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Entre Jovens 1o ano do Ensino Médio GUIA DO ALUNO Volume II Matemática 1o ano do Ensino Médio Entre Jovens 1o ano do Ensino Médio: Guia do Aluno Matemática. – São Paulo: Instituto Unibanco/CAEd, 2016. 94 p.; Vol. II. ELABORAÇÃO DO MATERIAL Coordenação Roberta de Oliveira Pesquisa e conteúdo CAEd – Centro de Políticas Públicas e Avaliação da Educação Revisão de conteúdo Grupo Mathema Produção editorial Elisa Swartele Maria Clara Wasserman Renata Buset Pesquisa iconográfica Tempo Composto ASSESSORIA DE COMUNICAÇÃO Coordenação Marina Rosenfeld Revisão de texto Ofício do Texto Projetos Editoriais Editoração eletrônica Formato Comunicação Realização Instituto Unibanco CONSELHO DE ADMINISTRAÇÃO Presidência Pedro Moreira Salles Vice-Presidência Pedro Sampaio Malan Conselho Antonio Matias Cláudio de Moura Castro Cláudio Luiz da Silva Haddad Marcos de Barros Lisboa Ricardo Paes de Barros Rodolfo Villela Marino Thomaz Souto Corrêa Netto Tomas Tomislav Antonin Zinner Diretoria Executiva Claudio José C. Arromatte Cristina Cestari Fernando Marsella Chacon Ruiz Gabriel Amado de Moura Jânio Gomes Leila Cristiane B. B. de Melo Marcelo Luis Orticelli Superintendência Executiva Ricardo Henriques Implementação de Projetos Maria Julia Azevedo Gouveia Desenvolvimento e Conteúdos Lucia Helena Couto Gestão do Conhecimento Mirela de Carvalho Planejamento e Articulação Institucional Tiago Borba Administração, Finanças e Tecnologia da Informação Fábio Santiago UMáRIOS Oficina 1 – Noções de Geometria Oficina 2 – Teorema de Tales e os triângulos Oficina 3 – Circunferência e Círculo Oficina 4 – Representações no plano Oficina 5 – Sequências numéricas e expressões algébricas Oficina 6 – Equação do 2o grau Oficina 7 – Tratamento da Informação Oficina 8 – Revisitação Referências Bibliográficas 9 33 41 48 57 66 74 84 91 9 NOçõES dE GEOMETRIA1 1a atividade: Os objetos da Geometria podem ser observados na natureza, na arquitetura, na arte e em muitos outros contextos. Por exemplo: ponto, reta e plano são elementos geométricos primi- tivos que podem estar associados a diferentes formas que estão à nossa volta. Você saberia identificar algumas formas que se parecem com estes elementos? – Ponto – Reta – Plano Ao selecionarmos um ponto A em uma reta, este ponto divide a reta em duas semirretas: A A H H A G G 10 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II O que é um ângulo? A B V lado lado Vamos classificar ângulos segundo suas medidas: C A G R S O E F B V M N Vértice: V Lados: fiVAfl e fiVBfl Ângulo agudo < 90º Ângulo obtuso > 90º Ângulo reto = 90º Ângulo raso = 180º 11 2a atividade: Examine o mapa seguinte: Ru a Jo ão Ru a Lu ís Ru a O to Rua Ana B Rua Clara Rua Maria Ru a Ru i A Miguel precisa indicar a seu amigo o caminho que deve ser seguido para sair do ponto A e chegar ao ponto B. Veja as instruções de Miguel: “Siga por uma rua perpendicular à Rua João, passe por duas paralelas a essa mesma rua e vire à esquerda na terceira paralela. Ande por essa rua, que é paralela à Rua João, até encontrar a próxima perpendicular a ela. Chegou!” Vamos ajudar o amigo de Miguel a compreender essas instruções, revendo os conceitos de retas paralelas e perpendiculares: a) dê um exemplo de duas ruas paralelas presentes no mapa anterior. b) defina o que são retas paralelas. c) dê um exemplo de duas ruas perpendiculares presentes no mapa anterior. 12 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II d) defina o que são retas perpendiculares. e) Faça o percurso, no mapa, indicado por Miguel para sair do ponto A e chegar ao ponto B. f ) descreva outra possibilidade de percurso para sair do ponto A e chegar ao ponto B. FIGURAS PLANAS São figuras que têm todos os seus pontos localizados em um único plano. triângulo retângulo pentágono círculo dodecágono 13 FIGURAS NÃO PLANAS São regiões do espaço limitadas por uma superfície fechada. cone cilindro pirâmide esfera paralelepípedo IMPORTANTE: Uma figura não plana pode ter diferentes representações planas, dependendo da maneira pela qual é observada. Por exemplo, observe as diferentes vistas de um sólido: vista superior vista lateral vista frontal 14 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II POLÍGONOS E NÃO POLÍGONOS As figuras planas podem ser classificadas quanto à natureza de seus lados. Uma figura fechada que possui todos os seus contornos retos, sem cruzamentos entre eles, é chamada de polígono. Uma figura que tem alguma linha de contorno curva é chamada de não polígono. polígonos não polígonos Podemos classificar os polígonos quanto ao número de lados: Número de lados Polígono Número de lados Polígono 1 não existe 11 undecágono 2 não existe 12 dodecágono 3 triângulo 13 tridecágono 4 quadrilátero 14 tetradecágono 5 pentágono 15 pentadecágono 6 hexágono 16 hexadecágono 7 heptágono 17 heptadecágono 8 octógono 18 octadecágono 9 eneágono 19 eneadecágono 10 decágono 20 icoságono Vamos relembrar os elementos que encontramos nos polígonos. Veja a figura a seguir: vértice ângulo interno ângulo externo lado 15 3a atividade: Agora, resolva o seguinte problema. Rosângela ficou curiosa ao perceber como as pétalas da flor desenhada a seguir encaixavam-se. x Perceba que essas pétalas têm uma forma plana que já conhecemos na Matemática. a) O x na figura representa qual elemento do polígono? b) determine o valor de x, na figura inicial. 16 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II 4a atividade: Vamos exercitar nossas habilidades em desenhos. Construção I: 1o Construa uma reta r. 2o Marque, sobre a reta r, os pontos A, B e C (com A entre B e C ). 3o Marque um ponto D que não pertença a r. 4o Trace o segmento AD. 5o Assinale os ângulos D BAB e D BAC. a) Qual é a medida de cada um desses ângulos? (Use o transferidor.) b) Calcule a soma das medidas desses ângulos que você acabou de medir. 17 Construção II: 1o Marque um ponto D na região limitada pelo ângulo reto da figura a seguir. 2o Trace o segmento AD. 3o Assinale os ângulos D BAB e D BAC: A B C a) Qual é a medida de cada um desses ângulos? (Use o transferidor.) b) Calcule a soma das medidas desses ângulos que você acabou de medir. ATIVIDADE PRáTICA Com base na brincadeira “morto e vivo”, a turma deve ser dividida em grupos. Um grupo de cada vez deve ficar à frente da sala. Com os alunos enfileirados, o professor, aleatoriamente, dá os comandos que deverão ser seguidos pelos alunos. Aquele que errar será excluído do jogo. Quando sobrar apenas um aluno, este aguardará os demais vencedores dos outros grupos. Com estes, faz-se a rodada final para determinar um único vencedor. Os comandos para o jogo são: 90° para a direita; 90° para a esquerda; 180° para a direita; 180° para a esquerda; 360° para a direita; 360° para a esquerda. 18 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II ÂNGULOS E POLÍGONOS As formas geométricas estão presentes em nossas vidas. As propriedades dos ângulos e as caracte- rísticas dos polígonos nos ajudam a resolver problemas cotidianos. O objetivo desta oficina é tratar esses assuntos de maneira mais prática. Para tanto, proporcionamos aos alunos a oportunidade de descobrir ou visualizar essas propriedades, seja por meio da regularidade ou da dedução. 1. Propriedades dos ângulos 1a atividade: Você já reparou no funcionamento de uma tesoura? Toda vez que fechamos os cabos de uma tesoura, fechamos também suas lâminas. discuta com seus colegas por que isso acontece. TESOURA 2a atividade: Prove que α = b. � � 19 3a atividade: As retas r e s são paralelas. A reta t corta r e s. Esse cruzamento forma vários ângulos. Na figura a seguir, assinalamos dois deles. Quanto mede α? � r s 41o t 4a atividade: A avaliação bimestral de desenho geométrico da escola de Joana começava com a seguinte questão: “No desenho a seguir, as retas r e s são paralelas.Sabendo disso, podemos afirmar que os ângulos α e b são congruentes? Por quê?” r s � � Joana respondeu: “Não, pois eles não são ângulos correspondentes”. Joana acertou essa questão? Justifique sua resposta. 