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UCS - CCET: CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TECNOLOGIA MAT0356 - PRÉ-CÁLCULO Função polinomial do 1º grau ADAMI, A. M. et al. Pré-cálculo: capítulo 3 - p. 39. DEMANA, F. D. et al. Pré-cálculo: capítulo 8 - p. 85 Uma função polinomial é da forma fx = anxn + an−1xn−1 + an−2xn−2 +. . . . . . .+a2x2 + a1x + a0 em que os coeficientes an, an−1, an−2, . . . . . . . , a2, a1 e a0 são números reais e n um número natural. Para an ≠ 0, n é o grau da função e an é dito coeficiente principal. Função do 1∘ grau Dentre as funções polinomiais, a função do 1∘ grau é da forma fx = mx + b com m e b números reais e m ≠ 0. O domínio da função do 1∘ grau é R (conjunto dos números reais) e seu conjunto imagem também é R. Veja alguns exemplos de funções do 1∘ grau: fx = 2x − 1, gx = −x + 23 , hx = 5x, Hx = x − 2 . ************************************************************************************************************* Revisão rápida: RETAS Uma equação do 1º grau com duas variáveis define uma reta. Assim, a equação ax + by + c = 0, de variáveis x e y, define uma reta, e essa forma é dita a equação geral da reta. Se isolamos y na equação, obtemos a forma reduzida da reta, que pode ser escrita como y = ax + b. O coeficiente de x, que é o número real a ≠ 0, é chamado coeficiente angular da reta e significa que " y varia a unidades sempre que x varia 1 unidade". Ao interpretar, assim, o coeficiente angular, esse informa se a reta cresce (a > 0) ou decresce (a < 0). O termo independente da equação, que é o número real b, é chamado coeficiente linear da reta e significa que a reta vai interseptar o eixo dos y no ponto 0, b. Apenas dois pontos são suficientes para determinar uma reta. Assim, por exemplo, para traçar a reta cuja equação é y = 3x − 2, basta atribuir dois valores a x e determinar, na equação, os valores correspondentes a y. Teremos então dois pontos que serão marcados no plano cartesiano e, passando sobre eles, teremos a reta desejada. Veja, por exemplo, que se escolhemos os valores de x como sendo 0 e 1 teremos, respectivamente, os valores correspondentes de y como −2 e 1; poderíamos escolher quaisquer outros valores. x 0 1 y −2 1 1 Para ter o gráfico da reta, marcamos, então, esses dois pontos, 0,−2 e 1, 1, e sobre eles traçamos a reta. Veja a seguir: -2 -1 1 2 -4 -2 2 x y De outra forma, se conhecemos dois pontos de uma reta, podemos determinar sua equação. Para isso, vamos lembrar de duas fórmulas, que podem auxiliar: 1) se conhecemos dois pontos, x1, y1 e x2, y2, de uma reta, o seu coeficiente angular é calculado pela fórmula: a = y2 − y1x2 − x1 . 2) se conhecemos o coeficiente angular, a, de uma reta e um ponto, x1, y1, por onde ela passa, a sua equação é obtida por y − y1 = ax − x1. Assim, por exemplo, considerando a reta anterior, que, como vimos, passa pelos pontos 0,−2 e 1, 1, para determinar sua equação, seguimos os passos: 1) determinamos seu coeficiente angular: a = y2 − y1x2 − x1 = 1 − −2 1 − 0 = 3 1 = 3 2) escolhemos um dos pontos conhecidos, por exemplo 0,−2, e consideramos o coeficiente determinado no passo 1 para substituir na fórmula: y − y1 = ax − x1. Temos, assim y − −2 = 3x − 0 y + 2 = 3x y = 3x − 2 (que é a equação procurada!) Dois pontos importantes de uma reta são os pontos de intersecção com os eixos coordenados: x, 0, sobre o eixo dos x, e 0, y, sobre o eixo dos y. 1) para determinar a intersecção com o eixo y, basta considerar x = 0 na equação da reta e calcular o valor correspondente a y; 2) para determinar a intersecção com o eixo x, basta considerar y = 0 na equação que define a reta e calcular o valor correpondente a x (o valor de x obtido dessa forma é chamado raiz ou zero da equação). No exemplo da reta de equação y = 3x − 2, temos: 1) intersecção com o eixo y: fazendo x = 0 na equação, obtemos y = −2 (veja que o valor obtido é o coeficiente linear!); portanto o ponto de intersecção com o eixo y é 0,−2. 