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Profa. Esp. Josane Rocha Cadeira Bernardino MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS LIVRO 8 1ª EDIÇÃO GOIÂNIA Centro Universitário de Goiás Uni-ANHANGUERA 2020 Livro 8 Web Aula 8 Catalogação: Biblioteca Anhanguera ____________________________________________________________ Matemática para Negócios – Web Aula 8 / Mayra Caiado Para- nhos (organizadora); Josane Rocha Cadeira Bernardino – Goi- ânia : Centro Universitário de Goiás Uni-ANHANGUERA, 2020. 27 p. : il. ISBN XXX-XX-XXXXX-XX-X 1.Matemática para Negócios. I. Paranhos, Mayra Caiado. II. Bernardino, Josane Rocha Cadeira. IV. Título. CDU: 658 ____________________________________________________________ 2020 Direitos exclusivos em língua portuguesa cedidos ao Centro Universitário de Goiás Uni-ANHANGUERA Avenida João Cândido de Oliveira, 115, Cidade Jardim Cep: 74423-115- Goiânia - GO Tel: (62) 3246 1404Fax: 3246 1444 site: www.anhanguera.edu.br MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS Organização Pró-Reitoria de Ensino a Distância Profª. Ms. Mayra Caiado Paranhos Autora Profª. Esp. Josane Rocha Cadeira Bernardino Produção Supervisão do Processo Instrucional (SPI) Supervisora Prof.ª Esp. Karina Adorno de La Cruz Instrução de Material Didático Impresso (IMADIM) Diagramador Hugo Sávio de Carvalho Melo Revisor de Conteúdo Profª. Ms. Ionara Lúcio Melo Castro Oliveira Revisor de Língua Portuguesa Profª. Ms. Mairy Aparecida Pereira Soares Ribeiro ©2020 por Centro Universitário de Goiás Uni-ANHANGUERA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização por escrito, do Centro Universitário de Goiás Uni-ANHANGUERA. FUNÇÕES 5 SUMÁRIO WEB AULA 8 Funções ....................................................................... 5 8.1 Função ......................................................................... 5 8.1.1 Definição de Função ........................................ 5 8.1.2 Diagrama de uma Função .............................. 9 8.1.3 Gráfico de uma Função .................................. 9 8.1.4 Função Afim................................................... 13 8.1.5 Função Linear ................................................ 20 8.1.6 Função Quadrática ........................................ 21 WEB AULA 8 FUNÇÕES 8.1 FUNÇÃO 8.1.1 DEFINIÇÃO DE FUNÇÃO Imagine a situação de colocar combustível em um veí- culo. Quanto mais combustível colocar, maior será o valor a ser pago pelo consumidor. Neste exemplo, estamos falando de dois elementos que variam, o valor a ser pago e a quantidade de combustível, que podemos chamar de variáveis. Existe uma relação de dependência entre essas variáveis e uma regra que estabelece o valor a ser pago, pois considera o valor do litro do combustível. Por exemplo, se a gasolina custa R$ 4,87 o litro, podemos multiplicar a quantidade de litros por este valor e encontrar o total a ser pago. Desta forma, 2 litros custarão o dobro de R$ 4,87; 3 litros custarão o triplo de R$ 4,87 e assim por diante. Este é um exemplo prático de função. Função é uma relação entre dois conjuntos estabelecida por uma regra em que cada elemento de um conjunto (chama- mos de variável x) está relacionado a um único elemento do outro conjunto (chamamos de variável y). Ou seja, para cada valor de x podemos determinar um valor de y. Dizemos então que “y está em função de x”. Por exemplo, considere uma fun- ção de números naturais de forma que, para cada número natural x, obtemos o seu dobro. Então se x = 1, teremos o seu correspondente y = 2; para x = 2, o correspondente y será 4, y = 4; se for x = 3, então y será 6, y = 6, e assim por diante. O digrama de flechas define essa relação, veja: FUNÇÕES 76 MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS nio. Um mesmo elemento do contradomínio pode até ser ima- gem de dois ou mais elementos do domínio, mas não pode sobrar. Se surgiu a dúvida se pode ou não sobrar no domí- nio, releia a parte inicial em que diz que para cada ele- mento de x possui um único correspondente em y, ou seja, para ser função, jamais sobrará elementos no domínio. Essa é a definição de função! • Função