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MATEMÁTICA COM ADILSON Logaritmos Com Prof. Adilson Longen Log LOGARITMOS Aula 01 – Potenciação: retomada – teoria Aula 02 – Potenciação: retomada – prática Aula 03 – Função exponencial – teoria Aula 04 – Função exponencial – prática Aula 05 – Aplicações de funções exponenciais – teoria Aula 06 – Aplicações de funções exponenciais – prática Aula 07 – Logaritmo: conceitos iniciais – teoria Aula 08 – Logaritmo: conceitos iniciais – prática Aula 09 – Propriedades operatórias de logaritmos – teoria Aula 10 – Propriedades operatórias de logaritmos – prática Aula 11 – Mudança de base em logaritmos – teoria Aula 12 – Mudança de base em logaritmos – prática Aula 13 – Função logarítmica – teoria Aula 14 – Função logarítmica – prática Aula 15 – Aplicações de logaritmos – questões especiais aula 1 POTENCIAÇÃO: RETOMADA explicações teóricas O que se pretende? • Retomar conceitos de potenciação • Retomar as propriedades de potenciação • Resolver problemas relacionados às propriedades de potenciação. No lançamento de uma moeda, existem 2 resultados possíveis para a face voltada para cima. E se lançarmos essa mesma moeda n vezes, qual o total de possíveis sequências formadas por todos os resultados? A potenciação, nessa situação, representa uma multiplicação de fatores iguais. O expoente natural indica quantas vezes esse fator está sendo utilizado. Resumimos a seguir algumas propriedades relacionadas à potenciação. Essas propriedades são importantes, pois minimizam o trabalho nos cálculos envolvendo potências. 1ª propriedade Na multiplicação de potências de mesma base, o resultado é obtido conservando-se a base e adicionando-se os expoentes. Em símbolos: m n m na a a + = 2ª propriedade Na divisão de potências de mesma base, o resultado é obtido conservando-se a base e subtraindo-se os expoentes. Em símbolos: m m n m n n a a a a a − = = Observação: A partir dessas duas propriedades destacamos duas consequências para uma base diferente de zero: (I) 0a 1= (II) n n 1 a a − = 3ª propriedade Na potência de uma potência, o resultado é obtido conservando-se a base e multiplicando-se os expoentes. Em símbolos: ( ) = n m m na a Cuidado! Algumas representações matemáticas, embora parecidas, têm significados diferentes: ( ) nn m ma a . 4ª propriedade Na potência de um produto, o resultado é obtido elevando-se cada fator do produto ao mesmo expoente. Em símbolos: ( ) n n na b a b = Número de possíveis sequências de resultados: ( ) n n vezes 2 2 2 2 2 ... 2 2 = 5ª propriedade Na potência de um quociente, o resultado é obtido elevando-se o numerador e o denominador ao mesmo expoente. Em símbolos, considerando b diferente de zero: n n n a a b b = Aplicações de apoio teórico 01. Calcular o valor da expressão 2 3 3 4E 27 16= + 02. Um número real x tal que kx 10= está na notação científica quando k é um número inteiro e )1,10 . Sabendo que a distância da Terra à Lua é 384 000 000 m, escreva essa medida na notação científica. 03. Utilizando propriedades de potenciação e fatoração, calcule o valor numérico da expressão E considerando que: 98 50 34 99 25 101 3 9 27 E 3 81 3 − + = − + 04. Sabe-se que x3 2= para algum número real x. Calcule, a partir dessa informação o valor numérico de y na igualdade abaixo: 2x 3x 4x 5xy 3 3 3 3= + + + 05. Utilizando propriedades de potenciação, determine o valor numérico da expressão x abaixo independentemente do valor do expoente m. m 3 m 1 m 1 7 7 x 7 + + − + = 06. (EPCAR) Considere 50a 11= , 100b 4= e 150c 2= e assinale a alternativa correta a) c a b b) c b a c) a b c d) a c b 07. (FATEC SP) Se x e y são números reais tais que 0,25x 0,25= e 0,125y 16−= , é verdade que: a) x y= b) x y c) x y− é um número irracional d) x y+ é um número racional não inteiro. aula 2 POTENCIAÇÃO: RETOMADA resolução de questões O que se pretende? • Retomar conceitos de potenciação • Retomar as propriedades de potenciação • Resolver problemas relacionados às propriedades de potenciação. 01. (UFCE) O expoente do número 3 na decomposição por fatores primos positivos do número natural 63 6110 10− é a) 6 b) 5 c) 4 d) 3 e) 2 02. (UTFPR) O valor numérico da expressão ( ) 11 1 32 4 2 36 8 625 0,5 − − + − representa um número: a) racional positivo b) racional negativo c) inteiro positivo d) irracional negativo e) irracional positivo 03. (UFRGS) Um adulto humano saudável abriga cerca de 100 bilhões de bactérias, somente em seu trato digestivo. Esse número de bactérias pode ser escrito como a) 910 b) 1010 c) 1110 d) 1210 e) 1310 04. (PUC RJ) O valor da expressão 5 45100 10 3 10− − + é igual a: a) 0,0513 b) 5,13 c) 0,5103 d) 3,51 e) 540 000 05. (IFCE) Simplificando a expressão 23 2324 8 2 0,75 − − + − , obtemos a) 8 25 b) 16 25 c) 16 3 d) 21 2 e) 32 3 06. (CEFET MG) O valor da expressão n n 2 2n 2 72 9 3+ +− é a) 23− b) 13− c) 3 d) 23 07. (UFPB) A metade do número 21 122 4+ é: a) 20 232 2+ b) 21 622 4+ c) 12 212 4+ d) 20 62 4+ e) 22 132 4+ 08. (ENEM) Dentre outros objetos de pesquisa, a Alometria estuda a relação entre medidas de diferentes partes do corpo humano. Por exemplo, segundo a Alometria, a área A da superfície corporal de uma pessoa relaciona-se com a sua massa m pela fórmula 2 3A k m= , em que k é uma constante positiva. Se no período que vai da infância até a maioridade de um indivíduo sua massa é multiplicada por 8, por quanto será multiplicada a área da superfície corporal? a) 3 16 b) 4 c) 24 d) 8 e) 64 09. (CEFET SP) “Já falei um bilhão de vezes para você não fazer isso...” Qual