Prévia do material em texto
1
Organizado por: Professor Mestre Juliano Squarsone Di Siervo
Equações
Desde o início dos tempos, antes mesmo de a civilização compor suas primeiras cidades, o ser humano
utilizou-se de números para representar tudo o que podia ser medido, contado ou codificado. Dessa forma,
com o objetivo de desenvolver a sociedade e resolver problemas sociais, a aritmética (campo da Matemática
que estuda os números e suas operações) e a geometria (campo da Matemática que cuida, basicamente, das
formas e medidas) se fizeram presentes no cotidiano humano, desde o primórdio dos tempos.
Com o avanço da sociedade e das várias ciências,
percebeu-se a necessidade de se representar certas quantidades
desconhecidas com símbolos diferentes dos utilizados para
representar numerais. Muitos matemáticos procuraram
desenvolver um estudo sobre essas variáveis desconhecidas.
Entre eles, destaca-se Mohammed ibn-Musa al Khwarizmi, um
dos mais notáveis e referenciado historicamente.
Por volta do ano 825, al Khwarizmi escreveu um texto
sobre variáveis desconhecidas e como resolver problemas que façam uso de tais variáveis. Foi ele que
apresentou o termo árabe Al-Jabr, que em nossa língua portuguesa, Al-Jabr tornou-se Álgebra.
No estudo da álgebra, é muito comum estabelecer igualdade entre sentenças, pois, dessa forma,
podemos realizar alguns cálculos que identificam o valor numérico de uma incógnita, ou valor desconhecido.
Isso é feito por meio do que se chama de equação, palavra que vem do latim aequalis, que significa balança
de dois pratos equilibrada, igualdade.
O estudo das balanças de dois pratos foi importante no desenvolvimento das equações.
Em uma balança de dois pratos equilibrada, observa-
se no primeiro prato dois sacos iguais de ração e, no outro
prato, 4 pesos de 500 g. Dessa forma, cada um dos sacos de
ração é equivalente a dois pesos de 500 g. Assim, cada saco
tem a massa de 1000 g ou 1 kg.
Algebricamente, de acordo com o equilíbrio
observado, chamando-se de x (incógnita da equação) a massa
de cada pacote de ração, pode-se representar a situação por
meio da seguinte sentença:
x + x = 500 + 500 + 500 + 500
2x = 4 · 500
2x = 2.000
x = 2.000 / 2
x = 1.000
Determinar o valor da incógnita x é encontrar a solução para a equação. Logo, x = 1.000, ou seja, a
massa de cada pacote de ração é de 1.000 g ou 1 kg.
Resolvendo uma equação de 1º grau com uma incógnita
Tendo x como uma massa desconhecida num dos pratos de uma balança, 19 como uma massa
conhecida de 19 g e 42 como uma massa conhecida de 42 g, para determinar o valor de x, massa incógnita ou
desconhecida da equação (igualdade), x + 19 = 42, pensa-se em colocar ou retirar massas da balança, de modo
que o equilíbrio não se altere.
Fonte: COC – 7º ano
Fonte: COC – 7º ano
2
Organizado por: Professor Mestre Juliano Squarsone Di Siervo
Assim, tendo x e 19 g no primeiro prato e 42 g no segundo prato, algebricamente, tem-se:
x + 19 = 42
em que x + 19 está no primeiro membro e 42 no segundo membro (os pratos na balança são os membros na
equação)
Se retirarmos pesos de mesma massa em cada um dos dois pratos, o equilíbrio não se altera.
x + 19 − 𝟏𝟗 = 42 − 19
x + 0 = 23
x = 23
Com isso, a massa desconhecida é de 23 kg.