2) intersecção com o eixo x: fazendo y = 0 na equação, obtemos o valor de y y = 3x − 2 0 = 3x − 2 2 = 3x 23 = x; portanto, o ponto de intersecção com o eixo x é 2 3 , 0 Ainda sobre retas, é importante lembrar das equações de retas paralelas aos eixos coordenados: 1) Uma reta paralela ao eixo y, que passa sobre o eixo x pelo ponto k, 0 tem equação x = k. 2 Por exemplo, a equação x = 2 é paralela ao eixo y. -1 1 2 3 4 -4 -2 2 4 x y 2) Uma reta paralela ao eixo x, que passa sobre o eixo y pelo ponto 0, q tem equação y = q. Por exemplo, a equação y = 4 é paralela ao eixo x. -1 1 2 3 4 -2 2 4 x y ************************************************************************************************************* Voltando à definição da função, observe que a equação que define a função do 1º grau (y = mx + b) é a equação reduzida da RETA. Por isso, podemos afirmar que o gráfico de uma função do 1∘ grau é sempre uma reta e, para construí-lo, basta determinar dois de seus pontos. Assim, para construir o gráfico da função fx = 2x − 1, atribuímos dois valores quaisquer a x e determinamos os valores correspondentes para y = fx. Marcamos os dois pontos no plano cartesiano e passamos, por eles, a reta assim definida. Veja: x y = fx 0 −1 1 1 -6 -4 -2 2 4 -5 5 x y Considerando a função fx = mx + b, m é o coeficiente angular da reta que é seu gráfico. Isso significa que, cada vez que x varia ”1 unidade”, fx tem uma variação constante de ”m unidades”. Veja mais alguns pontos do gráfico da função fx = 2x − 1: x y = fx −1 −3 0 −1 1 1 2 3 Observe os pontos e veja que, somando 1 ao x, o y fica somado com 2. De fato, o coeficiente angular de fx = 2x − 1 é ”2”. 3 O termo constante, b, da equação que define a função do 1∘ grau fx = mx + b é o coeficiente linear da reta que é seu gráfico. Lembre que o coeficiente linear é a ordenada do ponto de intersecção da reta com o eixo y. Veja, no exemplo que, em fx = 2x − 1, o coeficiente linear da reta que é gráfico da função é −1. Ele é obtido fazendo x = 0 na equação que define a função. Portanto, o ponto de intersecção do gráfico da f com o eixo dos y é 0,−1. Já, se quisermos conhecer o ponto de intersecção dessa mesma reta, que é o gráfico da f, com o eixo dos x, fazemos y = 0 na equação y = 2x − 1. Assim, temos 0 = 2x − 1, do qual resulta x = 12 . Ou seja, o ponto de intersecção do gráfico da f com o eixo dos x é 12 , 0 . Obter os pontos de intersecção com os eixos coordenados, quando são pontos distintos como temos acima, é um modo bem simples de representar uma reta com informações importantes que um gráfico de reta precisa conter. Tomando, então, esses dois pontos, 0,−1 e 12 , 0 , de interceção, respectivamente, com o eixo y e com o eixo x, traçamos, passando por eles, a reta y = 2x − 1. Veja: -6 -4 -2 2 4 6 -6 -4 -2 2 4 6 x y Exercícios de aula 1 1) Construa o gráfico da função fx = x + 2, diga se ela é crescente ou decrescente, determine sua raiz e analise seu sinal (identificando o intervalo em que a f é positiva e o intervalo em que a f é negativa). 2) Construa o gráfico da função gx = −2x − 1 utilizando os pontos de intersecção do gráfico com os eixos coordenados. Essa função g é crescente ou decrescente? Por quê? 3) Construa o gráfico da função do 1º grau que passa pelos pontos −2, 12 e 2 3 , 1 . Em seguida, determine a equação que define a função representada. 