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1Matemáti caComplexos, polinômios e equações algébricas Rua General Celso de Mello Rezende, 301 – Tel.: (16) 3238·6300 CEP 14095-270 – Lagoinha – Ribeirão Preto-SP www.sistemacoc.com.br SISTEMA COC DE ENSINO Direção-Geral: Sandro Bonás Direção Pedagógica: Zelci C. de Oliveira Direção Editorial: Roger Trimer Gerência Editorial: Osvaldo Govone Gerência Operacional: Danilo Maurin Gerência de Relacionamento: Danilo Lippi Ouvidoria: Regina Gimenes Conselho Editorial: José Tadeu B. Terra, Luiz Fernando Duarte, Osvaldo Govone e Zelci C. de Oliveira PRODUÇÃO EDITORIAL Autoria: Clayton Furukawa Editoria: José F. Rufato, Marina A. Barreto e Paulo S. Adami Coordenação editorial: Luzia H. Fávero F. López Assistente editorial: George R. Baldim Projeto gráfico e direção de arte: Matheus C. Sisdeli Preparação de originais: Marisa A. dos Santos e Silva e Sebastião S. Rodrigues Neto Iconografia e licenciamento de texto: Cristian N. Zaramella, Marcela Pelizaro e Paula de Oliveira Quirino Diagramação: BFS bureau digital Ilustração: BFS bureau digital Revisão: Flávia P. Cruz, Flávio R. Santos, José S. Lara, Leda G. de Almeida e Maria Cecília R. D. B. Ribeiro Capa: LABCOM comunicação total Conferência e Fechamento: BFS bureau digital CAPÍTULO 01 NÚMEROS COMPLEXOS 7 1. A unidade imaginária 7 2. Resolução de algumas equações 7 3. Conjunto dos números complexos 7 4. Igualdade de números complexos 8 5. Operações com números complexos 8 6. Potências de i 10 7. O plano de Gauss 12 8. Módulo de um número complexo 13 9. Argumento de um número complexo 14 10. Forma trigonométrica de um número complexo 15 11. Operações na forma trigonométrica 17 CAPÍTULO 02 POLINÔMIOS 21 1. Introdução 21 2. Polinômios – definição 21 3. Polinômios – operações 24 CAPÍTULO 03 EQUAÇÕES ALGÉBRICAS 34 1. Introdução 34 2. Equações algébricas ou equações polinomiais 34 3. Raiz ou solução de uma equação algébrica 34 4. Teoremas fundamentais 37 5. Teorema das raízes complexas 43 6. Pesquisa de raízes racionais 44 EXERCÍCIOS PROPOSTOS Capítulo 01 51 Capítulo 02 61 Capítulo 03 67 GABARITO 79 Su m ár io Teoria PV -1 3- 11 Complexos, polinômios e equações algébricas 7 Matemáti ca 2. Resolução de algumas equações A partir da criação da unidade imaginária i, vamos resolver algumas equações cuja solu- ção era impossível no conjunto universo dos número reais. 1ª) Resolver a equação: x2 + 9 = 0 Resolução Como essa é uma equação de segundo grau incompleta, não há necessidade de utilizar- mos a fórmula de Bhaskara. x2 + 9 = 0 ⇒ x2 = – 9 ⇒ x2 = 9 · (–1) Como i2 = –1, temos: x2 = 9i2 ⇒ x = ± 3i S i= ±{ }3 2ª) Resolva a equação: x2 – 6x + 13 = 0 Resolução ∆ = − = − − ⋅ ⋅ = − = = − ± ∆ = ± ⋅ = ± b ac i x b a i i 2 2 2 2 4 6 4 1 13 16 16 2 6 16 2 1 6 4 2 ( ) Assim: x = 3 + 2i ou x = 3 – 2i S i i= + −{ }3 2 3 2, 3. Conjunto dos números complexos Com a criação da unidade imaginária i, surgiu um novo conjunto numérico , o conjunto dos números complexos, que engloba o con- junto dos números reais. Assim, por meio de um diagrama Euler-Venn, temos: O surgimento desse novo conjunto numérico foi de grande utilidade para a superação de alguns obstáculos na matemática e, por conseguinte, nas aplicações diretamente ligadas a ela. 1. A unidade imaginária No século XVI, o matemático italiano Giro lamo Cardano, com o auxílio de seu compatriota Tartáglia, descobriu uma fórmula para resolver equações cúbicas do tipo x3 + px = q. A fórmula era: x q q p q q p = + + + − + 2 2 3 2 2 3 2 3 3 2 3 3 De posse dessa fórmula, Rafael Bombelli, ma- temático italiano e da mesma época de Tartá- glia e Cardano, ao resolver a equação: x3 – 15x = 4 encontrou: x = + − + − −2 121 2 1213 3 , o que mostrava que x não deveria ser um núme- ro real, pois − ∉121 . No entanto, Bombelli percebeu que o número real x = 4 era raiz da equação, pois 43 – 15 · 4 = 4, e isso o intrigou bastante. Continuando suas pesquisas, Bombelli desco- briu que: 2 121 2 1 2 121 2 1 3 3 + − = + − − − = − − e Portanto, o valor encontrado com o uso da fór- mula passava a ser: x = + − + − − =2 1 2 1 4 , um valor coerente com as expectativas. A partir desse momento, começou-se a tra- balhar com raízes quadradas de números negativos e, mais tarde, já no século XVIII, o matemático suíço Leonhard Euler passou a representar -1 por i, convenção que utiliza- mos até os dias atuais. Assim: − =1 i, que passamos a denominar unidade imaginária. Normalmente, utilizamos a igualdade: i2 = –1 CAPÍTULO 01 NÚMEROS COMPLEXOS Complexos, polinômios e equações algébricas PV -1 3- 11 8 Matemáti ca Definições Chamamos de número complexo na forma al- gébrica, todo número na forma a + bi, em que a e b são números reais e i é unidade imaginá- ria (i2 = –1). Da mesma forma que, quando nos referimos a um número natural, usamos a letra n para representá-lo, a letra z será usada para repre- sentarmos um número complexo. Assim, no número complexo z = a + bi, dize- mos que a é a parte real de z, e b é a parte imaginária de z. Representamos: a = Re (z) b = Im (z) Em particular, temos: 1º) Se Im (z) = 0, dizemos que z é um nú- mero real. Exemplos: – 5 = – 5 + 0i; 2 2 0= + i 2º) Se Re (z) = 0 e Im (z) ≠ 0, dizemos que z é um imaginário puro. Exemplos: 2i = 0 + 2i; 3 0 3⋅ = + ⋅i i 4. Igualdade de números complexos Dois números complexos, na forma algébrica, são iguais quando suas partes reais e imaginá- rias forem respectivamente iguais. Assim, sendo z1 = a1 + b1i e z2 = a2 + b2i, com a1, b1 , a2 e b2 reais, dizemos: z1 = z2 ⇔ a1 = a2 e b1 = b2 Exemplo Calcular a e b de modo que: (2a – b) + 3i = – 2 + (– a + b)i Resolução Devemos ter: 2 2 3 a b a b − = − = − + Resolvendo o sistema, temos: 2 2 3 1 a b a b a − = − − + = = Substituindo a = 1 na equação –a + b = 3, temos: –1 + b = 3 ⇒ b = 4 Assim: a = 1 e b = 4 5. Operações com números complexos A. Adição Dados os complexos z1 = a + bi e z2 = c + di, com a, b, c e d reais, a soma z1 + z2 será um complexo tal que: z1 + z2 = (a + bi) + (c + di) = (a + c) + (b + d)i Exemplo Sendo z1 = – 3 + 4i e z2 = 2 – i, calcular z1 + z2. Resolução z1 + z2 = (– 3 + 4i) + (2 – i) = (– 3 + 2) + (4 – 1)i Assim: z1 + z2 = – 1 + 3i B. Subtração Dados os complexos z1 = a + bi e z2 = c + di, com a, b, c e d reais, a diferença z1 – z2 será um complexo, tal que: z1 – z2 = (a + bi) – (c + di) = (a – c) + (b – d)i Exemplo Sendo z1 = 5 + 3i e z2 = 3 + 2i, calcular z1 – z2. Resolução z1 – z2 = (5 + 3i) – (3 + 2i) = (5 – 3) + (3 – 2)i Assim: z1 – z2 = 2 + i C. Multi plicação Dados os complexos z1 = a + bi e z2 = c + di, com a, b, c e d reais, o produto z1 · z2 será um complexo, tal que: z1 · z2 = (a + bi) · (c + di) = (ac – bd) + (ad + bc)i De fato, usando a propriedade distributi va, te- mos: (a + bi) · (c + di) = ac + adi + bci – bdi2 PV -1 3- 11 Complexos, polinômios e equações algébricas 9 Matemáti ca Como i2 = – 1, temos: (a + bi) · (c + di) = ac + adi + bci – bd Agrupando a parte real e a parte imaginária, temos: z1 · z2 = (ac – bd) + (ad + bc)i Exemplo Sendo z1 = 3 + 2i e z2 = 2 + 4i, calcule z1 · z2. Resolução z1 · z2 = (3 + 2i) · (2 + 4i) z1 · z2 = 3 · 2 + 3 · 4i + 2i · 2 + 2i · 4i z1 · z2 = 6 + 12i + 4i + 8i2 z1 · z2 = 6 + 12i + 4i – 8 z1 · z2 = – 2 + 16i Observação – As propriedades da adição, sub- tração e multiplicação válidas para os nú meros reais continuam válidas para os números com- plexos.D. Conjugado de um número complexo Chamamos de conjugado do número comple- xo z = a + bi, com a e b reais, o número com- plexo z a bi= − . Exemplos 1º) z1 = 2 – 3i ⇒ z 1 = 2 + 3i 2º) z2 = –1 – 4i ⇒ z 2 = –1 + 4i 3º) z3 = –3i ⇒ z 3 = 3i 4º) z4 = 2 ⇒ z 4 = 2 Propriedade O produto de um número complexo pelo seu conjugado é sempre um número real. z z⋅ ∈z z⋅ ∈z z Demonstração Sendo z = a + bi e z = a – bi (a ∈ e b ∈ ) temos: z z a bi a bi z z a abi abi b i z z a b ⋅ = + ⋅ − ⋅ = − + − ⋅ = + ( ) ( ) 2 2 2 2 2 Como a e b são reais, z z⋅ ∈ . E. Divisão Dados dois números complexos, z1 e z2, com z2 ≠ 0, efetuar a divisão de z1 por z2 é encon- trar um terceiro número complexo z3 tal que z1 = z2 · z3, ou seja: z z z1 2 3= Exemplo Efetuar a divisão de z1 = 2 – 3i por z2 = 1 + 2i. Resolução Devemos encontrar um número complexo z3 = = a + bi tal que z3 = z z 1 2 . Assim, 2 3 1 2 2 3 1 2 2 3 2 2 2 3 2 2 − + = + − = + ⋅ + − = + + + − = + i i a bi i a bi i i a ai bi bi i a a ( ) ( ) ii bi b i a b a b i + − − = − + + 2 2 3 2 2( ) ( ) a b a b x a b a b a − = + = − + − = + = − = 2 2 2 3 2 2 2 4 2 6 5 ................. −− ⇒ = −4 4 5 a Substituindo em a – 2b = 2, temos: − − = ⇒ − − = ⇒ = − 4 5 2 2 4 5 2 2 7 5 b b b Assim: a e b= − = − 4 5 7 5 Então: 2 3 1 2 4 5 7 5 − + = − − i i i Regra práti ca Dados os complexos z1 = a + bi e z2 = c + di, a, b, c e d reais e z2 ≠ 0, para efetuarmos a divisão de z1 por z2, basta multiplicarmos o numerador e o denominador da fração z