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FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA Luciana Maria Margoti Número fracionário e operações com fração Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Conceituar e ler números fracionários. � Utilizar técnicas para efetuar operações com frações. � Resolver problemas envolvendo frações. Introdução Neste capítulo, você conhecerá os números racionais, ou fracionários, muito úteis no nosso cotidiano. Pensando nisso, alguns exemplos com ilustrações de situações diárias lhe ajudarão a entender o conceito ma- temático de frações. Compreendendo os números fracionários, você aprenderá suas propriedades e as características das operações. Dessa maneira, a inter- pretação e resolução de problemas envolvendo frações ficarão muito mais fáceis. Números fracionários Na matemática, muitas operações e propriedades tratam de relações entre os conjuntos numéricos, que podem ser exemplificados com o conjunto dos números naturais e o conjunto dos números inteiros. � N = {0,1,2,3,…} — conjunto dos números naturais. � Z = {…,-3,-2,-1,0,1,2,3,…} — conjunto dos números inteiros. Os números inteiros designam múltiplos da unidade, tanto negativos quanto positivos. Todos os conjuntos numéricos estão presentes no seu dia a dia, ao executar as tarefas mais comuns. Ir à padaria e comprar 5 pães ou à papelaria e comprar 3 cadernos; ter 10 lápis de cor e perder três (-3), restando apenas 7; dentre inúmeros outros exemplos. Porém, nem todas as situações ou todos os problemas podem ser resolvidos apenas com números inteiros. Quando alguns amigos se reúnem e pedem uma pizza grande, esta vem cortada em 8 pedaços iguais. Cada pedaço comido é uma parte da pizza in- teira. Devido à necessidade de representar partes ou pedaços de algo inteiro, trabalha-se com o conjunto dos números racionais. Dado um número inteiro q ≠ 1 e q ≠ –1, seu inverso 1q não existe em Z (IEZZI; MURAKAMI, 2013). No conjunto Z, não há definição para a divisão entre dois números que não tenha resultado inteiro. Assim, para que o resultado de divisões do tipo pq faça parte do conjunto dos números inteiros, p deverá sempre ser um múltiplo de q. O conjunto dos números racionais é representado pela letra Q;. Nele, estão contidos os resultados de operações que não resultam em números inteiros: as frações. Assim como cada pedaço da pizza representa uma fração, ou seja, uma parte do todo. Seja uma fração: m n m — é o numerador; n — é o denominador. São exemplos de frações: 1 2 –5 9 , 6 1 7 11 ,, O exemplo em que a pizza é dividida em 8 pedaços iguais pode ser re- presentado de modo semelhante às representações apresentadas na Figura 1. Número fracionário e operações com fração2 Figura 1. Representação de frações. Fonte: Adaptada de Chekyravaa/Shutterstock.com. Cada pedaço dessa pizza representará 18 (um oitavo) do todo.Algumas frações são possíveis de serem reduzidas, desde que numerador e denominador tenham um máximo divisor comum (MDC) diferente de 1. Por exemplo, considere a fração três nonos, numericamente representada por: 3 9 O MDC entre 3 e 9 é o próprio 3. Procedendo com a divisão do numerador e denominador por 3, teremos como resultado a fração um terço, que, nume- ricamente, é representada por: 1 3 Se você observar a última fração, o MDC entre 1 e 3 é somente o número 1. Essa fração é dita irredutível, uma vez que seu numerador e denominador não podem mais ser simplificados, com divisão por números inteiros. 3Número fracionário e operações com fração 7 1 = 7 Todas as vezes que o denominador de uma fração for igual a 1, o resultado será um número inteiro. É possível entender melhor a representação de frações, com seus numeradores e denominadores, por meio da Figura 1. Ao comparar duas frações, podemos dizer que elas são equivalentes quando a forma irredutível de cada uma delas for igual. Observe as duas frações a seguir e suas respectivas reduções. 