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Função do Segundo Grau Elidio Luiz Martinelli Meta da aula Apresentação da equação e função do segundo grau e também a sua representação gráfica. Objetivos Definir algebricamente e graficamente, a função do segundo grau. Resolver equações do segundo grau. Pré-requisitos Para que você possa atingir os objetivos propostos nesta aula, é necessário que você tenha compreendido a resolução das equações de primeiro grau e também a representação de pontos no plano cartesiano. Introdução No campo da matemática, as aplicações deste modelo de função abrangem várias áreas do conhecimento humano. Na engenharia, por exemplo, temos a aplicação em cálculos de estruturas e também em cálculo de áreas. Na física, lançamento de projéteis, no estudo da dinâmica da partícula e, na área de economia e administração, em oferta de mercado, receita total, preço de equilíbrio, entre outras. Evidentemente, o estudo dessa função é muito importante e, no decorrer do nosso curso, devemos salientar a importância dessa função para que os nossos horizontes, em nível de aplicação da função quadrática, sejam alargados. Equação do 2º grau É uma equação do tipo ax² + bx + c = 0, com coeficientes numéricos a, b e c e com a ≠ 0. Exemplos: x² + 2x + 1 = 0 3 1 6 2''x2 6 12x 6 57 6 257 a2 bx ==⇒==′ ±=±=Δ±−= 5x - 2x² - 1 =0 Classificação Incompletas: Se um dos coeficientes ( b ou c ) for nulo, temos uma equação do 2º grau incompleta. 1º caso: b = 0 Solução x² = 9 Ex.: x² - 9 = 0 x = +3 e x = - 3 2º caso: c = 0 Solução x (x-9) = 0 Ex.: x² - 9x = 0 x = 0 e x = 9 3º caso: b = c = 0 Solução 2x² = 0 Ex.: 2x² = 0 x = 0 Resolução de equações do 2º grau completas A resolução de equações do 2º grau incompletas foi mostrada acima, vamos agora resolver equações do 2º grau completas, ou seja, do tipo ax² + bx + c = 0 com a, b e c diferentes de zero. Uma equação do 2º grau pode ter até 2 raízes reais, que podem ser determinadas pela fórmula de Bháskara. a2 bx • Δ±−= onde ca4b2 ••−=Δ Exemplos resolvidos 1) 3x² - 7x + 2 = 0 Substituindo na fórmula : a = 3, b = - 7 e c = 2 Δ = b2 – 4 a c Δ = (-7)² - 4.3.2 = 49 - 24 = 25 S = { 2, 1/3} 2 2 4''xx 2 04 2 04 a2 bx =− −==′ − ±−=− ±−=Δ±−= 2) - x² + 4x – 4 = 0 Substituindo na fórmula : a = - 1, b = 4 e c = - 4 Δ = 4² – 4.( – 1).( – 4) = 16 – 16 = 0 S = { – 2} 3) 5x² - 6x + 5 = 0 a = 5; b = - 6; c = 5 Δ= ( – 6)² – 4.5.5 = 36 – 100 = – 64 Note que Δ < 0 e não existe raiz quadrada de um número negativo. Assim, a equação não possui nenhuma raiz real. Logo: S = { } Função do segundo grau Definição Chama-se função quadrática, ou função polinomial do 2º grau, qualquer função f de R em R dada por uma lei da forma f(x) = ax2 + bx + c, onde a, b e c são números reais e a ≠ 0. Vejamos alguns exemplos de função quadráticas: a) f ( x ) = 2x2 – 5x + 1, onde a = 2, b = – 5 e c = 1 b) f ( x ) = x2 – 4, onde a = 1, b = 0 e c = – 4 c) f ( x ) = x2 + 3x + 5, onde a = 1, b = 3 e c = 5 d) f ( x ) = – x2 + 3x, onde a = – 1, b = 3 e c = 0 e) f ( x ) = – x2, onde a = – 1, b = 0 e c = 0 Gráfico O gráfico de uma função polinomial do 2º grau, y = ax2 + bx + c, com a ≠ 0, é uma curva denominada parábola. Exemplo: Vamos construir o gráfico da função y = x2 + x: x y = x2 + x -2 2 -1 0 0 0 1 2 2 6 Observação: • Se a > 0, a parábola tem a concavidade voltada para cima; • Se a < 0, a parábola tem a concavidade voltada para baixo; Zeros ou raízes da Equação do 2º Grau Chamam-se zeros ou raízes da função