20 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II 5a atividade: A segunda questão da avaliação de Joana dizia: “As retas m e n são paralelas. Qual a relação entre os ângulos γ e θ?” m n � � Joana respondeu: “Eles são congruentes, pois são alternos externos.” A resposta de Joana está correta? Justifique sua resposta. 21 6a atividade: Na figura a seguir, as retas a e b são paralelas. Identifique os: a) ângulos correspondentes: b) ângulos alternos internos: c) ângulos alternos externos: d) ângulos colaterais internos: e) ângulos colaterais externos: m t p o n q r a b s 2. Classificação de polígonos 2.1. Triângulos 7a atividade: Na figura a seguir, vemos a representação de um parque que será construído em uma cidade. 40 m 30 m A parte triangular representa um canteiro que será utilizado para a construção de um jardim. O responsável pela obra calculou que serão necessários 86,2 m de arame para cercar todo o jardim. Sabendo que os ângulos indicados têm mesma medida, quanto mede cada lado desse canteiro? 22 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II Classificação Nome Característica Imagem Quanto aos lados Escaleno Três lados distintos Equilátero Três lados iguais Isósceles dois lados de mesma medida Quanto aos ângulos Retângulo Um ângulo reto Obtusângulo Um ângulo obtuso Acutângulo Três ângulos agudos ✓ Propriedade: Em todo triângulo isósceles, os ângulos da base são congruentes. 2.2. Quadriláteros 8a atividade: A professora Marta desenhou no quadro os quadriláteros a seguir: retângulo losango quadrado Cite uma propriedade comum aos três. 23 Classificação Nome Características Imagem Paralelogramos Paralelogramo – Lados opostos paralelos – Ângulos opostos congruentes Retângulo – Lados opostos paralelos e congruentes – Todos os ângulos retos Quadrado – Lados opostos paralelos – Todos os lados congruentes – Todos os ângulos retos Losango – Lados opostos paralelos – Todos os lados congruentes – Ângulos opostos congruentes Trapézio Trapézio – Apenas um par de lados paralelos Trapézio isósceles – Apenas um par de lados paralelos – Lados não paralelos congruentes – Ângulos da base congruentes Trapézio retângulo – Apenas um par de lados paralelos – dois ângulos retos – Um dos lados não paralelos é perpendicular à base e coincide com a altura 24 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II 3. Soma dos ângulos internos de um triângulo 9a atividade: Para realizar um trabalho da escola, Ana precisa determinar o valor do ângulo identificado na figura a seguir, mas não sabe como. Vamos ajudá-la? b B x C a A 4. Diagonais 10a atividade: Trace as diagonais de cada um dos polígonos a seguir e preencha a tabela. Observe a regularidade entre os resultados obtidos. ATENÇÃO! n: número de lados do polígono dV: número de diagonais por vértice d: número de diagonais do polígono n 4 5 6 7 8 9 x dV d 25 5. Ângulos internos de um polígono 11a atividade: descreva uma maneira de calcular a soma dos ângulos internos do pentágono a seguir: 12a atividade: divida os polígonos a seguir em triângulos e preencha a tabela. Observe a regu- laridade entre os resultados obtidos: ATENÇÃO! n: número de lados do polígono t: número de triângulos em que o polígono foi dividido Si: soma das medidas dos ângulos internos n 3 4 5 6 7 8 9 x t Si 26 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II 13a atividade: A figura a seguir é um octógono regular, isso quer dizer que todos os seus ângulos internos são congruentes, assim como seus lados. Qual é o valor do ângulo interno desta figura? Resolva as seguintes atividades: Atividade 1. Observe os ponteiros neste relógio: decorridas três horas, qual é o ângulo formado pelos ponteiros? Atividade 2. determine o valor de x, na figura a seguir: 40o 85o 13x + 5o 5x 5x 27 Atividade 3. Em um cubo, estão desenhadas, em suas seis faces, formas planas circular, quadrada, triangular, pentagonal, hexagonal e estrela. Veja o desenho deste cubo em três posições diferentes: descubra quais são as formas planas que estão nas faces opostas. Atividade 4. Cada um dos círculos foi dividido em 8 partes iguais. Os ângulos estão indicados pelas regiões coloridas: Bb Ba Bc Bd Classifique as sentenças em verdadeiras ou falsas, segundo a figura anterior: ( ) Ba = Bd ( ) Bc . Ba ( ) Bb , Bc ( ) Bc . Bd ( ) Ba , Bc 28 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II Atividade 5. Observe a disposição dos cubos no sólido: Na malha pontilhada, represente as vistas: frontal lateral superior Atividade 6. Os ângulos x e 4x – 20 são complementares. determine o valor de x: 29 Atividade 7. Identifique qual é a relação entre os ângulos assinalados: x y a b m n Atividade 8. Considerando r // s // t, determine as medidas dos ângulos indicados: a) 3x + 20o 5x – 40o s r b) 120o 130o s r z y x c) 110o 50o s r x d) 65o 70 o s r x y t w z 30 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II Atividade 9. Em um ladrilhamento, as formas geométricas planas, cujos contornos são polígonos, devem se encaixar sem espaço entre elas e sem sobreposição. dessa maneira, elas podem ocupar todo o plano, preenchendo-o. Usando apenas um tipo de polígono regular, há somente três regiões poli- gonais regulares com as quais é possível obter um ladrilhamento: com formas quadradas, triangulares equiláteras e hexagonais regulares. A seguir, apresentamos exemplos formados por essas três regiões e mostramos a impossibilidade de se obter um ladrilhamento com formas pentagonais regulares. A B C D de acordo com as figuras anteriores, faça o que se pede: a) determine a soma das medidas de todos os ângulos com vértice em A, em B e em C. b) Existe alguma relação entre a medida do ângulo interno do quadrado, do triângulo equilátero e do hexágono regular com a medida de um giro completo? c) Por que não é possível um ladrilhamento só com polígonos pentagonais regulares? Atividade 10. determine as medidas indicadas por x e y nas figuras a seguir: a) 18ºx 2x 31 b) y x 1010 Atividade 11. das figuras a seguir, indique as que representam polígonos: a) d) c) f) b) e) Atividade 12. Quais tipos de polígonos aparecem no contorno das faces de cada poliedro? Há quantos de cada tipo? a) c) b) 32 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II Atividade 13. (Saresp) dentre os mosaicos abaixo, aquele que é formado apenas por quadriláteros é: a) b) c) d) Atividade 14. Na figura seguinte, tem-se r // s e t e u são transversais. Qual o valor de α + b? 20o 70 o r s t u � � 33 TEOREMA dE TALES E OS TRIÂNGULOS2 1. Teorema de Tales Quando duas retas são transversais a um conjunto de retas paralelas, estas determinam sobre as transversais vários segmentos. Teorema (Tales): “A razão entre os comprimentos de dois quaisquer desses segmentos sobre uma das transversais é igual à razão entre os comprimentos dos segmentos correspondentes na outra transversal”. t1 t2 A1 A2 r1 B1 B2 r2 C1 C2 r3 r1 // r2 // r3 ⇒ A1B1 B1C1 = A2B2 B2C2 , A1B1 A1C1 = A2B2 A2C2 e B1C1 A1C1 = B2C2 A2C2 . 34 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II Exemplo 1: Este mapa mostra quatro estradas paralelas que são cortadas por três vias transversais. Algumas das distâncias entre os cruzamentos dessas vias e estradas estão indicadas no mapa (em km), mas as outras precisam ser calculadas. Quais são os valores de x, y e z? 20 15 15 12 18 y z x 2. Semelhança Calcule o valor de x em cada uma das figuras a seguir: a) 2 cm 4 cm 40o 40o 110o 110oA B E x F D C 3 cm b) 3 cm 6 cm 4 cm 50o 50o J K x L G 35 Definição: “dois triângulos são ditos semelhantes se existir correspondência entre seus vértices, de modo que osângulos correspondentes sejam congruentes e os lados em correspondência sejam proporcionais”. dados dois triângulos ABC e DEF, há seis correspondências possíveis entre seus vértices. Listemos todas elas: A D A D A F A F A E A E B E B F B E B D B F B D C F C E C D C E C D C F A questão, então, é verificar se alguma dessas seis correspondências tem as propriedades apresentadas nas definições, que são: • possuir os ângulos em correspondência congruentes; • possuir os lados em correspondência proporcionais. Quando dois triângulos são semelhantes, eles não são necessariamente “iguaizinhos”. Eles têm, sim, a mesma forma (já que possuem os ângulos correspondentes congruentes), mas não possuem necessariamente o mesmo tamanho (pois, neste caso, exige-se somente que os lados correspon- dentes sejam proporcionais). Assim, triângulos semelhantes são iguais na forma, mas não necessa- riamente no tamanho. Intuitivamente: “dois triângulos podem ser completamente diferentes na forma e no tamanho. Porém, se forem iguais na forma (são as medidas dos ângulos que caracterizam a forma do triângulo), eles serão triângulos semelhantes. Se, além de iguais na forma, forem iguais no tamanho, eles serão congruentes”. 