z 1 2 pelo conjugado do denominador ( ).z2 Complexos, polinômios e equações algébricas PV -1 3- 11 10 Matemáti ca Assim, temos: a bi c di a bi c di c di c di a bi c di ac adi bci bdi c + + = + − + − + + = − + − ( )( ) ( )( ) 2 22 2 2 2 2 − + − + + = + + − + cdi dic d i a bi c di ac bd bc ad i c d ( ) ( ) Dessa forma: a bi c di ac bd c d bc ad c d i + + = + + + − + 2 2 2 2 Exemplo Efetuar a divisão de z1 = 2 – 3i por z2 = 1 + 2i. Resolução 2 3 1 2 2 3 1 2 1 2 1 2 2 3 1 2 2 4 3 6 1 4 2 2 − + = − − + − − + = − − + − i i i i i i i i i i i i ( )( ) ( )( ) 2 3 1 2 4 7 1 4 − + = − − + i i i 2 3 1 2 4 5 7 5 − + = − − i i i 6. Potências de i Calculemos algumas potências de i com expo- ente natural: i0 = 1 i1 = i i2 = –1 i3 = i2 · i = (–1) · i = –i i4 = i2 · i2 = (–1) · (–1) = 1 i5 = i4 · i = 1 · i = i i6 = i4 · i2 = 1 · (–1) = –1 i7 = i4 · i3 = 1 · (–i) = –i Notamos que, a partir de i4, as potências de i vão repetindo os quatro primeiros resultados; assim, de um modo mais geral, com n ∈ , po- demos afirmar que: i4n = (i4)n = 1n = 1 i4n + 1 = i4n · i1 = 1 · i = i i4n + 2 = i4n · i2 = 1 · (–1) = –1 i4n + 3 = i4n · i3 = 1 · (–i) = –i Esta conclusão sugere-nos o seguinte: Propriedade Se m ∈ e r é o resto da divisão de m por 4, então im = ir. Demonstração m m q r com r r q 4 4 0 1 2 3= + ∈{ , , , } Assim: im = i4q + r = i4q · ir = (i4)q · ir im = 1q · ir ⇒ im = ir Observação – notamos que r ∈ {0, 1, 2, 3}, en- tão, com m ∈ , a potência im é sempre igual a i0 ou i1 ou i2 ou i3, ou seja, 1, i, –1, –i, respec- tivamente. Exemplos 1º) Calcular i359 Resolução 359 4 39 89 3 359 3⇒ = = −i i i 2º) Calcular i130 Resolução 130 4 1 10 32 2 130 2⇒ = = −i i PV -1 3- 11 Complexos, polinômios e equações algébricas 11 Matemática 01. Resolva a equação: x4 – 1 = 0 Resolução x4 – 1 = 0 ⇒ (x2 + 1) (x2 – 1) = 0 x2 + 1 = 0 ⇒ x2 = – 1 ⇒ x2 = i2 ⇒ x = ±i ou x2 – 1 = 0 ⇒ x2 = 1 ⇒ x = ±1 Resposta S = { + i, + 1, – 1, – i} 02. Resolva a equação: x2 – 2x + 10 = 0 Resolução ∆ ∆ ∆ = −( ) − ⋅ ⋅ = − = − = ⋅ −( ) = ⋅ − = ⋅ = ± ⋅ = ± = ± 2 4 1 10 36 36 36 1 6 1 6 2 2 1 2 6 2 1 2 i x i x 33i Resposta S = {1 – 3i, 1 + 3i} 03. Se Z = 4 + 2i e W = 3 – 5i, então, calcular: Resolução Se (1 – i) é raiz, temos: (1 – i)2 + k(1 – i) + t = 0 1 – 2i – 1 + k – ki + t = 0 (k + t) + (–2 – k)i = 0 + 0i Logo: k t k t k + = − − = ⇒ = = − 0 2 0 2 2 Resposta C 05. UCMG O número complexo z, tal que 5z + z = 12 + 16i, é igual a: EXERCÍCIOS RESOLVIDOS a. –2 + 2i b. 2 – 3i c. 1 + 2i d. 2 + 4i e. 3 + i Resolução Fazendo z = a + bi e z = a – bi, temos: 5z + z = 12 + 16i ⇒ 5(a + bi) + a – bi = 12 + 16i 5a + 5bi + a – bi = 12 + 16i 6 4 12 16 6 12 2 4 16 4 a bi i a a b b + = + = ⇒ = = ⇒ = Logo: z = 2 + 4i Resposta D 06. Determine o inverso do número complexo z = 3 – 2i. Resolução O inverso de z será z–1, tal que z · z–1 = 1, ou seja, z–1 = 1 z . Assim: z i i i i i i i − = − = ⋅ + − + = + − = + + 1 2 1 3 2 1 3 2 3 2 3 2 3 2 9 4 3 2 9 4 ( ) ( )( ) Assim, z i− = +1 3 13 2 13 Resposta z i− = +1 3 13 2 13 a. Z + W b. Z – W c. Z · W Resolução Z + W = (4 + 2i) + (3 – 5i) = 4 + 2i + 3 – 5i = 7 – 3i Z – W = (4 + 2i) – (3 – 5i) = 4 + 2i –3 + 5i = 1 + 7i Z · W = (4 + 2i) (3 – 5i) = 12 – 20i + 6i – 10i2 = 12 – 14i + 10 = 22 – 14i Resposta a. 7 – 3i; b. 1 + 7i; c. 22 – 14i. 04. FCC-BA O número complexo 1 – i é raiz da equação x2 + + kx + t = 0 (k, t ∈ ) se, e somente se: a. k = t = – 2 b. k = t = 2 c. k = –2 e t = 2 d. k = 2 e t = – 2 e. k + t = 1 Complexos, polinômios e equações algébricas PV -1 3- 11 12 Matemática 07. Determinar m ∈ para que z i mi = + + 2 3 2 seja um imaginário puro. Resolução z i mi i mi mi mi z i mi mi i mi = + + = + − + − = + + = − + − 2 3 2 2 3 2 2 2 2 3 2 4 2 6 3 ( )( ) ( )( ) 22 2 2 2 2 4 2 3 2 4 3 4 6 2 4 − = + + = + + + − + m i z i mi m m m m i ( ) ( ) Para que z seja imaginário puro, devemos ter: Re (z) = 0 Assim: 4 3 4 0 4 3 0 4 32 + + = ⇒ + = ⇒ = − m m m m Resposta m = − 4 3 08. Calcular: i14 – 3i–9 + 2i26 Resolução 14 4 2 3 9 4 1 2 26 4 2 6 3 1 2 1 3 2 3 32 2i i i i i− ⋅ + = − + − = − + Resposta –3 + 3i 09. Calcular i4n – 2. Resolução i i i i n n n n 4 2 4 2 4 1 1 1 1− = = − = − = − ( ) Resposta – 1 7. O plano de Gauss Já sabemos que cada número real pode ser associado a um ponto de uma reta e que cada ponto da reta é imagem de um único número real. Para representarmos geometricamente os números complexos (entre os quais se encontram todos os números reais), utilizaremos um plano. Assim sendo, considere um plano no qual se fixou um sistema de coordenadas retangulares. Represen- taremos cada número complexo z = a + bi pelo ponto do plano de coordenadas (a, b). Dessa forma, o número complexo z = 2 + 3i, por exemplo, será representado pelo ponto P (2, 3). 0 2 x 3 y P (2, 3) Quem pela primeira vez fez essa interpretação geométrica foi Wessel, num artigo publicado em 1798, mas sua obra ficou quase desconhecida; por isso, este plano onde representamos os nú- meros complexos é conhecido, até hoje, como plano de Gauss, embora este tenha publicado a mesma ideia cerca de trinta anos depois. No plano de Gauss, os números reais são representados por pontos que pertencem ao eixoOx e, por isso, esse eixo será chamado de eixo real, enquanto o eixo Oy será chamado de eixo imaginário. O ponto P(a, b), que representa o número complexo z = a + bi, será chamado de afixo ou imagem deste número complexo. PV -1 3- 11 Complexos, polinômios e equações algébricas 13 Matemática 8. Módulo de um número complexo Dado um número complexo z = a + bi, com a e b reais, chamamos de módulo de z e indica- mos z ou ρ à distância entre a origem O do plano de Gauss e o afixo de z. O a b x P (afixo de z) z y Sendo O (0, 0) e P (a, b) d a b a bOP = − + − = +( ) ( )0 02 2 2 2 Assim: | |z a b= = +ρ 2 2 Observação – a definição de módulo no con- junto dos números complexos é coerente com a definição dada em , ou seja: Se z = x e x ∈ , então |z| = |x| De fato: x ∈ e z = x ⇒ z = x + 0 i ⇒ | |z x= +2 20 Assim z x ou seja z x, | | , ,| | | |= =2 Exemplos 1º) z i z1 1 2 23 2 3 2 13= + ⇒ = + =| | 2º) z i z2 2 2 21 3 1 3 10= − + ⇒ = − + =| | ( ) 3º) z i z3 3 2 22 0 2 2= ⇒ = + =| | 4º) z z4 4 2 23 3 0 3= − ⇒ = − + =| | ( ) Propriedades Sendo z1 = a + bi e z2 = c + di dois números complexos quaisquer, então: 1ª) | | | |z z1 1= Demonstração z a bi z a b z a bi z a b a b 1 1 2 2 1 1 2 2 2 2 = + ⇒ = + = − ⇒ = + − = + | | | | ( ) Assim: | | | |z z1 1= 2ª) | | | | | |z z z z1 2 1 2⋅ = ⋅ z z a bi c di ac bd bc ad i z z ac bd bc ad 1 2 1 2 2 ⋅ = + + = − + + ⋅ = − + + ( )( ) ( ) ( ) | | ( ) ( )) | | | | ( 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2z z a c abcd b d b c abcd a d z z c a b ⋅ = − + + + + ⋅ = + )) ( ) | | ( )( ) | | + + ⋅ = + + ⋅ = + ⋅ + d a b z z a b c d z z a b c d 2 2 2 1 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 Assim: |z1 · z2| = |z1| · |z2| 3ª) z z z z z1 2 1 2 2 0= = ≠( ) Demonstração z z z z z z z z z z z z z 2 1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1 0≠ ⇒ ⋅ = ⇒ ⇒ ⋅ = ⇒ ⋅ = Assim: z z z z 1 2 1 2 = Observação – Existem outras propriedades que são válidas para os números complexos e que serão demonstradas posteriormente. 4ª) | | | |z zn n1 1= 5ª) z z z z1 2 1 2+ ≤ + Importante Todos os números complexos com módulo r têm os seus afixos em uma circunferência de centro na origem e raio r. O r Real Im Complexos, polinômios e equações algébricas PV -1 3- 11 14 Matemática 9. Argumento de um número complexo Sendo z = a + bi um número complexo não nulo e P o afixo de z no plano de Gauss de origem O, chamamos argumento do número complexo z a medida θ do arco com centro em O tomado a partir do semieixo real positivo até a semirreta OP � �� no sentido anti-horário. Assim: O ρ Real Im P θ θ0° < < 90° O ρ Real Im P θ θ90° < < 180° O ρ Real Im P θ 180° < θ < 270° O ρ Real Im P θ 270° < θ < 360° Da trigonometria concluímos que: cos θ ρ θ ρ = = a e sen b em que ρ é o módulo de z. Em particular quando: a e b se a se a a e b se b ≠ = ⇒ = ° > = ° < = ≠ ⇒ = ° > = ° 0 0 0 0 180 0 0 0 90 0 270 θ θ θ θ , , , ,, se b < 0 Exemplos 1º) Calcular o argumento do número com- plexo z = 2 – 2i. Resolução ρ θ θ θ = = + − = = = = = − = − = ° z e sen Assim 2 2 8 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 315 2 2( ) cos , 2º) Calcular o argumento de z i= − +1 3 . Resolução ρ θ θ θ = = − + = = = − = = ° z e sen Assim ( ) ( ) cos , 1 3 4 2 1 2 3 2 120 2 2 3º) Calcular o argumento de z = – 4i. Resolução ρ θ θ θ = = + − = = = = − = − = ° z e sen Assim 0 4 4 0 4 0 4 4 1 270 2 2( ) cos , 4º) Calcular o argumento de z = – 2. Resolução ρ θ θ θ = = − − = = − = − = = = ° z e sen Assim ( ) cos , 2 0 2 2 2 1 0 2 0 180 2 2 Importante Todos os números complexos com mesmo ar- gumento θ têm os seus afixos em uma semir- reta de origem O. O Real Im P θ PV -1 3- 11 Complexos, polinômios e equações algébricas 15 Matemáti ca 10. Forma trigonométrica