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10 Conjunto dos Números Racionais - Representado pela letra Q, o conjunto dos números racionais engloba os números inteiros (Z), números decimais finitos e os números decimais infinitos periódicos (aqueles que repetem uma sequência de algarismos da parte decimal infinitamente, também conhecidos como dízimas periódicas). Conjunto dos Números Irracionais - Formado pelos números decimais infinitos não-periódicos. Exemplos: o número PI (= 3,14159265…), resultado da divisão do perímetro de uma circunferência pelo seu diâmetro) e todas as raízes não exatas, como a raiz quadrada de 2. Conjunto dos Números Reais - Representado pela letra R, o conjunto dos números reais é formado por todos os conjuntos descritos anteriormente, sendo a união do conjunto dos racionais com os irracionais. 1.2 EQUAÇÃO DO 1° GRAU O primeiro indício do uso de equações está relacionado, aproximadamente, ao ano de 1650 a.C., no documento denominado Papiro de Rhind, adquirido por Alexander Henry Rhind, na cidade de Luxor - Egito, em 1858. O papiro de Rhind também recebe o nome de Ahmes, um escriba que relata no papiro a solução de problemas relacionados à Matemática. Os gregos deram grande importância ao desenvolvimento da Geometria, realizando e relatando inúmeras descobertas importantes para a Matemática, mas na parte que abrangia a álgebra, foi Diofanto de Alexandria que contribuiu de forma satisfatória na elaboração de conceitos teóricos e práticos para a solução de equações. Diofanto foi considerado o principal algebrista grego, há de se comentar que ele nasceu na cidade de Alexandria localizada no Egito, mais foi educado na cidade 11 grega de Atenas. As equações eram resolvidas com o auxílio de símbolos que expressavam o valor desconhecido. Observe os problemas abaixo: Problema 1: “Aha, seu total, e sua sétima parte, resulta 19”. Note que a expressão Aha indica o valor desconhecido, atualmente esse problema seria escrito com o auxílio de letras, as mais comuns x, y e z. Veja a representação do problema utilizando letras: x + x/7 = 19. Problema 2: “Qual o valor de Aha, sabendo aha mais um oitavo de aha resulta 9?” x + x/8 = 9 Na lápide do túmulo de Diofanto foi escrita uma equação que relata sua vida, e o seu resultado revela a idade que tinha quando faleceu. "Aqui jaz o matemático que passou um sexto da sua vida como menino. Um doze avos da sua vida passou como rapaz. Depois viveu um sétimo da sua vida antes de se casar. Cinco anos após nasceu seu filho, com quem conviveu metade da sua vida. Depois da morte de seu filho, sofreu mais 4 anos antes de morrer". De acordo com esse enigma, Diofanto teria 84 anos. Os estudos relacionados às equações estabeleceram métodos resolutivos para as equações do 1º grau, 2º grau, 3º grau, 4º grau e nas maiores ou iguais ao grau 5. A álgebra é considerada peça fundamental na Matemática moderna, contribuindo na elaboração e resolução de cálculos complexos. As inúmeras aplicações estão presentes em praticamente todos os estudos relacionados ao desenvolvimento humano, como Engenharia, Física, Química, Biologia, Arquitetura, Urbanismo, Transportes, Contabilidade, Economia, Administração, Informática entre outros. Equação é toda sentença matemática aberta que exprime uma relação de igualdade. A palavra equação tem o prefixo equa, que em latim quer dizer "igual". 12 Exemplos: 2x + 8 = 0 5x - 4 = 6x + 8 3a - b - c = 0 Não são equações: 4 + 8 = 7 + 5 (Não é uma sentença aberta) x - 5 < 3 (Não é igualdade) (Não é sentença aberta, nem igualdade) A equação geral do primeiro grau: ax + b = 0 Onde a e b são números conhecidos e, a diferente de 0, se resolve de maneira simples: subtraindo b dos dois lados, obtemos: ax = -b Dividindo agora por a (dos dois lados), temos: Considere a equação: 2x - 8 = 3x -10 A letra é a incógnita da equação. A palavra incógnita significa “desconhecida". Na equação acima a incógnita é x; tudo que antecede o sinal da igualdade denomina-se 1º membro, e o que sucede, 2º membro. 