8 24 = 1 3 Fazendo-se a simplificação pelo MDC(8,24) =8; 10 30 = 1 3 Fazendo-se a simplificação pelo MDC(10,30) =10. Você pode, então, afirmar que 824 é equivalente a 10 30 ou, matematicamente 8 24 ≡ 10 30 : Realizar a leitura de frações implica em você estar atento, principalmente, ao denominador. Todas as frações cujo denominador for igual a 2, na leitura, fala-se o número que está no numerador seguido da palavra “meio” ou “meios”. Assim: � 12 = um meio; � 52 = cinco meios; � 7 2 = sete meios. Para o caso de denominador igual a 3, na leitura, falamos o número que está no numerador seguido da palavra “terço” ou “terços”; denominador igual a 4, fala-se o número que está no numerador seguido da palavra “quarto” ou “quartos”; denominador for igual a 5, o número que está no numerador seguido da palavra “quinto” ou “quintos”; denominador igual a 6, o número que está no numerador seguido da palavra “sexto” ou “sextos”; denominador Número fracionário e operações com fração4 igual a 7, o número que está no numerador seguido da palavra “sétimo” ou “sétimos”; denominador igual a 8, o número que está no numerador seguido da palavra “oitavo” ou “oitavos”; denominador for igual a 9, o número que está no numerador seguido da palavra “nono” ou “nonos”; denominador igual a 10, o número que está no numerador seguido da palavra “décimo” ou “décimos”; a partir de 11, o número de numerador e o número de denominador seguido da palavra “avos”. Por exemplo: � 1012 = dez, doze avos; � 1527 = quinze, vinte e sete avos. Ao representar uma fração, o denominador será sempre o número de partes em que o todo foi dividido. Já o numerador será igual ao número dessas partes que foram tomadas do todo, conforme a representação da Figura 2. Figura 2. Representação de soma de quatro partes de um inteiro. Fonte: Adaptada de Chalermpon Poungpeth/Shutterstock.com. 5Número fracionário e operações com fração Operações com frações Assim como ocorre com o conjunto dos números inteiros, também é possível realizar operações com os números racionais. Vamos tomar como exemplo as duas frações: a b e cd , considerando que b ≠ 0 e d ≠ 0. a) Adição e subtração de frações — Para realizar a soma de frações, é necessário que ambas tenham o mesmo denominador, para que, assim, possamos somar as partes do inteiro. Caso as frações tenham deno- minadores diferentes, será necessário encontrar um múltiplo comum entre os mesmos, ou o mínimo múltiplo comum (MMC) que pode facilitar os cálculos. a b c d+ = ad + bc bd Considerando que bd seja o MMC(b,d), para determinar a soma, você deverá dividir o MMC pelo denominador da primeira fração e multiplicar pelo numerador. Depois, você deverá repetir em todas as frações que estiverem presentes na adição. Como exemplo: 5 8 1 2 7 16+ – = ? Determinando o MMC (8,2,16) = 16, assim, em cada parcela, faremos 16 dividido pelo denominador e multiplicaremos o resultado pelo numerador, conforme segue: 10 + 8 – 7 16 = 11 16 Só é possível realizar a adição ou a subtração de frações quando todas as parcelas possuem o mesmo denominador. Caso contrário, será necessário determinar o MMC . Número fracionário e operações com fração6 b) Multiplicação de frações — Para realizar a multiplicação (produto) entre frações, basta multiplicar os numeradores e colocar o resultado sobre a multiplicação dos denominadores. a b c d× = ac bd Como exemplos numéricos, realizaremos as multiplicações a seguir: 4 5 7 3× = = 4 × 7 5 × 3 28 15 4 5 × 7 3 × 3 5 = = 4 × 7 × 3 5 × 3 × 5 84 75 Independentemente do número de termos presentes na expressão, a multi- plicação sempre ocorrerá da mesma forma, multiplicando numeradores com numeradores e denominadores com denominadores. c) Divisão de frações — A divisão de frações consiste em organizar as frações sob a operação de forma que possamos realizar um produto, como vimos anteriormente. Primeiramente, você precisa saber como inverter frações. Sempre que for necessário obter o inverso de uma fração,o numerador passará a ser o denominador, e o denominador passará a ser o numerador. Assim, para obter o inverso da fração: a b basta fazer: ba Podemos, ainda, representar a fração