filho nunca ouviu esta frase de seu pai? Suponhamos que o pai corrija seu filho 80 vezes ao dia. Quantos dias levará para corrigi-lo um bilhão de vezes? a) 51,25 10 b) 61,25 10 c) 71,25 10 d) 81,25 10 e) 91,25 10 10. (IFSC) Sabendo que 100x 20= e 50y 400= pode-se afirmar que: a) x é igual a y b) x é a metade de y c) x é o dobro de y d) x é igual ao quadrado de y e) x é igual ao quadruplo de y aula 3 FUNÇÃO EXPONENCIAL explicações teóricas O que se pretende? • Conceituar função exponencial • Elaborar gráfico de função exponencial • Resolver equações exponenciais • Resolver problemas relacionados às funções exponenciais Você já ouviu falar em crescimento exponencial? O estudo de uma função exponencial tem como grande objetivo modelar fenômenos cujos crescimentos são acentuados. Entre eles está o do comportamento do crescimento de certas colônias de bactérias, a descrição de como uma substância radioativa se comporta ao longo do tempo etc. Função exponencial A função →f : definida por = xf(x) a , com a 0 e a 1, é conhecida como função exponencial. • Exemplos de funções exponencias: Observações importantes: • Sendo = xf(x) a com a 1o gráfico é de uma função crescente • Sendo = xf(x) a com 0 a 1o gráfico é de uma função decrescente • O conjunto imagem de uma função exponencial é + * • Numa função exponencial tem-se que =m na a implica que =m n • Numa função exponencial se ( )1 2 3x ,x ,x ,... são números reais em progressão aritmética, então suas imagens, isto é, ( ) ( ) ( )( )1 2 3f x ,f x ,f x ,... , formam, na mesma ordem, uma progressão geométrica. Exemplo 1: A função exponencial definida por é crescente. Exemplo 2: A função exponencial definida por é crescente. Aplicações de apoio teórico 01. Considere a função exponencia definida por = xf(x) 7 . Mostre que se ( )a,b,c,... é uma progressão aritmética de razão r, a sequência ( ) ( ) ( )( )f a ,f b ,f c ,... é uma progressão geométrica de razão r7 02. Sendo += +x 3f(x) 2 10 , determine o valor de x tal que =f(x) 42 03. Ao observar, em um microscópio, uma cultura de bactérias, um cientista percebeu que elas se reproduziam conforme uma função exponencial. A leide formação que relaciona a quantidade de bactérias existentes com o tempo é dada por ( ) = t oQ t Q 2 , em que oQ é a quantidade inicial de bactérias e t é o tempo em horas. Se nessa cultura havia, inicialmente, 700 bactérias, determine a quantidade de bactérias após 4 horas. 04. (UFRGS) A função f, definida por xf(x) 4 2−= − , intercepta o eixo das abscissas em a) -2 b) -1 c) -1/2 d) 0 e) 1/2 05. (UECE) Se o número real k é a solução da equação x x9 8 3 9 0− − = , então, o número k cumpre a seguinte condição: a) 1,5 k 3,5 b) 7,5 k 9,5 c) 5,5 k 7,5 d) 3,5 k 5,5 06. (FGV SP) No conjunto dos números reais, a equação exponencial x 2 x x 12 8 4+ ++ = possui a) zero raiz b) uma raiz c) duas raízes d) três raízes e) quatro raízes 07. (UFPR) A análise de uma aplicação financeira ao longo do tempo mostrou que a expressão 0,0625 tV(t) 1000 2 = fornece uma boa aproximação do valor V (em reais) em função do tempo t(em anos), desde o início da aplicação. Depois de quantos anos o valor inicialmente investido dobrará? a) 8 b) 12 c) 16 d) 24 e) 32 aula 4 FUNÇÃO EXPONENCIAL resolução de questões O que se pretende? • Conceituar função exponencial • Elaborar gráfico de função exponencial • Resolver equações exponenciais • Resolver problemas relacionados às funções exponenciais 01. (ENEM) O crescimento de uma população de microrganismos é descrito pela expressão t /3K(t) 81 3 2= + , em que K(t) indica a quantidade de microrganismos em um meio de cultura em função do tempo t. O gráfico representa a evolução de K em relação ao tempo t. Com base nos dados, o valor de m é a) 4 3 b) 7 5 c) 24 5 d) 12 e) 81 02. (CN RJ) Na natureza há bactérias que se multiplicam tão rapidamente que dobram de volume a cada minuto. Partindo-se de uma bactéria, em 50 min um ambiente estará cheio de bactérias. Em quanto tempo, aproximadamente, esse mesmo processo irá acontecer se o estudo for feito com duas bactérias idênticas. a) 0,4 hora b) 0,5 hora c) 0,6 hora d) 0,7 hora e) 0,8 hora 03. (UNISC) O número de bactérias numa cultura, em função do tempo t (em horas), pode ser expresso por 0,75 tN(t) 256 2 = Em quanto tempo, em horas, o número de bactérias será igual a 2048? a) 2 b) 6 c) 8 d) 3 e) 4 04. (UECE) Seja f a função real de variável real definida por xf(x) 8 a= , onde a é um número real positivo diferente de um. Se f(3) 125= , então, pode-se afirmar corretamente que ( ) ( )f 4 f 5 é igual a a) 4 5 b) 5 2 c) 3 5 d) 2 5 05. (UEMA) Numa concessionária de caminhões zero, o vendedor informou ao comprador que a lei matemática que permite estimar a depreciação do veículo comprado é ( ) 0,04 tv t 65000 4− = , em que v(t) é o valor, em reais, do caminhão, t anos após a aquisição como zero na concessionária. Segundo a lei da depreciação indicada, o caminhão valerá um oitavo do valor de aquisição com a) 37,5 anos b) 7,5 anos c) 25 anos d) 8 anos e) 27,5 anos 06. (UECE) Se f : → é a função definida por ( ) x x2 2 f x 2 −+ = , então, o número de elementos do conjunto x , tais que f(x) 1 = é igual a a) 0 b) 2 c) 1 d) 3 07. (ESPCEX SP) A figura mostra um esboço do gráfico da função xf(x) a b= + , com a e b reais, a 0 , a 1 e b 0 . Então, o valor de ( ) ( )f 2 f 2− − é igual a a) 3 4 − b) 15 4 − c) 1 4 − d) 7 6 − e) 35 6 − 08. (ENEM) Em um laboratório, cientistas observaram o crescimento de uma população de bactérias submetida a uma dieta magra em fósforo, com