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1 Prof.ª Flavia Sucheck Mateus da Rocha Fundamentos de Matemática Aula 2 Conversa Inicial Potenciação e propriedades Equações e inequações exponenciais Logaritmo Propriedades dos logaritmos Equações logarítmicas Equações exponenciais e logarítmicas Potenciação e propriedades Multiplicação de fatores iguais Momento Quantidade de amigos 𝟏 𝟏 𝟐 𝟏. 𝟐 𝟐 𝟑 𝟏. 𝟐. 𝟐 𝟒 𝟒 𝟏. 𝟐. 𝟐. 𝟐 𝟖 𝟓 𝟏. 𝟐. 𝟐. 𝟐. 𝟐 𝟏𝟔 Fonte: Elaborado pela autora 𝒂 ∈ ℝ e 𝒏 ∈ ℕ 𝒂𝒏 𝒂. 𝒂. 𝒂. … . 𝒂 𝒏 vezes a – base n – expoente Potência 1 2 3 4 5 6 2 De modo geral, para 𝒂 real e 𝒏 𝟐, temos que 𝒂𝒏 é um produto de 𝒏 fatores iguais a 𝒂 Exemplos 𝟐𝟓 𝟐. 𝟐. 𝟐. 𝟐 𝟑𝟐 𝟓𝟒 𝟓. 𝟓. 𝟓. 𝟓 𝟔𝟐𝟓 𝟒 𝟑 𝟒 . 𝟒 . 𝟒 𝟔𝟒 Se 𝒂 ∈ 𝑹, 𝒃 ∈ 𝑹, 𝒎 ∈ 𝑵 e 𝒏 ∈ 𝑵, valem as seguintes propriedades 𝒂𝒎. 𝒂𝒏 𝒂𝒎 𝒏 𝒂𝒎: 𝒂𝒏 𝒂𝒎 𝒏 𝒂. 𝒃 𝒏 𝒂𝒏. 𝒃𝒏 𝒂 𝒃 𝒏 𝒂𝒏 𝒃𝒏 𝒂𝒎 𝒏 𝒂𝒎.𝒏 Propriedades da potenciação Dado um número real 𝒂 não nulo, e um número 𝒏 natural, temos que 𝒂 𝒏 𝟏 𝒂 Exemplo 𝟑 𝟒 𝟏 𝟑𝟒 𝟏 𝟑𝟒 𝟏 𝟑 . 𝟏 𝟑 . 𝟏 𝟑 . 𝟏 𝟑 𝟏 𝟖𝟏 Potência de expoente inteiro negativo Dados 𝒂 ∈ 𝑹 e 𝒑 𝒒 ∈ 𝑸 𝒑 ∈ 𝒁, 𝒒 ∈ 𝒏∗ , temos: 𝒂 𝒑 𝒒 = 𝒂𝒑𝐪 Exemplo 𝟖 𝟒 𝟑 𝟖𝟒𝟑 𝟐𝟑 𝟒𝟑 𝟐𝟏𝟐𝟑 𝟐 𝟏𝟐 𝟑 𝟐𝟒 𝟏𝟔 Potência de expoente racional/fracionário Equações e inequações exponenciais Considere a seguinte situação Certa cultura de bactéria possuía, inicialmente, 1.000 bactérias. O número foi dobrando a cada hora, sendo obtido pela lei 𝑵 𝒕 𝟏𝟎𝟎𝟎. 𝟐𝒕, na qual t representa o número de horas. Sabemos que, no momento atual, a cultura possui 512.000 bactérias 𝟏𝟎𝟎𝟎. 𝟐𝒕 𝟓𝟏𝟐𝟎𝟎𝟎 Equações exponenciais 7 8 9 10 11 12 3 Para resolver equações exponenciais de bases reais, positivas e diferentes de 1, usamos a seguinte propriedade 𝒂𝒃 𝒂𝒄 → 𝒃 𝒄 Exemplos 𝟑𝒙 𝟖𝟏 𝒙 𝟒 𝟐𝒚 = 𝟏 𝟏𝟔 𝒚 𝟒 𝟐𝒙 𝟐 𝟐𝒙 𝟑 𝟑𝟖𝟒 𝟐𝒙. 