Injetora – A função é injetora quando cada elemento do domínio possui uma imagem distinta de outro domínio. Ou seja, é uma seta (injeção) para cada um dos ele- mentos. Poderá sobrar elementos no contradomínio, pois as imagens não são coincidentes. • Função Bijetora – Uma função é bijetora se ela for sobrejetora e injetora ao mesmo tempo. Isto é, não pode sobrar elementos no contradomínio e cada imagem é correspondente a um único elemento do domínio. • Função Simples – Quando a função não é injetora nem sobrejetora, ela é uma função simples. Veja o diagrama de flechas exemplificando as situações: Vamos resolver o seguinte problema: O Diagrama de flechas ou diagrama de setas é usado para representar funções Observe que no exemplo há dois conjuntos numéricos, um que chamamos de domínio e o outro que chamamos de contradomínio. No interior do conjunto do contradomínio há um subconjunto chamado de imagem. Esse subconjunto é composto pelos elementos que têm alguma relação com o domínio e por isso recebem a seta. A regra que estabelece a relação, é como uma fórmula e recebe o nome de lei da função. Através dela, escolhemos um valor para x e calculamos o valor de y. Por isso, dizemos que há uma relação de dependência, em que a variável dependente é y e a variável independente é x. Por exemplo, quando os elementos do domínio e da ima- gem pertencem ao conjunto dos números inteiros dizemos que f: Z → Z, lemos que “ f é uma função de inteiros em inteiros” ou, simplesmente, “ f é uma função cujo domínio pertence aos intei- ros e cuja imagem pertence aos inteiros”. Classificação das funções As funções podem ser classificadas em: • Função sobrejetora – A função é sobrejetora quando os elementos do contradomínio coincidem com a imagem, ou seja, sobrejetora é a função que não pode sobrar contradomí- FUNÇÕES 98 MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS Para representarmos a função dessa equação de duas variáveis, x e y, podemos substituir a variável dependente y por f(x) (lê-se: f de x). Fica, f(x) = 6 + x. Quando x = 9, tem-se f(9) = 6 + 9 → f(9) = R$ 15,00; Quando x = 15, f(15) = 6 + 15 → f(15) = R$ 21,00; e assim por diante. 8.1.2 DIAGRAMA DE UMA FUNÇÃO Vamos considerar o exemplo do João. Pegar os valores de x e de y que estão na tabela. 8.1.3 GRÁFICO DE UMA FUNÇÃO Primeiramente, usaremos o exemplo anterior para fazer o gráfico da função. Depois faremos outros exemplos para demonstrar melhor como funciona o gráfico de uma função. Sabendo que em uma corrida de táxi, João vai pagar R$ 6,00 reais fixos mais R$ 1,00 por km rodado. João deseja fazer uma corrida de 7 km. Quanto ele irá pagar? Nesse caso, o problema nos dá duas grandezas: a quilo- metragem rodada por João e o preço cobrado pelo taxista por km rodado. Logo, podemos criar uma função para o problema: Valor a ser pago = R$ 6,00 + R$ 1,00 ∙ km (km rodado) Podemos chamar de y o Valor a ser pago e de x o km rodado pelo João. Portanto: y = 6 + 1x Para descobrirmos quanto João terá que pagar ao moto- rista, basta substituirmos o x da função pelos 7 km que ele deseja andar. y = 6 + 1∙7 y = 6 + 7 y = 13 Então, João terá que pagar R$ 13,00 ao taxista. E se o João quisesse fazer outras viagens? Com a ajuda da tabela acima, tente fazer os cálculos para os outros valores da Distância da viagem (9, 15, 20, 27). Substi- tua x por esses valores e veja se encontra os respectivos valores a serem cobrados. FUNÇÕES 1110 MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS Exemplos: • Larissa quer encher um balde com uma mangueira com vazão de 2 litros por minuto. A tabela abaixo mostra a quantidade de água despejada no balde em função do tempo que a torneira fica aberta. Perceba que, a cada minuto,os litros de água no balde aumentam em 2 litros. Vamos chamar o tempo de x e a quan- tidade de água em litros de y, logo podemos escrever a função do problema da seguinte forma: y = 2x f(x) = 2x FUNÇÕES 1312 MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS • Vamos resolver agora uma função do segundo grau y = x² + 2 f(x) = x² + 2 Usaremos os valores de (0, 1, 2, 3, 4 e 5) para x, logo: O gráfico dessa função ficará assim: 8.1.4 