generosas porções de arsênico. Descobriu-se que o número de bactérias dessa população, após t horas de observação, poderia ser modelado pela função exponencial kt oN(t) N e= , em que oN é o número de bactérias no instante do início da observação ( t = 0 ) e representa uma constante real maior que 1, e k é uma constante real positiva. Sabe-se que, após uma hora de observação, o número de bactérias foi triplicado. Cinco horas após o início da observação, o número de bactérias, em relação ao número inicial dessa cultura, foi a) o3N b) o15N c) o243N d) o360N e) o729N 09. (UPF RS) Na figura abaixo, está representado um triângulo retângulo em que os vértices A e B pertencem ao gráfico da função f, definida por xf(x) 2 2−= − . Como indica a figura, a abscissa do triângulo B é 1, a ordenada do ponto A é 2 e os pontos A e C têm a mesma abscissa. A medida da área do triângulo ABC é a) 21 2 b) 3 2 c) 6 d) 12 e) 21 4 10. (USF SP) Em um experimento, o número de bactérias presentes nas culturas A e B, no instante t, em horas, é dado, respectivamente, por: t 1A(t) 10 2 238−= + e t 2B(t) 2 750+= + . De acordo com essas informações, o tempo decorrido, desde o início desse experimento, necessário para que o número de bactérias presentes na cultura A seja igual ao da cultura B é a) 5 horas b) 6 horas c) 7 horas d) 9 horas e) 12 horas. aula 5 APLICAÇÕES DE FUNÇÕES EXPONENCIAIS explicações teóricas O que se pretende? • Resolução de inequações exponenciais • Identificação de aplicações de funções exponenciais • Resolver problemas relacionados às aplicações de funções exponenciais Fenômenos cujos crescimentos são muito acentuados geralmente podem ser descritos, ou de forma equivalente, modelados, por meio de uma função exponencial. Aqui você irá observar exemplos importantes relacionados às aplicações de funções exponenciais. Exemplo 1: Juros compostos O montante M gerado por um capital C, aplicado a uma taxa i na modalidade de juros compostos, após t períodos pode ser calcula por meio da relação matemática ( ) ( )= + t M t C 1 i (Se a taxa i for ao mês o tempo t é dado em meses, se a taxa i for ao ano o tempo t é dado também em anos) Exemplo 2: Número de Bactérias Em certas condições, o número N de bactérias de uma cultura, é dado pela função = 1 t 12N(t) 30 2 , onde t representa o tempo em horas e 30 representa a quantidade inicial de bactérias. • Nesse exemplo, fazendo t = 0, podemos determinar o valor inicial de bactérias: = = → = 1 0 12 0 N(0) 30 2 N(0) 30 2 N(0) 30 • Para calcular o tempo necessário para que esse número duplique, fazemos N = 60, isto é: = = = → = 1 t 12 1 t 1 12 60 30 2 2 2 1 1 t t 12 12 Duplica em 12 horas. Nas aplicações a seguir, outros exemplos da utilização de funções exponenciais serão encaminhados. Procure interpretar cada uma dessas situações. Aplicações de apoio teórico 01. (FGV SP) Um computador desvaloriza-se exponencialmente em função do tempo, de modo que seu valor y, daqui a x anos, será = xy A k , em que A e k são constantes positivas. Se hoje o computador valor R$ 5 000,00 e valerá a metade desse valor daqui a 2 anos, seu valor daqui a 6 anos será: a) R$ 625,00 b) R$ 550,00 c) R$ 575,00 d) R$ 600,00 e) R$ 650,00 02. Uma pessoa ingeriu 10 mg de certo medicamento. A função − = t 4q(t) 10 2 representa, em miligramas, a quantidade presente desse medicamento no organismo, após t horas de sua ingestão. Nessas condições, a quantidade de tal medicamento presente no organismo dessa pessoa é igual a 5 mg em: a) 4 h b) 5 h c) 6 h d) 7 h e) 8 h 03. Obtenha a relação matemática ( )= + t M(t) C 1 i que fornece o montante gerado pela aplicação financeira, na modalidade de juros compostos, de um capital C a uma taxa mensal i ao longo de t meses. 04. (PUC MG) Uma população de bactérias começa com 100 e dobra a cada três horas. Assim, o número n de bactérias após t horas é dado pela função = t 3n(t) 100 2 . Nessas condições, pode-se afirma que a população será de 51 200 bactérias depois de; a) 1 dia e 3 horas b) 1 dia e 9 horas c) 1 dia e 14 horas d) 1 dia e 19 horas 05. (UFPR) Uma pizza a 185ºC foi retirada de um forno quente. Entretanto, somente quando a temperatura atingir 65ºC será possível segurar um de seus pedaços com as mãos nuas, sem se queimar. Suponha que a temperatura T da pizza, em graus Celsius, possa ser descritaem função do tempo t, em minutos, pela expressão 0,8 tT 160 2 25− = + . Qual o tempo necessário para que se possa segurar um pedaço dessa pizza com as mãos nuas, sem se queimar? a) 0,65 minuto b) 0,68 minuto c) 2,5 minutos d) 6,63 minutos e) 10,0 minutos. 06. (ENEM) O governo de uma cidade está preocupado com a possível epidemia de uma doença infectocontagiosa causada por bactéria. Para decidir que medidas tomar, deve calcular a velocidade de reprodução da bactéria. Em experiências laboratoriais de uma cultura bacteriana, inicialmente com 40 mil unidades, obteve-se a fórmula para a população: 3tp(t) 40 2= , em que t é o tempo, em hora, e p(t) é a população, em milhares de bactérias. Em relação à quantidade inicial de bactérias, após 20 min, a população será a) reduzida a um terço b) reduzida à metade c) reduzida a dois terços d) duplicada e) triplicada aula 6 APLICAÇÕES DE FUNÇÕES EXPONENCIAIS resolução de questões O que se pretende? • Resolução de inequações exponenciais • Identificação de aplicações de funções exponenciais • Resolver problemas relacionados às aplicações de funções exponenciais 01. (UERJ) Diferentes defensivos agrícolas podem intoxicar trabalhadores do campo. Admita uma situação