se deve dar à base a de modo que a potência obtida seja igual a b. log b = X <--> a = b log (a.b)= log a + log b a x x x x 280 II - Propriedades O quociente de dois logaritmandos (a e b): é igual à subtração do logaritmo de a e do logaritmo de b, ambos com a mesma base do logaritmo inicial. Potência do logaritmando: Quando o logaritmando estiver sendo elevado a algum número, esse número pode ir para frente do logaritmo realizando a operação de multiplicação. Potência na base: Já quando a base está elevada a algum número, o expoente da base realiza a operação de multiplicação, contudo ele é invertido no processo. log a = . log a b bx log a = b . log ax x b _log = log a - log bxx x a b _1 x 281 Inversão da base e logaritmando: Quando é conveniente, para mudar a base e o logaritmando de lugar, é só inverter o logaritmo, o transformando em uma fração com numerador 1. Mudança da base do logaritmo: Uma das propriedades mais relevantes, a mudança de base é uma propriedade que proporciona a possibilidade de mudar a base do logaritmo ao realizar a divisão do logaritmando (em uma nova base c) pela antiga base em um logaritmo de base igual ao logaritmando. log a = b log b log a = b log b 1 a log a c c 282 1. Calcule pela definição os seguintes logaritimos: A)Log B)Log 4 C)Log 32 2. O logaritmo de um número na base 16 é . Calcule o logaritmo desse número na base . 3. Determine o número cujo logaritmo na base a é 4 e na base é 8. 4. Calcule o logaritmo de 144 no sistema de base 2√3. 5. Determine a base do sistema de logaritmos no qual o logaritmo de √2 vale -1. 2 1_ 8 8 0,25 _2 31_ 4 a 3 _ 283 6. (ENEM 2019) A Hydrangea macrophylla é uma planta com flor azul ou cor-de-rosa, dependendo do pH do solo no qual está plantada. Em solo ácido (ou seja, com pH < 7) a flor é azul, enquanto que em solo alcalino (ou seja, com pH > 7) a flor é rosa. Considere que a Hydrangeo cor-de- rosa mais valorizada comercialmente numa determinada região seja aquela produzida em solo com pH inferior a 8. Sabe-se que pH = – log10x, em que x é a concentração de íon hidrogênio (H+). Para produzir a Hydrangea cor-de-rosa de maior valor comercial, deve- se preparar o solo de modo que x assuma: A) qualquer valor acima de 10-8. B) qualquer valor positivo inferior a 10-7. C) valores maiores que 7 e menores que 8. D) valores maiores que 70 e menores que 80. E) valores maiores que 10-8 e menores que 10-7. 284 1. 2. 3. 4. 5. 285 6. 286 287 I - Definição Geometria Analítica: É o ramo da matemática que busca representar pontos, retas, quadriláteros e outras formas geométricas por meio de expressões algébricas no plano cartesiano. Plano Cartesiano: Chama-se sistema de Coordenadas no plano cartesiano ou espaço cartesiano um esquema reticulado necessário para especificar pontos num determinado "espaço" com dimensões. II - Conceitos importantes: Pode ser calculada por uma subtração quando algum dos números dos pares ordenados for igual ao seus respectivos números do eixo “x” ou do eixo “y” do par comparado. 1. Distância entre dois pontos 288 No caso acima, a distância entre esses dois pontos é de 3 unidades. Fórmula da distância de dois pontos no plano cartesiano: Onde Δx significa a variação de x (Sempre o segundo menos o primeiro: 6 -3, nesse caso) Δy significa a variação de y (6 - 6). O ponto médio é um ponto que vai se localizar no meio de uma determinada reta. Sua fórmula é dada pela média aritmética das abscissas e ordenadas dos pontos das extremidades. 2. Ponto médio de uma reta 289 É um importante ponto para a geometria analítica, onde se busca localizar a reta no plano cartesiano. Suas equações podem ser divididas em: Equação Geral: Onde “a”, “b” e “c” serão números reais e “x” e “y” serão as coordenadas do ponto. Equação reduzida: Onde “m” será o coeficiente angular da reta e “n” o coeficiente linear, ou seja, “m” será a tangente ângulo formado entre a reta e o eixo das abscissas e “n” será a intersecção com o eixo das ordenadas. 3. Equação da reta ax + by + c = 0 y = mx + b 290 Há uma outra forma importante para calcular o “m” (coeficiente angular), que é: Contudo, essa fórmula só poderá ser aplicada se a questão lhe der dois pontos em que a reta intercepta. 4. Coeficiente Angular Esta fórmula pode, no entanto, ser reescrita multiplicando ambos os lados pelo valor do denominador, para assim encontrar a equação reduzida da reta a partir da coordenada de um só ponto: Considere que uma reta r que passa por um ponto Q (x , y ) e sejam (x, y) as coordenadas de um ponto qualquer dessa reta (distinto de Q). O coeficiente angular dessa reta é tal que: m = y - y x - x 0 0 y - y 0 = m . (x - x )0 0 0 291 Exemplo: Que passa por P(3, 1); Cujo coeficiente angular vale 2. Obtenha a equação da reta: Substituindo estes valores na equação, temos: y - 1 = 2 . (x - 3) y - 1 = 2x - 6 y = 2x - 5 292 1. Demonstre que o triângulo de vértices A(8 , 2), B(3 , 7) e C(2 , 1) é isósceles. Em seguida, calcule seu perímetro. 2. Determine o valor de x para que o ponto M(2 , 3) seja o ponto médio do segmento de extremos A(x , 5) e B(3 , x). 3. No período de fim de ano, o síndico de um condomínio resolveu colocar, em um poste, uma iluminação natalina em formato de cone, lembrando uma árvore de Natal, conforme as figuras 1 e 2. 