36 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II 2.1. Casos de semelhança entre triângulos Caso (AA): Se dois triângulos ABC e DEF são tais que BA BD e BB BE, então ABC DEF. (Aqui é necessário e suficiente que se tenha dois pares de ângulos congruentes). Caso (LAL): Se dois triângulos ABC e DEF são tais que BB BE e AB DE = BC EF , então ABC DEF. (Aqui é necessário e suficiente que se tenha um par de ângulos congruentes e os dois pares de lados, adjacentes a esse par de ângulos congruentes, proporcionais). Caso (LLL): Se dois triângulos ABC e DEF são tais que AB DE = BC EF = CA FD , então ABC DEF. (Aqui é necessário e suficiente que se tenha os três pares de lados proporcionais). 2.2. Razão de semelhança No caso de os triângulos ABC e DEF serem semelhantes e a correspondência entre os vértices ser A D, B E e C F, teremos, consequentemente, AB DE = AC DF = BC EF . Neste caso, seja k o valor comum dessas três razões, ou seja, AB DE = BC EF = CA FD = k. dizemos que k é a razão de semelhança do triângulo ABC para o triângulo DEF. 37 2.3. Relações métricas no triângulo retângulo Calcule o valor de x na figura a seguir: A B 4 cm 3 cm C x A E H K 4 cm 4 cm 4 cm 4 cm 3 cm 3 cm 3 cm 3 cm 5,79 cm4,04 cm5 cm4,87 cm B C D F G I J L 86,95o 68,73o 110,81o90o Teorema: Em um triângulo retângulo, a altura relativa à hipotenusa divide-o em dois triângulos que são semelhantes um ao outro e também semelhantes ao triângulo original. Corolário: Em um triângulo retângulo: (i) o quadrado da medida da altura relativa à hipotenusa é igual ao produto das medidas dos segmentos determinados pelo pé da altura sobre a hipotenusa (sinteticamente: a altura relativa à hipotenusa é a média geométrica entre os segmentos determinados pelo pé da altura sobre a hipotenusa); (ii) o quadrado da medida de cada cateto é igual ao produto da medida da altura relativa à hipotenusa pela medida da projeção desse cateto sobre a hipotenusa (sinteticamente: cada cateto é a média geométrica entre a hipotenusa e o segmento da hipotenusa, que é a projeção desse cateto sobre ela). Teorema de Pitágoras: “Em um triângulo retângulo, o quadrado do comprimento da hipotenusa é igual à soma dos quadrados dos comprimentos dos catetos”. Teorema (Recíproca do Teorema de Pitágoras): “Se o quadrado da medida do maior lado de um triângulo retângulo é igual à soma dos quadrados das medidas dos outros dois lados, então o triângulo é retângulo, tendo o ângulo reto oposto ao maior lado”. 38 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II Resolva as atividades propostas a seguir: Atividade 1. Um terreno, em forma de triângulo, está repartido em dois lotes, por meio de um muro paralelo a um dos lados do terreno, conforme indicado na figura a seguir. Qual a extensão deste muro? 50 m 25 m muro 30 m Atividade 2. Na figura a seguir, o quadrado está inscrito no triângulo ABC. Qual a medida do lado deste quadrado? 2 cm8 cm A B C • Atividade 3. determine o valor de x no triângulo a seguir: 6 8 10 7 4 x 39 Atividade 4. O triângulo retângulo ABC é retângulo em B. Qual a medida h da altura relativa à hipotenusa? B CA 4 cm h 5 cm • Atividade 5. No trapézio dado na figura a seguir, qual é a medida da base maior? 20cm 15 cm 13 cm 5 cm Atividade 6. Três lotes quadrados delimitam um lago em forma de um triângulo retângulo, conforme indicado na figura a seguir: Lote 2 Lote 1 Lote 3 Lago Sabe-se que as medidas das áreas desses três lotes somam 800 m². Qual a medida do maior lado do lago? 40 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II Atividade 7. Um motorista, partindo de um ponto A, corre 10 km em direção ao sul. depois, 6 km em direção a leste e, finalmente, 2 km em direção ao norte, parando em um ponto B. Em cada etapa, ele sempre corre em linha reta. Qual é a distância do ponto B ao ponto A? Atividade 8. A partir dos dados da figura a seguir, determine: 160 m 120 m a) a distância da árvore ao poço. b) a distância da árvore à casa. c) a distância da casa ao poço. Atividade 9. de um ponto A exterior a uma circunferência de raio 6 cm conduz-se uma tangente AT à essa circunferência, medindo 8 cm. Calcule a distância de A ao centro da circunferência. Atividade 10. Considere a figura a seguir como uma caixa em forma de um bloco retangular. O segmento AB representa a vareta mais longa que pode caber dentro da caixa. Quanto mede a vareta? A 24 cm B 8 cm 6 cm 41 CIRCUNFERêNCIA E CíRCULO3 1. Os principais elementos de uma circunferência: dados um ponto O no plano e um número real positivo r, a circunferência de centro O e raio r é o conjunto dos pontos do plano cuja distância ao ponto O é igual a r. denotaremos a circunferência de centro O e raio r por C(O, r). r O R O U Q P =r =r =r <r VS =r >r dist (P, O) = r ⇔ P C (O, r) dist (Q, O) = r ⇔ Q C (O, r) dist (R, O) = r ⇔ R C (O, r) dist (S, O) = r ⇔ S C (O, r) dist (U, O) = r ⇔ U C (O, r) dist (V, O) = r ⇔ V C (O, r) Note que um ponto do plano só pertencerá à circunferência de centro O e raio r quando a distância entre esse ponto e o ponto O for exatamente igual à r. Assim, se a distância de um ponto do plano ao ponto O for diferente de r, esse ponto não pertencerá à C (O, r). Se um ponto do plano não pertence à C (O, r) é porque d (P, O) ≠ r. Nesse caso, há duas possi- bilidades: • d (P, O) < r, o que implica que o ponto P está situado na região do plano delimitada por C (O, r), ou seja, P pertence à região interior à circunferência de centro O e raio r; • d (P, O) > r, o que implica que o ponto P está situado na região do plano exterior à circun- ferência de centro O e raio r. C (O, r) 42 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II P P O Região interna Região externa O dist(P, O) < r dist(P, O) < r 1.1. Elementos de uma circunferência • Corda: é um segmento de reta que une dois pontos da circunferência. • Diâmetro: é uma corda que passa pelo centro. • Raio: é um segmento de reta que une o centro a um ponto da circunferência. OG C F E H D B BC, DE e GH são cordas GH é um diâmetro OG, OH e OF são raios Note que, como um diâmetro é uma corda que passa pelo centro da circunferência, o centro divide o diâmetro em dois segmentos que unem o centro a um dos pontos da circunferência, logo, são raios. É o caso do diâmetro GH na figura anterior, que é dividido pelo centro O em dois segmentos OG e OH, que são raios dessa circunferência. Portanto, o comprimento d de um diâmetro corres- ponde ao dobro do comprimento r de um raio, ou seja: d = 2r. 43 2. Ângulos e arcos em uma circunferência Ao selecionarmos dois pontos distintos sobre uma circunferência, ficamdeterminados dois arcos de circunferência, conforme ilustrado na figura a seguir: O C A D B Os pontos selecionados nessa figura foram A e B. Os pontos C e D foram utilizados simplesmente para diferenciar, por notação, os dois arcos gerados pelos pontos A e B, pois, dessa forma, podemos fazer referência aos arcos: (ADB e (ACB sem gerar qualquer confusão. Ambos os arcos têm como extremidades os pontos A e B, entretanto, o arco (ADB passa pelo ponto D, enquanto o arco (ACB passa pelo ponto C. Note que esses dois arcos completam a circunferência. Há dois tipos principais de ângulos relacionados a circunferências: • Ângulo central: é o ângulo cujo vértice coincide com o centro da circunferência. • Ângulo inscrito: é o ângulo cujo vértice é um ponto da circunferência e cujos lados são retas secantes à circunferência. A O B O N M V Ângulo central A BOB Ângulo inscrito M BVN definimos a medida de um arco de circunferência como a medida do ângulo central que suben- tende. Na figura anterior, definimos a