na qual, quando intoxicado, o corpo de um trabalhador elimine, de modo natural, a cada 6 dias, 75% da quantidade total absorvida de um agrotóxico. Dessa forma, na absorção de 50 mg desse agrotóxico, a quantidade presente no corpo será dada por: ( ) t 6V(t) 50 0,25= miligramas Assim, o tempo t, em dias, necessário para que a quantidade total desse agrotóxico se reduza à 25 mg no corpo do trabalhador é igual a: a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 02. (FMC SP) Uma pessoa ingeriu 10 mg de certo medicamento. A função ( ) t 4q t 10 2 − = representa, em miligramas, a quantidade presente desse medicamento no organismo, após t horas de sua ingestão. Nessas condições, a quantidade de tal medicamento presente no organismo dessa pessoa é menor do que 2,5 mg, após: a) 4 h b) 5 h c) 6 h d) 7 h e) 8 h 03. (UPE PE) Um experimento consiste em estudar um fenômeno que cresce exponencialmente. Para uma melhor análise da curva de crescimento, a equipe responsável utilizou um software para representa-la geometricamente. A equação dessa curva é dada por x pf(x) k 4 += , onde k e p são constantes positivas. A partir do software, observaram que f(5) 15= , resultado que divergia em muito da realidade. Após uma análise cuidadosa, perceberam que o gráfico estava posicionado incorretamente e, após alguns cálculos, verificaram que, para corrigir esse erro, seria necessário adicionar 3 unidades ao parâmetro p. Depois de fazer isso, todos os resultados tornaram-se compatíveis. Após o deslocamento que corrigiu a posição da curva, qual o real valor de f(5) obtido pelo software? a) 3375 b) 960 c) 750 d) 35 e) 18 04. (ENEM) O gráfico informa a produção registrada por uma indústria nos meses de janeiro, março e abril. Por problemas logísticos, não foi feito o levantamento sobre a produção no mês de fevereiro. Entretanto, as informações dos outros três meses sugerem que a produção nesse quadrimestre cresceu exponencialmente, conforme aponta a curva de tendência traçada no gráfico. Assumindo a premissa de que o crescimento nesse período foi exponencial, pode-se inferir que a produção dessa indústria no mês de fevereiro, em milhar de unidade, foi a) 0 b) 120 c) 240 d) 300 e) 400 05. (UFRGS) A concentração de alguns medicamentos no organismo está relacionada com a meia-vida, ou seja, o tempo necessário para que a quantidade inicial do medicamento no organismo seja reduzida pela metade. Considere que a meia-vida de determinado medicamento é de 6 horas. Sabendo que um paciente ingeriu 120 mg desse medicamento às 10 horas, assinale a alternativa que representa a melhor aproximação para a concentração desse medicamento, no organismo desse paciente, às 16 horas do dia seguinte a) 2,75 mg b) 3 mg c) 3,75 mg d) 4 mg e) 4,25 mg 06. (IFPE) Em uma pesquisa feita por alguns alunos do curso de Zootecnia, na disciplina de Avicultura, ofertada pelo IFPE campus Vitória de Santo Antão, observou-se que, para o ano de 2015, o comportamento das variáveis das condições de ofertas de insumos e produção avícola na Região Sul foi baseado em equações de regressão exponencial. Considere 0,04 tA(t) 5 e = a equação de regressão aproximada, com A sendo a área plantada, em ha, e t o tempo, em anos. Admitindo o ano de 2015 como t = 0, a área em 2020 será de (considere 0,2e 1,2 ) a) 6 hectares b) 10,4 hectares c) 10 hectares d) 8,6 hectares e) 8 hectares 07. (ULBRA RS) Em um experimento de laboratório, 400 indivíduos de uma espécie animal foram submetidos a testes de radiação, para verificar o tempo de sobrevivência da espécie. Verificou-se que o modelo matemático que determinava o número de indivíduos sobreviventes, em função do tempo era tN(t) C A= , com o tempo t dado em dias e A e C dependiam do tipo de radiação. Três dias após o início do experimento, havia 50 indivíduos. Quantos indivíduos vivos existiam no quarto dia após o início do experimento? a) 40 b) 30 c) 25 d) 20 e) 10 08. (ITA SP) Se x é um número natural com 2015 dígitos, então o número de dígitos da parte inteira de 7 x é igual a a) 285 b) 286 c) 287 d) 288 e) 289 09. (IFSUL RS) Uma aplicação bancária é representada graficamente conforme figura a seguir. M é o montante obtido através da função exponencial ( ) t M C 1,1= , C é o capital inicial e t é o tempo da aplicação. Ao final de 4 meses o montante obtido será de a) R$ 121,00 b) R$ 146,41 c) R$ 1210,00 d) R$ 1464,10 10. (ENEM) Um modelo de automóvel tem seu valor depreciado em função do tempo de uso segundo a função tf(t) b a= , com t em ano. Essa função está representada no gráfico. Qual será o valor desse automóvel, em real, ao completar dois anos de uso? a) 48 000,00 b) 48 114,00 c) 48 600,00 d) 48 870,00 e) 49 683,00 aula 7 LOGARITMOS: CONCEITOS INICIAIS explicações teóricas O que se pretende? • Conceituar logaritmo • Calcular logaritmos • Identificar consequências da definição de logaritmos • Resolver problemas relacionados à definição de logaritmos Os logaritmos surgiram na época das grandes navegações devido a uma necessidade de cálculos cada vez mais precisos na área de Astronomia. Conceito: Logaritmo é um exponente. Dizemos que é um expoente que se deve elevar uma determinada base, positiva e diferente de 1, para que o resultado seja um certo número. Em símbolos: = =x alog N x a N Nomenclatura: = → a x : logaritmo log N x N : logaritmando a : base Restrições: N 0 , a 0 e a 1 Exemplos: • = =3 4log 64 3 4 64 • = =10 2log 1024 10 2 1024 • −= − =4 10log 0,0001 4 10 0,0001 • − = − = 3 5 1 1 log 4 5 125 125 Consequências da definição de logaritmo: A partir do conceito de logaritmo, são consequências imediatas (considerando as restrições para a existência de logaritmos): I) =alog 1 0 II) =alog a 1 III) =n alog a n IV) = =a alog M log N M N Essas consequências são justificadas a partir da definição de logaritmo Observação: As calculadoras científicas fornecem logaritmos em duas bases diferentes: Aplicações de apoio teórico 01. Sendo N 0 , a 0 e a 1, mostre que =alog N a N 02. Calcule o valor de x na igualdade =0,01log 10000 x Logaritmo decimal Base 10: Logaritmo natural Base e (2,718...): 03. Utilizando o conceito de logaritmo calcule o valor da expressão E, conforme abaixo: ( ) ( )= +2 3 5 2E log log 81 log log 32 04. Considere as funções reais f e g definidas por = 2f(x) log x e = 3g(x) log x . Calculo o valor de +f(8) g(9) 05. (UFSM RS) A partir de dados do Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira (INEP), o Índice de Desenvolvimento da Educação Básica (Ideb)) para as séries iniciais do Ensino Fundamental da escola Estatual Básica ProfessoraMargarida Lopes (Santa Maria – RS) pode ser representada pela expressão: − = + 2 t 1997 f(t) 5 log 8 Considere que f(t) representa o Ideb previsto para essa escola, de 2005 a 2013, é de: a) 5 b) 1 c) 1/2 d) 1/4 e) 0 06. (UFRGS) Se =loga 1,7 , =logb 2,2 e =logc 2,7 , então a, b, c, nesta ordem, formam uma a) progressão geométrica de razão 10. b) progressão geométrica de razão 10 . c) progressão geométrica de razão 0,5. d) progressão aritmética de razão 0,5. e) progressão aritmética de razão 10 . aula 8 LOGARITMOS: CONCEITOS INICIAIS resolução de questões O que se pretende? • Conceituar logaritmo • Calcular logaritmos • Identificar consequências da definição de logaritmos • Resolver problemas relacionados à definição de logaritmos 01. (UFRGS) O número 2log 7 está entre a) 0 e 1 b) 1 e 2 c) 2 e 3 d) 3 e 4 e) 4 e 5 02. (CEFET MG) A solução, em , da equação − =2x x6 4 6 0 é a) 0 b) 1 c) 4log 6 d) 6log 4 03. (Unicamp SP) A solução da equação na variável real x, ( )+ =xlog x 6 2 , é um número a) primo b) par c) negativo d) irracional 04. (IFAL) Num determinado mês, a quantidade vendida Q de um certo produto, por dia, em uma loja, em função do dia d do mês, é representada pela função = 2Q log d . Qual a quantidade vendida desse produto no dia 16 desse mês? a) 0 b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 05. (UFPR) Para se calcular a intensidade luminosa L, medida em lumens, a uma profundidade de x centímetros num determinado lago, utiliza-se a lei de Beer-Lambert, dada pela seguinte fórmula: = − L log 0,08x 15 Qual a intensidade luminosa L a uma profundidade de 12,5 cm? a) 150 lumens b) 15 lumens c) 10 lumens d) 1,5 lumens e) 1 lúmen. 06. (INSPER SP) Considere N o menor número inteiro positivo tal que log ( ) log logN seja um inteiro não negativo. O número N, representado no sistema de numeração decimal, possui a) 2 algarismos b) 3 algarismos c) 10 algarismos d) 11 algarismos e) 100 algarismos 07. (UCPEL RS) Se =alog 1024 20 , então “a” vale a) 3 2 b) 2 c) 4 2 d) 4 3 e) 3 08. (INSPER SP) A quantidade de números inteiros existentes entre os primeiros 2011 termos da sequência 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 log 1, log , log ,log ,log ,...,log ,... 2 3 4 5 n é igual a a) 10 b) 11 c) 12 d) 13 e) 14 09. (UFPR) Para determinar a rapidez com que se esquece de uma informação, foi efetuado um teste em que listas de palavras eram lidas a um grupo de pessoas e, num momento posterior, verificava-se quantas dessas palavras eram lembradas. Uma análise mostrou que, de maneira aproximada, o percentual S de palavras lembradas, em função do tempo t, em minutos, após o teste ter sido aplicado, era dado pela expressão ( )= − + +S 18 log t 1 86 a) Após 9 minutos, que percentual da informação inicial era lembrado? b) Depois de quanto tempo o percentual S alcançou 50% aula 9 PROPRIEDADES OPERATÓRIAS DE LOGARITMOS explicações teóricas O que se pretende? • Relacionar propriedades de potenciação com propriedades de logaritmos • Compreender as propriedades operatórias de logaritmos • Resolver problemas relacionados às propriedades operatórias de logaritmos Os logaritmos, na sua origem, foram criados para transformar uma operação em outra mais elementar. Assim, por meio de logaritmos temos: Essas transformações podem ser compreendidas como propriedades operatórias de logaritmos e, conforme as condições de existência dos logaritmos, são representadas por: 1ª propriedade – logaritmo do produto ( ) = +a a alog A B log A log B Exemplo: ( ) = +2 2 2log 10 5 log 10 log 5 2ª propriedade – logaritmo do quociente = − a a a A log log A log B B Exemplo: = − 2 2 2 5 log log 5 log 3 3 3ª propriedade – logaritmo da potência = n a alog A n log A Exemplo: = 3 2 2log 5 3 log 5 Observações: 1. Nas três propriedades as condições de existência dos logaritmos devem ser observadas; 2. É importante observar e interpretar essas propriedades não apenas transformando multiplicação, divisão e potenciação em adição, subtração e multiplicação, respectivamente, mas também o caminho inverso. 3. Essas propriedades serão demonstradas a seguir, utilizando a definição de logaritmos e propriedades de potenciação. Multiplicação Adição logaritmo Divisão Subtração logaritmo Potenciação Multiplicação logaritmo Aplicações de apoio teórico 01. Demonstre que ( ) = +a a alog A B log A log B . 02. Demonstre que = − a a a A log log A log B B . 