de um número complexo Podemos determinar um número complexo de dois modos: 1º) Conhecendo a = Re (z) e b = Im (z) e te- mos: z = a + bi, que é a forma algébrica de z. 2º) Conhecendo ρ = |z| e o θ = argumento de z, temos: cos cos : cos θ ρ ρ θ θ ρ ρ θ ρ θ ρ = ⇒ = ⋅ = ⇒ = ⋅ = + = ⋅ + ⋅ a a e sen b b sen Assim z a bi sen θθi Então: z = ρ(cosq + isenq) , que é a forma trigonométrica de z. Exemplos 1º) Colocar o número complexo z = 1 + i na forma trigonométrica. Resolução z i z e sen Então Logo z = + ⇒ = + = = = = = = ° = 1 1 1 2 1 2 2 2 1 2 2 2 45 2 2 2 cos : : (co θ θ θ ss )45 45° + °i sen 2º) Escreva na forma trigonométrica z = – 2i. Resolução z i z e sen Então Logo z = − ⇒ = + − = = = = − = − = ° = 2 0 2 2 0 2 0 2 2 1 270 2 2( ) cos : : θ θ θ 22 270 270(cos )° + °i sen 3º) Escreva na forma trigonométrica z = – 4. Resolução z z e sen Assim Logo z = − ⇒ = = − = − = = = ° = ° + 4 4 4 4 1 0 4 0 180 4 180 cos : : (cos θ θ θ ii sen180°) EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 01. Sendo z1 = 2 + 3i e z2 = 1 – 2i, verificar a veraci- dade das sentenças abaixo. a. z z1 1= b. z z z z1 2 1 2⋅ = ⋅ c. z z z z 1 2 1 2 = d. z z12 1 2 = e. z z z z1 2 1 2+ ≤ + Resolução a. z i z i z z 1 2 2 1 2 2 1 1 2 3 2 3 13 2 3 2 3 13 = + = + = = − = + − = ∴ = ( ) b. z z i i z z i i i z z i z z 1 2 1 2 2 1 2 1 2 2 3 1 2 2 4 3 6 8 64 1 65 ⋅ = + − ⋅ = − + − ⋅ = − = + = ⋅ ( )( ) ) == + ⋅ − ⋅ = + ⋅ + = ⋅ = ∴ ⋅ = ⋅ 2 3 1 2 4 9 1 4 13 5 651 2 1 2 1 2 i i z z z z z z Complexos, polinômios e equações algébricas PV -1 3- 11 16 Matemática c. z z i i z z i i i i z z i 1 2 1 2 1 2 2 3 1 2 2 3 1 2 1 2 1 2 4 5 7 5 16 2 = + − = + + − + = − + = ( )( ) ( )( ) 55 49 25 65 5 2 3 1 2 4 9 1 4 13 5 65 5 1 2 1 2 1 2 + = = + − = + + = = ∴ = z z i i z z z z d. z i z i i z i z i 1 2 2 1 2 2 1 2 1 2 2 2 3 4 12 9 5 12 25 144 13 2 3 4 = + = + + = − + = + = = +( ) = + ( ) 99 13 13 2 2 1 2 1 2 ( ) = ( ) = ∴ =z z e. z z i i z z i z z i i z z 1 2 1 2 1 2 1 2 2 3 1 2 3 9 1 10 2 3 1 2 4 9 1 + = + + − + = + = + = + = + + − + = + + + 44 13 5 10 13 5 1 2 1 2 1 2 z z z z z z + = + < + ⇒ + ≤ + 02. Obter o argumento dos complexos: a. z = 5 + 5i b. z i= −3 Resolução a. tgθ = =5 5 1 O Re Im Z 5 5 (1° quadrante) Portanto, θ pi= ° =45 4 rad b. tgθ = − = − 1 3 3 3 O 3 Re Im Z –1 (4° quadrante) x y π5 6 π11 6 Portanto, θ pi= 11 6 rad 03. Escrever o número z i= − −1 3 na forma trig- nométrica. Resolução ρ θ = − + − = = − − = ( ) ( )1 3 2 3 1 3 2 2 tg O 3– Re Im Z –1 (3° quadrante) x y π 3 π4 3 Logo z i sen z i sen , (cos ) cos = + = + ρ θ θ pi pi 2 4 3 4 3 PV -1 3- 11 Complexos, polinômios e equações algébricas 17 Matemáti ca 11. Operaçõesna forma trigonométrica A. Adição Sejam os números complexos z1 e z2 na forma trigonométrica: z1 = ρ1 (cos θ1 + i sen θ1) z2 = ρ2 (cos θ2 + i sen θ2) Vamos efetuar a adição de z1 e z2: z1 + z2 = ρ1 (cos θ1 + i sen θ1) + ρ2 (cos θ2 + i sen θ2) z1 + z2 = (ρ1 · cos θ1 + ρ2 · cos θ2) + i (ρ1 · sen θ1 + + ρ2 · sen θ2) O módulo de z1 + z2 será: z z1 2z z1 2z z 2 2 + =+ =z z+ =z z1 2+ =1 2z z1 2z z+ =z z1 2z z ( )1 1( )1 1 2 2( )2 2⋅ +( )⋅ + + ⋅( )n s( )n s1 1( )1 1n s1 1n s( )n s1 1n s2 2( )2 2+ ⋅( )+ ⋅ + ⋅( )+ ⋅n s+ ⋅n s( )n s+ ⋅n s( )ρ θ( )1 1( )1 1ρ θ1 1( )1 1⋅ +( )⋅ +ρ θ⋅ +( )⋅ +1 1⋅ +1 1( )1 1⋅ +1 1ρ θ1 1⋅ +1 1( )1 1⋅ +1 1( )ρ θ( )2 2( )2 2ρ θ2 2( )2 2 ( )ρ θ( )se( )seρ θse( )sen s( )n sρ θn s( )n s( )ρ θ( )1 1( )1 1ρ θ1 1( )1 1se1 1se( )se1 1seρ θse1 1se( )se1 1sen s1 1n s( )n s1 1n sρ θn s1 1n s( )n s1 1n s+ ⋅( )+ ⋅ρ θ+ ⋅( )+ ⋅1 1+ ⋅1 1( )1 1+ ⋅1 1ρ θ1 1+ ⋅1 1( )1 1+ ⋅1 1( )ρ θ( )n s( )n sρ θn s( )n sen( )enρ θen( )en( )ρ θ( )n s( )n sρ θn s( )n s2 2( )2 2ρ θ2 2( )2 2n s2 2n s( )n s2 2n sρ θn s2 2n s( )n s2 2n sen2 2en( )en2 2enρ θen2 2en( )en2 2en+ ⋅( )+ ⋅ρ θ+ ⋅( )+ ⋅n s+ ⋅n s( )n s+ ⋅n sρ θn s+ ⋅n s( )n s+ ⋅n sn s2 2n s+ ⋅n s2 2n s( )n s2 2n s+ ⋅n s2 2n sρ θn s2 2n s+ ⋅n s2 2n s( )n s2 2n s+ ⋅n s2 2n s1 1( )1 1ρ θ1 1( )1 1co1 1( )1 1ρ θ1 1( )1 1⋅ +( )⋅ +ρ θ⋅ +( )⋅ +co⋅ +( )⋅ +ρ θ⋅ +( )⋅ +1 1⋅ +1 1( )1 1⋅ +1 1ρ θ1 1⋅ +1 1( )1 1⋅ +1 1co1 1⋅ +1 1( )1 1⋅ +1 1ρ θ1 1⋅ +1 1( )1 1⋅ +1 1( )s c( )1 1( )1 1s c1 1( )1 1⋅ +( )⋅ +s c⋅ +( )⋅ +1 1⋅ +1 1( )1 1⋅ +1 1s c1 1⋅ +1 1( )1 1⋅ +1 11 1( )1 1ρ θ1 1( )1 1s c1 1( )1 1ρ θ1 1( )1 1⋅ +( )⋅ +ρ θ⋅ +( )⋅ +s c⋅ +( )⋅ +ρ θ⋅ +( )⋅ +1 1⋅ +1 1( )1 1⋅ +1 1ρ θ1 1⋅ +1 1( )1 1⋅ +1 1s c1 1⋅ +1 1( )1 1⋅ +1 1ρ θ1 1⋅ +1 1( )1 1⋅ +1 1( )ρ θ( )s c( )ρ θ( )2 2( )2 2ρ θ2 2( )2 2s c2 2( )2 2ρ θ2 2( )2 2⋅( )⋅ρ θ⋅( )⋅s c⋅( )⋅ρ θ⋅( )⋅( )ρ θ( )os( )ρ θ( )2 2( )2 2ρ θ2 2( )2 2os2 2( )2 2ρ θ2 2( )2 2 Simplificando, encontramos: z z1 2 12 22 1 2 1 22+ = + + ⋅ ⋅ −( )( )ρ ρ ρ ρ θ θcos Este último resultado mostra-nos que o módulo de soma é o maior possível quando cos (θ1 – θ2) for máximo, o que se dará para cos (θ1 – θ2) = 1, e neste caso teremos: z z1 2 12 22 1 22+ = + + ⋅ρ ρ ρ ρ ou seja: z z1 2 1 2+ = +ρ ρ Assim, podemos afirmar que: |z1 + z2| ≤ |z1| + |z2| B. Representação geométrica da adição Consideremos dois números complexos, z1 e z2, na forma algébrica: z1 = a1 + b1 i z2 = a2 + b2 i Vamos construir as imagens respectivas de z1 e z2 que representamos por M1 e M2. Com os pontos O, M1, M2 e M vamos cons- truir o paralelogramo OM1MM2, cuja diagonal é OM . x M2 Q1 Q2 Q M O P2 P1 P M1 A partir da figura, podemos concluir que: OP OP PP PP OP OP OP OP = + = ⇒ = + 1 1 1 2 1 2 Como OP1 = a1 e OP2 = a2, temos que: OP = a1 + a2 Analogamente, provamos que: OQ = OQ1 + OQ2 = b1 + b2 Dessa forma, concluímos que o ponto M é o afi- xo do número complexo (a1 + a2) + (b1 + b2) i, que é a soma z1 + z2. Assim, concluímos que: a soma de dois números complexos é repre- sentada geometricamente pela diagonal do paralelogramo construído sobre os vetores correspondentes aos dois complexos dados. Escrevemos que: OM OM OM � ��� � ��� � ��� = +1 2 C. Multi plicação Consideremos os números complexos não nulos: z1 = ρ1 (cos θ1 + i sen θ1) z2 = ρ2 (cos θ2 + i sen θ2) A multiplicação de z1 por z2 ficará: z1 · z2 = ρ1 · ρ2 · (cos θ1 · cos θ2 + i cos θ1 · sen θ2 + i cos θ2 · sen θ1 + i2 sen θ1 · sen θ2) Agrupando convenientemente, temos: z z sen sen1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ + ρ ρ θ θ θ θ θ θ (cos cos ) cos( ) upcurlybracketleft upcurlybracketmid����� upcurlybracketright������ � ������ ��� + + ⋅ ⋅ + ⋅ + i sen sen sen ( cos cos ) ( ) θ θ θ θ θ θ 1 2 2 1 1 2 ���� Complexos, polinômios e equações algébricas PV -1 3- 11 18 Matemáti ca Assim: z1 · z2 = ρ1 · ρ2 [cos (θ1 + θ2) + i sen (θ1 + θ2)] Podemos observar que: 1º) o módulo de z1 · z2 é igual ao produto dos módulos de z1 e z2 ; 2º) o argumento de z1 · z2 é igual à soma dos argumentos de z1 e z2. Exemplo Calcular o produto dos números complexos z = 2 (cos 50° + i sen 50°) e w = 3 (cos 20° + i sen 20°). Resolução z · w = 2 · 3 · [cos (50° + 20°) + i sen (50° + 20°)] Assim: z · w = 6 · (cos 70° + i sen 70°) Importante – Se tivermos n fatores, podere- mos verificar que: z1 · z2 · ... · zn = ρ1 · ρ2 · ... · ρn [cos (θ1 + θ2 + ... + + θn) + i sen (θ1 + θ2 + ... + θn)] Exemplo Calcular o produto dos números complexos: z i sen z i sen z i sen 1 2 3 2 6 6 3 3 3 5 2 = + = + = + cos cos cos pi pi pi pi pi pipi 2 Resolução z z z i sen 1 2 3 2 3 5 6 3 2 6 3 2 ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ + + + + + + cos pi pi pi pi pi pi Assim: z1 · z2 · z3 = 30 [cos π + i sen π] D. Divisão Consideremos os números complexos não nulos: z1 = ρ1 (cos θ1 + i sen θ1) z2 = ρ2 (cos θ2 + i sen θ2) A divisão de z1 por z2 ficará: z z i sen i sen i sen1 2 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 = + + ⋅ −ρ θ θ ρ θ θ ρ θ θ ρ (cos ) (cos ) (cos ) (coos ) (cos cos cos cos θ θ ρ ρ θ θ θ θ θ 2 2 1 2 1 2 1 2 2 1 1 − = ⋅ − ⋅ + ⋅ i sen z z i sen i sen θθ θ θ ρ θ θ ρ ρ θ θ 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 − ⋅ + = ⋅ + i sen sen sen z z ) (cos ) (cos cos ssen sen i sen sen sen θ θ θ θ θ θ ρ θ θ 1 2 1 2 2 1 2 2 2 2 2 2 ⋅ + ⋅ − ⋅ + ( cos cos ) (cos ) Logo: z z 1 2 1 2 = −= −[ ]1 2[ ]1 2 1 2[ ]1 2= −[ ]= − + −[ ]+ −ρρ [ ]θ θ[ ]1 2[ ]1 2θ θ1 2[ ]1 2= −[ ]= −θ θ= −[ ]= −[ ]θ θ[ ]1 2[ ]1 2θ θ1 2[ ]1 2+ −[ ]+ −θ θ+ −[ ]+ −1 2+ −1 2[ ]1 2+ −1 2θ θ1 2+ −1 2[ ]1 2+ −1 2[ ]cos([ ]= −[ ]= −cos(= −[ ]= −[ ]) ([ ]i s[ ]i s) (i s[ ]i sen[ ]en) (en[ ]en+ −[ ]+ −) (+ −[ ]+ −i s+ −i s[ ]i s+ −i s) (i s+ −i s[ ]i s+ −i sen+ −en[ ]en+ −en) (en+ −en[ ]en+ −en[ ])[ ] Podemos observar que: 1º) o módulo de z z 1 2 é igual ao quociente dos módulos de z1 e z2; 2º) o argumento de z z 1 2 é igual à diferença dos argumentos de z1 e z2. Exemplo Calcular o quociente dos números complexos z = 6 (cos 70° + i sen 70°) e w = 2 (cos 20° i sen 20°). Resolução z w i sen= ° − ° + ⋅ ° − °[ ]6 2 70 20 70 20cos ( ) ( ) Assim: z w i sen= ° + °3 50 50(cos ) PV -1 3- 11 Complexos, polinômios e equações algébricas 19 Matemática E. Potenciação Sendo z = ρ (cos θ + i sen θ) e n um número natural não nulo, temos: z z z z zn n fatores = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅...� �� �� zn = ρ · ρ · ... · ρ [cos (θ + θ + ... + θ) + + i sen (θ + θ + ... + θ)] Assim, zn = ρn [cos(n · θ) + i sen (n · θ)] é conhe- cida como a 1ª fórmula de Moivre. Podemos observar que: 1º) o módulo de zn é igual ao módulo de z elevado ao expoente n; 2º) o argumento de zn é igual ao argumen- to de z multiplicado por n. Exemplos 1º) Dado z i= + 1 2 3 2 , calcular z6. Resolução ρ = + = + = 1 2 3 2 1 4 3 4 1 2 2 cos θ ρ θ ρ θ pi = = = = = = ⇒ = a sen b rad 1 2 1 1 2 3 2 1 3 2 3 Assim: z i sen z i sen = ⋅ + = ⋅ ⋅ + ⋅ 1 3 3 1 6 3 6 3 6 6 cos cos pi pi pi pi z6 = 1 · (cos 2 π + i sen 2 π) z6 = 1 · (1 + i · 0) z6 = 1 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 01. Dados os números complexos z = 8 (cos 75° + + i sen 75°) e w = 2 (cos 15° + i sen 15°), pode- se dizer que: a. z · w = 16 b. z w i= +2 2 3 c. z w sen i= ° + °4 60 60( cos ) d. z · w = – 16i Resolução z w i sen i sen = ° − ° + ° − °[ ] = = ° + ° = +8 2 75 15 75 15 4 60 60 4 1 2 (cos( ) ( ) (cos ) 33 2 2 1 3 2 2 3 i i i = = + = +( ) Resposta B 02. Dado z = 2 cos pi pi 3 3 + i sen , calcular 1 6z . Resolução Sabendo que zn = ρn · (cos n · θ + i sen n · θ) z i sen z − − − = − ⋅ + − ⋅ = ⋅ −( 6 6 6 6 2 6 3 6 3 1 2 2 cos cos pi pi pi)) + −( ) = ⋅ +( ) = ⋅ + ⋅( ) = − − − i sen z i sen z i z 2 1 2 0 0 1 64 1 0 1 64 6 6 6 6 pi cos Resposta z− =6 1 64 Complexos, polinômios e equações algébricas PV -1 3- 11 20 Matemática 03. Determinar o menor valor de n ∈ *, tal que 2 2−( )i n seja real. Resolução Sendo z i a sen b = − = ( ) + −( ) = = = = = = − ⇒ = 2 2 2 2 4 2 2 2 2 2 2 2 ρ θ ρ θ ρ θ cos 77 4 pi Assim: z i sen z n i sen nn n = ⋅ + = ⋅ ⋅ + ⋅ 2 7 4 7 4 2 7 4 7 4 cos cos pi pi pi pi Para que zn seja real, devemos ter: Im (zn) = 0 Assim: sen n⋅ = 7 4 0 pi n k⋅ = 7 4 pi pi Então: n k k⋅ = ∈ 7 4 , Se n é natural, devemos ter que n seja múltiplo de 4. Então, o menor valor de n é: n = 4 04. Sendo z = cos θ + i sen θ, obtenha as fórmulas de sen (2θ) e cos (2θ) utilizando a fórmula de Moivre. Resolução Sabemos que: (cos θ + i sen θ)n = (cos(nθ) + isen(nθ)) Fazendo n = 2, temos: (cos θ + i sen θ)2 = (cos 2θ + i sen 2θ) (cos θ + i sen θ)2 = = cos2 θ + 2 cos θ · i sen θ + i2 · sen2 θ (cos θ + i sen θ )2 = = (cos2 θ – sen2 θ) + i · 2 · sen θ · cos θ Então: (cos 2θ + i sen 2θ) = = (cos2 θ – sen2 θ) + i · 2 · sen θ · cos θ Igualando as partes reais e imaginárias, obtemos: cos 2θ = cos2 θ – sen2 θ e sen (2θ) = 2 sen θ · cos θ PV -1 3- 11 Complexos, polinômios e equações algébricas 21 Matemáti ca 1. Introdução Vimos, anteriormente, as funções do 1º grau (f(x) = ax + b) e as funções do 2º grau (f(x) = ax2 + bx + c). Tais funções pos- suem relativa facilidade ao serem manipula- das e estudadas. Em uma tentativa de se gene- ralizarem funções que tivessem características semelhantes às funções do 1º e do 2º grau, desenvolveu-se uma classe de funções espe- ciais denominadas polinômios. 2. Polinômios – defi nição A. Monômios Toda expressão da forma axn, com a ∈ (com- plexos), x ∈ e n ∈ , recebe o nome de mo- nômio. Nomenclatura a é denominado coeficiente. x é denominado variável. n é denominado grau, quando a ≠ 0. Ao atribuirmos um valor α à variável x e efe- tuarmos as operações matemáticas, teremos um resultado denominado valor numérico do monômio para x = α. Por exemplo: considere o monômio 2 ⋅ x2. Se substituirmos 5 no lugar da variável x, teremos as seguintes operações: 2 ⋅ 52, cujo resultado é 50. Dizemos então que 50 é o valor numérico do monômio 2 ⋅ x2 quando x = 5. B. Polinômios Quando conseguirmos organizar um ou mais monômios na forma: P(x) = an ⋅ xn + an – 1 ⋅ xn – 1 + an – 2 ⋅ xn – 2 + ... + + a3 ⋅ x3 + a2 ⋅ x2 + a1 ⋅ x1 + a0 , formamos um polinômio ou função polino- mial, ou função racional inteira. Os números complexos an, an – 1, an – 2, ... , a3, a2, a1, e a0 são denominados coeficientes do polinômio e a0 é também chamado de coefi- ciente independente ou termo independente. O complexo x é a variável ou incógnita. Cada polinômio da forma ak ⋅ xk é também chama- do de termo polinômio. Quando an é não nulo, dizemos que o polinômio tem grau n e indica- mos por G(P(x)) = n. Exemplos a. Toda função constante, não nula, é um polinômio de grau 0. b. Toda função afim e não constante é um polinômio de grau 1. c. Toda função quadrática é um polinômio de grau 2. C. Valor numérico de um polinômio Dizemos que o resultado das operações an ⋅ αn + an – 1 ⋅ αn – 1 + an – 2 ⋅ αn – 2 + ... + + a3 ⋅ α3 + a2 ⋅ α2 + a1 ⋅ α1 + a0, que indicamos por P(α), é o valor numérico do polinômio P(x) = an ⋅ xn + an – 1 ⋅ xn – 1 + an – 2 ⋅ xn – 2 + ... + + a3 ⋅ x3 + a2 ⋅ x2 + a1 ⋅ x1 + a0, para x = α. Exemplo Considere o polinômio P(x) = 3x4 + x3 – 5x – 7. Calcular os seguintes valores numéricos: a. P(0) b. P(1) Resolução I. P(0) = 3 ⋅ 04 + 03 – 5 ⋅ 0 – 7 = = 0 + 0 – 0 – 7 = –7 II. P(1) = 3 ⋅ 14 + 13 – 5 ⋅ 1 – 7 = = 3 + 1 – 5 – 7 = –8 Analisando esse exemplo, podemos enunciar duas importantes propriedades: I. P(0) fornece o termo independente do polinômio. II. P(1) fornece a soma dos coeficientes do polinômio. Observação – A princípio, são óbvias essas propriedades, mas, se encontrarmos polinô- mios na forma fatorada, tais propriedades po- dem se tornar bastante úteis. CAPÍTULO 02 POLINÔMIOS Complexos, polinômios e equações algébricas PV -1 3- 11 22 Matemáti ca D. Raiz ou zero de um polinômio Dizemos que α é uma raiz ou zero de um po- linômio quando seu valor numérico é igual a zero, isto é, quando P(α) = 0. Exemplo Considere o polinômio P(x) = 2x3 – 3x2 – 4. Cal- cule P(2). Resolução P(2) = 2 ⋅ 23 – 3 ⋅ 22 – 4 = 16 – 12 – 4 = 0 Como P(2) é igual a zero, dizemos que 2 é uma raiz do polinômio. Observação – Métodos para encontrar raízes de polinômios serão estudados posteriormen- tes, porém é importante se acostumar com esse conceito desde as primeiras definições. E. Polinômio identi camente nulo Um polinômio P(x) é denominado polinômio nulo quando P(x) = 0 para todo valor da variável. Indicamos o polinômio nulo por P(x) ≡ 0. Na prá- tica, dizemos que um polinômio é nulo quando todos os seus coeficientes são iguais a zero. Observação – Não se define grau de polinômio nulo. Exemplo P(x) = 0x2 + 0x + 0 é identicamente nulo. F. Polinômios idênti cos Dois polinômios, P(x) e Q(x), são chamados de polinômios idênticos se P(x) = Q(x), para todos os valores de x. Quando dois polinômios são idênticos, usamos a notação P(x) ≡ Q(x), leia-se P(x) idêntico a Q(x). Na prática, tal definição não é eficaz, então é preferível utilizar a se- guinte propriedade: P(x) ≡ Q(x) se, e somente se, G(P(x)) = G(Q(x)) e todos os coeficientes correspondentes são iguais. Observação – dizemos que dois coeficientes são correspondentes quando são coeficientes de variáveis que possuem expoentes iguais. Por exemplo, o coeficiente do termo que pos- sui x4 em P(x) é correspondente ao coeficiente do termo que possui x4 em Q(x). Exemplo Calcular a, b e c para que os polinômios sejam idênticos: P(x) = ax4 + (b + 1)x3 + (c – 2)x – 5 M(x) = 3x3 + 4x – 5 Resolução Devemos ter: ax4 + (b + 1)x3 + 0x2 + (c – 2)x – 5 ≡ 0x4 + 3x3 + + 0x2 + 4x – 5 para ∀ x ∈ . Assim: a = 0; b + 1 = 3 e c –2 = 4 ou seja: a = 0; b = 2 e c = 6 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 01. Se P(x) = 2x3 + ax + b, P(2) = 12 e P(–2) = 8, então P(1) é: a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e. 5 Resolução P a b a b P ( ) ................... ( ) ( ) ( 2 2 2 2 12 2 4 1 2 2 3 = ⋅ + ⋅ + = ⇒ ⇒ + = − − = ⋅ −− + ⋅ − + = ⇒ ⇒ − + = 2 2 8 2 24 2 3) ( ) ................. ( ) a b a b De (1) e (2), temos a = –7 e b = 10. Assim, P(x) = 2x3 – 7x + 10. Portanto, P(1) = 2 ⋅ 13 – 7 ⋅ 1 + 10 = 5 Resposta E PV -1 3- 11 Complexos, polinômios e equações algébricas 23 Matemática 02. UFRGS-RS Se P(x) é um polinômio de grau 5, então o grau de [P(x)]3 + [P(x)]2 + 2P(x) é: a. 3 b. 8 c. 15 d. 20 e. 30 Resolução gr(P(x)) = 5 gr[P(x)]3 = 5 ⋅ 3 = 15 gr[P(x)]2 = 5 ⋅ 2 = 10 gr[2P(x)] = 5 Temos então três polinômios de graus dife- rentes. Logo, para gr{[P(x)]3 + [P(x)]2 + 2P(x)}, o grau será o do polinômio de maior grau, ou seja, 15. Resposta C 03. UFPA Dos polinômiosabaixo, qual o único que pode ser identicamente nulo? a. a2x3 + (a – 1)x2 – (7 – b)x b. (a + 1)x2 + (b2 – 1)x + (a – 1) c. (a2 + 1)x3 – (a – 1)x2 d. (a – 1)x3 – (b + 3)x2 + (a2 – 1) e. a2x3 – (3 + b)x2 – 5x Resolução a. Não, pois a2 e a – 1 não podem ser, simul- taneamente, iguais a zero. b. Não, pois a + 1 e a – 1 não podem ser, si- multaneamente, iguais a zero. c. Não, pois a2 + 1 e a – 1 não podem ser, simultaneamente nulos. e. Não, pois o termo do 1º grau tem coefi- ciente não nulo. O polinômio do item d será nulo quando a = 1 e b = –3. Resposta D 04. Unifor-CE Sejam os polinômios f(x) = x2 + 2px + q e g(x) = (x – p) (x + q), com p e q reais não nulos. Se f(x) é idêntico a g(x), então o valor de p + q é igual a: a. –4 b. –3 c. –2 d. 0 e. 1 Resolução p e q ∈ * f(x) ≡ g(x) ⇒ x2 + 2px + q ≡ (x – p) (x + q) x2 + 2px + q ≡ x2 + (q – p)x – pq p q p p q q p e q + − = − ⋅ − = = − = − ( ) ( ) 2 1 3 ∴ p + q = – 1 – 3 = –4 Resposta A 05. PUC-SP O número de raízes reais do polinômio P(x) = (x2 + 1)(x – 1)(x + 1) é: a. 0 b. 1 c. 2 d. 3 e. 4 Resolução P(x) = (x2 + 1) (x – 1) (x + 1) Raízes de P(x) ⇒ P(x) = 0 x2 + 1 = 0 ⇒ raízes complexas não reais ou x – 1 = 0 ⇒ x = 1 ou x + 1 = 0 ⇒ x = –1 Há duas raízes Resposta C Complexos, polinômios e equações algébricas PV -1 3- 11 24 Matemática 3. Polinômios – Operações A. Adição (subtração) de polinômios Para somar ou subtrair dois polinômios, basta somar (subtrair) os termos que possuem vari- ável com mesmo expoente. Assim, dados dois polinômios: A(x) = anxn + an – 1xn – 1 + ... + a2x2 + a1x1 + a0 e B(x) = bnxn + bn – 1xn – 1 + ... + b2x2 + b1x1 + b0 , chamamos de soma de A e B o único polinô- mio S, tal que S(x) = A(x) + B(x). Esse polinômio é: S(x) = (an + bn)xn + (an – 1 + bn – 1)xn – 1 + ... + (a2 + + b2)x2 + (a1 + b1)x + (a0 + b0) Exemplo Dados os polinômios A(x) = x2 – 3x + 2 e B(x) = x3 – 3x2 + 4x + 1, obter o polinômio S(x), tal que S(x) = A(x) + B(x). Resolução Observemos que: A(x) = 0x3 + x2 – 3x + 2 e B(x) = x3 – 3x2 + 4x + 1 S(x) = (0 + 1)x3 + (1 – 3)x2 + (–3 + 4)x + (2 + 1) Assim: S(x) = x3 – 2x2 + x + 3 A.1. Propriedades Sendo A, B e C três polinômios quaisquer, são válidas as seguintes propriedades: 1ª A + B ≡ B + A (comutativa) 2ª A + (B + C) ≡ (A + B) + C (associativa) 3ª A + 0 ≡ A (elemento neutro) 0 indica o polinômio nulo. 4ª A + (–A) ≡ 0 (elemento oposto) Observação – A partir da quarta propriedade, podemos definir a diferença entre dois polinô- mios A – B como sendo a adição de A com o oposto de B. A(x) – B(x) ≡ A(x) + [–B(x)] Exemplo Dados os polinômios P1(x) = 3x3 – 2x – 1 e P2(x) = x4 + x2 + 3x + 5, obter P1(x) – P2(x). Resolução P1(x) – P2(x) = (3x3 – 2x – 1) – (x4 + x2 +3x + 5) Assim: P1(x) – P2 (x) = –x4 + 3x3 – x2 – 5x – 6 A.2. Considerações sobre o grau Sendo A e B dois polinômios quaisquer, temos: 1º Se GA ≠ GB, o grau de A + B ou de A – B ou de B – A é o maior grau entre os dois polinômios A e B. Exemplo Sendo A(x) = 3x2 + 2x + 1 e B(x) = x3 + x – 3, temos: A(x) + B(x) = x3 + 3x2 + 3x – 2 GA = 2 e GB = 3 ⇒ GA + B = 3 2º Se GA = GB, o polinômio A + B pode ser identicamente nulo (grau não definido) ou apresentar grau menor ou igual ao grau dos polinômios A e B (o mesmo pode ser afirmado de A – B e B – A). Exemplo Sendo A (x) = x3 + 3x2 – x + 1 e B(x) = x3 + 3x2 + 2x – 3 A(x) + B(x) = 2x3 + 6x2 + x – 2 ∴ GA + B = 3 A(x) – B(x) = –3x + 4 ∴ GA – B = 1 B. Multiplicação de polinômios B.1. Definição Dados dois polinômios: A(x) = anxn + an – 1xn – 1 + ... + a2x2 + a1x + a0 e B(x) = bmxm + bm – 1xm – 1 + ... + b2x2 + b1x + b0 , chamamos de produto de A e B o único polinô- mio P, tal que P(x) ≡ A(x) ⋅ B(x). Este polinômio é obtido multiplicando-se cada termo de A por todos os termos de B, isto é: P(x) = (anbm)xn+m + (anbm–1 + an–1bm)xn+m–1 + ... + (a1b0 + a0b1)x + (a0b0) Observação – Na multiplicação, deve-se ficar atento à propriedade distributiva. PV -1 3- 11 Complexos, polinômios e equações algébricas 25 Matemática Exemplo Dados os polinômios A(x) = x2 – 3x + 2 e B(x) = x3 – 3x2 + 3, obter o polinômio P(x), tal que P(x) ≡ A(x) ⋅ B(x). Resolução P(x) = x2(x3 – 3x2 + 3) – 3x(x3 – 3x2 + 3) + + 2(x3 – 3x2 + 3) P(x) = x5 – 3x4 + 3x2 – 3x4 + 9x3 – 9x + 2x3 – 6x2 + 6 P(x) = x5 – 6x4 + 11x3 – 3x2 – 9x + 6 B.2. Propriedades Sendo A, B e C três polinômios quaisquer, são válidas as seguintes propriedades: 1ª A ⋅ B ≡ B ⋅ A (comutativa) 2ª A ⋅ (B · C) ≡ (A ⋅ B) ⋅ C (associativa) 3ª A ⋅ (B + C) ≡ A ⋅ B + A ⋅ C (distributiva) B.3. Considerações sobre o grau Sendo A e B dois polinômios não nulos, o grau do produto A · B é a soma dos graus dos poli- nômios A e B. GA ⋅ B = GA + GB No caso de um dos polinômios A ou B ser iden- ticamente nulo, o produto A · B é identicamen- te nulo (o grau não é definido). Exemplo GA = 5 e GB = 3 ⇒ GA ⋅ B = 8 C. Divisão de polinômios A divisão de polinômios tem sua principal ideia na divisão de números inteiros. Considere a divisão inteira: 47 6 5 7 Na divisão acima, o número 47 é chamado di- videndo, o número 6 é chamado de divisor, 7 é o quociente e 5 é o resto. A divisão dos inteiros é efetuada corretamente se for válido o algoritmo da divisão: dividen- do = (divisor) ⋅ (quociente) + resto, em que o resto é o número não negativo menor que o divisor. Na divisão anterior, de fato temos: 47 = 6 ⋅ 7 + 5 e 5 < 6. C.1. Divisão de polinômios Para dividir um polinômio P(x) por um polinô- mio D(x), devemos encontrar dois polinômios Q(x) e R(x), satisfazendo o algoritmo da divisão. Dividendo Divisor sto QuocienteRe P x D x x Q x ( ) ( ) R( ) ( ) P(x) = D(x) ⋅ Q(x) + R(x), com G(R(x)) < G(D(x)) ou R(x) ≡ 0. Nesta última situação, dizemos que P(x) é divisível por D(x) ou D(x) é um di- visor de P(x). C.2. Divisão pelo método das chaves É um método bastante prático que envolve al- guns passos. 1º passo: divide-se o termo de maior grau do dividendo pelo termo de maior grau do divisor para achar o termo de maior grau do quociente. 2º passo: multiplicamos o termo encon- trado no primeiro passo por todos os termos do divisor, levando os resul- tados, com sinais trocados, abaixo do dividendo, tomando o cuidado de colo- car o termo de mesmo grau abaixo de termo de mesmo grau, para trabalhar de forma organizada e evitar, ou pelo menos minimizar, possíveis erros. Efe- tue a soma e aparecerá um polinômio que será candidato ao resto. 3º passo: se o grau do polinômio candidato ao resto for menor que o grau do divi- sor, a divisão terminou. Caso contrário, deverá ser efetuada nova divisão, de modo semelhante aos passos anterio- res. A divisão termina quando o resto tiver menor grau que o divisor ou ele for o polinômio iden- ticamente nulo. Exemplo Dividir o polinômio P(x) = –6x3 + 8x2 – 6x + 4 pelo polinômio D(x) = x2 – 2x + 1, usando o mé- todo das chaves. Complexos, polinômios e equações algébricas PV -1 3- 11 26 Matemática 1ª etapa: dividir o termo de maior grau do dividendo pelo termo de maior grau do divisor, isto é, dividir –6x3 por x2. O re- sultado dessa divisão é –6x. − + − + − + − 6 8 6 4 2 1 6 3 2 2x x x x x x 2ª etapa: multiplicar todos os termos de D(x) por –6x e levar os resultados ob- tidos, com sinais trocados, abaixo do dividendo, de forma organizada, e efe- tuar a soma dos termos corresponden- tes, não sendo necessário escrever os resultados nulos. Simplesmente abaixe os termos do dividendo que aparente- mente não têm correspondente, como se estivesse somando tais termos com termos nulos. − + − + − + − + − − + 6 8 6 4 2 1 6 12 6 6 4 4 3 2 2 3 2 2 x x x x x x x x x x 3ª etapa:o candidato ao resto é o polinô- mio –4x2 + 4, que possui grau igual ao grau do divisor, portanto a divisão deve continuar. Dividir o termo –4x2, termo de maior grau do candidato ao resto, por x2, termo de maior grau do divisor. O resultado é –4, que é o próximo ter- mo do quociente. − + − + − + − + − − − + 6 8 6 4 2 1 6 12 6 6 4 4 4 3 2 2 3 2 2 x x x x x x x x x x 4ª etapa: repetir a 2ª etapa para a nova si- tuação. − + − + − + − + − − − + − + − + 6 8 6 4 2 1 6 12 6 6 4 4 4 4 8 4 8 8 3 2 2 3 2 2 2 x x x x x x x x x x x x x Nessa etapa, o último polinômio encontrado (–8x + 8) possui grau menor que o divisor e, portanto, a divisão está encerrada. Dividendo: P(x) = –6x3 + 8x2 – 6x + 4 Divisor: D(x) = x2 – 2x + 1 Quociente: Q(x) = –6x – 4 Resto: R(x) = –8x + 8 C.3. Considerações sobre o grau Sendo A e B dois polinômios não nulos, o grau do quociente Q(x) é a diferença entre os graus dos polinômios A e B, e o resto, se não for nulo, terá grau menor que o grau de B(x). C.4. O método de Descartes Vamos dividir, por exemplo, o polinômio A(x) = 2x3 – 8x2 + 7x – 5 por B(x) = x2 – 2x + 3 pelo método de Descartes, também conhecido como método dos coeficientes a determinar. 1ª etapa Estimamos quem serão o quociente Q(x) e o resto R(x) da divisão, lembrando que: GQ = GA – GB = 1, e, se o resto não for nulo, GR < GB. Assim: Q(x) = ax + b e R(x) = cx + d 2ª etapa Como A(x) ≡ B(x) ⋅ Q(x) + R(x), temos: 2x3 – 8x2 + 7x – 5 ≡ (x2 – 2x + 3) ⋅ (ax + b) + cx + d 2x3 – 8x2 + 7x – 5 ≡ ax3 + (–2a + b)x2 + (3a – 2b)x + + 3b + cx + d, ou seja: 2x3 – 8x2 + 7x – 5 ≡ ax3 + (–2a + b)x2 + (3a – 2b + + c)x + (3b + d) 3ª etapa Estabelecemos a igualdade dos coeficientes dos termos correspondentes. a a b a b c b d = − + = − − + = + = − 2 2 8 3 2 7 3 5 4ª etapa Resolvemos o sistema e encontramos: a = 2; b = – 4; c = –7 e d = 7. Então, Q(x) = 2x – 4 e R(x) = –7x + 7 PV -1 3- 11 Complexos, polinômios e equações algébricas 27 Matemática 01. UEA-AM Qual é o resto da divisão do polinômio x4 + 1 por x2 + 1? 