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Aula 06 Matemática p/ Polícia Militar-PE (Com videoaulas) Professores: Arthur Lima, Luiz Gonçalves MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 1 AULA 06: FUNÇÕES SUMÁRIO PÁGINA 1. Teoria 01 2. Resolução de exercícios 39 3. Questões apresentadas na aula 99 4. Gabarito 121 Caro aluno, Nesta aula trataremos dos seguintes tópicos do seu edital: Conceito de função; 2- Domínio, Contra domínio, Imagem de uma função; 3- Análise gráfica de uma função; 4- Função injetora, sobrejetora e bijetora; 5- Função composta e inversa; 6- Estudo completo da função afim; 7 - Estudo completo da função quadrática; 8- Estudo completo da função modular Veja TXH�QR�HGLWDO�RULJLQDO�FRQVWDYD�DSHQDV�R� WHUPR� ³)XQo}HV´��PDV�HOH� IRL� retificado para especificar melhor este tema ± que é bastante amplo. Bons estudos! Precisaremos começar estudando as Equações, ok? Elas são importantes para trabalhar as Funções... 1. TEORIA 1.1 EQUAÇÕES DE 1º GRAU Para começar o estudo deste tópico, vamos trabalhar o seguinte exemplo: ³-RmR�WLQKD�XPD�TXDQWLGDGH�GH�ERODV�FKHLDV��SRUpP���PXUFKDUDP��UHVWDQGR�DSHQDV� �� FKHLDV�� 4XDQWDV� ERODV� WLQKD� -RmR"´�� 1HVWH� FDVR�� D� YDULiYHO� TXH� SUHWHQGHmos descobrir é o número de bolas. Chamando essa variável de x, sabemos que x menos 5 bolas que murcharam resulta em apenas 3 bolas cheias. Matematicamente, temos: x ± 5 = 3 portanto, x = 8 bolas MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 2 Este é um exemplo bem simples. Note que a variável x está elevada ao expoente 1 (lembra-se que 1x x ?) . Quando isso acontece, estamos diante de uma equação de 1º grau. Estas equações são bem simples de se resolver: basta isolar a variável x em um lado da igualdade, passando todos os demais membros para o outro lado, e assim obtemos o valor de x. Antes de prosseguirmos, uma observação: você notará que eu não gosto de XVDU� D� OHWUD� [�� PDV� VLP� XPD� OHWUD� TXH� ³OHPEUH´� R� TXH� HVWDPRV� EXVFDQGR�� 1R� exemplo acima, eu teria usado B (de bolas), pois acho que isso evita esquecermos o que representa aquela variável ± principalmente quando estivermos trabalhando com várias delas ao mesmo tempo. 2�YDORU�GH�[�TXH�WRUQD�D�LJXDOGDGH�FRUUHWD�p�FKDPDGR�GH�³UDL]�GD�HTXDomR´�� Uma equação de primeiro grau sempre tem apenas 1 raiz. Vejamos outro exemplo: 3x - 15 = 0 3x = 15 x = 5 Note que as equações abaixo NÃO são de primeiro grau: a) 2 16 0x � b) 30 0x x� � c) 1 5 0x x � � Uma equação do primeiro grau pode sempre ser escrita na forma 0ax b� , onde a e b são números que chamaremos de coeficientes, sendo que, necessariamente, 0a z (a deve ser diferente de zero, caso contrário 0.x = 0, e não estaríamos diante de uma equação de primeiro grau). Veja que, isolando x em 0ax b� , temos: b x a � Portanto, a raíz da equação é sempre dada por b a � . Na equação de primeiro grau 2 13 0x � , a = 2 e b = -13. Portanto, a raiz será x = ( 13) 13 2 2 b a � � � . $JRUD� LPDJLQH� R� VHJXLQWH� SUREOHPD�� ³2� Q~PHUR� GH� ERODV� TXH� -RmR� WHP�� acrescido em 5, é igual ao dobro do número de bolas que ele tem, menos 2. 