por números decimais correspondentes à divisão que elas indicam: 3 2 = 1,5 5 16 = 0,3125 7Número fracionário e operações com fração Quando temos duas frações sendo divididas, conservamos a primeira fração e multiplicamos pelo inverso da segunda fração: a b c d a b d c÷ = × Para realizar o produto da maneira aprendida, multiplica-se o numerador da primeira pelo numerador da segunda fração; e o denominador da primeira pelo denominador da segunda fração, conforme segue: 7 9 ÷ 10 3 = 7 9 × 3 10 = 21 90 Podemos, ainda, simplificar a fração obtida, pois o MDC (21,90) = 3: 21 90 21 ÷ 3 90 ÷ 3= = 7 30 Ou, ainda, na representação em número decimal: 7 30 = 0,2333 ... Sempre que possível, ao realizar operações com frações, simplifique-as deixando as frações na forma irredutível. Isso pode facilitar outros cálculos e possíveis comparações. Problemas envolvendo frações Muitas situações que acontecem conosco todos os dias têm relação com núme- ros fracionários, suas propriedades e operações. Na sequência, descreveremos algumas situações e resolveremos com base no que foi visto até aqui. No primeiro dia aula, Karla percebeu que um de seus colegas não havia levado nenhum tipo de lanche. Durante o intervalo, Karla se aproximou do colega e lhe ofereceu metade do sanduíche que estava em sua lancheira. Ve- rificaremos, em termos de frações, quanto cada um comeu do lanche. Número fracionário e operações com fração8 Todas as vezes que a expressão “metade” é utilizada, ela indica que o todo será dividido em 2 partes. Sendo assim, o lanche de Karla seria dividido em duas partes iguais, e cada um comeria um desses pedaços. Então, cada um comeria 12 , metade ou 0,5 (meio) do lanche. Tomamos outro exemplo. Ao escolher um livro para seus alunos, uma professora dividiu o número total de folhas por 5, pois, durante 5 semanas, os alunos teriam a tarefa de ler o número certo de páginas para discutirem em sala de aula. Considerando que a professora verificou que esse livro continha 235 páginas, quantas páginas seriam lidas por semana? Como a professora dividiu o livro em 5 partes, considerando as 5 sema- nas de estudos, em cada semana seria lido 1/5 do livro. Determinar quantas páginas seriam lidas por semana é o mesmo que determinar quanto equivale 1/5 das 235 páginas. Basta, então, dividir o número de páginas pelo número de semanas, encontrando quantas serão lidas em cada semana. 1/5 de 235 = 235 ÷ 5 = 45 Logo, 1/5 do livro corresponde a 47 páginas. � Consideremos uma nova situação. Um refrigerante de 2 litros (2.000 mL) será servido em copos de 250 mL para 4 pessoas. Representando na forma fracionária, quantos copos de refrigerante cada pessoa poderá beber, para que todos bebam a mesma quantidade? Como o refrigerante será servido em copos de 250 ml, primeiro, é necessário saber quantos copos serão preenchidos com todo o refrigerante. 2.000 ÷ 250 = 8 Em um total de 8 copos para 4 pessoas, cada um poderá tomar 8÷ 4 = 2 copos de refrigerante, de forma que todos tenham bebido a mesma quantidade. Cada pessoa tomará 2 copos de um todo que foi dividido em 8 partes iguais. Assim, cada pessoa beberá 2⁄8 do refrigerante. Como existe um MDC entre 2 e 8, MDC (2,8) = 2, a fração poderá ser simplificada para sua forma irredutível. 2 8 = 1 4 9Número fracionário e operações com fração Da mesma forma que é possível representar uma fração com um número decimal, o contrário também é possível. Supondo o número decimal 0,5 (cinco décimos) possa ser reescrito como 5/10, passando para sua forma irredutível, 5/10= 1/2. IEZZI, G.; MURAKAMI, C. Fundamentos da matemática elementar: conjuntos-funções. 9. ed. São Paulo: Atual, 2013. v. 1. Leituras recomendadas ADAMI, A. M.; DORNELLES FILHO, A. A.; LORANDI, M. M. Pré-cálculo. Porto Alegre: Bookman, 2015. SMOLE, K. S.; DINIZ, M. I. D. Materiais manipulativos para o ensino de frações e números decimais. Porto Alegre: Penso, 2016. (Coleção Mathemoteca, v. 3). Referência Número fracionário e operações com fração10
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