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Função Afim ou do 1o Grau 1 Texto Complementar 3 Como desenhar geometricamente os números de um movimento? Quando o homem percebeu que na natureza tudo se transforma e se move, a representação matemática do movimento se tornou um problema para ser resolvido pelos matemáticos. Enquanto alguns procuraram desenvolver a representação numérica e algébrica, outros buscaram a representação geométrica. Entre os últimos se destacaram o monge francês Oresme (1323 a 1382), René Descartes (1596 a 1650) e Pierre de Fermat (1601 a 1665). Concluíram que uma função linear ou polinomial do primeiro grau é a correspondência entre conjuntos numéricos. Com essas funções formam-se pares ordenados que atendem ao critério de pertencer a uma reta. Quando tomamos qualquer par (x,y), este pertence à reta: x é parte do eixo horizontal e y pertence ao eixo vertical. Com isto se estabelece a representação gráfica de um movimento muito simples, aquele que apresenta uma variação constante. Com as funções lineares, resolvem-se facilmente muitos problemas da Matemática e da Física, que podem ser visualizados graficamente. Veremos nesta Unidade: • Introdução • O que é uma função polinomial de grau 1? • A função constante – função polinomial de grau zero. • As funções polinomias de grau 1: Função linear, Função Identidade e Função Afim. Representação gráfica das funções. • Como se constrói o gráfico das funções. • Zeros ou raízes da função polinomial do primeiro grau • Atividades Complementares: Função Polinomial do 1º grau Observe, como exemplo, uma equação que muitos conhecem, a equação do perímetro de um retângulo: Perímetro = Soma das medidas de todos os lados l Função Afim ou do 1o Grau 2 Podemos dizer que o perímetro deste retângulo é igual a 2·l+2·8, porque a medida das laterais não irá se modificar (sempre será 8), o tamanho do perímetro irá depender apenas do tamanho da base (l). Então o perímetro é uma função do lado l. E por isso, l é a variável independente, e o perímetro dependente. Perímetro = 2·l+2·8 Podemos escrever como p = 2·l + 16 ou y = 2x + 16 ou f(x) = 2x + 16 Conceituando: As funções polinomiais do 1º grau são as funções do tipo f(x)= ax + b ou y = ax + b definida para os números a e b, reais, com a ≠ 0 e para todo x real. Exemplos: a) f(x)=3x-1 b) f(x)=5x c) y= -3x+4 d) y= 4 6+x ⇒ a = 3 e b = -1 ⇒ a = 5 e b = 0 ⇒ a = -3 e b = 4 ⇒ a = 4 1 e b = 4 6 ou b = 2 3 Em todos os exemplos, x é a variável independente, e y=f(x) é a variável dependente. A função constante e/ou função polinomial de grau zero: Se a = 0 e b , a função é expressa por y = b ou f(x) = b e recebe o nome de função polinomial de grau zero e/ou função constante. Seu gráfico é uma reta paralela ao eixo x (fig 1). 0≠ Note que: • A função constante tem como representação gráfica uma reta paralela ao eixo x, passando pelo eixo y no ponto (0,y1). • Na figura 1, constam os gráficos de 04 funções constantes: 1. f(x) = 3 com a = 0 e b = 3 2. f(x) = 2 com a = 0 e b = 2 3. f(x) = -1 com a = 0 e b = -1 4. f(x) = -(5/2) com a = 0 e b = -(5/2). • Alguns pares que fazem parte da função f(x) = 3, por exemplo: (-1,3), (0,3), (1,3), (2,3), ... • O Domínio = R • O conjunto imagem é formado somente pelo coeficiente b em cada função. Fig.1 As funções polinomiais de Grau 1: • O gráfico de uma função polinomial do 1º grau é sempre uma reta. Seu gráfico é uma reta que corta (intercepta) o eixo x em um único ponto, representado pelo par (x1,0) e o eixo y no ponto (0,y1). Função Afim ou do 1o Grau 3 • A função polinomial do 1o grau recebe o nome de: função linear quando f(x)= ax + b, com a 0 e b = 0. Seu gráfico é uma reta que passa pela origem do sistema. ≠ Exemplos: f(x) = -x, com a = -1 e b = 0 (fig.2); f(x) = 2x com a = 2 e b = 0 (fig.3). função identidade quando f(x) = ax + b, com a =1 e b = 0. É a função f(x) = x ou y = x. Seu gráfico é uma