4XDQWDV�ERODV�-RmR�WHP"´ MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 3 Ora, sendo B o número de bolas, podemos dizer que B + 5 (o número de bolas acrescido em 5) é igual a 2B ± 2 (o dobro do número de bolas, menos 2). Isto é: B + 5 = 2B ± 2 Para resolver este problema, basta passar todos os termos que contém a incógnita B para um lado da igualdade, e todos os termos que não contém para o outro lado. Veja: -(-2) + 5 = 2B ± B 2 + 5 = B 7 = B Sobre este tema, resolva a questão a seguir: 1. CEPERJ ± PREF. SÃO GONÇALO ± 2011) Antônio recebeu seu salário. As contas pagas consumiram a terça parte do que recebeu, e a quinta parte do restante foi gasta no supermercado. Se a quantia que sobrou foi de R$440,00, o valor recebido por Antonio foi de: a) R$780,00 b) R$795,00 c) R$810,00 d) R$825,00 e) R$840,00 RESOLUÇÃO: Seja S o salário recebido por Antonio. Se ele gastou a terça parte (isto é, 3 S ) com as contas, sobraram 2 3 3 SS S� . Desse valor restante, a quinta parte (ou seja, 1 2 5 3 Su ), foi gasta no supermercado. Como sobraram 440 reais, podemos dizer que: 2 1 2 440 3 5 3 S S� u Vamos resolver a equação de primeiro grau acima, com a variável S: MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 4 2 1 2 440 3 5 3 10 2 440 15 15 8 440 15 15440 8 825 S S S S S S S � u � u Resposta: D 1.1.1 SISTEMAS LINEARES Em alguns casos, pode ser que tenhamos mais de uma incógnita. Imagine que um exercício diga que: x + y = 10 Veja que existem infinitas possibilidades de x e y que tornam essa igualdade verdadeira: 2 e 8, -2 e 12 etc. Por isso, faz-se necessário obter mais uma equação envolvendo as duas incógnitas para poder chegar nos seus valores exatos. Portanto, imagine que o mesmo exercício diga que: x ± 2y = 4 Portanto, temos o seguinte sistema, formado por 2 equações e 2 variáveis: 10 2 4 x y x y � ® � ¯ A principal forma de resolver esse sistema é usando o método da substituição. Este método é muito simples, e consiste basicamente em duas etapas: 1. Isolar uma das variáveis em uma das equações 2. Substituir esta variável na outra equação pela expressão achada no item anterior. A título de exemplo, vamos isolar a variável x na primeira equação acima. Teremos, portanto: 10x y � Agora podemos substituir x por 10 ± y na segunda equação. Assim: MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 5 2 4 (10 ) 2 4 10 3 4 10 4 3 6 3 2 x y y y y y y y � � � � � Uma vez encontrado o valor de y, basta voltar na equação x = 10 ± y e obter o valor de x: 10 10 2 8 x y x x � � Treine este método com a questão abaixo: 2. CEPERJ ± SEFAZ/RJ ± 2011) Os professores de uma escola combinaram almoçar juntos após a reunião geral do sábado seguinte pela manhã, e o transporte até o restaurante seria feito pelos automóveis de alguns professores que estavam no estacionamento da escola. Terminada a reunião, constatou-se que: �&RP���SHVVRDV�HP�FDGD�FDUUR��WRGRV�RV�SURIHVVRUHV�SRGHP�VHU�WUDQVSRUWDGRV�H��� carros podem permanecer no estacionamento. � 6H� �� SURIHVVRUHV� TXH� QmR� SRVVXHP� FDUUR� GHVLVWLUHP�� WRdos os carros podem transportar os professores restantes, com 4 pessoas em cada carro. O número total de professores na reunião era: A) 40 B) 45 C) 50 D) 55 E) 60 RESOLUÇÃO: Chamemos de C o número de carros disponíveis. Com 5 pessoas em cada carro, seria possível deixar 2 