medida do arco menor )AB como igual à medida do ângulo A BOB. 44 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II 3. Posição relativa entre duas circunferências Considere duas circunferências, uma de centro O e raio R e outra de centro C e raio r. Indicaremos por d (O, C) a distância entre os centros dessas duas circunferências. As posições relativas entre essas duas circunferências podem ser: O � C O O C C O C O C O C 4. Posição relativa entre uma reta e uma circunferência O O Od d > R d < Rd = R d d reta r é externa à circunferência r t s reta t é tangente à circunferência reta s é secante à circunferência Qualquer reta tangente a uma circunferência é perpendicular ao raio no ponto de tangência. Se de um ponto P, exterior a uma circunferência, traçarmos os segmentos wPA e wPB, tangentes à circunferência nos pontos A e B, então os segmentos wPA e wPB têm o mesmo tamanho (são con- gruentes). A O B P PA = PB Concêntricas d (O, C) = 0 Tangentes internas d (O, C) = R – r Tangentes externas d (O, C) = R + r Externas d (O, C) > R + r Internas 0 < d (O, C) < R – r Secantes R – r < d (O, C) < R + r 45 5. Círculo Um círculo é a região do plano formada por uma circunferência e pelos pontos do seu interior. O O círculo, portanto, é uma superfície, enquanto a circunferência é uma linha. Todo círculo tem uma circunferência como contorno, como fronteira. O raio de um círculo é o raio de sua circunferência. Conforme já foi visto em oficina anterior, o comprimento C de uma circun- ferência de raio r é dado por: C = 2pr, e a área S de um círculo de raio r é dada por: S = pr2. Resolva as atividades propostas a seguir: Atividade 1. (Saresp) Na circunferência da figura, o segmento que representa o raio é: a) wAB. b) wRQ. c) wPQ. d) wTR. Atividade 2. (Saresp) Na figura, cada um dos círculos dos raios r1, r2 e r3, com r1 < r2 < r3 tangencia os outros dois: Assim: a) r1 + r2 = r3. b) 2r1 + 2r2 = r3. c) r3 r1 = r2. d) r1 ? r2 = r3. A B R Q P T 46 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II Atividade 3. (OBMEP) Na figura, O é o centro do círculo e AB = 5 cm. Qual é o diâmetro desse círculo? Atividade 4. Qual é o comprimento de uma circunferência que tem raio igual a 2,4 cm? Use p = 3,14. Atividade 5. Calcule a área do círculo que tem diâmetro igual a 20 cm. Use p = 3,14. Atividade 6. O triângulo ABC da figura a seguir tem 13,5 cm de perímetro. Qual é o comprimento do diâmetro desta circunferência? Atividade 7. (Cefet-MG) A medida do menor ângulo central formado pelos ponteiros de um relógio que está marcando 9h 30min, em graus, é: a) 90. b) 105. c) 110. d) 120. e) 150. A C O 5 4 B AC 60o B 47 Atividade 8. Calcule o valor de x na figura a seguir: B x A C O 42o Atividade 9. Uma circunferência tem diâmetro medindo 80 cm. a) Um ponto P pertence a essa circunferência e sua distância ao centro é expressa por (2x + 20) cm. determine o valor de x. b) Um ponto Q é interno a essa circunferência e sua distância ao centro é expressa por (3x + 11) cm. Qual é o maior valor inteiro que x pode assumir? c) Um ponto R é externo a essa circunferência e sua distância ao centro é expressa por (4x + 16) cm. Qual é o menor valor inteiro que x pode assumir? Atividade 10. determine a medida do ângulo x na figura a seguir: Vx 86o O 48 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II REPRESENTAçõES NO PLANO4 1a atividade: Isabela participa de um coral e vai fazer uma apresentação na igreja de seu bairro. Veja, no mapa a seguir, onde ela está. Ru a Pr of es so r H ilá rio Ru a Bo m J es us Ru a N ot re D am e Rua Lafaiete da Mata Rua Madalena Ferreira Praça Praça Rua Padre Odorico O caminho mais curto para Isabela chegar à igreja é: a) passando pela Rua Madalena Ferreira e subindo a Rua Professor Hilário. b) indo pela Rua Madalena Ferreira, subindo a Rua Bom Jesus e entrando na Rua Lafaiete da Mata. c) indo pela Rua Notre dame, seguindo pela Rua Lafaiete da Mata e descendo a Rua Bom Jesus. d) pegando o caminho entre as praças e seguindo pela Rua Padre Odorico. 49 Um sistema cartesiano é um sistema de referencial empregado para a localização de pontos num plano. Ele consiste em dois eixos (retas) perpendiculares, imaginados como retas reais, cujo ponto de interseção representa o 0 (zero) para ambas as retas reais. Em cada eixo, cada ponto representa um número real. 10 0 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 7 8 9 10 11 12 13–1 –1 –2 –2 –3 –3 –4 –4 –5 –5 –6–7–8–9–10–11–12–13 O eixo horizontal recebe o nome de eixo das abscissas e o eixo vertical é chamado de eixo das ordenadas. Com esse sistema, é possível estabelecer a localização de cada ponto do plano, descre- vendo-o em função de sua posição em relação a esses dois eixos. Considere o ponto P do plano, representado no plano cartesiano a seguir: 10 0 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 7 8 9 10 11 12 13–1 –1 –2 –2 –3 –3 –4 –4 –5 –5 –6–7–8–9–10–11–12–13 P 50 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II Note que, projetando perpendicularmente o ponto P sobre cada um dos eixos, podemos associar ao ponto P um valor do eixo das abscissas e um valor do eixo das ordenadas, que correspondem aos números reais que representam essas projeções nesse eixo x: • Eixo das abscissas: o número real 2. • Eixo das ordenadas: o número real 4. 10 0 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 7 8 9 10 11 12 13–1 –1 –2 –2 –3 –3 –4 –4 –5 –5 –6–7–8–9–10–11–12–13 P dessa forma, poderíamos nos referir ao ponto P como o ponto de abscissa 2 e ordenada 4. Para facilitar nossa representação do ponto P, convencionamos a abscissa e a ordenada do ponto P por meio de um par ordenado (no qual a ordem dos elementos é importante), no qual o primeiro elemento designa a abscissa do ponto e o segundo elemento, a ordenada do ponto. Assim, o ponto P pode ser descrito simplesmente por (2, 4). A abscissa e a ordenada de um ponto são chamadas de coordenadas do ponto. Note que o ponto de coordenadas (2, 4) é diferente do ponto de coordenadas (4, 2). Este último é um ponto de abscissa 4 e ordenada 2. As coordenadas (4, 2) correspondem a outro ponto, que chamaremos de Q, que difere do ponto P. Veja a figura a seguir: 10 0 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 7 8 9 10 11 12 13–1 –1 –2 –2 –3 –3 –4 –4 –5 –5 –6–7–8–9–10–11–12–13 P Q 51 É usual se referir ao eixo das abscissas como o eixo x e ao eixo das ordenadas como o eixo y. Assim, é comum utilizarmos as letras x e y para rotular os eixos no plano cartesiano, conforme a figura a seguir: 10 0 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 7 8 9 10 11 12 13–1 –1 –2 –2 –3 –3 –4 –4 –5 –5 –6–7–8–9–10–11–12–13 y x Os eixos coordenados dividem o plano em quatro regiões chamadas quadrantes. 10 0 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 7 8 9 10 11 12 13–1 –1 –2 –2 –3 –3 –4 –4 –5 –5 –6–7–8–9–10–11–12–13 y x 1o- quadrante2o- quadrante 4o- quadrante3 o- quadrante Note que, em função do quadrante em queum ponto se localiza, o sinal de suas coordenadas fica previamente definido, pois os pontos pertencentes ao: • 1o quadrante têm abscissa e ordenada positivas; • 2o quadrante têm abscissa negativa e ordenada positiva; • 3o quadrante têm abscissa e ordenada negativas; • 4o quadrante têm abscissa positiva e ordenada negativa. 52 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II 10 0 1 2 2 3 3 4 4 5 5 –1 –1 –2 –2 –3 –3 –4 –4 –5 –5 y x 1o- quadrante (+ , +) 2o- quadrante (– , +) 4o- quadrante (+ , –) 3o- quadrante (– , –) Já os pontos que se localizam sobre os eixos possuem as seguintes características: • Sobre o eixo das abscissas: possuem a ordenada nula, portanto são da forma (x, 0); • Sobre o eixo das ordenadas: possuem a abscissa nula, portanto são da forma (0, y). Vale ainda observar que é fácil descrever pontos simétricos aos eixos coordenados em um sistema cartesiano: 10 0 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 7 8–1 –1 –2 –2 –3 –3 –4 –4 –5 –5 –6–7–8 y simétrico de P em relação ao eixo das ordenadas P’’ P’’’ P P’ x simétrico de P em relação à origem (0, 0) simétrico de P em relação ao eixo das abscissas • P’ (simétrico de P em relação ao eixo das abscissas): mesma abscissa e ordenada simétrica; • P’’ (simétrico de P em relação ao eixo das ordenadas): mesma ordenada e abscissa simétrica; • P’’’ (simétrico de P em relação à origem): abscissa e ordenada simétricas. 