polinomial do 2º grau do tipo f ( x ) = ax2 + bx + c, com a≠ 0, os números reais x tais que f ( x ) = 0. Determinação das raízes através da fórmula de Bhaskara: Exemplo: Dada a equação f ( x ) = 3 x2 – 7 x + 2 determinar suas raízes: 2'x/3/1''x 6 2'x 6 57 6 257x ==⇒= ⇒±=±= a2 ca4bb x0cxbax0)x(f 2 2 −±−=⇒=++⇒= 3.2 2.3.47)7( x 2 −±−−= Observação: Número de Raízes: • Se Δ > 0, positivo, há duas raízes reais e distintas. • Se Δ = 0, zero, há duas raízes reais e iguais. • Se Δ < 0, negativo, não existirá raiz real. Coordenadas do vértice da parábola (V) Quando a > 0, a parábola tem concavidade voltada para cima e um ponto de mínimo V ou quando a < 0, a parábola tem concavidade voltada para baixo e um ponto de máximo V. Em qualquer caso, as coordenadas de V são . Veja os gráficos: Imagem O conjunto-imagem Im da função y = ax2 + bx + c, a 0 é o conjunto dos valores que y pode assumir. Há duas possibilidades: 1ª quando a > 0. ⎭⎬ ⎫ ⎩⎨ ⎧ Δ−=≥∈= a4 yy/RyIm V ⎭⎬ ⎫ ⎩⎨ ⎧ Δ−=≤∈= a4 yy/RyIm V 2ª quando a < 0. Sinal da função do segundo grau Consideramos uma função quadrática y = f(x) = ax2 + bx + c e determinemos os valores de x para os quais y é negativo; e os valores de x para os quais y é positivo. Conforme o sinal do discriminante ca4b2 ••−=Δ , podem ocorrer os seguintes casos: 1º ) 0>Δ Nesse caso, a função quadrática admite dois zeros reais distintos (x1 x2). A parábola intercepta o eixo Ox em dois pontos e o sinal da função é o indicado nos gráficos abaixo: a) a > 0 a b) a < 0 y > 0 (x < x1 ou x > x2) y < 0 x1 < x < x2 y = 0 x = x1 = x2 y < 0 (x < x1 ou x > x2) y > 0 x1 < x < x2 y = 0 x = x1 = x2 21 21 xxx0y Rx0y xexx0y ==⇔= ∈∃⇔< ≠∀⇔> 21 21 xxx0y Rx0y xexx0y ==⇔= ∈∃⇔> ≠∀⇔< 2º ) Δ = 0 a) a > 0 b) a < 0 Rx0y Rx0y Rx0y ∈∃⇔= ∈∃⇔< ∈∀⇔> Rx0y Rx0y Rx0y ∈∃⇔= ∈∃⇔> ∈∀⇔< 3º ) 0<Δ a) a > 0 b) a < 0 Inequações do segundo grau Exemplo: x2 – 5x + 6 > 0 2''xe3x 2 15x 2 24255 x ´' ==⇒±= −±= Estudar o sinal da função Obs.: Duas raízes reais e distintas ++++++++++++ ---------------- ++++++++++++++ 2 4 Então a função será positiva em dois lugares: Em x < 2 e x >4 ou 2 > x > 4 que é a solução da inequação. Síntese da aula Nessa aula foram vistos conteúdos que serão utilizados durante todo o curso, e principalmente as interpretações gráficas que nos auxiliam na resolução de problemas. Atividades 1) Representar graficamente as funções das equações abaixo: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 10x3xxf)d 17x8xxf)g1xxf)c x2xf)fxxf)b 10x3xxf)exxf)a 2 22 22 22 −−= −+−=+= −=−= −+−== 2) Defina os zeros e o vértice das funções a seguir: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 8x4xxf)f x6x6xf)e 6xxxf)d 8x4xxf)c 25xxf)b 21x10xxf)a 22 2 2 2 2 ++= += ++−= ++= −= +−= 3) Resolver as inequações a seguir: a) x2 – 5x + 6 ≤ 0 b) x2 – 2x –15 ≥ 0 c) x2 – 16 > 0 d) x2 – 4x +4 > 0 e) x2 – 4x +4 < 0 f) x2 + 2x +1 ≥ 0 g) x2 + 2x +1 < 0 Os exercícios que estão presentes, nessa aula, consolidam os objetivos presentes, cuja função é fundamentar a função quadrática, sendo essa muito importante nas áreas de economia, administração, contábeis entre outras. É importante, na hora da construção dos gráficos que você substitua valores positivos e negativos para garantir a simetria da parábola. Informações sobre a próxima aula Na próxima aula você continuará o estudo das funções elementares, mas estaremos aprofundando um pouco mais o nosso estudo com as funções logartimicas e exponenciais.
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