Seguindo o mesmo raciocínio aplicado, podemos também multiplicar ou dividir os dois membros de
uma igualdade por um mesmo número diferente de zero, em que a igualdade não se altere.
a) 7x = 112
7x = 112
Dividindo-se ambos os membros por 7
7𝑥
𝟕
=
112
𝟕
x = 16
b)
𝑥
9
= 15
𝑥
9
= 15
Multiplicando-se ambos os lados por 9
𝑥
9
∙ 𝟗 = 15 . 𝟗
x = 135
Exemplos:
❖ Resolvendo uma equação somando, subtraindo, multiplicando ou dividindo ambos os membros, de
maneira que a igualdade não se altere.
16 – x = 32
Subtraindo 16 de ambos os membros
–x = 32 – 16
–x = 16
Multiplicando-se por (– 1) em ambos os membros
x = –16
❖ Resolver a equação com parênteses 5(x – 4) + 3(x + 4) = 16 + 4x
5(x – 4) + 3(x + 4) = 16 + 4x
Aplicando a propriedade distributiva para eliminar
os parênteses.
5x – 20 + 3x + 12 = 16 + 4x
Adicionar, em cada membro, os termos algébricos
semelhantes.
8x – 8 = 16 + 4x
Subtraindo 4x de ambos os membros
8x – 4x – 8 = 16
4x – 8 = 16
Somando 8 em ambos os membros
4x = 16 + 8
4x = 24
Por fim, dividindo ambos os lados por 24
x = 6
De forma análoga, aplicando as operações inversas,
e fazendo mentalmente os cancelamentos, tem-se:
3
Organizado por: Professor Mestre Juliano Squarsone Di Siervo
❖ Resolver equações com frações
a) Resolver equação com fração
𝑥
2
+ 15 = 3𝑥 − 10
𝑥
2
+ 15 = 3𝑥 − 10
Primeiramente, determina-se o MMC dos denominadores: MMC (2, 1) = 2, a fim de transformar cada termo
em uma fração equivalente de denominador 2, da mesma forma que se faz na adição e subtração de frações.
As frações equivalentes são determinadas em ambos os membros.
𝑥
2
+
15
1
=
3𝑥
1
−
10
1
⇔
(2 ÷ 2) ∙ 𝑥
2
+
(2 ÷ 1) ∙ 15
2
=
(2 ÷ 1) ∙ 3𝑥
2
−
(2 ÷ 1) ∙ 10
2
⇔
𝑥
2
+
30
2
=
6𝑥
2
−
20
2
Nesse momento, em que todos os termos da equação são frações equivalentes de mesmo denominador, pela
igualdade de frações, cancelam-se os denominadores comuns em todos os termos da equação
𝑥
2
+
30
2
=
6𝑥
2
−
20
2
⇔ 𝑥 + 30 = 6𝑥 − 20
Finalizando, resolve-se a equação resultante, sem os denominadores, da maneira que se fez anteriormente na
resolução de equações.
𝑥 + 30 = 6𝑥 − 20
𝑥 − 6𝑥 = −20 − 30
−5𝑥 = −50
5𝑥 = 50
𝑥 =
50
5
𝑥 = 10
b) Resolver equação com fração 1 −
3𝑥+4
4
=
2𝑥−8
3
1 −
3𝑥 + 4
4
=
2𝑥 − 8
3
Determina-se o MMC dos denominadores: MMC (4, 3) = 12, e escrever frações equivalentes as frações dadas,
de mesmo denominador 12
1 −
3𝑥 + 4
4
=
2𝑥 − 8
3
(12 ÷ 1) ∙ 1
12
−
(12 ÷ 4) ∙ (3𝑥 + 4)
12
=
(12 ÷ 3) ∙ (2𝑥 − 8)
12
12
12
−
3 ∙ (3𝑥 + 4)
12
=
4 ∙ (2𝑥 − 8)
12
Aplicando-se a propriedade distributiva, para eliminar os parênteses
12
12
+
(−9𝑥 − 12)
12
=
8𝑥 − 32
12
Eliminando os denominadores e resolvendo a equação
12 − 9𝑥 − 12 = 8𝑥 − 32
−9𝑥 − 8𝑥 = −32 − 12 + 12
−17𝑥 = −32
17𝑥 = 32
𝑥 =
32
17
4
Organizado por: Professor Mestre Juliano Squarsone Di Siervo
Hora de Praticar
1- Determine o conjunto solução de cada equação a seguir.