53 Resolva as atividades propostas a seguir: Atividade 1. Identifique o par ordenado que localiza cada casa destacada no tabuleiro, indicando como primeiro elemento do par a fila horizontal e como segundo elemento a fila vertical onde a casa se posiciona. 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 B A F D C E Atividade 2. dê as coordenadas de cada ponto do plano cartesiano a seguir: 10 0F E x 2 3 4 5 6–1–2–3–4 –1 –2 –3 –4 1 2 3 4 5 6 B C AD y 54 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II Atividade 3. Considere o quadrilátero ABCD de perímetro 28 cm. A escala nos dois eixos encontra-se em centímetros. Quais são as coordenadas dos vértices deste quadrilátero? y x –3 –2 B C A D Atividade 4. Um quadrilátero ABCD tem por vértices os pontos A (1, 2), B (1, –5), C (4, 0) e D (4, 5). É possível saber qual é esse tipo de quadrilátero, sem desenhá-lo. Pense a respeito. Em seguida, desenhe-o em um plano cartesiano. 55 Atividade 5. (Saresp) A figura abaixo mostra a localização de quatro crianças em relação às ruas Alegria e Beija-Flor. As demais ruas traçadas são paralelas à Rua Alegria ou à Rua Beija-Flor. A distância entre cada uma das ruas é de 100 m. Sílvia André Gil Paulo Rua Alegria 100 m 10 0 m 0 m Ru a Be ija -F lo r Assinale a alternativa correta: a) André está à mesma distância das ruas Alegria e Beija-Flor. b) Paulo está a 100 m da Rua Alegria e a 200 m da Rua Beija-Flor. c) Sílvia está a 200 m da Rua Alegria e a 100 m da Rua Beija-Flor. d) Gil está a 200 m da Rua Alegria e a 100 m da Rua Beija-Flor. Atividade 6. Para ir de casa ao trabalho ou para voltar, Letícia usa os percursos A, B ou C, indicados no mapa a seguir. Ela nunca vai e volta pelo mesmo percurso. Hoje, na ida, fez um ângulo reto e outro menor do que o reto, e na volta, fez dois ângulos maiores do que o reto. Os caminhos de ida e volta de Letícia hoje, nesta ordem, foram: RUA PIO XI RU A PIO XI RUA DIÓGENES RIBEIRO DE LIM A RUA DIÓGENES RIBEIRO DE LIMA R. CE RR O C OR Á R. CE RR O C OR Á AV . Q U EI RO Z FI LH O AV. PE.PEREIRA DE ANDRADE AV. PROF FONSECA RODRIGUES PARQUE VILLA-LOBOS SHOPPING VILLA-LOBOS R. T EE RÃ R. S CH IL LI N G PRAÇA DO POR DO SOL AB C R. HEITOR PENTEADO LETÍCIA AV. SÃO GUALTER PRAÇA PANAMERICANA a) A e C. b) A e B. c) B e C. d) C e A. 56 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II Atividade 7. determine o quadrante ao qual pertence cada um dos pontos a seguir: A (–2, 4); B (–w5, –2); C (p, 10); D (–4, –7); E (7, –8). Atividade 8. determine m e n, para que (3m + 5, n + 4) = (8, 2). 57 SEQUêNCIAS NUMÉRICAS E ExPRESSõES ALGÉBRICAS5 Um problema central em Matemática é a identificação de padrões. Em geral, em uma sequência de números ou de imagens, é possível identificar o padrão que orienta a formulação dessa sequência. Nesta oficina, estamos interessados, particularmente, em observar regularidades em uma sequência de números e empregaremos expressões algébricas para desvendar os padrões que estão por trás dessas sequências. Além disso, calcularemos o valor numérico de uma expressão algébrica. Sequência: Uma sequência é uma coleção de elementos (números, figuras, objetos etc.) dispostos em uma ordem. Portanto, em uma sequência existe o primeiro elemento, o segundo elemento, o terceiro elemento e, assim, sucessivamente. Representando o 1o termo de uma sequência por a1, o 2 o termo por a2, o 3 o termo por a3 e, mais geralmente, o n-ésimo termo (o termo que ocupa a posição n na sequência) por an, temos: (a1, a2, a3, a4, ..., an, ...) O termo que corresponde à n-ésima posição, ou seja, o termo an, é chamado de termo geral da sequência. Observe que o termo que antecede an é o an – 1 e o que sucede, an + 1. Portanto, ao nos referirmos ao nono termo da sequência anterior (o termo que ocupa a nona posição), estamos nos referindo ao termo a9. 58 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II 1a atividade: Observe as seguintes sequências numéricas: a) (2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, ...) b) (0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, ...) determine a fórmula do termo geral e o trigésimo termo de cada uma das sequências. 2a atividade: desenhe o que seria o 6o termo da sequência formada pelas figuras a seguir: 4o- termo2o- termo 3o- termo1o- termo 59 3a atividade: david e Isadora estão brincando de adedanha. Quem acertar sozinho a resposta ganha 10 pontos, quem empatar ganha 5 pontos e quem errar fica com zero. Se david tiver x acertos e y empates, qual expressão indica os pontos obtidos por ele no total? 4a atividade: defina a expressão algébrica que representa a metade de um número somado a 7. 5a atividade: Obtenha a expressão algébrica que expressa a situação relatada a seguir: Um sexto da vida dele foi uma bela infância. depois de 1/12 da sua vida, a sua barba cresceu. Um sétimo da sua vida passou-se em um casamento sem filhos. Mas, cinco anos após isso, nasceu seu primeiro filho, que viveu uma vida feliz durante apenas metade do tempo de vida do seu pai. E, em profundo pesar, o pobre velho terminou seus dias na Terra quatro anos após perder o filho. 60 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II Valor numérico de uma expressão algébrica Para se obter o valor numérico de uma expressão algébrica, deve-se proceder do seguinte modo: 1o) Substituir as letras por números reais dados. 2o) Efetuar as operações indicadas, devendo obedecer à seguinte ordem: • Potenciação • Divisão e multiplicação • Adição e subtração Recomendação: Utilize parênteses quando substituir letras por números negativos em uma expressão algébrica. 6a atividade: Calcular o valor numérico de 2x + 3y para x = 5 e y = –5. Resolva as atividades propostas a seguir: Atividade 1. Calcule o valor numérico das expressões em cada caso: a) a3 – 3a2x2y2, sendo a = 10, x = 2 e y = 1. b) A = x2 + 1 5 , sendo x = 2 5 . c) a + b ab para a = 1 3 e b = 2 5 . d) 3x 2 – fiy 5 – x para x = –2 e y = 16. 61 Atividade 2. Escreva expressões algébricas para representar o perímetro e a área de cada uma das figuras a seguir: a) b) c) Atividade 3. Continue a seguinte sequência numérica: 5, 9, 13, … a) Como se caracteriza essa sequência? (Termo inicial, lei de formação). b) Qual o 15o termo dessa sequência numérica? Qual o 25o termo? Atividade 4. Uma indústria produz apenas dois tipos de camisas: o primeiro custa R$ 45,00 a unidade e o segundo custa R$ 67,00 a unidade. Se designarmos por x a quantidade vendida do primeiro tipo e por y a quantidade vendida do segundo tipo: a) Qual expressão algébricafornece a venda desses dois artigos? b) Qual o valor arrecadado se forem vendidas 200 e 300 unidades, respectivamente? b n x a m x b n x a m x b n x a m x 62 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II Atividade 5. Analise a sequência dos números quadrados: 1 (1 � 1) 4 (2 � 2) 9 (3 � 3) 16 (4 � 4) a) Qual é o próximo número quadrado nessa sequência? b) Qual é o oitavo termo dessa sequência? c) E o décimo? Atividade 6. dadas as leis de formação, escreva suas sequências numéricas. a) an = 4n b) an = 2n + n c) an = –n – 1 d) an = 4n 63 Atividade 7. (Enem) A linguagem utilizada pelos chineses há milhares de anos é repleta de símbolos, os ideogramas, que revelam parte da história desse povo. Os ideogramas primitivos são quase um desenho dos objetos representados. Naturalmente, esses desenhos alteraram-se com o tempo, como ilustra a seguinte evolução do ideograma , que significa cavalo e em que estão representados cabeça, cascos e cauda do animal. Considerando o processo mencionado acima, escolha a sequência que poderia representar a evolução do ideograma chinês para a palavra luta. a) b) c) d) e) Atividade 8. Quais são o 6o e o 10o termos desta sequência? 