03. Dados os polinômios P(x) = 2x5 – 32x3 + 43x2 – – 40x + 20 e D(x) = x2 + 4x – 3, efetuar a opera- ção P(x) ÷ D(x). Resolução 2 32 43 40 20 4 3 2 8 6 2 8 6 5 5 3 2 2 5 4 3 3 2 x x x x x x x x x x x x quocien − + − + + − − − + − + − tte x x x x x x x x x x � ���� ���� − − + − + + − + − 8 26 43 40 20 8 32 24 6 19 40 4 3 2 4 3 2 3 2 ++ − − + − − + + − − + → 20 6 24 18 5 22 20 5 20 15 2 5 3 2 2 2 x x x x x x x x resto 04. ITA-SP Os valores de α, β e γ que formam o polinô- mio P(x) = 4x5 + 2x4 – 2x3 + αx2 + βx + γ divi- sível por Q(x) = 2x3 + x2 – 2x + 1 satisfazem as desigualdades: EXERCÍCIOS RESOLVIDOS a. –2x b. –2 c. 0 d. 2 e. 2x Resolução x x x x x x x x x x x x Q x x e 4 3 2 2 4 2 2 2 2 2 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 2 1 + + + + − + − − − − + + + + = −( ) Ressto = 2. Resposta D 02. UFG-GO Na divisão do polinômio P(x) = ax3 + bx2 + cx + d pelo polinômio D(x) = x2 + 1 encontra-se para quociente o polinômio Q(x) = 2x – 1 e para res- to o polinômio R(x) = –x + 1. Então, P(x) é o polinômio: a. x3 – x2 + x + 1 b. 2x3 – x2 + 1 c. 2x3 – x2 + 1 d. 2x3 – x2 + x Resolução ax bx cx d x x x 3 2 2 1 1 2 1 + + + + − + − ax3 + bx2 + cx + d = (2x – 1)(x2 + 1) + (–x + 1) ax3 + bx2 + cx + d = 2x3 + 2x – x2 – 1 – x + 1 ax3 + bx2 + cx + d = 2x3 – x2 + x Portanto, P(x) = 2x3 – x2 + x Resposta D a. α > β > γ b. α > γ > β c. β > α > γ d. β > γ > α e. γ > α > β Resolução 4 2 2 2 2 1 4 2 4 2 2 1 2 5 4 3 2 3 2 5 4 3 2 2 3 x x x x x x x x x x x x x x + − + + + + − + − − + − + + α β γ α( −− + + − − + − − + + + − 2 2 2 1 3 2 1 2 3 2 2 ) ( ) ( ) ( ) x x x x x x x β γ α β γ Como P(x) deve ser divisível por Q(x), temos: ( ) ( ) ( )α β γ α β γ α β γ − + + + − = ⇒ − = + = − = ⇒ = = − = 3 2 1 0 3 0 2 0 1 0 3 2 1 2x x > >Assim, α γ β Resposta B Complexos, polinômios e equações algébricas PV -1 3- 11 28 Matemática C.5. Dispositivo prático de Briot-Ruffini Quando, em uma divisão de polinômios, o di- visor for do primeiro grau na forma (x – a), há um método bastante eficiente denominado dispositivo prático de Briot-Ruffini. Exemplo de aplicação de Briot-Ruffini Dividir o polinômio P(x) = 5x3 – 3x2 + 2x – 70 pelo polinômio do primeiro grau D(x) = x + 1. 1º passo: em uma linha horizontal, escrever a raiz do divisor e, em seguida, todos os coeficientes do dividendo, inclusive os coeficientes nulos, caso existam. Usar um pequeno segmento vertical para separar a raiz dos coeficientes. – 1 5 –3 2 –70 Raiz do divisor 2º passo: repetir o primeiro coeficiente de P(x) em uma segunda linha abaixo da primeira, conservando seu posiciona- mento. Este será o primeiro coeficiente do quociente Q(x). –1 5 5 –3 2 –70 1º coeficiente 3º passo: multiplicar o 1º coeficiente da 2ª linha pela raiz do divisor e somar o produto com o próximo coeficiente, colocando o resultado na 2ª linha, à di- reita do coeficiente anterior. Este será o segundo coeficiente de Q(x). –1 5 5 –3 –8 2 –70 5 · (–1) + (–3) = –8x + 4º passo: repetir o passo anterior com este coeficiente e com os demais que surgirão. –1 5 –3 2 –70 5 –8 10 –80 5º passo: quando o processo terminar, o último número da 2ª linha é o resto da divisão e os números anteriores serão os coeficientes do quociente em ordem decrescente de expoente. –1 5 5 –8 10 –3 2 –70 Resto –80 Assim, temos: Dividendo: P(x) = 5x3 – 3x2 + 2x – 70 Divisor: D(x) = x + 1 Quociente: Q(x) = 5x2 – 8x + 10 Resto: R(x) = –80 C.6. Briot-Ruffini para o binômio ax + b (a ≠ 0, b ≠ 0 e a ≠ 1) P x ax b Q x r P x a x b a Q x r P x x b a a ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) = + ⋅ + = + ⋅ + = + ⋅ QQ x r( )+ Fazendo Q1(x) = a · Q(x), temos: P x x b a Q x r( ) ( )= + ⋅ +1 Assim, aplicando o dispositivo de Briot-Ruffi- ni para x b a + , obtemos Q1(x) e r, em que r também é o resto na divisão por (ax + b) e 1 1a Q x⋅ ( ) é o quociente na divisão por (ax + b) Exemplo Dividir P(x) = 2x3 – 4x2 + 6x – 2 por (2x – 1). Resolução 1 2 2 4 6 2 2 3 9 2 1 4 1 - - - Q x R x( ) ( ) � �� �� � Assim: Q x Q x x x Q x x x e R x ( ) ( ) ( ) ( ) = ⋅ = − + = − + = 1 2 1 2 2 3 9 2 3 2 9 4 1 4 1 2 2 PV -1 3- 11 Complexos, polinômios e equações algébricas 29 Matemática 01. Efetuar, utilizando o dispositivo prático de Briot-Ruffini, a divisão do polinômio P(x) = 2x4 + + 4x3 – 7x2 + 12 por D(x) = (x – 1). Resolução 1 2 4 –7 0 12 2 6 –1 –1 11 Assim, temos: Quociente: Q(x) = 2x3 + 6x2 – x – 1 Resto: R(x) = 11 02. Unifor-CE modificado Dividindo-se o polinômio P(x) = x3 – 2x2 + 3x – 1 pelo polinômio D(x) = x – 1, encontra-se o quo- ciente q e o resto r. Dividindo-se q por D(x), en- contra-se: a. quociente x + 1. b. resto 0. c. quociente 2x. d. resto 1. e. quociente x. Resolução Para dividir P(x) por D(x), vamos usar o dispo- sitivo prático de Briot-Ruffini. 1 1 –2 3 –1 1 –1 2 1 q = x2 – x + 2 e r = 1 Para dividir q por D(x), usamos novamente Briot-Ruffini. 1 1 –1 2 1 0 2 O novo quociente é q1(x) = x + 0 = x e o restoé r1 = 2. Resposta E 03. Obter o quociente e o resto da divisão de P(x) = 2x5 – x3 – 4x + 6 por (x + 2). Resolução –2 2 0 –1 0 –4 6 2 –4 7 –14 24 –42 Assim, temos: Quociente: Q(x) = 2x4 – 4x3 + 7x2 – 14x + 24 Resto: R(x) = –42 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS C.7. Teorema do resto Considere um polinômio do primeiro grau d(x), em que α é sua raiz, isto é, d(α) = 0. “O resto da divisão de um polinômio P(x) por d(x) é igual a P(α).” De fato: P x d x R Q x ( ) ( ) ( ) P(x) = d(x) ⋅ Q(x) + R, observar que R é nulo ou tem grau zero, de qualquer forma será uma constante. P(α) = d(α) ⋅ Q(α) + R P(α) = 0 ⋅ Q(α) + R P(α) = R Calcular o resto da divisão de P(x) = x4 + 2x3 + + 3x2 – 6 por x + 2. Resolução x + 2 = x – (–2) Então: r = P(–2) r = (–2)4 + 2(–2)3 + 3(–2)2 – 6 r = 6 Complexos, polinômios e equações algébricas PV -1 3- 11 30 Matemática C.8. Teorema de D'Alembert Observação Se o resto for nulo, dizemos que P(x) é indi- visível por d(x) ou d(x) é um divisor de P(x). Teorema de D'Alembert: “P(x) é divisível por d(x) se e somente se P(α) = 0.” Exemplo Determine k para que o polinômio P(x) = kx3 + 2x2 + 4x – 2 seja divisível por (x + 3). Resolução Devemos ter: P(–3) = 0 Assim: k (–3)3 + 2 (–3)2 + 4 (–3) –2 = 0 Então, k = 4 27 . EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 01. Qual o resto da divisão de P(x) = x40 – x – 1 por (x – 1)? Resolução R = P(1) = 140 – 1 – 1 = – 1 Resposta R = –1 02. PUC-MG O polinômio P(x) = x4 – kx3 +5x2 + 5x + 2k é divi- sível por x – 1. Então, o valor de k é: Resolução P(–1) = 1 – (–1)2 – (–1)3 – (–1)4 – (–1)5 – (–1)6 = 0 P(–1) = 0 ⇒ P(x) é divisível por (x + 1). Resposta B 04. Fuvest-SP Dividindo-se o polinômio P(x) por 2x2 – 3x + 1, obtêm-se quociente 3x2 + 1 e resto – x + 2. Nes- sas condições, o resto da divisão de P(x) por x – 1 é: a. 2 b. 1 c. 0 d. –1 e. –2 Resolução P x x x x x P x x x x x P x x ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 2 3 1 2 3 1 2 3 1 3 1 2 2 2 2 2 − + − + + = − + ⋅ + + − + ÷ −− ⇒ = = ⋅ − ⋅ + ⋅ ⋅ + + − + = 1 1 2 1 3 1 1 3 1 1 1 2 12 2 ) ( ) ( ) ( ) ( ) R P R Resposta B Resolução P(x) = x4 – kx3 +5x2 + 5x + 2k P(x) divisível por (x – 1) ⇔ P(1) = 0 14 – k ⋅ 13 + 5 ⋅ 12 + 5 ⋅ 1 + 2k = 0 1 – k + 5 + 5 + 2k = 0 ∴ k = –11 Resposta A 03. FEI-SP Se P(x) = 1 – x2 – x3 – x4 – x5 – x6: a. P(x) é divisível por (x – 1). b. P(x) é divisível por (x + 1). c. o resto da divisão de P(x) por (x + 1) é 1. d. o resto da divisão de P(x) por (x – 1) é –1. e. o grau de P(x) é zero. a. –11 b. - 1 3 c. 1 5 d. 9 PV -1 3- 11 Complexos, polinômios e equações algébricas 31 Matemáti ca C.9. Divisibilidade por (x – a) ⋅ (x – b) “P(x) é um polinômio divisível por (x – a) e por (x – b), com a ≠ b, se e somente se P(x) for di- visível por (x – a) ⋅ (x – b)”. Observação – Esta propriedade pode ser gene- ralizada para um divisor do tipo d(x) = (x – x1) ⋅ ⋅ (x – x2) ... (x – xn), porém é preciso que se ga- rantam os elementos x1, x2, ... , xn distintos dois a dois. Consideremos um polinômio P(x) com grau maior ou igual a dois, que, dividido por (x – a) e por (x – b) apresenta restos iguais a r1 e r2, respectivamente. Vamos calcular o resto na divisão de P(x) por (x – a) · (x – b). Como os restos na divisão de P(x) por (x – a) e por (x – b) são r1 e r2 , respectivamente, temos: P(a) = r1 e P(b) = r2. O resto na divisão de P(x) por (x – a) · (x – b) é um polinômio R(x) = mx + n de grau no máximo igual a 1, já que o divisor tem grau 2. Assim: P(x) = (x – a) · (x – b) · Q(x) + mx + n Como P(a) = r1 e P(b) = r2, temos: P(a) = (a – a) (a – b) · Q(a) + m · a + n = r1 ma + n = r1 P(b) = (b – a) (b – b) · Q(b) + m · b + n = r2 m · b + n = r2 Resolvendo o sistema: m a n r m b n r ⋅ + = ⋅ + = 1 2, encontramos: m r r a b e n ar br a b = − − = − − 1 2 2 1 Assim: R x r r a b x ar br a b ( )R x( )R x = r r−r r a b−a b + − a b−a b 1 2 r r1 2r r 2 1ar2 1ar br2 1br Observações 1ª Se P(x) for divisível por (x – a) e por (x – b), temos: P(a) = 0 ⇒ r1 = 0 P(b) = 0 ⇒ r2 = 0 Então, R x a b x a b a b ( ) = − − + ⋅ − ⋅ − 0 0 0 0 , ou seja: R(x) = 0. Assim, P(x) é divisível por (x – a) · (x – b). 