FUNÇÃO AFIM Função afim nada mais é do que uma função do pri- meiro grau, como já vimos, do tipo f(x) = ax + b, onde a é um número real e diferente de zero, e b é um número real. Exemplos: • f(x) = x + 3 a = 1 e b = 3 • g(x) = 3x a = 3 e b = 0 • h(x) = 5 x – 4 3 a = 5 e b = -4 3 Note nos exemplos acima, podemos chamar o y de qual- quer letra em função de x, (f(x), g(x), h(x)). Uma função afim pode ser do tipo crescente ou decres- cente. Quando x assume valores cada vez maiores e encontra- mos y com valores cada vez maiores também, chamamos de função crescente. Da mesma forma, se x assume valores cada vez menores e encontramos y com valores diminuindo, é tam- bém função crescente. Porém, se x assume valores cada vez maiores e encontra- mos y com valores cada vez menores, a função é descrente. Ou, se x assume valores cada vez menores e encontramos y aumen- tando, a função é decrescente. É possível verificar se a função afim é crescente ou decrescente observando apenas o coeficiente a. Na função f(x) = ax + b, se a for maior do que zero (a>0), a função afim é cres- cente, e se a for menor do que zero(a<0) a função é decrescente. FUNÇÕES 1514 MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS Figura 8.1.4.1 Gráfico de uma Função Afim No início desse módulo, já vimos como fazer um gráfico de uma função do primeiro grau e do segundo. Agora vamos ver com mais detalhe como construir um gráfico de uma fun- ção afim. Vamos usar a função y = x + 1. Primeiramente, para construirmos um gráfico dessa função, devemos atribuir alguns valores para x. Vamos usar uma sequência qualquer de valores para x com a intenção de observar o comportamento dos valores de y, por exemplo essa sequência: (-2, -1, 0, 1, 2, 3). Após estabelecer tais valores, vamos criar uma tabela, que terá uma coluna para eles, uma para a função e outra para os valo- res de y que serão encontrados. Na terceira coluna (x,y), note que temos os valores de x e de y. Esses valores são as coordenadas que marcaremos no plano cartesiano para que possamos traçar nossa reta. Então vamos ligar essas coordenadas que achamos: Depois que marcarmos os pontos, basta traçar a reta seguindo o alinhamento dos encontros das coordenadas: FUNÇÕES 1716 MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS O exemplo acima representa uma função positiva ou função crescente, pois o termo que acompanha o x, no caso 1, é positivo. Vamos fazer um exemplo onde a função será nega- tiva, veremos o que acontecerá com a reta. Usaremos a função y = -x + 2 para esse exemplo. Note na tabela, que, diferente do exemplo anterior, quando a função era crescente, o valor de y vai diminuindo enquanto o valor de x vai aumentando, fazendo dessa função, uma função decrescente. Agora vamos para o gráfico: Veja que a reta vem do segundo para o quarto quadrante do plano cartesiano, diferente da reta crescente que vinha do terceiro para o primeiro. FUNÇÕES 1918 MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS 8.1.4.2 Zero de uma Função Afim Para encontrarmos o zero de uma função afim y = ax + b, basta achar um valor para x que retorne o valor zero para y, ou seja, podemos igualar a função a zero ax + b = 0. Exemplos: • f(x) = 4x + 8 -8 = 4x (-8)/4 = x x = -2 Logo, temos que o zero da função, ou seja, quando o x for -2 o y será zero. É o ponto onde a reta cortará o eixo X do plano. • g(x) = -3x + 3 -3 = -3x (-3)/(-3) = x x = 1 A reta cortará o eixo x no ponto (1,0), ou seja, x = 1 e y = 0. 8.1.4.2 Interseção com o Eixo Y Para sabermos onde a reta do gráfico de uma função afim irá cortar o eixo y, basta considerarmos x = 0. Teremos: f(x) = ax + b f(0) = a∙0 + b f(0) = b A reta cortará o eixo Y quando o ponto de coordenadas for (0, b) Exemplo: • f(x) = x + 2 f(0) = 0 + 2 f(0) = 2 FUNÇÕES 2120 MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS Note que, a reta passa pelo centro do plano cartesiano (0,0). 