1 1 2 3 4 3 6 10 64 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II Atividade 9. (Enem) Um forro retangular de tecido traz em sua etiqueta a informação de que encolherá após a primeira lavagem mantendo, entretanto, seu formato. A figura a seguir mostra as medidas originais do forro e o tamanho do encolhimento (x) no comprimento e ( y) na largura. A expressão algébrica que representa a área do forro após ser lavado é (5 – x) (3 – y). 5 3 y x Nestas condições, a área perdida do forro, após a primeira lavagem, será expressa por: a) 2xy b) 15 − 3x c) 15 − 5y d) −5y − 3x e) 5y + 3x – xy Atividade 10. (Unicamp) Roberto disse a Valéria: “Pense um número, dobre esse número, some 12 ao resultado, divida o novo resultado por 2. Quanto deu?”. Valéria disse “15”. Roberto, imedia- tamente, revelou o número original que Valéria havia pensado. Calcule esse número: 65 Atividade 11. Escreva de duas maneiras diferentes a expressão que representa o perímetro de cada um dos retângulos: a) b) c) Atividade 12. (Saresp) A expressão x + x 4 pode ser escrita como: a) a soma de um número com o seu quádruplo. b) a soma de um número com o seu dobro. c) a soma de um número com a sua quarta parte. d) a soma de um número com a sua metade. Atividade 13. Calcule o valor numérico das seguintes expressões algébricas: a) x2+ y2 para x = –1 e y = 2 b) a2 – 7a + b para a = 5 e b = –1 c) x2 – 2y para x = –3 e y = 5 d) 3s2 – t2 para s = –2 e t = –7 e) 5a2 + 3ab para a = –3 e b = 4 3x x x + 2 x x y 66 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II EQUAçãO dO 2o GRAU6 Você é o professor! 1a atividade: Cenário 1: A solução da equação está correta? Em certa aula de Matemática, o professor propôs aos alunos que resolvessem a seguinte equação: x2 – 2x = 0. Um dos alunos apresentou a seguinte resolução: x2 = 2x x ? x = 2x x = 2 Em seguida efetuou a seguinte verificação: (2)2 – 2(2) = 4 – 4 = 0. Com isso concluiu que a equação x2 – 2x = 0 tem o conjunto solução S = {2}. 67 2a atividade: Cenário 2: E você, concorda com essa solução? O professor perguntou à sua turma qual seria o valor da “raiz quadrada de 4”. Pedrinho de pronto respondeu: – Professor, a raiz quadrada de 4 é igual a –2 ou 2. – Pedrinho, como você chegou a essa conclusão? – Bem, chamando de x a raiz quadrada de 4, temos a equação x = fi4. Elevando ao quadrado ambos os membros dessa equação chegamos a x2 = 4, de onde se obtém x = ±fi4, ou seja, x = ±2. Por essa razão é que se tem: fi4 = ±2. 68 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II 3a atividade: Cenário 3: Você resolveria dessa forma? Há outra forma de resolver? O professor propôs o seguinte problema aos alunos de sua turma: O quadrado de um número, somado a seu triplo, é igual a nove vezes esse número. Qual é esse número? Um de seus alunos resolveu esse problema da seguinte forma: Chamou de x esse número e obteve a equação: x2 + 3x = 9x. Em seguida resolveu essa equação da seguinte forma: x2 = 9x – 3x x2 = 6x x = ±fi6x Aí chegando, parou e não conseguiu dar resposta ao problema. 69 4a atividade: Resolva a equação 3x2 = 0. 5a atividade: Um terreno, que tem a forma de um quadrado, foi reduzido da maneira indicada na figura a seguir, para dar lugar a uma calçada com 2 m de largura. Ao final, sua área passou a ser de 484 m². Qual era a medida do lado do terreno original? 2 m 2 m 484 m2 70 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II 6a atividade: Método de completar quadrados Resolver a equação x2 + 6x – 7 = 0. 7a atividade: Fórmula de Bhaskara ax2 + bx + c = 0 4a2x2 + 4abx + 4ac = 0 4a2x2 + 4abx + 4ac + b2 = b2 4a2x2 + 4abx + b2 = b2 – 4ac (2ax + b)2 = b2 – 4ac Se b2 – 4ac . 0, sua raiz quadrada será um número real, logo: 2ax + b)2 = fib2 – 4ac 2ax = –b = ±fib2 – 4ac x = –b + fib2 + 4ac 2a ou x = –b – fib2 + 4ac 2a 8a atividade: Soma e produto Resolver a equação x2 – 7x + 10 = 0. 9a atividade: Resolver a equação x2 – 2x – 3 = 0. 71 Resolva as atividades propostas a seguir: Atividade 1. Complete o quadro a seguir: Equações Coeficientes a) x2 – 2x + 3 = 0 a = b = c = b) –2x2 – 4x = 0 a = b = c = c) 5x2 – 5 = 0 a = b = c = d) x2 = 0 a = b = c = Atividade 2. Resolva as equações: a) x2 =1 b) x2 =9 c) 16 = n2 d) 10 = 2a2 e) 9 = –36y2 72 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II Atividade 3. Resolva as equações por fatoração: a) y2 + 2y = 0 b) b2 – 3b = 0 c) 2x2 + 8x = 0 d) 5n2 – 20n = 0 e) 4z2 + 24z = 0 Atividade 4. Resolver o seguinte problema: Qual a medida de cada lado de uma região quadrada com área de 169 m2? Atividade 5. determine o(s) valor(es) de p na equação x2 – px + 9 = 0 para que essa equação tenha um única raiz real. Atividade 6. Um retângulo possui 54 cm² de área. O comprimento é expresso por (x – 1) cm, enquanto a largura é expressa por (x – 4) cm. Nessas condições, determine o valor de x. Atividade 7. O dono de uma marcenaria, que fabrica certo tipo de armário, verificou que o número N de armários que ele pode fabricar por mês depende do número x de funcionários trabalhando na marcenaria e que essa dependência é dada pela igualdade N = x2 + 2x. Qual é o número de funcionários necessários para a marcenaria fabricar 168 armários em um mês? x 73 Atividade 8. Quero fazer um cercado retangular com 22 m² de área. O material que possuo dá para erguer 26 m de cerca. Que medidas devem ter os lados do meu cercado retangular? Atividade 9. Na equação x2 – 4x + p – 6 = 0 , a soma e o produto das raízes são iguais. determine, nessas condições, o valor de p. Atividade 10. Uma pessoa distribui 240 balas para certo número de crianças. Se cada criança receber uma bala a menos, o número de balas que cada criança vai receber será igual ao número de crianças. Qual é o número de crianças? Atividade 11. Qual deve ser o valor não nulo de k para que a equação kx2 – kx + k – 1= 0 tenha uma única raiz real? Atividade 12. A equação (x – 2) (x + 2) = 2x – 9: a) admite duas raízes reais e iguais. b) admite duas raízes reais e opostas. c) admite apenas uma raiz. d) não admite raízes reais. 74 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II TRATAMENTO dA INFORMAçãO7 1. População, censo e amostra A palavra “população”, em sua concepção mais comum, representa o conjunto dos habitantes de um país ou de uma região. Em estatística, o termo é usado em sentido mais amplo. Uma população (ou universo) é o conjunto de todos os elementos a serem estudados (elementos de interesse). Um censo ocorre quando as informações de interesse são obtidas para todos os elementos da população, ou seja, quando é feito um levantamento completo da população. A quantidade de elementos de uma população pode ser finita ou infinita. Por exemplo: os empregadosde uma empresa, as agências de um banco e os bairros de uma cidade são populações finitas. Já as localizações em uma linha ferroviária, a altitude de um avião e a profundidade de uma escavação petrolífera são populações infinitas. Nas situações mais comuns, lidamos com populações finitas. Por outro lado, quando uma população, embora finita, é muito grande, ela é tratada, na prática, como população infinita. Quando a população é infinita a realização de um censo é impossível. Além disso, quando a população é finita, mas muito grande, o censo pode ser impraticável devido às limitações de custos, tempo, acesso etc. Nesses casos, examinamos apenas uma parte da população, que chamamos de amostra. Assim, podemos dizer que uma amostra é um subconjunto de uma população. 2. Variáveis e dados Um dos principais conceitos relacionados à organização da informação é o conceito de variável. Uma variável é qualquer característica cujo valor pode mudar de um elemento para outro de uma população. Geralmente, variáveis são identificadas por letras maiúsculas. Variáveis são criadas ao agrupar informações segundo critérios de tipificação (separação por tipo). Por exemplo: depois de coletar dados dos funcionários de uma empresa, podemos agrupar as informações sobre idade, salário e grau de instrução. desse modo, teremos criado três variáveis: “Idade”, “Salário” e “Grau de instrução”. As variáveis podem ser classificadas como quantitativas ou categóricas. Variável quantitativa: É uma variável com valores que só podem ser números (representam contagens ou mensurações). Algumas variáveis quantitativas são: salário, altura, idade e número de filhos. Variável categórica (ou qualitativa): É uma variável com valores que podem ser separados em diferentes categorias, que se distinguem por alguma característica não numérica. Por exemplo: região de procedência, grau de instrução e estado civil. 