4) A pressão atmosférica diminui conforme subimos em relação ao nível do mar, onde a pressão é 1 atm. A 100 metros de altura, a pressão é de 0, 95 atm. Se a variação da pressão é representada por uma função do 1º grau, determine a equação que define essa variação. Exercícios extraclasse 1 1) Use régua e construa o gráfico de cada função definida a seguir: a) fx = 23 x − 1 b) gx= −3x c) y = −x + 2 2) Em cada caso, determine os pontos de intersecção do gráfico da função com os eixos coordenados. Em seguida, use os pontos calculados para construir os gráficos dessas 4 funções. a) y = 2x − 3 b) fx = −2x + 1 c) fx = x3 + 2 3) Considere a função do 1º grau definida por fx = −x + 32 . a) O ponto 1,−1 pertence ao gráfico da função? Por quê? b) Determine o coeficiente angular da reta que é o gráfico da f. Qual o significado desse valor? c) Determine o coeficiente linear do gráfico da f. O que significa esse valor? d) Determine os pontos de intersecção do gráfico da f com os eixos coordenados. e) Use os pontos determinados em (d) e construa o gráfico da f. 4) Identifique pontos pertencentes à reta representada no gráfico a seguir e, com isso, determine a equação da função correspondente. -3 -2 -1 1 2 3 4 5 6 7 -1 1 2 3 x y 5) Considere a função do 1º grau Hx = − x2 + 1. a) Determine o ponto de intersecção do gráfico da H com o eixo dos x. b) Determine a equação da reta r que passa pelo ponto obtido em (a) e é paralela ao eixo dos y. c) Determine o ponto de intersecção do gráfico da H com o eixo dos y. d) Determine a equação da reta s que passa pelo ponto obtido em (c) e é paralela ao eixo dos x. e) Construa, no mesmo sistema cartesiano, os gráficos de H, r e t. 6) Construa apenas a parte positiva do gráfico da função fx = −3x + 13 . 7) Se y = fx é uma função do 1º grau, f−1 = −5 e f 15 = 1, determine a equação que define a função f. 8) Para produzir cada objeto que vende, uma empresa gasta R$ 5, 00 e, independentemente da quantidade produzida, há uma despesa fixa de R$ 21. 000, 00. Sabendo que o preço de venda desse objeto é R$ 8, 00, qual é o número de objetos que devem ser produzidos para que a empresa comece a obter lucro? 9) (retirado de ADAMI, A. M. et al. Pré-cálculo, p. 53) Uma empresa de aluguel de automóveis cobra uma taxa de aluguel de R$40, 00 mais R$0, 15 por quilômetro rodado. Uma empresa concorrente cobra R$50, 00 mais R$0, 10 por quilômetro rodado. (a) Para cada empresa, obtenha uma expressão para o custo do aluguel em função da 5 distância percorrida. (b) Em um memso plano cartesiano, desenhe o gráfico de cada uma das funções. (c) Ao planejar o aluguel de um automóvel, como decidir qual empresa é mais adequada? Atenção! Você pode encontrar mais alguns exercícios que envolvem função do 1º grau nos livros indicados na Bibliografia Básica (Adami, p. 51 a 55 e Demana, p. 92 e 93). Algumas respostas: (1) -3 -2 -1 1 2 3 -4 -2 2 4 x y (2) -6 -4 -2 2 4 -4 -2 2 4 x y (a) com eixo dos x: 32 , 0 com eixo dos y: 0,−3 (b) com eixo dos x: 12 , 0 com eixo dos y: 0, 1 (c) com eixo dos x: −6, 0 com eixo dos y: 0, 2 (3) (a) O gráfico de f é uma reta; (b) o coeficiente angular é m = −12 ; isto significa que fx diminui 12 sempre que x aumenta 1 unidade; (c) o coeficiente linear é b = 3 2 ; isto significa que o ponto de intersecção do gráfico da f com o eixo y, das ordenadas, é 0, 32 ; (d) intersecção com o eixo dos x: 3, 0 e intersecção com o eixo dos y: 0, 32 (4) y = 13 x + 1 3 (5) (a) 2, 0 (b) x = 2 (c) 0, 1 (d) y = 1 6 -2 -1 1 2 3 4 -1 1 2 3 x y (6) -3 -2 -1 1 2 4 6 x y (7) fx = 5x -4 -2 2 4 -20 -10 10 20 x y (8) 7001 objetos (9) (a) CE1x = 0, 15x + 40, CE2x = 0, 10x + 50. (b) Gráficos a seguir. (c) Se a distância for maior que 200 quilômetros, optar pela empresa E2, caso contrário optar pela empresa E1. 0 100 200 300 400 0 50 100 x y 7
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