293 A árvore deverá ser feita colocando-se mangueiras de iluminação, consideradassegmentos de reta de mesmo comprimento, a partir de um ponto situado a 3 m de altura no poste até um ponto de uma circunferência de fixação, no chão, de tal forma que esta fique dividida em 20 arcos iguais. O poste está fixado no ponto C (centro da circunferência) perpendicularmente ao plano do chão. Para economizar, ele utilizará mangueiras de iluminação aproveitadas de anos anteriores, que juntas totalizaram pouco mais de 100 m de comprimento, dos quais ele decidiu usar exatamente 100 m e deixar o restante como reserva. Para que ele atinja seu objetivo, o raio, em metro, da circunferência deverá ser de: A)4,0 B)4,87 C)5,0 D)5,83 E)6,26 294 4. A quantidade x de peças, em milhar, produzidas e o faturamento y, em milhar de reais, de uma empresa estão representados nos gráficos, ambos em função do número t de horas trabalhadas por seus funcionários. O número de peças que devem ser produzidas para se obter um faturamento de R$ 10 000,00 é: A)2000 B)2500 C)40000 D)50000 E)200000 295 5. Para criar um logotipo, um profissional da área de design gráfico deseja construí-lo utilizando o conjunto de pontos do plano na forma de um triângulo, exatamente como mostra a imagem. Para construir tal imagem utilizando uma ferramenta gráfica, será necessário escrever algebricamente o conjunto que representa os pontos desse gráfico. Esse conjunto é dado pelos pares ordenados (x;y) ∈ ℕ x ℕ , tais que: A)0xy10 B)0yx10 C)0x10, 0y10 D)0x+y10 E)0x+y10 296 1. Para demonstrar que o triângulo ABC é isósceles se faz necessário mostrar que ele possui dois lados com a mesma medida. Assim, vamos calcular a distância entres seus vértices, que será a medida de cada lado. Como demonstrado, o triângulo possui dois lados iguais, logo ele é isósceles. Para realizar a segunda parte da questão, basta somar todos os lados. 2. Para que o ponto M (2,3) seja o ponto médio do segmento de extremidades A (x, 5) e B (3,x), a equação precisa ser verdadeira: Solucionando a equação, temos que x=1. 297 3. Se a circunferência está dividida em 20 arcos iguais, então existem 20 mangueiras na circunferência. Cada mangueira medirá 5m, pois 100/20 = 5m. Logo, o raio da circunferência pode ser calculado pelo teorema de Pitágoras ou pela distância de 2 pontos, x2 + 32 = 52 , onde x=4 . Alternativa correta: Letra a 4. A resolução poderá ser feita por um regra de 3, onde 20000 peças corresponderá a 4000 de faturamento e x peças corresponderão a 10000 de faturamento. Na resolução, x é igual a 50000 peças. Alternativa correta: Letra d 5. Todos os pontos estão contidos ou abaixo da reta y=x. Logo, todos os valores de y são menores ou iguais que os valores de x, ou seja 0yx. Além disso, pela imagem, pode-se afirmar que x é menor ou igual a 10. Ou seja, 0yx10. Alternativa correta: Letra b 298 299 I - Dicas para a resolução de questões de matemática no Enem 1. Leia SEMPRE o comando da questão primeiro e entenda o que ele está pedindo (se quiser escrever na frente da questão para não cair em detratores também é uma ótima estratégia). 2. Transcreva todos os dados importantes de cada questão para não perder tempo voltando no texto. 3. Assim que receber a prova, lembre que o tempo é seu pior inimigo, logo procure resolver questões mais fáceis primeiro (regra de três, razão/proporção, estatística e escalas). 4. Questões como geometria plana, cálculo de volume ou qualquer outra questão que envolva um pouco mais de tempo para resolver são consideradas médias, então as deixe para realizar depois das questões fáceis. 300 5. Questões de análise combinatória, probabilidade e logaritmo são considerados questões difíceis pelo tempo gasto com o raciocínio delas e pela alta taxa de erro, portanto as deixe por último (elas poderão fazer uma diferença gigantesca na sua nota). 6. Não se esqueça de intercalar entre a prova de natureza e matemática, você cansará menos ao realizar as questões de cálculo (tente “fugir” das questões de física ou química que envolvam cálculos ou raciocínio muito intenso, assim você se preservará para continuar realizando matemática). 7. Em questões de gráficos, tabelas e infográficos, preste muitas atenção nos eixos e nas escalas (centímetro, milímetro, , etc), isso evitará possíveis erros por falta de atenção. 8. Caso ocorra de não saber resolver alguma questão e já estiver no final da prova, chute a questão de forma inteligente, fugindo dos extremos e procurando números próximos nas alternativas (aumentará suas chances de acerto). 301 9. Outra técnica importante de chute para a prova do Enem é o de testar alternativas; ela consiste em testar quais alternativas se encaixam no valor pedido da questão. Contudo ela possui um defeito: gastar muito tempo realizando os testes, mas você pode encurtar esse tempo ao misturar com a outra técnica já mostrada, testando as alternativas mais prováveis de ser a resposta certa. 10. Estatisticamente, as alternativas B e C são as alternativas com mais chances de serem as certas, logo olhe as com cuidado antes de marcar quaisquer outras, principalmente caso você vá chutar alguma questão. 302