75 Variáveis quantitativas e categóricas estão sujeitas ainda a uma segunda classificação. Uma variável quantitativa pode ser classificada como discreta ou contínua. Variável discreta: É uma variável com valores obtidos por um processo de contagem. Exemplos: número de filhos, número de séries escolares cursadas com aprovação e número de internações hospitalares. Variável contínua: É uma variável que assume valores em uma escala de medição. Exemplos: renda mensal, peso e altura. Por outro lado, as variáveis categóricas podem ser classificadas como ordinais ou nominais. Variável ordinal: É uma variável com valores que podem ser ordenados. Como exemplo de variável ordinal, temos: grau de instrução e categoria da carteira de habilitação. Variável nominal: É uma variável com valores que não podem ser ordenados. Por exemplo: região de procedência e estado civil. O diagrama a seguir apresenta as classificações de uma variável. 1a- classificação 2a- classificação Quantitativa Variável Categórica Discreta Contínua Nominal Ordinal Dados (ou observações) são os valores observados de uma variável ou de duas ou mais variáveis. Os dados coletados são chamados de dados brutos, quando ainda não passaram por qualquer procedimento de classificação, organização ou resumo, ou seja, dados brutos são os dados coletados na forma original. Tabelas e gráficos são recursos muito utilizados para organizar, sintetizar e apresentar dados. A tabela é um quadro que resume um conjunto de observações, enquanto os gráficos são formas de apresentação dos dados, cujo objetivo de produzir uma impressão mais rápida e fácil do fenô- meno em estudo. A seguir, analisaremos algumas informações apresentadas com esses recursos. 76 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II 1a atividade: O gráfico a seguir exibe a quantidade de meninos e meninas de uma escola ao longo de 5 anos. 2004 2005 2006 2007 2008 Meninos Meninas 165 150 135 120 105 90 75 60 45 30 15 0 a) Quais foram os anos em que o número de meninos superou o número de meninas? b) Em qual ano o percentual de meninos esteve mais próximo de 50%? 2a atividade: Em uma pesquisa de opinião, pessoas foram ouvidas a respeito de suas preferências em termos de consumo cultural. A cada um dos entrevistados, perguntou-se, entre outras coisas, a sua faixa etária e qual, entre cinco tipos de programa, era mais do seu agrado. Com base nos resultados obtidos, a seguinte tabela foi elaborada: Faixa etária Programa preferido Total Cinema Exposições Teatro Dança Shows musicais 18 a 21 68 1 15 9 45 138 22 a 25 66 3 21 12 42 144 26 a 30 66 8 24 11 25 134 31 a 40 39 3 16 8 17 83 Total 239 15 76 40 129 499 a) Quantos entrevistados possuem entre 22 e 30 anos e têm como programa preferido o teatro? b) Qual é o percentual de pessoas que possuem entre 22 e 30 anos? c) Qual é o percentual de pessoas que preferem teatro? d) Entre os entrevistados que preferem dança, qual é a porcentagem de pessoas que possuem mais de 25 anos? 77 3a atividade: O gráfico a seguir exibe o número de filmes locados por uma locadora no primeiro semestre de determinado ano: Meses N úm er o de f ilm es lo ca do s JA N FE V M A R A BR M A I JU N 350 300 250 200 150 100 50 0 Em quantos meses o número de locações foi maior que 200? Quais foram esses meses? 4a atividade: As tabelas a seguir apresentam informações sobre 7 pessoas. Na primeira tabela, temos as variáveis “nome”, “rua” e “renda”. Já a segunda tabela mostra uma relação entre ruas e bairros: Nome Rua Renda (em reais) João Antônio Candiá 3 500,00 Maria álvaro Mendonça 2 300,00 Pedro Bruno de Almeira 1 600,00 Elisa Antônio Candiá 6 000,00 Sabrina Feliciano Queiroz 900,00 Alexandre Gustavo de Oliveira 1 100,00 Fernando Antônio Soares 1 200,00 Qual é a renda total das pessoas que moram no bairro São Mateus? Rua Bairro Antônio Candiá Centro álvaro Mendonça São Mateus Bruno de Almeira Santa Luzia Antônio Candiá São Mateus Feliciano Queiroz Centro Gustavo de Oliveira Santa Luzia Antônio Soares São Mateus 78 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II 5a atividade: O gráfico a seguir exibe as vendas (em unidades) de determinado produto ao longo de um semestre. Logo em seguida, a tabela mostra o preço unitário de venda desse produto ao longo deste semestre: Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Produto Junho 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 4 21 18 35 37 41 Mês Preço unitário de venda (em reais) Janeiro 9,00 Fevereiro 10,00 Março 7,00 Abril 5,00 Maio 6,00 Junho 5,00 a) Em quais meses a receita obtida com a venda do produto ultrapassou R$ 200,00? b) Qual foi a receita total do semestre? 79 6a atividade: A figura a seguir exibe a distribuição percentual segundo grau de instrução e região de procedência dos funcionários de uma empresa. Região de procedência Interior Capital Outra Total Fundamental Médio Superior 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0% a) Entre os funcionários com região de procedência “Capital”, há mais funcionários com Ensino Superior, com Ensino Médio ou com Ensino Fundamental? b) Qual é o grau de instrução mais frequente? c) Qual é a região de procedência com o maior percentual de funcionários no Ensino Médio? 80 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II Resolva as atividades a seguir: Atividade 1. (Saresp) Em uma cidade com 320 praças públicas, foi feita uma avaliação da situação destes locais e o resultado foi alarmante, conforme dados da tabela seguinte: Problemas Percentual das praças Falhas no calçamento 48% Falhas na iluminação 25% áreas verdes mal cuidadas 60% Lixeiras destruídas ou sem lixeiras 75% Isso significa que, nessa cidade, há 128 praças: a) sem falhas no calçamento. b) com falta de iluminação. c) com áreas verdes bem cuidadas d) com lixeiras em bom estado. Atividade 2. (Saresp) A mãe de Ana anotou a variação da altura de sua filha durante o primeiro ano de vida. Veja a tabela: Idade Altura Ao nascer 49 cm 1 mês 52 cm 3 meses 56 cm 5 meses 62 cm 7 meses 66 cm 9 meses 69 cm81 Entre os gráficos a seguir, aquele que melhor apresenta as informações da tabela é: 0 Ao nascer 1 mês 3 meses 5 meses 7 meses 9 meses 10 20 30 40 50 60 70 80 Altura (cm) (A) 0 Ao nascer 1 mês 3 meses 5 meses 7 meses 9 meses 10 20 30 40 50 60 70 80 Altura (cm) (B) 0 Ao nascer 1 mês 3 meses 5 meses 7 meses 9 meses 10 20 30 40 50 60 70 80 Altura (cm) (C) 0 Ao nascer 1 mês 3 meses 5 meses 7 meses 9 meses 10 20 30 40 50 60 70 80 Altura (cm) (D) Atividade 3. (Enem) Foram publicados recentemente trabalhos relatando o uso de fungos como controle biológico de mosquitos transmissores da malária. Observou-se o percentual de sobrevivência dos mosquitos Anopheles sp. após exposição ou não a superfícies cobertas com fungos sabidamente pesticidas, ao longo de duas semanas. Os dados obtidos estão presentes no gráfico a seguir. 0 Po rc en ta ge m d e so br ev iv ên ci a Dias após exposição Mosquitos expostos Mosquitos não expostos 20 40 60 80 100 No grupo exposto aos fungos, o período em que houve 50% de sobrevivência ocorreu entre os dias: a) 2 e 4. b) 4 e 6. c) 6 e 8. d) 8 e 10. e) 10 e 12. 2 4 6 8 10 12 14 82 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II Atividade 4. (Enem) Os dados do gráfico seguinte foram gerados a partir de dados colhidos no conjunto de seis regiões metropolitanas pelo departamento Intersindical de Estatística e Estudos Socioeconômicos (dieese): São Paulo Salvador Recife Porto Alegre Belo Horizonte Distrito Federal 13,1 19,9 9,8 10,2 14,7 0 5 10 Taxas de desemprego nas regiões metropolitanas março/2010 15 20 25 19,3 Supondo que o total de pessoas pesquisadas na região metropolitana de Porto Alegre equivale a 250 000, o número de desempregados em março de 2010, nessa região, foi de: a) 24 500 b) 25 000 c) 220 500 d) 223 000 e) 227 500 Atividade 5. A tabela a seguir exibe informações nutricionais de dois alimentos: a castanha de caju e a amêndoa: Energia (Kcal) Proteína (g) Gordura Total (g) Carboidrato (g) Fibra Alimentar (g) Cálcio (mg) Magnésio (mg) Fósforo (mg) Potássio (mg) Sódio (mg) 570 18,5 46,3 29,1 3,7 33 237 594 671 125 581 18,6 47,3 29,5 11,6 237 222 493 640 279 (100 g)(100 g) Castanha de Caju torrada e salgada Amêndoa torrada e salgada João comeu 300 gramas de castanha de caju e 550 gramas de amêndoas. Qual foi a quantidade de proteínas que João ingeriu? 