2ª Do mesmo modo, podemos provar que, se P(x) é divisível por n fatores distintos (x – a1), (x – a2), ... , (x – an), então P(x) é divisível pelo produto (x – a1) · (x – a2) ⋅ ... ⋅ (x – an). Exemplos 1º Verificar se o polinômio P(x) = x3 – 4x2 + + 4x – 1 é divisível por B(x) = x2 – 1. Resolução Sabemos que B(x) = x2 – 1 = (x + 1)(x – 1); para que P(x) seja divisível por B(x) é necessário que P(x) seja divisível por (x + 1) e por (x – 1); então devemos ter P(1) = 0 e P(–1) = 0. P(1) = 13 – 4 · 12 + 4 · 1 – 1 = 0 ∴ P(x) divisível por (x – 1) P(–1) = (–1)3 – 4 · (–1)2 + 4 (–1) –1 P(–1) = –10 ∴ P(x) não é divisível por (x + 1). Logo, P(x) não é divisível por B(x). 2º Calcule a e b para que P(x) = x3 + 2x2 + + ax + b seja divisível por (x – 1) · (x – 2). Resolução P(x) deve ser divisível por (x – 1) e por (x – 2). Então: P(1) = 13 + 2 · 12 + a · 1 + b = 0 ∴ a + b = –3 P(2) = 23 + 2 · 22 + a · 2 + b = 0 ∴ 2a + b = –16 Resolvendo o sistema: a b a b + = − + = − 3 2 16 encontramos a = – 13 e b = 10. 3º Se um polinômio P(x) dividido por (x – 1) dá resto 2 e dividido por (x – 2) dá resto 1, qual é o resto na divisão de P(x) pelo produto (x — 1) · (x – 2)? Resolução P(1) = 2 e P(2) = 1 O resto na divisão de P(x) por (x – 1) · (x – 2) é um polinômio R(x) = ax + b, pois se o divisor tem grau 2, o resto, no máximo, terá grau 1. Complexos, polinômios e equações algébricas PV -1 3- 11 32 Matemática Assim: P(x) = (x – 1) · (x – 2) · Q(x) + ax + b P(1) = (1 – 1) (1 – 2) · Q(1) + a · 1 + b = 2 ∴ a + b = 2 P(2) = (2 – 1) (2 – 2) · Q(2) + a · 2 + b = 1 ∴ 2a + b = 1 Resolvendo o sistema: a b a b + = + = 2 2 1 encontramos a = – 1 e b = 3. Assim: R(x) = –x + 3. C.10. Divisões sucessivas Consideremos um polinômio P(x) divisível por B(x) = (x – a) · (x – b), e que o quociente na divisão de P(x) por B(x) é um polinômio Q(x). Assim: P x x a x b Q x Q x ( ) ( )( ) ( ) ( ) = − − ⋅ 1upcurlybracketleft upcurlybracketmid� upcurlybracketright� P(x) é divisível por (x – a) e o quociente na di- visão de P(x) por (x – a) é Q1(x) = (x – b) Q(x). Então, Q1(x) é divisível por (x – b) e o quo- ciente na divisão de Q1(x) por (x – b) é Q(x). Portanto, Q(x) é o quociente na divisão de P(x) por (x – a) · (x – b). Esquematicamente: P (x) (x – a) (x – b) 0 Q (x) P (x) x – a 0 Q1(x) Q1 (x) x – b 0 Q(x) e Reciprocamente, temos: Se P(x) é divisível por (x – a) e o quociente Q1(x), da divisão de P(x) por (x – a), é divisível por (x – b), então concluímos que P(x) é divi- sível pelo produto (x – a) · (x – b). Além disso, o quociente na divisão de P(x) por (x – a) ⋅ (x – b) é igual ao quociente na divisão de Q1(x) por (x – b). P (x) (x – a) (x – b) 0 Q (x) P (x) x – a 0 Q1(x) Q1 (x) x – b 0 Q(x) e Observações 1ª Podemos efetuar essas divisões su- cessivas com auxílio do dispositivo de Briot-Ruffini. Exemplo Verificar se P(x) = x3 + 2x2 – 13x + 10 é divisível por (x – 1) ⋅ (x – 2). Resolução Dividimos sucessivamente P(x) por (x – 1) e o quociente encontrado por (x – 2). 1 2 –13 10 1 2 Como P(x) é divisível por (x – 1) e o quociente nesta divisão é divisível por (x – 2), concluímos que P(x) é divisível por (x – 1) · (x – 2). 2º No caso particular, se b = a, as divisõessucessivas permitem verificar se P(x) é divisível por (x – a)2, (x – a)3 etc. Exemplo Calcular a e b para que P(x) = x4 + x2 + ax + b seja divisível por (x – 1)2. Resolução Dividimos P(x) por (x – 1), e o quociente en- contrado também dividimos por (x – 1). Os res- tos nas duas divisões devem ser nulos. 1 0 1 a b 1 1 2 a + 2 1 2 4 1 1 a + 2 + b a + 6 Devemos ter: a a b + = + + = 6 0 2 0 Resolvendo o sistema, encontramos: a = – 6 e b = 4 PV -1 3- 11 Complexos, polinômios e equações algébricas 33 Matemática 01. ITA-SP modificado Um polinômio P(x) dividido por x + 1 dá resto 0 e por x – 1 também dá resto 0. Qual será o resto da divisão de P(x) por (x + 1) ⋅ (x – 1)? Resolução P(x) dividido por (x + 1) tem resto 0 ⇒ P(–1) = 0 P(x) dividido por (x – 1) tem resto 0 ⇒ P(1) = 0 P x x x R x ax b Q x ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) + ⋅ − = + 1 1 P(x) = (x + 1) ⋅ (x – 1) ⋅ Q(x) + (a ⋅ x + b) P(–1) = (–1 + 1) ⋅ (–1 – 1) ⋅ Q(–1) + (a ⋅ (–1) + b) = 0 P(–1) = (0) ⋅ (–1 + 1) ⋅ Q(–1) + (a ⋅ (–1) + b) = 0 – a + b = 0 (I) P(1) = (1 + 1) ⋅ (1 – 1) ⋅ Q(1) + (a ⋅ (1) + b) = 0 P(1) = (1 + 1) ⋅ (0) ⋅ Q(1) + (a ⋅ (1) + b) = 0 a + b = 0 (II) (I) e (II): − + = + = a b a b 0 0 Somando termo a termo, encontramos b = 0, e substituindo em (I), temos a = 0. Assim, o resto é um polinômio nulo. Resposta R(x) ≡ 0 02. Determine a e b de modo que o polinômio P(x) = x3 + ax + b seja divisível por (x – 1)2. Resolução 1 0 a b 1 1 a + 1 1 2 1 a + b + 1 a + 3 1 a b a a e b + + = + = ∴ = − = 1 0 3 0 3 2 03. UFSC Um polinômio P(x) dividido por (x + 1) dá resto 3 e por (x – 2) dá resto 6. O resto da divisão de P(x) pelo produto (x + 1) ⋅ (x – 2) é da forma ax + b, com a, b ∈ . Obter o valor numérico da expressão a + b. Resolução P(x) ÷ (x + 1) ⇒ r = P(–1) ⇒ P(–1) = 3 P(x) ÷ (x – 2) ⇒ r = P(2) ⇒ P(2) = 6 P x x x Q x ( ) ( )( ) ( ) + −1 2 R(x) = ax + b P(x) = (x + 1)(x – 2) ⋅ Q(x) + ax + b P(–1) = 3 ⇒ –a + b = 2 P(2) = 6 ⇒ 2a + b = 6 ∴ a = 1 e b = 4 a + b = 5 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS Complexos, polinômios e equações algébricas PV -1 3- 11 34 Matemática 1. Introdução Achar as soluções de equações polinomiais foi um dos grandes desafios da Álgebra Clássica. As primeiras contribuições vieram com o ma- temático árabe AL-Khowarizmi, no século IX, com importantes conclusões sobre a resolu- ção de equações de 1º e 2º graus. Em seus trabalhos, Al-Khowarizmi usou pela primeira vez o termo “álgebra”, que signifi- ca “trocar de membro” um termo de uma equação. Porém, apenas no século XVI, no Renascimento, é que os matemáticos italianos Girolano Carda- no (1501-1576), Niccolo Tartaglia, (1500-1557) e Ludovico Ferrari (1522-1565) começaram a propor fórmulas para resolver equações de 3º e 4º graus. No entanto, a resolução de equações de grau superior ao 4º ainda continua sendo um grande desafio. Em 1798, em sua tese de doutoramento, o ma- temático alemão Carl Friedrich Gauss (1777- 1855) demonstrou que “toda equação de grau n (n ∈ *) admite pelo menos uma raiz com- plexa”, o que ficou conhecido como o Teorema Fundamental da Álgebra. Em 1824, o matemático norueguês Niels Hen- rik Abel (1802-1829) demonstrou que uma equação do 5º grau não poderia ser resolvida através de fórmulas envolvendo radicais. Em 1829, o jovem matemático francês Évariste Galois (1811-1832) demonstrou que a impos- sibilidade, descoberta por Abel, estendia-se a todas as equações polinomiais de grau maior que o 4º. As descobertas de Abel e Galois não signi- ficam, no entanto, que nunca poderemos conhecer as raízes de uma equação de grau maior que o 4º. Existem teoremas gerais que, associados a condições particulares, permi- tem que descubramos soluções de equações deste tipo. 2. Equações algébricas ou equações polinomiais Chamamos de equação algébrica (ou equação polinomial) toda equação que pode ser escrita na forma P(x) = 0, em que P(x) é um polinômio. Representação genérica da equação algébrica: a. P(x) = 0 ou b. an ⋅ xn + an – 1 ⋅ xn – 1 + ... + a3 ⋅ x3 + a2 ⋅ x2 + + a1 ⋅ x1 + a0 = 0, em que P(x) = an ⋅ xn + + an – 1 ⋅ xn – 1 + ... a3 ⋅ x3 + a2 ⋅ x2 + a1 ⋅ x1 + a0 é um polinômio de coeficientes com- plexos e variável complexa. Observação 01. O grau de uma equação algébrica é o grau do polinômio P(x). 02. Não confundir a equação algébrica P(x) = 0 com o polinômio nulo P(x) ≡ 0, quando P(x) é nulo para todos os valo- res de x. 3. Raiz ou solução de uma equação algébrica O número complexo α é uma raiz da equação P(x) = 0 se e somente se a igualdade P(α) = 0 for verdadeira. Exemplo Na equação x5 + x4 + x3 + x2 + x – 5 = 0, o número 1 (um) é uma raiz, pois 15 + 14 + 13 + 12 + 1 – 5 = 0 é verdadeiro. A. Resolução de equação algébrica Resolver uma equação algébrica P(x) = 0 é en- contrar o seu conjunto solução, isto é, o con- junto constituído de todas as raízes da equação. Exemplos 1º Resolver a equação x3 – 4x2 + 3x = 0 Resolução x3 – 4x2 + 3x = 0 ⇒ x (x2 – 4x + 3) = 0 Então: x = 0 ou x2 – 4x + 3 = 0 ⇒ x = 3 ou x = 1 CAPÍTULO 03 EQUAÇÕES ALGÉBRICAS PV -1 3- 11 Complexos, polinômios e equações algébricas 35 Matemáti ca Assim: S = {0, 1, 3} (conjunto solução). 