reta bissetriz do 1º e 3º quadrantes (fig.4). função afim quando f(x) = ax + b, com a ≠ 0 e b 0 (fig.5 e fig.6) ≠ Exemplos: f(x)= -x+3, com a = -1 e b = 3; f(x) = 2x-5 com a = 2 e b = -5. Representação gráfica das funções polinomiais de grau 1 Gráfico da função linear Fig.2 Fig.3 Note que: Nas figuras 2 e 3 temos a representação gráfica de funções lineares. Na fig 2 o coeficiente a é menor que zero (a<0) Na fig 3 o coeficiente a é maior que zero (a>0) Observe as diferenças de inclinação de reta → o ângulo que a reta forma com o eixo x. As retas passam pela origem do sistema representada pelo par (0,0). O campo do domínio está definido para todos os Reais. O conjunto imagem também é composto por todos os Reais. Gráfico da função identidade Observe que: Nesta função (fig.4) os pares ordenados tem valores iguais para x e y. A reta da função identidade intercepta o eixo x na origem do sistema (0,0) e divide os quadrantes 1º e 3º ao meio ou seja a reta é a bissetriz do 1º e 3º quadrantes. A função identidade é uma função linear pois b = 0. Domínio = R C.Imagem = R. Fig. 4 Função Afim ou do 1o Grau 4 Gráfico da função afim Fig.5 Fig.6 Note que: Nas figuras 5 e 6 temos a representação gráfica de funções afins. Na fig 5 o coeficiente a é menor que zero (a<0) Na fig 6 o coeficiente a é maior que zero (a>0) Observe as diferenças de inclinação de reta → o ângulo que a reta forma com o eixo x. Nas fig.2,3 e 4 as retas passam pela origem do sistema pois b = 0. O mesmo não acontece com as retas das fig.5 e 6 pois b ≠ 0. Domínio = R Conjunto Imagem = R. Construindo o gráfico de uma função polinomial do 1o grau. Vamos usar como exemplos, uma função polinomial do 1o grau completa (função afim) e uma função polinomial do 1o grau incompleta (função linear) para as construções gráficas. Exemplo 1: Seja a função do 1o grau f(x) = 2x – 2. Construa o seu gráfico. Para representar graficamente uma função devemos ter pontos (pares ordenados) em quantidade suficiente que permita esboçar o gráfico. Uma forma de localizar esses pares é construir uma tabela de valores e representá-los no plano cartesiano. Vejamos: Tabela de valores Representação gráfica da função afim f(x) = 2x – 2 x y= 2x-2 Par ordenado -1 y= 2(-1)-2=-4 (-1,-4) 0 y=2(0)-2=-2 (0, -2) 1 y=2(1)-2=0 (1, 0) Domínio = R Conjunto Imagem = R Exemplo 2: Dada a função linear f(x) = 2x, construa seu gráfico. Tabela de valores Representação gráfica da função linear f(x) = 3x x y= 3x Par ordenado Função Afim ou do 1o Grau 5 -2 y= 3.-2=-6 (-2,-6) -1 y= 3.-1=-3 (-1,-3) 0 y= 3.0=0 (0,0) 1 y= 3.1= 3 (1,3) 2 y= 3.2= 6 (2,6) Domínio = R Conjunto Imagem = R 18=b Zeros ou raízes da função polinomial do primeiro grau Como já citamos, todas as funções polinomiais do 1º grau, têm como representação gráfica no plano cartesiano uma reta e passam (interceptam) o eixo dos x (ou das abscissas) e o eixo dos y (ou das ordenadas). No ponto de interseção da reta com o eixo dos x, o par ordenado é (x,0). No ponto de interseção da reta com o eixo dos y, o par ordenado é (0,y). Esses pares tem indicação especial naMatemática. O valor do x no par ordenado (x,0) representa o zero ou raiz da função do 1º grau y = ax + b. É o valor de x que anula a função, isto é, torna f(x) = 0 ou y = 0. O valor de y no par ordenado (0,y) representa o coeficiente linear da função do 1º grau y = ax + b. É o valor de y que anula x na função, isto é, torna x = 0. Exemplo: Determinar a raiz da função f(x) = 2x – 1. x y -2 -5 -1 -3 0 -1 2 1 0 Domínio = R C. Imagem = R Atividades Complementares Resolvidas: 1) Dada a função f(x) = ax + b, sabe-se que f(1) = 4 e f(-2) = 10. Escrever a função f e calcular f(2). Resolução: Observe que: se x igual a 1 então y é igual a 4; se x igual a –2 y é igual a 10. Então substituindo x e y na função y = ax + b formamos um sistema de duas equações com incógnitas a e b. =+− =+ 102 4 ba ba ⇒ multiplicando a primeira