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Aritme´tica ba´sica. Rodrigo Carlos Silva de Lima ‡ rodrigo.uff.math@gmail.com ‡ 1 Suma´rio 1 Aritme´tica Ba´sica 3 1.0.1 Prioridade das operac¸o˜es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1 Ordem das operac¸o˜es PEMDAS, quanto da´ 48÷ 2× (9+ 3)? . . . . . . 4 1.2 Definic¸a˜o dos sı´mbolos na adic¸a˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3 Problemas aritme´ticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 Capı´tulo 1 Aritme´tica Ba´sica 1.0.1 Prioridade das operac¸o˜es m Definic¸a˜o 1 (Prioridade de operac¸o˜es). Tomamos como convenc¸a˜o de que sa˜o dadas prioridades para operac¸o˜es multiplicac¸a˜o e divisa˜o em relac¸a˜o a adic¸a˜o e subtrac¸a˜o . Para se aplicar as operac¸o˜es de adic¸a˜o ou subtrac¸a˜o como prioridade, separamos das outras operac¸o˜es com pareˆnteses ou outra forma de demarcac¸a˜o . Z Exemplo 1. Por exemplo, temos que 2+ 3.4 = 2+ 12 = 14 e na˜o 2+ 3.4 = 5.4 = 20 pois a prioridade da operac¸a˜o e´ para a multiplicac¸a˜o . Por convenc¸a˜o a maneira de se escrever a segunda corretamente seria (2+ 3)4 = 5.4 = 20. 3 CAPI´TULO 1. ARITME´TICA BA´SICA 4 Z Exemplo 2. Calcule 6− 1.0+ 2÷ 2. A prioridade e´ para operac¸o˜es de divisa˜o e multiplicac¸a˜o, 1.0 = 0, 2 ÷ 2 = 1, logo temos 6− 1.0+ 2÷ 2 = 6− 0+ 1 = 7. 1.1 Ordem das operac¸o˜es PEMDAS, quanto da´ 48 ÷ 2× (9+ 3)? Existe pelo menos uma ordem com as quais se pode convencionar as operac¸o˜es aritme´ticas, uma de tais ordens e´ chamada de PEMDAS. Outra ordem de operac¸o˜es poderia ser escolhida, a PEMDAS na˜o e´ uniformemente usada ou conhecida. Pore´m vamos adotar esse tipo de ordenac¸a˜o. Apresentamos na lista a seguir o significado de cada uma das letras em PEMDAS, a ordem de apresentac¸a˜o tambe´m fornece a ordem convencionada para as operac¸o˜es. • P-Pareˆnteses . • E-Expoentes. • Multiplicac¸a˜o e divisa˜o (com mesma importaˆncia). Na ordem da esquerda para direita. • Adic¸a˜o e subtrac¸a˜o (com mesmo importaˆncia). Na ordem da esquerda para direita. As letras MD e AS sa˜o apenas para ajudar a memorizar a ordem das operac¸o˜es e na˜o indicam que uma possua maior prioridade do que outra (adic¸a˜o e subtrac¸a˜o possuem mesma prioridade, assim como multiplicac¸a˜o e divisa˜o possuem mesma prioridade, considerando apenas a ordenac¸a˜o de fazer as operac¸o˜es da esquerda para a direita conforme elas aparecem). CAPI´TULO 1. ARITME´TICA BA´SICA 5 Z Exemplo 3. Calcule 48÷ 2× (9+ 3). Usamos a regra PEMDAS . Primeiro efetuamos a conta dentro dos pareˆnteses, por "P"em PEMDAS. Logo ficamos com 48÷ 2× (12) = Agora seguimos da esquerda para a direita e por isso fazemos a divisa˜o, ficando com = 24× 12 = 288. Se fosse usado outro sistema de prioridades em operac¸o˜es o resultado poderia ser diferente. O esquema de PEMDAS na˜o e´ ta˜o amplamente conhecido, de modo a evitar ambiguidades e´ aconselha´vel o uso pareˆnteses. Z Exemplo 4. Calcule 6÷ 2× (1+ 3). Pela PEMDAS, primeiro fazemos a conta entre pareˆnteses, resultando em 6÷ 2× (4), depois seguimos da esquerda para direita, resultando em 3× (4) = 12. Nesta expressa˜o 6 ÷ 2 × (1 + 3). existem duas possı´veis intepretac¸o˜es diretas, a primeira delas obtida por meio da regra PEMDAS e´ equivalente a tomar (6÷ 2)× (1+ 3), uma outra possı´vel interpretac¸a˜o e´ tomar 6÷[2×(1+3)]. Achamos importante escrever as expresso˜es de forma que na˜o fiquem du´vidas sobre o seu significado e portanto consideramos importante usar pareˆnteses para deixar claro que tipo de expressa˜o se CAPI´TULO 1. ARITME´TICA BA´SICA 6 deseja calcular, o uso da regra PEMDAS, na˜o e´ amplamente conhecida e tambe´m na˜o necessariamente uniformemente aceita. 