13 Para resolver uma equação, precisamos conhecer algumas técnicas matemáticas. Vamos, por meio de resoluções comentadas, demonstrar essas técnicas. Exemplo: 4x + 2 = 8 – 2x Em uma equação, devemos separar os elementos variáveis dos elementos constantes. Para isso, vamos colocar os elementos semelhantes em lados diferentes do sinal de igualdade, invertendo o sinal dos termos que mudarem de lado. Veja: 4x + 2x = 8 – 2 Agora aplicamos as operações indicadas entre os termos semelhantes. ·. 6x = 6 O coeficiente numérico da letra x do 1º membro deve passar para o outro lado, dividindo o elemento pertencente ao 2º membro da equação. Observe: x = 6 / 6 x = 1 14 Portanto, o valor de x que satisfaz à equação é igual a 1. A verificação pode ser feita substituindo o valor de x na equação, observe: 4x + 2 = 8 – 2x 4 * 1 + 2 = 8 – 2 * 1 4 + 2 = 8 – 2 6 = 6 → sentença verdadeira Todas as equações, de uma forma geral, podem ser resolvidas dessa maneira. Exemplo1: 10x – 9 = 21 + 2x + 3x 10x – 2x – 3x = 21 + 9 10x – 5x = 30 5x = 30 x = 30/5 x = 6 Verificando: 10x – 9 = 21 + 2x + 3x 10 * 6 – 9 = 21 + 2 * 6 + 3 * 6 60 – 9 = 21 + 12 + 18 51 = 51 → sentença verdadeira O valor numérico de x que satisfaz à equação é 6. Exemplo2 : 3x – 2x + 10 = 10 + 5x – 40 3x – 2x – 5x = 10 – 40 – 10 3x – 7x = –40 – 4x = – 40 15 Nos casos em que a parte da variável se encontra negativa, precisamos multiplicar os membros por –1. –4x = – 40 * (–1) 4x = 40 x = 40/4 x = 10 Verificando: 3x – 2x + 10 = 10 + 5x – 40 3 * 10 – 2 * 10 + 10 = 10 + 5 * 10 – 40 30 – 20 + 10 = 10 + 50 – 40 20 = 20 → sentença verdadeira Exemplo3: 10 – (8x – 2) = 5x + 2(– 4x + 1) → aplicar a propriedade distributiva da multiplicação 10 – 8x + 2 = 5x – 8x + 2 – 8x – 5x + 8x = + 2 – 10 – 2 – 13x + 8x = – 10 – 5x = – 10 * (–1) 5x = 10 x = 10/5 x = 2 Verificando: 10 – (8x – 2) = 5x + 2(– 4x + 1) 10 – (8 * 2 – 2) = 5 * 2 + 2(– 4 * 2 + 1) 16 10 – (16 – 2) = 10 + 2(–8 + 1) 10 – (14) = 10 + 2(–7) 10 – 14 = 10 – 14 – 4 = – 4 → sentença verdadeira 1.2.1 SISTEMAS DE EQUAÇÕES DO 1° GRAU COM DUAS INCÓGNITAS Um sistema de equações do 1º grau com duas incógnitas é formado por duas equações, onde cada equação possui duas variáveis x e y. Veja o exemplo: A resolução de um sistema consiste em calcular o valor de x e y que satisfazem as equações do sistema. A solução de um sistema pode ser feita através de dois métodos resolutivos: adição e substituição. 1.2.2 Método da Adição Consiste em somarmos as variáveis semelhantes das duas equações no intuito de obter resultado igual à zero. Veja a resolução do sistema a seguir: 17 1.2.3 Método da Substituição Consiste em isolar x ou y em qualquer uma das equações do sistema, e substituir o valor isolado na outra equação. Observe: Podemos observar através dos exemplos resolvidos que, de acordo com a configuração do sistema, podemos resolvê-lo utilizando o método da adição ou o método da substituição. 18 A solução de um sistema consiste em um resultado que é chamado de par ordenado, o gráfico de uma equação do 1º grau é dado por uma reta. Um sistema de duas equações possui duas retas representadas no plano e a intersecção dessas retas é a solução geométrica do sistema. Concluímos que a solução de um sistema pode ser apresentada de duas formas matemáticas, uma algébrica outra geométrica (graficamente).1.3 EQUAÇÃO DO 2° GRAU São inúmeros os problemas que resolvemos usando uma equação do segundo grau. No Brasil, a fórmula de Bhaskara é ensinada como uma técnica de resolução para as equações do segundo grau. O uso da fórmula de Bhaskara no ensino atual é trabalhado como algo que elimina a problemática da resolução da equação do segundo grau. O único problema que resta é quanto a representação do problema dado na linguagem natural para linguagem simbólica, ou seja determinar a equação que modela a situação problema. Historicamente a equação do segundo grau foi objeto de estudo desde a antiguidade e por diferentes povos. Definição: Uma equação do 2º grau é toda sentença do tipo 𝑎𝑥2 + 𝑏𝑥 + 𝑐 = 0 onde 𝑎, 𝑏, 𝑐 ∈ ℝ e 𝑎 ≠ 0. Façamos alguns exemplos: 3𝑥 ² − 4𝑥 + 8 = 0 nesse caso temos 𝑎 = 3, 𝑏 = −4, 𝑐 = 8 𝑥2 − 5𝑥 + 6 = 0 onde 𝑎 = 1, 𝑏 = −5, 𝑐 = 6 A solução de uma equação do 2º grau de maneira análoga ao que estudamos em equações do 1º grau, dizemos que 𝑥 é uma raiz (solução) de uma equação do 2º grau do tipo 𝑎𝑥2 + 𝑏𝑥 + 𝑐 = 0, caso a igualdade anterior seja verificada.