8.1.6 FUNÇÃO QUADRÁTICA A função quadrática, nada mais é do que uma equação do 2º grau. Toda função quadrática será do tipo f(x) = ax² + bx + c, onde a tem que ser real e diferente de zero, b tem que ser real e c também. As funções quadráticas onde b = 0, c = 0 ou ambas são iguais a zero, são chamadas de incompletas. Exemplos: • f(x) = x² + 2x + 3 • g(x) = 5x² • h(x) = -4x² - 5 8.1.6.1 Gráfico de uma Função Quadrática No início desse módulo, já vimos como fazer um gráfico de uma função do segundo grau. Agora vamos ver com mais detalhe como construir um gráfico de uma função deste tipo. Logo, a reta cortará o eixo Y no ponto 2, ou seja, no ponto (0,2). 8.1.5 FUNÇÃO LINEAR É uma forma de função afim, porém é quando temos a fun- ção y = ax + b, onde b = 0 e a é um número real diferente de zero. Com isso, o gráfico de uma função linear sempre terá a reta passando pelo ponto (0,0). Vejamos o seguinte exemplo: y = 0,2x Vamos fazer a tabela e considerar os seguintes valores para x: FUNÇÕES 2322 MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS O coeficiente a, que acompanha o x², no caso 1, é posi- tivo, logo a concavidade da parábola é voltada para cima. Vamos fazer um exemplo onde o coeficiente a é menor do que zero, veremos o que acontecerá com a parábola. Usaremos a função y = -x² + 2x - 2 para esse exemplo. Vamos usar a função y = x² + 2x - 2. Primeiramente, para construirmos um gráfico dessa função, devemos atribuir alguns valores para x. Vamos usar (-2, -1, 0, 1, 2, 3). Após esta- belecer tais valores, vamos criar uma tabela, que terá uma coluna para eles, uma para a função e outra para os valores de y que serão encontrados. Na terceira coluna (x,y), note que temos os valores de x e de y. Esses valores são as coordenadas que marcaremos no plano cartesiano para que possamos traçar nossa reta. Então vamos ligar essas coordenadas que achamos: FUNÇÕES 2524 MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS Ou, podemos calcular Xv pela fórmula e substituir o seu valor na função original para encontrarmos o Yv, veja: Xv = -b 2a Yv = a(Xv)² + bXv + cNote que, diferente do exemplo anterior, a concavidade da parábola aparece voltada para baixo ( ). Na função quadrática, f(x) = ax² + bx + c, se: • a > 0 o gráfico é uma parábola de concavidade para cima. • a < 0 o gráfico é uma parábola de concavidade para baixo. 8.1.6.2 Coordenadas do Vértice da Parábola O vértice de uma parábola (Xv, Yv), o ponto mais alto (quando se tratar de uma função com a<0 ) ou ponto mais baixo (quando se tratar de uma função com a>0 ), pode ser determinado a partir de duas fórmulas : Considerando uma função f(x) = ax² + bx + c FUNÇÕES 2726 MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS A função é crescente para os valores de x que são meno- res do que x do vértice (Xv), pois a medida que os valores de x aumentam, os valores de y aumentam também. Já para os valo- res de x maiores que Xv, a função é decrescente, pois apesar dos valores de x estarem aumentando, os valores de y estão diminuindo. Exemplos: • Vamos encontrar o ponto de máximo ou de mínimo da função f(x) = x² + 2x – 3. Xv = -b 2a Xv = -2 2∙1 Xv = - 1 Depois que encontramos o Xv, basta jogarmos na fór- mula do Yv: Yv = a(Xv)² + bXv + c Yv = 1∙(-1)² + 2∙(-1) – 3 Yv = 1 – 2 – 3 Yv = - 4 Agora a gente monta o gráfico dessa função, sabendo que seu vértice será na coordenada (-1, -4) e como a função é cres- cente, positiva, o ponto será de mínimo: É no vértice que a função muda de comporta- mento. Que interessante! Referências Básica ÁVILA, G. S. de S., Cálculo das funções de uma variá- vel. 7ª Ed. - Rio de Janeiro: LTC, 2012. SMOLE, K. S. Resolução de problemas [recurso eletrônico] – Porto Alegre: Penso, 2014. NETO,Alexandre Assaf, Matemática Financeira e suas Aplicações. São Paulo: Atlas. 2002. Complementar SAMAREZ,Carlos Patrício. Matemática Financeira: aplicações à analise de investimentos. 2ª.ed. São Paulo: Makron Books, 2002. FUNÇÕES 2928 MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS 3. SANTOS, Edno Oliveira dos. Administração Finan- ceira da Pequena e Média Empresa. 2ª ed. São Paulo: Atlas, 2010. HOFFMANN, L. D.; BRADLEY, G. L. Calculo um curso moderno e suas aplicações – 10ª Ed. – Rio de Janeiro, 2012. CUNHA, F.; FANBRINI, A. S., Matemática Aplicada – São Paulo, 1990. Imagens: Banco institucional Shutterstock.
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