𝟐𝟐 𝟐𝒙. 𝟐𝟑 𝟑𝟖𝟒 𝟐𝒙 𝟐𝟐 𝟐𝟑 𝟑𝟖𝟒 𝟐𝒙 𝟒 𝟖 𝟑𝟖𝟒 Resolução de equações exponenciais com o uso de propriedades 𝟐𝒙. 𝟏𝟐 𝟑𝟖𝟒 𝟐𝒙 𝟑𝟖𝟒 𝟏𝟐 𝟐𝒙 𝟑𝟐 𝟐𝒙 𝟐𝟓 𝒙 𝟓 Para 𝒂 𝟏 tem-se 𝒂𝒃 𝒂𝒄 ↔ 𝒃 𝒄 Para 𝟎 𝒂 𝟏 tem-se 𝒂𝒃 𝒂𝒄 ↔ 𝒃 𝒄 Inequação exponencial Logaritmo Sendo 𝒂 e 𝒃 números reais e positivos, com 𝒂 𝟏, chama-se logaritmo de 𝒃 na base 𝒂 o exponente que se deve dar à base 𝒂 de modo que a potência obtida seja igual a 𝒃 Se 𝑎, 𝑏 𝜖 𝑅, 0 𝑎 1 𝑒 𝑏 0, temos 𝐥𝐨𝐠𝒂 𝒃 =𝒙 ↔ 𝒂𝒙 𝒃 𝒂 é a base 𝒃 é o logaritmando 𝒙 é o logaritmo 13 14 15 16 17 18 4 𝒂 𝒍𝒐𝒈𝟐𝟑𝟐 x 𝒃 𝒍𝒐𝒈𝟑 𝟏 𝟐𝟕 x Exemplos Exemplos 𝐜 𝒍𝒐𝒈𝟓 𝟏𝟐𝟓 𝒙 𝐝 𝒍𝒐𝐠 𝟏𝟎𝟎𝟎 𝐱 Dado log𝒂 𝒃 𝒙 Logaritmando positivo: 𝒃 𝟎 Base positiva e diferente de 1: 𝒂 𝟎 𝒆 𝒂 𝟏 Exemplo: para que valores de x existe 𝒍𝒐𝒈𝟓 𝒙 𝟐 ? Condição de existência (CE) O logaritmo da unidade em qualquer base é 0 log𝒂 𝟏 𝟎 O logaritmo da base na própria base é igual a 1 log𝒂 𝒂 𝟏 Consequências da definição A potência de base 𝑎 e expoente log𝒂 𝒃 é igual a 𝑏 𝒂 𝒂 𝒃 𝒃 Dois logaritmos em uma base são iguais se, e somente se, os logaritmos são iguais log𝒂 𝒃 log𝒂 𝒄 ↔ 𝒃 𝒄 Calcule log 7 log 1 3 5 + 0 – 5 = 0 Exemplo 19 20 21 22 23 24 5 Propriedades de logaritmos Se 𝟎 𝒂 𝟏, 𝒃 𝟎 𝒆 𝑪 𝟎 temos Logaritmo do produto log𝒂 𝒃. 𝒄 log𝒂 𝒃 log𝒂 𝒄 Logaritmo do quociente log𝒂 𝒃 𝒄 log𝒂 𝒃 log𝒂 𝒄 Logaritmo de potência log𝒂 𝒃𝒄 𝐜. log𝒂 𝒃 Propriedades Sabendo que 𝒍𝒐𝒈𝟐 𝟎, 𝟑𝟎𝟏 𝒍𝒐𝒈𝟑 𝟎, 𝟒𝟕𝟕 𝒍𝒐𝒈𝟓 𝟎, 𝟔𝟗𝟗 Calcule 𝒍𝒐𝒈𝟏𝟓 𝒍𝒐𝒈𝟏, 𝟓 𝒍𝒐𝒈 𝟑 Exemplos Se 𝑎, 𝑏 e 𝑐 são números reais e 𝑎 e 𝑐 são diferentes de um, tem-se log𝒂 𝒃 𝒄 𝒃 𝒂 Mudança de base Expresse na base 5 o seguinte logaritmo: 𝑙𝑜𝑔 7 Calcule 𝑙𝑜𝑔 5, sabendo que 𝑙𝑜𝑔 3 𝑎 e 𝑙𝑜𝑔 5 𝑐 Exemplos Equações logarítmicas 25 26 27 28 29 30 6 𝒍𝒐𝒈𝒂 𝒃 𝒍𝒐𝒈𝒂 𝒄 𝒃 𝒄 𝒍𝒐𝒈𝒂 𝒃 𝒙 → 𝒂𝒙 𝒃 Verificar CE Equações com log Substituindo 𝒍𝒐𝒈𝟑 𝒙 𝒚 𝟑. 