equação por 2 obtemos: =+− =+ 102 822 ba ba ⇒ somando os termos iguais (2a+ (-2a) + 2b + b = 8 + 10 obtemos 3 . Se 3b = 18, então b = 6. Função Afim ou do 1o Grau 6 Substituindo o valor de b na 1ª ou na 2ª equações temos a + b = 4 ⇒ a = 4 – 6 ⇒ a = -2 Resposta: Se a = -2 e b = 6, então a função f(x) = ax+b é representada por f(x) = -2x +6 e f(2) = 2 2) As funções abaixo são funções Afim, Linear, Constante ou Identidade? Função Real: Resposta: a) b) c) d) e) f) g) h) i) y = x – 2; f(x) = 3; f(x) = 6x; y= -1; y = 1 –3x; f(x) = x; f (x) =-x; y=-4x+3; y = x 3 1− y é Afim pois é um polinômio completo de grau 1 com a=1 e b = -2; f(x) é Constante pois é um polinômio de grau 0 ou a=0 e b = 3; f(x) é Linear pois é um polinômio incompleto de grau 1 ou b=0 e a = 6; y é Constante pois é um polinômio de grau 0 ou a=0 e b = -1; y é Afim pois é um polinômio completo de grau 1 com a = -3 e b = 1; f(x) é Identidade pois é Linear com a=1 e b = 0; f(x) é Linear pois é um polinômio incompleto de grau 1 ou b=0 e a=-1; y é Afim pois é um polinômio completo de grau 1 com a = -4 e b = 3; y é Linear pois é um polinômio incompleto de grau 1 ou b=0 e a=-1/3. 3) Em que ponto as retas das funções da atividade 2, interceptam o eixo dos y? Resposta: As retas interceptam o eixo dos y, nos pares ordenados cujo domínio é 0. Veja: a) (0,-2); b) (0,3); c) (0,0); d) (0,-1); e) (0,1); f) (0,0); g) (0,0); h) (0,3); i) (0,0). Note que estes pares tem uma característica especial: o valor do x sempre é zero e o valor do y é o coeficiente b da função. 4) Sabemos que a função y = m x + n, admite 3 como raiz e f(1) = -8 calcule m e n. Resolução: De acordo com a definição, raiz da função polinomial do primeiro grau é o valor de x quando y for igual a zero. Então: Se x = 3, y = 0; substituindo na equação matemática dada acima temos: 0 = 3m + n. O problema também mostra que f(1) = -8, que significa quando x = 1, y = -8; substituindo na equação matemática dada acima temos: -8 = m + n. Temos então um sistema de equações com duas variáveis: −=+ =+ 8 03 nm nm ⇒ multiplicando a segunda equação por (-1) e somando os termos semelhantes temos que 2m = 8, então m = 4 . Substituindo o valor de m na primeira equação temos 12 + n = =−− =+ 8 03 nm nm 0, então n = -12 5) Vamos construir o gráfico da função y = 4 –2 x, determinando suas raízes: Resolvendo: A Raiz da função é o valor de x quando y for igual a zero. Então, igualando a zero a fórmula matemática obtemos 4 – 2x = 0 ⇒ 2x = 4 ⇒ Raíz x = 2 → Construindo o gráfico da função: Como já sabemos, para construir gráficos de funções devemos atribuir valores para x e, substituir este valor na fórmula matemática y = f(x) que chamamos de função. a) y = 4 –2x ou f(x) = 4 –2x x Y -2 8 -1 6 0 4 1 2 2 0 Função Afim ou do 1o Grau 7 Domínio = R Conjunto Imagem = R Com base no modelo, faça você o gráfico das funções (b) y = 2 x e (c) f(x) = x + 1. Se você sentir dificuldades, entre em contato com o seu tutor. 6) Vamos trabalhar com a resolução de problemas! 6.1) Um vendedor recebe mensalmente um salário composto de duas partes: uma parte fixa, no valor de R$ 900,00 e uma variável que corresponde a uma comissão de 8% do total de vendas que ele fez durante o mês . (a) Qual é a função que expressa o seu salário? Resposta: f(x) = 900 + 8% x (b) Qual o salário do vendedor sabendo que durante um mês ele vendeu R$ 100.000,00 em produtos? Resolvendo: f(x) = 900 + 8% x f(100.000) = 900 + 0,08 . 100,000 f(100.000) = 8.900,00 Assim, o seu salário será de R$ 8.900,00. 6.2) O custo de um produto de uma indústria é dado por C (x) = R$ 250.00 + R$ 10,00 (x), sendo que x é o nº de unidade produzidas e C (x) o custo em reais. Qual é o custo de 1000 unidades desse produto? Resolvendo: C (x) = R$ 250,00 + R$10,00x C(x) = R$ 250,00 + R$10,00 · 1000 C(x) = R$ 10.250,00 Assim, o custo de 1000 unidades é de R$ 10.250,00.
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