a) 2x – 7 = 9
b) y + 9 = 23
c) –3z = 27.
d)
𝑥
8
= 9
e) y – 18 = – 12
f) 5t + 9 = –6
g) 2(x + 2) = 5
h) 19x = 0
i) –5y + y = 9
j) 2(2x + 1) – (x + 1) = 5x – 16
k) 3(x + 1) + 2(x – 1) = 32
l) 3y = 5(y – 2) + 2y + 12
m) 6(y + 3) + 2(y + 7) = 7(y + 3)
n) 5x – 6 = 14
o) 3x + 9 = x – 3
p) 2(x + 3) = 7
q) –4x = –32
r) x + x = 42
s) 25 = 16 – x
t) 4 . [5 – 2 . (x + 3) – 4] + 5 . (x – 4) = 0
u)
𝑥
3
− 1 = 9
v)
2𝑥
5
+ 3 = 𝑥
w)
𝑦
5
− 4 =
𝑦
2
x)
𝑦
2
+ 3𝑦 =
1
3
y)
5+𝑦
18
− 1 =
1
6
+
3(𝑦−1)
9
z)
5−𝑥
4
−
𝑥−1
6
−
3𝑥−2
3
=
2𝑥−8
5
Em Anexo 1, como resolver equações de forma prática.
Respostas no final do capítulo
5
Organizado por: Professor Mestre Juliano Squarsone Di Siervo
Resolvendo uma equação de 2º grau com uma incógnita
As equações do 2º grau, ou equações quadráticas, possuem
uma única variável, x, do segundo grau, que apresenta como maior
expoente o 2, e podem ser reduzidas à forma:
ax2 + bx + c = 0, sendo a, b, c ∈ ℝ e a ≠ 0
Para encontrar as raízes ou soluções da equação do 2o grau, usa-se a fórmula de Bhaskara
Fonte: https://beduka.com/
Ao se calcular Δ, discriminante da equação, pode-se obter três resultados possíveis, em que o número
de raízes ou soluções correspondem ao valor de Δ. Assim:
Fonte: https://comocalcular.com.br/
Exemplos
a) Resolver, em ℝ, a equação x2 – 2x – 3 = 0.
Comparando os coeficientes: a = 1, b = –2 e c = –3
Calculando o discriminante Δ,em que Δ = b2 – 4ac
Δ = (–2)2 – 4 · (1) (–3)
Δ = 4 + 12
Δ = 16
Calculando os valores de x:
Fonte: COC – 1ª série EM
6
Organizado por: Professor Mestre Juliano Squarsone Di Siervo
Percebe-se que na resolução da equação anterior, x2 – 2x – 3 = 0, o discriminante Δ positivo (Δ > 0), permite-
nos encontrar duas raízes reais e distintas
S = {– 1, 3}
b) Resolver, em ℝ, a equação 4x2 – 4x + 1 = 0.
Comparando os coeficientes: a = 4, b = – 4 e c = 1
Calculando o discriminante Δ, em que Δ = b2 – 4ac
Δ = b2 – 4ac
Δ = (–4)2 – 4 · (4) (1)
Δ = 16 – 16
Δ = 0
Calculando os valores de x:
Percebe-se que na resolução da equação anterior, 4x2 – 4x + 1 = 0, o discriminante Δ neutro (Δ = 0), permite-
nos encontrar duas raízes iguais ou uma raiz real no conjunto solução.
c) Resolver, em ℝ, a equação 2x2 – x + 6 = 0.