03. Demonstre que = n a alog A n log A 04. Numa calculadora você obtém os valores aproximados de =log2 0,30 e de =log3 0,48 . A partir desses valores calcule: a) log60 b) log6400 05. (FGV SP) Adotando-se os valores =log2 0,30 e =log3 0,48 , a raiz da equação =x5 60 vale aproximadamente: a) 2,15 b) 2,28 c) 41 d) 2,54 e) 2,67 06. Determine o valor numérico de y na expressão a seguir: = + −2 2 2log y 4 2log 2 log 10 07. (UFRJ) Os números a, b e c são tais que seus logaritmos decimais log a, log b e log c, nesta ordem, estão em progressão aritmética. Sabendo que log b = 2, determine o produto abc. 08. (UNIFESP) O valor de x que é solução da equação ( )+ + − =10 10 10log 2 log x 1 log x 1é: a) 0,15 b) 0,25 c) 0,35 d) 0,45 e) 0,55 aula 10 PROPRIEDADES OPERATÓRIAS DE LOGARITMOS resolução de questões O que se pretende? • Relacionar propriedades de potenciação com propriedades de logaritmos • Compreender as propriedades operatórias de logaritmos • Resolver problemas relacionados às propriedades operatórias de logaritmos 01. (MACK SP) Se =log 6 e =log 4 , então 24 é igual a: a) b) 24 c) 10 d) + 2 4 e) 6 02. (FGV SP) Consideremos os seguintes dados: log 2 = 0,30 e log 3 = 0,48. Nessas condições, o valor de log 15 é: a) 0,78 b) 0,88 c) 0,98 d) 1,08 e) 1,18 03. (UNIFESP) O valor de ( ) 2 2 4 6 ... 2n log n! é a) n2 b) 2n c) n d) 22log n e) 2log n 04. (UFC CE) O valor da soma + + + + 10 10 10 1 2 3 99 log log log ... 2 3 4 100 é: a) 0 b) -1 c) -2 d) 2 e) 3 05. (UERJ) O logaritmo decimal do numero positivo x é representado por log x. Então, a soma das raízes de − =2 3log x logx 0 é igual a: a) 1 b) 101 c) 1000 d) 1001 06. (CEFET MG) O conjunto verdade da equação ( )= + +2logx log4 log x 3 a) −2 b) 6 c) −2;6 d) −6;2 07. (PUC SP) Se log 2 = 0,30 e log 3 = 0,48, o número real que satisfaz a equação +=2x 3x 13 2 está compreendido entre a) -5 e 0 b) 0 e 8 c) 8 e 15 d) 15 e 20 e) 20 e 25 08. (CEFET CE) Sabendo que n 0 e n 1, com x 4 , e resolvendo a equação ( ) ( )n nlog x 5 3 log x 4+ = + − onde x é: a) + − 3 2 5 4n n 1 b) − − 3 3 5 4n n 1 c) + − 3 3 5 4n n 1 d) − − 3 2 4n 5 n 1 e) + + 3 3 5 4n n 1 09. (MACK SP) O preço de um imóvel é dado, em função do tempo t, em anos, por ( )= t P(t) A 1,28 , sendo A o preço atual. Adotando log 2 = 0,3, esse imóvel terá o seu preço duplicado em: a) 1 ano b) 2 anos c) 3 anos d) 3,5 anos e) 2,5 anos 10. (UFES) Sabe-se que =10log 3 0,477 , aproximado até a terceira casa decimal. O número de algarismos do inteiro = 30N 30 é igual a a) 43 b) 44 c) 45 d) 46 e) 47 aula 11 MUDANÇA DE BASE EM LOGARITMOS explicações teóricas O que se pretende? • Identificar a necessidade de mudança de base • Compreender e justificar o procedimento para mudança de base • Resolver problemas relacionados à mudança de base Na calculadora científica representada a seguir são fornecidas duas teclas para o cálculo de logaritmo de um número real positivo: base decimal e base natural (ou neperiana). Vamos imaginar que você tenha que calcular o logaritmo de um determinado número numa base diferente do que fornece a calculadora. Para resolver tal situação, você teria que efetuar uma mudança de base. Vamos exemplificar! Exemplo: Vamos calcular o valor de3log 7 . • Fazendo uma mudança para a base decimal: = = = = = 3 x x 10 10 10 10 10 10 log 7 x 3 7 log 3 log 7 x log 3 log 7 log 7 x log 7 • O logaritmo foi transformado no quociente de dois novos logaritmos na base 10. O que ocorreu foi uma mudança de base. Mudança de base Dado o logaritmo de um número real positivo N numa base b, positiva e diferente de um, a relação matemática que permite efetuar mudança de base é: = a b a log N log N log b Base e Base 10 Aplicações de apoio teórico 01. Prove a propriedade sobre mudança de base, isto é, prove que: = a b a log N log N log b 02. Considerando que =2log 3 x , determine, em função de x, o valor de 1000 1000 2 log 3 . 03. Sendo a e b números reais maiores que 1, calcule o produto ( ) ( )= a bP log b log a 04. Determine o valor de x na expressão ( ) ( ) = log 625 x log 25 05. (UFRGS) Se + =3 9log x log x 1, então o valor de x é: a) 3 2 b) 2 c) 3 3 d) 3 e) 3 9 06. (FUVEST SP) Se = 4x log 7 e = 16y log 49 , então −x y é igual a: a) 4log 7 b) log 7 c) 1 d) 2 e) 0 aula 12 MUDANÇA DE BASE EM LOGARITMOS resolução de questões O que se pretende? • Identificar a necessidade de mudança de base • Compreender e justificar o procedimento para mudança de base • Resolver problemas relacionados à mudança de base 01. (UECE) A solução da equação ( ) ( ) ( ) ( ) − − − − + + + = 1 1 1 1 2 3 4 5log x log x log x log x 2 é a) 2 30 b) 3 10 c) 2 10 d) 3 30 02. (IFCE) Considerando =7log 2 w , temos que o valor de 4log 14 pode ser expresso por a) + 2 w 1 b) + 2w w 1 c) 3w 2 d) 2 w e) +w 1 2w 03. (MACK SP) Se a, b e c são números reais positivos e diferentes de 1, e 3 =blog c k , então b a c log a log c log b é igual a a) 1 b) 1 k c) k d) 2k e) 2k 04. (UDESC) Considerando =Ln10 2,3 , então o valor da expressão − +3Lna loga 2Lna loga é igual a: a) 4 b) 10,5 c) 4a d) 22,3a e) 1,3 05. (FGV SP) O valor do número real b para o qual a igualdade + − = 2 25 8 b 11 1 3 1 log x 2log x log x log x é verdadeira para todo x 0 e x 1é a) 20 b) 50 c) 100 d) 250 e) 400 06. (UFRGS) Se =5log x 2 e =10log y 4 , então 20 y log x é a) 2 b) 4 c) 6 d) 8 e) 10 07. (MACK SP) Para quaisquer reais positivos A e B, o resultado da expressão 3 2 A Blog B log A é a) 10 b) 6 c) 8 d) A B e) 12 08. (UPF RS) Sendo =alog x 2 , =blog x 3 e =clog x 5 , o valor de abclog x é: a) 30 b) 31 c) 31 30 d) 30 31 e) 1 3 09. (UECE) A soma das raízes reais da equação + − =2 2 43 log x 5 log x 32 0 é igual a a) 0 b) 15 c) 