83 Atividade 6. Maria anotou seu peso e suas medidas antes e depois de fazer um dieta. O gráfico a seguir exibe as informações anotadas: Antes Peso Cintura Braço Quadril Coxa 54 kg 13/02/2007 05/03/2007Depois 47,5 kg 78 cm 67 cm 28 cm 23 cm 98 cm 90 cm 56 cm 51 cm Antes/Depois das medidas a) Quantos quilos Maria perdeu? b) Em qual parte do corpo a perda de medida foi maior? 84 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II Resolva as atividades propostas a seguir: Atividade 1. Maior raiz Qual é a maior raiz da equação (x – 37)2 – 169 = 0? a) 39 b) 43 c) 47 d) 50 e) 53 Atividade 2. Girando em pentágono – Qual figura será obtida se girarmos no sentido horário o pentágono regular por um ângulo de 252º em torno do seu centro? Observação: o sentido horário é o sentido em que giram os ponteiros de um relógio; no caso do pentágono, isso está indicado pela seta no desenho. (a) (b) (c) (d) (e) REVISITAçãO8 85 Atividade 3. Um quadrilátero – O quadrilátero ABCD da figura é um paralelogramo? A B C 45o 45o 115o 65o D Atividade 4. Expressões algébricas – O que representam, geometricamente, em relação à figura dada, as expressões: a2 + 1,5a e 4a + 3 Atividade 5. (OBMEP) dona Lígia tem um terreno em forma de quadrado. Ela decide dividi-lo em cinco regiões, sendo quatro retângulos e um quadrado, como ilustrado na figura abaixo: Na figura acima temos que: • o quadrado do centro tem área igual a 64 m2; • os lados maiores dos quatros retângulos têm o mesmo comprimento; • as cinco regiões têm o mesmo perímetro; determine a área do terreno de dona Lígia. a 1,5 a 86 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II Atividade 6. (Enem) 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 2a. A figura ilustra essa situação: A B P Trajetória do barco Suponha que o navegante tenha medido o ângulo a = 30º e, ao chegar ao ponto B, verificou que o barco havia percorrido a distância wAB = 2 000 m. 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 fi3 m c) 2 000 fi3 3 m d) 2 000 m e) 2 000 fi3 m 2aa 87 Atividade 7. (Enem) O dono de um sítio pretende colocar uma haste de sustentação para melhor firmar dois postes de comprimentos iguais a 6 m e 4 m. A figura representa a situação real na qual os postes são descritos pelos segmentos wAC e wBD e a haste é representada pelo segmento wEF, todos perpendiculares ao solo, que é indicado pelo segmento de reta wAB. Os segmentos wAD e wBC representam cabos de aço que serão instalados. A B D C E F 6 m 4 m Qual deve ser o valor do comprimento da haste wEF ? a) 1 m b) 2 m c) 2,4 m d) 3 m e) 26fim Atividade 8. (Saresp) Para as comemorações de aniversário de uma cidade, foi construído um grande painel de forma triangular na fachada de um edifício, sendo wAB paralelo a wCD. (dados: wVA = 10 m; wAC = 5 m e wCD = 18 m.) A B C D V 5 m 10 m 18 m Portanto, wAB mede: a) 9 m b) 12 m c) 15 m d) 16 m 88 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II Atividade 9. As circunferências de centros M, N e P são tangentes externamente, duas a duas, e seus raios medem, respectivamente, 10 cm, 8 cm e 20 cm. determine o perímetro do triângulo MNP. M N P Atividade 10. Na figura a seguir, estão representados um triângulo e uma circunferência inscrita nesse triângulo. C A B 16 cm 12 cm x R S T O determine: a) a medida x do lado wAB do triângulo ABC. b) a medida do segmento wRC, sabendo que o perímetro do triângulo ABC é 64 cm. 89 Atividade 11. (Enem) durante uma aula de Matemática, o professor sugere aos alunos que seja fixado um sistema de coordenadas cartesianas (x, y) (x, y) e representa na lousa a descrição de cinco conjuntos algébricos, I, II, III, IV e V, como se segue: I – é a circunferência de equação x2 + y2 = 9; II – é a parábola de equação y = −x2 − 1, com x variando de −1 a 1; III – é o quadrado formado pelos vértices (−2, 1), (−1, 1), (−1, 2) e (−2, 2); IV – é o quadrado formado pelos vértices (1, 1), (2, 1), (2, 2) e (1, 2); V – é o ponto (0, 0). A seguir, o professor representa corretamente os cinco conjuntos sobre uma mesma malha quadri- culada, composta de quadrados com lados medindo uma unidade de comprimento cada, obtendo uma figura. Qual destas figuras foi desenhada pelo professor? a) y x 9 9–9 –9 d) y x 3 3–3 –3 b) y x 9 9–9 –9 e) y x 3 3–3 –3 c) y x 3 3–3 –3 90 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II Atividade 12. (Enem) Um bairro de uma cidade foi planejado em uma região plana, com ruas paralelas e perpendiculares, delimitando quadras de mesmo tamanho. No plano de coordenadas cartesianas seguinte, esse bairro localiza-se no segundo quadrante, e as distâncias nos eixos são dadas em quilômetros. 2 –2–4–6–8 8642 4 6 8 y x –8 –6 –4 –2 A reta de equação y = x + 4 representa o planejamento do percurso da linha do metrô subterrâneo que atravessará o bairro e outras regiões da cidade. No ponto P = (–5, 5), localiza-se um hospital público. A comunidade solicitou ao comitê de planejamento que fosse prevista uma estação do metrô de modo que sua distância ao hospital, medida em linha reta, não fosse maior que 5 km. Atendendo ao pedido da comunidade,o comitê argumentou corretamente que isso seria automa- ticamente satisfeito, pois já estava prevista a construção de uma estação no ponto: a) (–5, 0) b) (–3, 1) c) (–2, 1) d) (0, 4) e) (2, 6) 91 REFERêNCIAS BIBLIOGRáFICAS dANTE, Luis Roberto. Tudo é Matemática: Ensino Fundamental. São Paulo: ática, 2005. v. I a IV. _______. Tudo é Matemática. São Paulo: ática, 2002. dINIZ, Maria Ignez de S. V.; SMOLE, Kátia Cristina S. O conceito de ângulo e o ensino de Geome- tria. 4. ed. São Paulo: CAEM-IME/USP, 2002. IEZZI, Gelson; dOLCE, Osvaldo; MACHAdO, Antonio. Matemática e Realidade. 5. ed. São Paulo: Atual, 2005. v. I a IV. IMENES, Luiz Márcio; LELIS, Marcelo. Matemática. São Paulo: Scipione, 2001. v. I a IV. _______. Matemática. São Paulo: Moderna, 2009. LIMA, Elon Lages et al. A Matemática do Ensino Médio. Rio de Janeiro: SBM, 1996 (Coleção Pro- fessor de Matemática, v. 1). _______. Temas e problemas elementares. 2. ed. Rio de Janeiro: SBM, 2006 (Coleção Professor de Matemática). _______. Temas e problemas. 2. ed. Rio de Janeiro: SBM, 2003 (Coleção Professor de Matemática). OCHI, Fusako H. et al. O uso de quadriculados no ensino de Geometria. 3. ed. São Paulo: CAEM- -IME/USP, 1997. REZENdE, Eliane Q. F.; QUEIROZ, Maria Lúcia B. Geometria Euclidiana Plana e construções geomé- tricas. Campinas: Editora da UNICAMP, 2000. 92 GUIA DE MATEMÁTICA ENTRE JOVENS | VOLUME II E-REFERêNCIAS CENTRO dE REFERêNCIA VIRTUAL dO PROFESSOR. Secretaria de Educação de Minas Gerais. Home page. disponível em: <http://crv.educacao.mg.gov.br/sistema_crv/crv.htm>. Acesso em: 3 fev. 2016. ENSINO FUNdAMENTAL I. Dominó Humano. disponível em: <http://ensfundamental1.wordpress. com/407-2/415-2/>. Acesso em: 3 fev. 2016. MOTOKAME, Luciane Vieira de Paula. Jogo Fatorando. disponível em: <http://www.sbmac.org. br/eventos/cnmac/xxxiii_cnmac/pdf/359.pdf>. Acesso em: 30 mar. 2016. OBSERVATÓRIO NACIONAL. Usando números muito pequenos e números muito grandes. dispo- nível em: <http://www.on.br/ead_2013/site/conteudo/cap2-numeros/numeros.html>. Acesso em: 3 fev. 2016. OLIMPíAdA BRASILEIRA dE MATEMáTICA dAS ESCOLAS PÚBLICAS (OBMEP). Banco de questões 2010. disponível em: <http://www.obmep.org.br/banco_questoes.dO;jsessionid=8A7F282A88B 91F737Bd6A9BC14092B32?show=20&index=480&sort=&orderby=>. Acesso em: 13 fev. 2016. PORTAL SãO FRANCISCO. História da Matemática. disponível em: <http://www.portalsaofrancisco. com.br/alfa/historia-da-matematica/historia-da-matematica.php>. Acesso em: 3 fev. 2016. SÓ MATEMáTICA. Home page. disponível em: <http://www.somatematica.com.br/index2.php>. Acesso em: 3 fev. 2016.
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