Comparando os coeficientes: a = 2, b = –1 e c = 6
Calculando o discriminante Δ, em que Δ = b2 – 4ac
Δ = b2 – 4ac
Δ = (–1)2 – 4 · (2)(6)
Δ = 1 – 48
Δ = – 47
7
Organizado por: Professor Mestre Juliano Squarsone Di Siervo
Calculando os valores de x:
Mas √−47 não existe no conjunto dos reais. Dessa forma, a equação não tem solução real.
Percebe-se que na resolução da equação anterior, 2x2 – x + 6 = 0, o discriminante Δ negativo (Δ < 0), não se
permite encontrar raízes reais, uma vez que, no conjunto dos números reais, não existe raiz quadrada de
número negativo.
S = ∅
Hora de Praticar
2- A fórmula de Bhaskara é utilizada na resolução de equação do 2º grau. Resolva as
equações a seguir por meio da fórmula de Bhaskara, determinando seu conjunto solução.
a) x² – 9 = 0
b) 2x² + 4x = 0
c) x² – 6x + 8 = 0
d) 2x² – 9x + 4 = 0
e) 6x² – x – 1 = 0
f) x² = –7x + 120
g) x² – 5x – 12 = x + 4
h) (x + 2)2 – (x – 1) · (x + 1) = x2 + 8
i) x² + x·(x – 1) = 3x – 7
j) (x + 3)2 = 3x(x + 7) – x2 – 7x
k) (x – 4) · (–x + 3) – 2x = 3(x – 1) – 5x + 3
Respostas no final do capítulo
8
Organizado por: Professor Mestre Juliano Squarsone Di Siervo
Referência Bibliográfica
Coleção COC Infinito do 7º ano do Ensino Fundamental - COC. 3ª edição. COC by Pearson. Vol. 5, Capítulo
6, pág. 59 - 97.
Coleção COC Infinito do 9º ano do Ensino Fundamental - COC. 3ª edição. COC by Pearson. Vol. 5, Capítulo
12, pág. 63 - 106.
BOSQUILHA, Alessandra; AMARAL, João Tomás do; MIRANDA, Mônica. Manual Compacto de
Matemática: Ensino Fundamental. São Paulo: Rideel, 2010.
BOSQUILHA, Alessandra; AMARAL, João Tomás do; MIRANDA, Mônica. Manual Compacto de
Matemática: Ensino Médio. São Paulo: Rideel, 2010.
Equações do 1º grau com uma variável em Só Matemática. Virtuous Tecnologia da Informação, 1998-2023.
Disponível na Internet em https://www.somatematica.com.br/fundam/equacoes1.php. Acesso em dez de 2022
JUNIOR, Luiz Alberto. NOÇÕES BÁSICAS DE GEOMETRIA. Disponível em https://educaemcasa.petrop
olis.rj.gov.br/ Acesso em dez de 2022.
9
Organizado por: Professor Mestre Juliano Squarsone Di Siervo
Anexo 1
Resolver equações de forma prática
❖ Em álgebra, usam-se letras para representar números desconhecidos, incógnitos. Estes números são
chamados de variáveis (porque seus valores podem mudar) ou incógnitas (pois seu valor é
desconhecido).
❖ As letras mais usadas para substituir os números são: x, y, z, a, b e c. Porém, é permitido o uso de
qualquer letra ou símbolo para se representar valores desconhecidos
❖ O elemento mais importante de uma equação do primeiro grau é o sinal de igualdade ( = ). Sua função
é separar os membros, em que se espera que se escreva letra com letra de um lado e número com
número do outro. Muito importante: quando se troca qualquer elemento de lugar (passando pelo
sinal de igualdade e escrevendo-se no outro membro) ele deve ter sua operação invertida: adição irá
se tornar subtração ou vice – versa; multiplicação irá se tornar divisão ou vice – versa.