𝒚 𝒚 𝟖 𝟒𝒚 𝟖 𝒚 𝟖 𝟒 𝒚 𝟐 𝟑. 𝒍𝒐𝒈𝟑 𝒙 𝒍𝒐𝒈𝟑 𝒙 𝟖 Como 𝒍𝒐𝒈𝟑 𝒙 𝒚 temos que 𝒍𝒐𝒈𝟑 𝒙 𝟐 Pela definição 𝟑𝟐 𝒙 𝒙 𝟗 VERIFICAR CE 𝒍𝒐𝒈𝒂 𝒙 𝒍𝒐𝒈𝒂 𝒚 → 𝒙 𝒚 𝒔𝒆 𝒂 𝟏 𝒍𝒐𝒈𝒂 𝒙 𝒍𝒐𝒈𝒂 𝒚 → 𝒙 𝒚 𝒔𝒆 𝟎 𝒂 𝟏 Sempre verificar a condição de existência Inequações logarítmicas Base entre 0 e 1 – inverter o sinal Condição de existência: Base ok Logaritmando: x > 5 Exemplo: 𝒍𝒐𝒈𝟎,𝟏 𝒙 𝟓 𝒍𝒐𝒈𝟎,𝟏 𝟐 𝑺 𝒙 ∈ 𝑹 | 𝟓 𝒙 𝟕 Resolvendo a inequação: x – 5 < 2 x< 7 31 32 33 34 35 36 7 Na Prática Certo cliente bancário investiu R$ 12.000,00 em uma aplicação financeira por um determinado tempo 𝑡. Ao fim do período, sua aplicação estava com um saldo de R$ 12.734,40. A equação seguinte representa a situação descrita. Determine o tempo da aplicação, sabendo que o tempo foi medido em meses. Use 𝑙𝑜𝑔1,02 0,0086 e 𝑙𝑜𝑔1,0612 0,0258 Vamos analisar a seguinte situação 𝟏𝟐𝟕𝟑𝟒,𝟒𝟎 𝟏𝟐𝟎𝟎𝟎 𝟏, 𝟎𝟐𝐭 𝟏, 𝟎𝟔𝟏𝟐 𝟏, 𝟎𝟐𝒕 𝒍𝒐𝒈 𝟏, 𝟎𝟔𝟏𝟐 𝒍𝒐𝒈 𝟏, 𝟎𝟐𝒕 0,0258 𝑡. 0,0086 𝒕 𝟎,𝟎𝟐𝟓𝟖 𝟎,𝟎𝟎𝟖𝟔 𝟑 𝟏𝟐. 𝟕𝟑𝟒, 𝟒𝟎 𝟏𝟐. 𝟎𝟎𝟎. 𝟏, 𝟎𝟐𝒕 Uma população de bactérias começa com 100 microrganismos e dobra a cada três horas. Assim, o número n de bactérias após t horas é dado pela função 𝑵 𝒕 𝒎. 𝟐 𝒕 𝟑. Nessas condições, determine o tempo necessário para a população estar com 51.200 bactérias. Determinar m, considerando que no momento inicial t = 0 Situação 2 𝟓𝟏𝟐𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎 𝟐 𝒕 𝟑 𝟓𝟏𝟐 𝟐 𝒕 𝟑 𝟐𝟗 𝟐 𝒕 𝟑 𝒕 𝟑 𝟗 𝑡 𝟐𝟕 horas 51200 100.2 𝒕 𝟑 Finalizando 37 38 39 40 41 42 8 Potenciação e suas propriedades Equações e inequações exponenciais Definição de logaritmo Propriedades de logaritmo Equações logarítmicas O que vimos nesta aula? 43 44