16 d) 32 aula 13 FUNÇÕES LOGARÍTMICAS explicações teóricas O que se pretende? • Conceituar função logarítmica • Construir gráfico de funções logarítmicas • Identificar o crescimento em gráficos de funções logarítmicas • Resolver problemas relacionados às funções logarítmicas Se no plano cartesiano representarmos os gráficos das funções + → *f : definida por = xf(x) 2 e também a função + →*g : definida por = 2g(x) log x teremos o seguinte esboço: Essas duas funções são ditas funções inversas entre si. Graficamente, suas curvas são simétricas em relação à bissetriz dos quadrantes ímpares. Lembrando que para obter a inversa de uma função devemos trocar as variáveis e então isolar y, vamos partir da função exponencial e obter a sua inversa: − = = = = = → = x y y 2 2 2 2 1 2 2 y 2 troca de var iáveis x 2 aplicando logaritmo log x log 2 log x y log 2 log x y f (x) log x Função logarítmica Denomina-se função logarítmica à função + →*f : definida por = af(x) log x , sendo a um número real positivo de diferente de 1. As funções exponencial e logarítmica, numa mesma base, são inversas entre si. Observações: 1. Se a 1a função será crescente; 2. Se 0 a 1a função será decrescente; 3. O conjunto imagem da função logarítmica é 4. Uma função logarítmica transforma valores que estão em progressão geométrica em valores que estão em progressão aritmética. Aplicações de apoio teórico 01. Considere que ( )1 2 3x ,x ,x ,... estão em progressão geométrica de razão q. Mostre que a sequência ( ) ( ) ( ) 1 2 3f x ,f x ,f x ,... é uma progressão aritmética, sendo f definida por = af(x) log x , para a 0 e a 1. 02. (UNICAMP SP) Se = 10f(x) log x e x 0 , então ( ) + 1 f f 100x x é igual a a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 03. (ESPM SP) Em 1997 iniciou-se a ocupação de uma fazendo improdutiva no interior do país, dando origem a uma pequena cidade. Estima-se que a população dessa cidade tenha crescido segundo a função ( )2P 0,1 log x 1996= + − , onde P é a população no ano x, em milhares de habitantes. Considerando 2 1,4 , podemos concluir que a população dessa cidade atingiu a marca dos 3600 habitantes em meados do ano: a) 2005 b) 2002 c) 2011 d) 2007 e) 2004 04. (FGV SP) No plano cartesiano, os gráficos das funções reais definidas por ( )= +f(x) log 2x 12 e ( )= +100g(x) log x 6 intersectam-se em a) um único ponto, cuja abscissa é um número racional não inteiro. b) um único ponto, cuja abscissa é um número inteiro. c) um único ponto, cuja abscissa é um número irracional. d) dois pontos, ambos de abscissa racional. e) dois pontos, sendo um de abscissa racional e outro de abscissa irracional. 05. (INSPER SP) Psicólogos educacionais podem utilizar modelos matemáticos para investigar questões relacionadas à memória e retenção da informação. Suponha que um indivíduo tenha feito um teste e que, depois de t meses e sem rever o assunto do teste, ele tenha feito um novo teste, equivalente ao que havia feito anteriormente. O modelo matemático que descreve situação de normalidade na memória do indivíduo é dado por ( )y 82 12 log t 1= − + , sendo y a quantidade de pontos feitos por ele no instante t. Após t meses da aplicação do teste inicial, a pontuação de um indivíduo no novo teste caiu para 70 pontos. Assim, é correto concluir que esse novo teste ocorreu t meses após o primeiro teste, com t igual a a) 11 b) 8 c) 15 d) 12 e) 9 06. Considere a função exponencial *f : + → definida por xf(x) 5= . Obtenha a lei de formação da inversa de f, isto é, *f : + → . aula 14 FUNÇÕES LOGARÍTMICAS resolução de questões O que se pretende? • Conceituar função logarítmica • Construir gráfico de funções logarítmicas • Identificar o crescimento em gráficos de funções logarítmicas • Resolver problemas relacionados às funções logarítmicas 01. (FMJ SP) Considere os esboços dos gráficos das funções ( )2f(x) 4 log x 1= + + e 3x 28 g(x) 7 + = , mostrados na figura. Sabendo-se que as intersecções desses dois gráficos ocorrem em pontos cujas coordenadas são expressas por números inteiros, a solução da inequação ( ) ( )f x g x é o conjunto a) x / x 0 e x 4 b) x / 0 x 7 c) x / x 0 e x 7 d) x / 0 x 4 e) x / 4 x 7 02. No gráfico a seguir está representado um trapézio retângulo com vértices no eixo das abscissas e na curva definida pela função 1/3f(x) 2 log (x)= − Calcule, em unidades de área, a área do trapézio. 3 9 03. (UFJF MG) No plano cartesiano abaixo estão representados os gráficos das funções f, g e h, todas definidas no conjuntos dos números reais positivos por ( ) af x log x= , ( ) bg x log x= e ( ) ch x log x= . O valor de ( )10log abc a) 1 b) 3 c) 10log 3 d) 101 log 3+ e) ( ) ( ) ( )10 10 10log 2 log 3 log 5 04. (FCM MG) Um estudante acompanha duas reações químicas A e B que evoluem ao longo de t segundos, com velocidades AV (t) e BV (t) , dadas por ( )A 2V (t) log t 4= + e ( )2 B 4V (t) log t 3t 31= + + . Segundo orientações recebidas, determinado catalisador deve ser inserido no processo quando as velocidades das reações se igualarem. Iniciado o processo, essa ação será efetivada em: a) 1 s b) 3 s c) 4 s d) 7 s 05. (UEPG PR) Considerando as funções definidas por ( ) x 1f x 2 +=e ( ) ( )2 2g x log x 1= − , assinale o que for correto. 01) ( )( ) ( )2f g x 2 x 1= − 02) Se g(x) 2= , então x é um número irracional. 04) Se f(x) 512= , então x é ímpar. 