1.2 Definic¸a˜o dos sı´mbolos na adic¸a˜o m Definic¸a˜o 2. Simbolizamos as seguintes adic¸o˜es a esquerda, pelo sı´mbolo a direita 1+ 1 = 2 2+ 1 = 3 3+ 1 = 4 4+ 1 = 5 5+ 1 = 6 6+ 1 = 7 7+ 1 = 8 8+ 1 = 9. 1.3 Problemas aritme´ticos Z Exemplo 5. Um dado de 4 faces, em formato de tetraedro possui nu´meros de 1 ate´ 4 em cada face . Tomando dois dados e colando suas faces, qual o nu´mero ma´ximo e o nu´mero mı´nimo da soma dos nu´meros das faces que na˜o foram coladas? O nu´mero minimo acontece quando colamos faces com nu´meros ma´ximos 4 e 4 enta˜o a soma e´ 2(1 + 2 + 3) = 12 o nu´mero ma´ximo acontece quando colamos as faces com nu´meros mı´nimos, 1 e 1, portanto a soma das outras face e´ CAPI´TULO 1. ARITME´TICA BA´SICA 7 2(2+ 3+ 4) = 18. Z Exemplo 6. Suponha que a soma de todos os pares possı´veis formados com 5 nu´meros (x1, x2, x3, x4, x5), sejam s1 < s2 < s3 < s4 < s5 < s6 < s7 < s8 < s9 < s10 quanto vale o valor me´dio ? . Como temos 10 valores distintos, na˜o pode haver valores ideˆnticos entre os valores. Pois se por exemplo x1 = x2 enta˜o , terı´amos x1 + x3 = x2 + x3 e na˜o terı´amos 10 elementos distintos nas somas. Todos sa˜o diferentes, enta˜o os enu- meramos x1 < x2 < x3 < x4 < x5. a menor soma possı´vel e´ x1 + x2 = s1 a maior soma possı´vel x5 + x4 = s10. Somando todos as combinac¸o˜es temos 4x1 + 4x2 + 4x3 + 4x4 + 4x5 = 10∑ k=1 sk ⇒ x1 + x2︸ ︷︷ ︸ s1 +x3 + x4 + x5︸ ︷︷ ︸ s10 = ∑10 k=1 sk 4 ⇒ x3 = ∑10 k=1 sk 4 − (s1 + s10). Z Exemplo 7 (OBM 2012- Nı´vel 3- fase 1 questa˜o 10). As massas de todos os pares possı´veis formados com 5 estudantes sa˜o 90 kg, 92 kg, 93 kg, 94 kg, 95 kg, 96 kg, 97 kg, 98 kg, 100 kg e 101 kg. Qual e´ a massa do estudante de massa intermedia´ria? Recai no exemplo anterior, calculando chegamos em x3 = 48. As massas de todos os pares possı´veis formados com 5 estudantes sa˜o 90 kg,92 kg, 93 kg,94 kg, 95kg, 96kg, 97 kg, 98 kg,100 kg e 101 kg. Z Exemplo 8. Considere dois nu´meros naturais, cada um deles com treˆs algarismos diferentes. O maior deles so´ tem algarismos ı´mpares e o menor so´ tem algarismos pares. Se a diferenc¸a entre eles e´ a maior possı´vel, qual e´ essa CAPI´TULO 1. ARITME´TICA BA´SICA 8 diferenc¸a? Os algarismo ı´mpares sa˜o {1, 3, 5, 7, 9} os pares sa˜o {0, 2,4, 6, 8}. Para a diferenc¸a ser ma´xima, o nu´mero ı´mpar deve ser o maior possı´vel e o nu´mero par o menor possı´vel, ambos possuindo treˆs algarismos . Para escolhermos o maior ı´mpar, comec¸amos escolhando os maiores digı´tos ı´mpares em ordem, que sa˜o 9, 7, 5 enta˜o o nu´mero e´ 975. Para a escolha do nu´mero par, o primeiro algarismo a` esquerda na˜o pode ser zero, logo deve ser o pro´ximo menor, sendo portanto 2, o segundo algarismo pode ser nulo e o terceiro 4, enta˜o o nu´mero e´ 204 a diferenc¸a fica como 975− 204 = 771. Aritmética Básica Prioridade das operações Ordem das operações PEMDAS, quanto dá 482 (9+3)? Definição dos símbolos na adição Problemas aritméticos
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