Exemplos
I) x + 5 = 6
x + 5 = 6
Repare que o número 5 está no 1º membro, em que se escrevem-se as letras. Seu “lugar correto” é no 2º mebro,
ao lado do número. Trocando-se de lugar o + 5, sua operação será invertida, ou seja: “de um lado o somando
passará para o outro subtraindo”
x + 5 = 6
x = 6 – 5
Nada acontece com o 6 pois este permanece no mesmo lugar, está escrito no 2º membro, lado dos números.
x = 1
II) y – 2 = – 5
y – 2 = – 5
Passa-se o – 2 para o 2º membro, perto do – 5, pois, se escreve “número com número”. Para isso, troca-se de
lugar (membro) e inverte-se a operação
y = – 5 + 2
y = – 3
III) 3z – 6 = 10 – 2z
3z – 6 = 10 – 2z
Neste caso, existe mais de um elemento a ser trocado de lugar (membro). Escreve-se letra perto de letra e
número perto de número, ou seja, letras no primeiro membro e números no segundo membro. Super
importante! “Ao lado das letras existem números e para onde as letras forem os números devem acompanhá-
las!”
10
Organizado por: Professor Mestre Juliano Squarsone Di Siervo
3z – 6 = 9 + 2z
3z – 2z = 9 + 6
z = 15
IV) 2a = 8
2a = 8
Neste exemplo, não existe sinal entre o número e a letra. Aqui, no oculto estará sempre o sinal de
multiplicação.
2a = 8
2 . a = 8
Sabe-se que o número pode ficar ao lado da letra, porém não se procura saber o valor de duas letras a, mas
apenas de apenas uma. Logo, “passaremos o número 2 para o lado do número 8, com sua operação invertida”
a =
8
2
a = 4
V) 4x + 8 = 10 + 2x
4x + 8 = 10 + 2x
4x – 2x = 10 – 8
2x = 2
x =
2
2
x = 1
11
Organizado por: Professor Mestre Juliano Squarsone Di Siervo
Respostas e Resoluções
1-
a)
2x = 9 + 7
2x = 16
x = 8
S = {8}
b)
y = 23 – 9
y = 14
S = {14}
c)
d)
e)
y = – 12 + 18
y = 6
S = {6}
f)
g)
h)
i)
j)
k)
l)
12
Organizado por: Professor Mestre Juliano Squarsone Di Siervo
m)
n)
o)
p)
q)
r)
s)
t)
u)
v)
w)
13
Organizado por: Professor Mestre Juliano Squarsone Di Siervo
x)
y)
z)
2-
a)
a = 1
b = 0
c = –9
S = {–3; 3}
b)
a = 2
b = 4
c = 0
S = {0; –2}
c)
a = 1
b = –6
c = 8
S = {2; 4}
d)
a= 2
b = –9
c =4
e)
a = 6
b = –1
c = –1
f)
x² + 7x – 120 = 0
a = 1
b = +7
c =–120
S = {–15; 8}
g)
x² – 6x – 16 = 0
a = 1
b = –6
c = –16
S = {–2; 8}
h)
x² + 4x + 4 – (x² – 1) = x² + 8
x² + 4x + 4 – x² + 1 = x² + 8
x² – 4x + 3 = 0
a = 1
b = –4
c = 3
S = {3; 1}
i)
x² + x² – x – 3x + 7 = 0
2x² – 4x + 7 = 0
a = 2
b = –4
c = 7
Δ < 0
S = ∅
14
Organizado por: Professor Mestre Juliano Squarsone Di Siervo
j)
x² + 6x + 9 =3x² + 21x – x² – 7x
x² + 6x + 9 = 2x² + 14x
x² + 8x – 9 = 0
a = 1
b = 8
c = –9
S = {–9; 1}
k)
–x² + 3x + 4x – 12 – 2x = 3x – 3 – 5x + 3
–x² + 7x – 12 – 2x = –2x
x² – 7x + 12 = 0
a = 1
b = –7
c = 12
S = {4; 3}