08) O domínio da função g(x) é o intervalo 1;1− 06. (ENEM) Um jardineiro cultiva plantas ornamentais e as coloca à venda quando estas atingem 30 centímetros de altura. Esse jardineiro estudou o crescimento de suas plantas, em função do tempo, e deduziu uma fórmula que calcula a altura em função do tempo, a partir do momento em que a planta brota do solo até o momento em que ela atinge sua altura máxima de 40 centímetros. A fórmula é ( )2h 5 log t 1= + , em que t é o tempo contado em dia e h, a altura da planta em centímetro. A partir do momento em que uma dessas plantas é colocada à venda, em quanto tempo, em dia, ela alcançará sua altura máxima? a) 63 b) 96 c) 128 d) 192 e) 255 07. (IFPE) Os alunos do curso de Meio Ambiente do campus Cabo de Santo Agostinho observaram que o número de flores em uma árvore X segue o modelo matemático ( )2F(h) 16 log 3h 1= − + , onde F(h) é a quantidade flores após h horas de observação. Após quanto tempo de observação esta árvore estará com apenas 10 flores? a) 6 horas b) 25 horas c) 20 horas d) 21 horas e) 64 horas 08 (ESPCEX SP) A curva do gráfico abaixo representa a função 4y log x= A área do retângulo ABCD é a) 12 b) 6 c) 3 d) 4 3 6log 2 e) 4log 6 aula 15 APLICAÇÕES DE LOGARITMOS questões especiais O que se pretende? • Identificar aplicações de logaritmos • Resolver problemas relacionados às aplicações de logaritmos 01. (IFAL) O potencial de hidrogênio (pH) das soluções é dado pela função: pH log H+ = − , onde H+ é a concentração do cátion H+ ou 3H O+ na solução. Se, em uma solução, a concentração de H+ é 82 10− , qual o pH dessa solução? Adote: log2 0,3= a) 2,4 b) 3,8 c) 6,7 d) 7,7 e) 11 02. (FUVEST SP) Uma quantidade fixa de um gás ideal é mantida a temperatura constante, e seu volume varia com o tempo de acordo com a seguinte fórmula: ( ) = + 2V(t) log 5 2sen t , 0 t 2 , em que t é medido em horas e V(t) é medido em m3. A pressão máxima do gás no intervalo de tempo [0,2] ocorre no instante a) t = 0,4 b) t = 0,5 c) t = 1 d) t = 1,5 e) t = 2 03. Uma aplicação financeira que paga juros mensais de 1%, no regime de juros compostos, qual o tempo necessário para um capital duplique se não houver retirada e nem depósito? 04. (ENEM) Um casal decidiu aplicar em um fundo de investimentos que tem uma taxa de rendimentos de 0,8% ao mês, num regime de capitalização composta. O valor final F a ser resgatado, depois de n meses, a uma taxa de rendimento mensal x, é dado pela expressão algébrica ( ) n F C 1 x= + , em que C representa o capital inicial aplicado. O casal planeja manter a aplicação pelo tempo necessário para que o capital inicial de R$ 100 000,00 duplique, sem outros depósitos ou retiradas. Fazendo uso da tabela, o casal pode determinar esse número de meses. Para atender ao seu planejamento, o número de meses determinado pelo casal é a) 156 b) 125 c) 100 d) 10 e) 1,5 05. (UFPR) Um tanque contém uma solução de água e sal cuja concentração está diminuindo devido à adição de mais água. Suponha que a concentração Q(t) de sal no tanque, em gramas por litro (g/L), decorridas t horas após o início da diluição, seja dada por 0,3 tQ(t) 100 5− = Assinale a alternativa que mais se aproxima do tempo necessário para que a concentração de sal diminua para 50 g/L. (Use log 5 = 0,7) a) 4 horas e 45 minutos b) 3 horas e 20 minutos c) 2 horas e 20 minutos d) 1 hora e 25 minutos e) 20 minutos 06. (ENEM) Em março de 2011, um terremoto de 9,0 de magnitude na escala Richter atingiu o Japão matando milhares de pessoas e causando grande destruição. Em janeiro daquele ano, um terremoto de 7,0 graus na escala Richter atingiu a cidade de Santiago Del Estero, na Argentina. A magnitude de um terremoto, medida pela escala Richter, é 0 A R log A = , em que A é a amplitude do movimento vertical do solo, informado em um sismógrafo, 0A é uma referência e log representa o logaritmo na base 10. A razão entre as amplitudes dos movimentos verticais dos terremotos do Japão e da Argentina é a) 1,28 b) 2,0 c) 9/710 d) 100 e) 9 710 10− 07. (UEL PR) Um pesquisador estuda uma população e determina que a equação 9 15N t 10−= descreve a incidência de câncer, representada por N, em função do tempo t. Ele observa que N cresce rapidamente, o que dificulta a análise gráfica dessa relação. Por isso, o pesquisador decide operar simultaneamente com as variáveis N e t a fim de representa-las no plano cartesiano xOy. Para esse fim, suponha que o pesquisador escolha uma base b, positiva e distinta de 1, e que ele considere as seguintes operações para N > 0 e t > 0; b b x log (t) y log (N) = = Suponha que y 9x 1= + seja a equação que descreve a semirreta que o pesquisador obteve no plano cartesiano xOy, e recordando que b1 log b= , assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a escolha da base b feita pelo pesquisador. a) 1 b) 9 c) 159 d) 910− e) 1510− 08. (UFU MG) Um indivíduo com uma grave doença teve a temperatura do corpo medida em intervalos curtos e igualmente espaçados de tempo, levando a equipe médica a deduzir que a temperatura corporal T do paciente, em cada instante t, é bem aproximada pela função t /100T 36 10= , em que t é medido em horas, e T em graus Celsius. Quando a temperatura corporal deste paciente atingir os 40ºC, a equipe médica fará uma intervenção, administrando um remédio para baixar a temperatura. Nessas condições, quantas horas se passarão desde o instante t = 0 até a administração do remédio? Use 10log 9 0,95= a) 5 b) 6 c) 7 d) 8 09. (ESPM SP) A taxa de crescimento populacional de um país é de 2% ao ano. Utilizando os dados da tabela abaixo e considerando que essa taxa permanecerá constante, podemos afirmar que a população desse país dobrará em: a) 15 anos b) 20 anos c) 25 anos d) 30 anos e) 35 anos