2º Resolver a equação x3 + x2 – 3x – 3 = 0 Resolução x2(x + 1) – 3(x + 1) = 0 (x + 1)(x2 – 3) = 0 x + 1 = 0 ⇒ x = – 1 ou x2 – 3 = 0 ⇒ x2 = 3 ⇒ x = ± 3 Assim: S = − + −{ }1 3 3, , (conjunto solução) 3º Resolver a equação x3 +2x2 +2x = 0 em . Resolução x3 + 2x2 + 2x = 0 ⇒ x(x2 + 2x + 2) = 0 x(x2 + 2x + 2) = 0 ⇔ ⇔ x = 0 ou x2 + 2x + 2 = 0 De x2 + 2x + 2 = 0, vem: ∆ = − = − = = − ± ⇒ = − + = − − 4 8 4 4 2 2 2 1 1 2i x i x i ou x i Portanto: x3 + 2x2 + 2x = 0 ⇒ x = 0 ou x = – 1 + i ou x = – 1 – i Ou seja, o conjunto solução da equação é S = {0, –1 + i, – 1 – i} Observação – Dizemos que duas equações são equivalentes em U quando os seus conjuntos soluções em U são iguais. B. Multi plicidade de uma raiz Quando P(x) = S(x) ⋅ (x – r)k e S(r) ≠ 0, dizemos que r é uma raiz de P(x) = 0 de multiplicidade k. Exemplo Quando uma equação do segundo grau tem discriminante (∆) igual a zero, dizemos que a equação tem duas raízes reais iguais ou que a raiz tem multiplicidade dois. Quando α é raiz de multiplicidade 1 em uma equação P(x) = 0, dizemos que α é uma raiz simples de P(x) = 0. Exemplo Verificar qual a multiplicidade da raiz 2 na equação x4 – 4x3 + 16x – 16 = 0. Resolver a equação. Resolução Dividindo P(x) = x4 – 4x3 + 16x – 16 por (x – 2), temos: 1 –4 0 16 –162 01 –2 –4 8 Assim: P(x) = (x – 2) (x3 – 2x2 – 4x + 8) Dividindo Q1(x) = x3 – 2x2 – 4x + 8 por (x – 2), temos: 1 –2 –4 82 01 0 –4 Assim: P(x) = (x – 2) (x – 2) · (x2 – 4) Como x2 – 4 = (x + 2) (x – 2), temos: P(x) = (x – 2)3 · (x + 2) Então, 2 é raiz tripla (multiplicidade 3) da equação P(x) = 0. O conjunto solução da equação é: S = {2, – 2} C. Quando 1 é raiz? Sabemos que, em um polinômio P(x), o valor de P(1) é igual à soma dos coeficientes de P(x), o que nos permite concluir: Numa equação P(x) = 0, se a soma dos coefi- cientes de P(x) for nula, 1 é raiz da equação. Exemplo Resolver a equação: 2x3 – 3x2 + 2x – 1 = 0 Resolução 2 – 3 + 2 – 1 = 0 ⇒ 1 é raiz da equação. Dividindo P(x) = 2x3 – 3x2 + 2x – 1 por (x – 1), temos: 2 –3 2 –11 02 –1 1 Assim: P(x) = (x – 1) (2x2 – x + 1) Complexos, polinômios e equações algébricas PV -1 3- 11 36 Matemática Resolvendo a equação 2x2 – x + 1 = 0, temos:∆ = 1 – 8 = – 7 = 7i2 Assim: S i i = + − 1 1 7 4 1 7 4 , , 01. UFRGS-RS Se a é uma raiz do polinômio p(x) e b é uma raiz do polinômio q(x), então: a. p(b) / q(a) = 1 b. p(a) ⋅ q(b) = 1 c. p(a) + q(b) = 1 d. p(b) ⋅ q(a) = 0 e. p(a) + q(b) = 0 Resolução Como a e b são raízes, respectivamente, de p(x) e q(x), temos: p(a) = 0 q(b) = 0 p(a) + q(b) = 0 + 0 = 0 Assim, p(a) + q(b) = 0 Resposta E 02. PUC-SP O número de raízes reais do polinômio p(x) = (x2 + 1)(x – 1)(x + 1) é: a. 0 b. 1 c. 2 d. 3 e. 4 Resolução p(x) = (x2 + 1) ⋅ (x – 1) ⋅ (x + 1) (x2 + 1) ⋅ (x – 1) ⋅ (x + 1) = 0 x – 1 = 0 x + 1 = 0 x2 + 1 = 0 x = 1 x = –1 x = ±i V = {–1, 1, –i, i} ∴ o número de raízes reais do polinômio é 2. Resposta C 03. FGV-SP A equação x3 – 3x2 + 4x + 28 = 0 admite –2 como raiz. As outras raízes satisfazem a equação: a. x2 – 4x + 14 = 0 b. x2 – 5x + 14 = 0 c. x2 – 6x + 14 = 0 d. x2 – 7x + 14 = 0 e. x2 – 8x + 14 = 0 Resolução Se –2 for raiz da equação x3 – 3x2 + 4x + 28 = 0, então o polinômio será divisível por x + 2. Assim: x x x x x x 3 2 2 3 4 28 2 0 5 14 − + + + − + Logo, x3 – 3x2 + 4x + 28 = 0 ⇒ (x + 2) (x2 – 5x + 14) = 0 e, portanto, as outras raízes satisfazem a equação: x2 – 5x + 14 = 0 Resposta B 04. FGV-SP Na equação x4 + px3 + px2 + px + p = 0, sabendo- se que 1 é raiz, então: EXERCÍCIOS RESOLVIDOS a. p = − 1 4 b. p = 0 ou p = 1 c. p = 0 ou p = –1 d. p = 1 ou p = –1 e. p = 1 3 Resolução P(1) = 1 + p + p + p + p = 0 ⇒ 1 + 4p = 0 p = − 1 4 Resposta A PV -1 3- 11 Complexos, polinômios e equações algébricas 37 Matemáti ca 05. PUC-SP A multiplicidade da raiz x0 = 1 da equação x4 – x3 –3x2 + 5x – 2 = 0 é: 06. UFES Se f é um polinômio tal que a soma de seus coeficientes é zero, então: a. f(0) = 0 b. f é divisível por x – 1 c. f é divisível por x – 2 d. f é identicamente nulo e. f não possui raízes reais Resolução Se a soma dos coeficientes é zero, então o polinômio anula-se para x = 1. Assim sendo, o número real 1 é raiz do polinômio. Portanto, pelo teorema de D’Alembert, o polinômio é di- visível por (x – 1). Resposta B a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e. 5 Resolução x4 – x3 – 3x2 + 5x – 2 = 0 1 –1 –3 5 –2 1 0 –3 2 1 1 –2 1 2 1 1 1 1 0 0 0 1 3 = 0 Logo, 1 é raiz de multiplicidade 3. Resposta C B. Teorema da decomposição Admitamos que α1 é uma raiz da equação de grau n, (n ≥ 1): P(x) = a0xn + a1xn – 1 + ... + an – 1x + an = 0 Dividindo P(x) por (x – α1), encontramos um quociente Q1(x) e resto R1 = P(α1) = 0 Então: P(x) = (x – α1) · Q1(x) Q1(x) tem grau n – 1 e, se n – 1 ≥ 1, a equa- ção Q1(x) = 0 possui pelo menos uma raiz α2. Dividindo Q1(x) por (x – α2), encontramos um quociente Q2(x) e resto R2 = Q1(α2) = 0. Então: Q1(x) = (x – α2) · Q2(x) Ou seja: P(x) = (x – α1) (x– α2) · Q2(x) Prosseguindo nesse raciocínio, chegaremos, após um número finito de divisões, a um poli- nômio constante Qn(x) = k, tal que: P(x) = (x – α1) ⋅ (x – α2) ⋅ ... ⋅ (x – αn) ⋅ Qn(x) Através da identidade: (x – α1) ⋅ (x – α2) ⋅ ... ⋅ (x – αn) ⋅ k = a0xn + a1xn – 1 + ... + an – 1x + an, é possível mostrar que k = a0. Então: Todo polinômio P(x) de grau n pode ser escrito na forma fatorada: P(x) = a0(x – α1) ⋅ (x – α2) ⋅ ... ⋅ (x – αn), onde a0 é o coeficiente de xn no polinômio P(x), e α1, α2, ..., αn são as n raízes de P(x). Observações 1º Toda equação polinomial de grau n ad- mite n raízes (reais ou imaginárias). 2º Quando conhecemos uma raiz α da equa- ção P(x) = 0, dividindo P(x) por (x – α) en- contramos o quociente Q(x), tal que: P(x) = (x – α) ⋅ Q(x) 4. Teoremas fundamentais A. Teorema fundamental da álgebra “Uma equação polinomial de grau n, n natural não nulo, tem pelo menos uma raiz complexa.” Complexos, polinômios e equações algébricas PV -1 3- 11 38 Matemática Então: P(x) = 0 ⇔ (x – α) ⋅ Q(x) = 0 ⇔ (x = α ou Q(x) = 0) Assim, as demais raízes de P(x) = 0 também são raízes da equação Q(x) = 0. Como o grau de Q(x) é uma unidade menor que o grau de P(x) = 0, dizemos que abaixamos o grau da equação. Exemplos 1º Dada a equação 2x3 – 3x2 – 11x + 6 = 0: a. verificar que 3 é uma de suas raízes; b. obter as demais raízes; c. escrever esta equação na forma fatorada. Resolução a. Sendo P(x) = 2x3 – 3x2 – 11x + 6 = 0 P(3) = 2 · 33 – 3 · 32 –11 · 3 + 6 P(3) = 54 – 27 – 33 + 6 = 0 Logo, 3 é raiz de P(x) = 0 b. Como 3 é raiz, podemos dividir P(x) por (x – 3), encontrando resto nulo. 2 –3 –11 63 2 3 –2 0 Assim: P(x) = (x – 3) ⋅ (2x2 + 3x – 2) As demais raízes de P(x) = 0 são as raí- zes de 2x2 + 3x – 2 = 0, que são: x x ou x = − ± + = − ± = − = 3 9 16 4 3 5 4 2 1 2 Então, as demais raízes da equação são x e x= − =2 1 2 . c. A forma fatorada de P(x) é: P x x x x( ) ( )( )= − + − 2 3 2 1 2 2º Resolver a equação x3 – 3x2 + 4x – 2 = 0, em , sabendo que 1 é raiz. Resolução Dividindo P(x) = x3 – 3x2 + 4x – 2 por (x – 1), temos: 1 –3 4 –21 1 –2 2 0 Assim: P(x) = (x –1) (x2 – 2x + 2) Fazendo x2 – 2x + 2 = 0, temos: x x i x i ou x i = ± − ⇒ = ± = + = − 2 4 8 2 2 2 2 1 1 Então: S = {1, 1 + i, 1 – i} 3º Resolver a equação: 2x4 – 7x3 – 17x2 +7x + 15 = 0, sabendo que duas de suas raízes pertencem ao conjunto {–2, –1, 0, 1, 2}. Resolução Vamos dividir: P(x) = 2x4 – 7x3 – 17x2 + 7c + 15 por (x + 2), (x + 1), (x), (x – 1) e (x – 2), até encontrarmos resto zero. 2 –7 –17 7 15–2 2 –11 5 –3 21 = 0 2 –7 –17 7 15–1 2 –9 –8 15 0 Como o resto é nulo, temos: P(x) = (x + 1) (2x3 – 9x2 – 8x + 15) As outras raízes de P(x) serão as raízes de 2x3 – 9x2 – 8x + 15 = 0 Vamos dividir: Q(x) = 2x3 – 9x2 – 8x + 15 sucessivamente por (x +1), x, (x – 1) e (x – 2), até encontrarmos resto zero. 2 –9 –8 15–1 2 –11 –3 12 = 0 PV -1 3- 11 Complexos, polinômios e equações algébricas 39 Matemáti ca 2 –9 –8 150 2 –9 –8 15 = 0 2 –9 –8 151 2 –7 –15 0 Como o resto é nulo, temos: Q(x) = (x – 1) (2x2 – 7x – 15) Assim: P(x) = (x + 1) (x – 1) (2x2 – 7x – 15) As demais raízes de P(x) = 0 serão as raízes de 2x2 – 7x – 15 = 0, então: x x x ou x = ± + ⇒ = ± = = − 7 49 120 4 7 13 4 5 3 2 Assim: S = − − 1 1 5 3 2 , , , 4º Escrever na forma fatorada o polinô- mio P(x) = 3x2 – 5x + 2. Resolução Raízes de P(x): a soma dos coeficientes de P(x) é zero, assim 1 é uma raiz. O produto das raízes é 2 3 , então, como 1 é raiz, a outra raiz é 2 3 . Forma fatorada: P x x x( ) ( )= ⋅ − ⋅ − 3 1 2 3 Resposta P x x x( ) ( )= ⋅ − ⋅ − 3 1 2 3 C. Multi plicidade das raízes Conforme vimos anteriormente, em uma equação algébrica de grau n, podemos ter, entre as suas n raízes, m raízes iguais entre si. Quando m raízes são iguais a um mesmo nú- mero α, dizemos que α é raiz de multiplicida- de m da equação, e, na forma fatorada, o fator (x – α) aparece exatamente m vezes. α é a raiz de multiplicidade m de P(x) = 0 P(x) = (x – α)m ⋅ Q(x) e Q(α) ≠ 0 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 01. Componha uma equação de grau 3 em que o coeficiente do termo de maior grau é 3, saben- do que 3 é raiz simples e 2 é raiz dupla. Resolução 3(x – 2)2 (x – 3) = 0 3(x2 – 4x + 4) (x – 3) = 0 3(x3 – 7x2 + 16x – 12) = 0 3x3 – 21x2 + 48x – 36 = 0 02. UEL-PR As soluções de uma
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