carros no estacionamento, isto é, usar apenas C ± 2 carros. Sendo P o número de professores, podemos dizer que P é igual ao número de carros que foram usados (C ± 2) multiplicadopor 5, que é a quantidade de professores em cada carro: ( 2) 5P C � u MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 6 Se 2 professores desistirem, isto é, sobrarem P ± 2 professores, estes podem ser transportados nos C carros, ficando 4 pessoas em cada carro. Portanto, o número de professores transportados neste caso (P ± 2) é igual à multiplicação do número de carros (C) por 4, que é a quantidade de professores em cada carro: 2 4P C� u Temos assim um sistema linear com 2 equações e 2 variáveis: ( 2) 5 2 4 P C P C � u � u Vamos isolar a variável P na segunda equação: 4 2P C u � A seguir, podemos substituir essa expressão na primeira equação: ( 2) 5 4 2 ( 2) 5 4 2 5 10 2 10 5 4 12 P C C C C C C C C � u u � � u � � � � Descobrimos, portanto, que o total de carros é C = 12. O total de professores é dado por: 4 2 12 4 2 50 P C P P u � u � Resposta: C 1.2 EQUAÇÕES DE 2º GRAU Assim como as equações de primeiro grau se caracterizam por possuírem a variável elevada à primeira potência (isto é, 1x ), as equações de segundo grau possuem a variável elevada ao quadrado ( 2x ), sendo escritas na forma 2 0ax bx c� � , onde a, b e c são os coeficientes da equação. Veja um exemplo: 2 3 2 0x x� � MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 7 Nesta equação, a = 1 (pois 2x está sendo multiplicado por 1), b = -3 e c = 2. As equações de segundo grau tem 2 raízes, isto é, existem 2 valores de x que tornam a igualdade verdadeira. No caso da equação acima, veja que x = 1 e x = 2 são raízes, pois: 21 3 1 2 0� u � e 22 3 2 2 0� u � Toda equação de segundo grau pode ser escrita também da seguinte forma: 1 2( ) ( ) 0a x r x ru � u � Nesta forma de escrever, 1r e 2r são as raízes da equação. Tratando do exemplo acima, como as raízes são 1 e 2, podemos escrever: 1 ( 1) ( 2) 0x xu � u � Desenvolvendo a equação acima, podemos chegar de volta à equação inicial: 2 2 1 ( 1) ( 2) 0 2 1 ( 1) ( 2) 0 3 2 0 x x x x x x x u � u � � � � � u � � � A fórmula de Báskara nos dá as raízes para uma equação de segundo grau. Basta identificar os coeficientes a, b e c e colocá-los nas seguintes fórmulas: 2 4 2 b b ac x a � � � e 2 4 2 b b ac x a � � � Como a única diferença entre as duas fórmulas é um sinal, podemos escrever simplesmente: 2 4 2 b b ac x a � r � MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 8 Para exemplificar, vamos calcular as raízes da equação 2 3 2 0x x� � utilizando a fórmula de Báskara. Recordando que a = 1, b = -3 e c = 2, basta substituir estes valores na fórmula: 2 2 4 2 ( 3) ( 3) 4 1 2 2 1 3 9 8 2 3 1 2 b b ac x a x x x � r � � � r � � u u u r � r Observe esta última expressão. Dela podemos obter as 2 raízes, usando primeiro o sinal de adição (+) e depois o de subtração (-). Veja: 1 3 1 4 2 2 2 x � e 2 3 1 2 1 2 2 x � 1D�IyUPXOD�GH�%iVNDUD��FKDPDPRV�GH�³GHOWD´��' ) a expressão 2 4b ac� , que vai dentro da raiz quadrada. Na resolução acima, 2 4 1b ac� ��RX�VHMD��R�³GHOWD´�HUD� um valor positivo ( 0' ! ). Quando 0' ! , teremos sempre duas raízes reais para a equação, como foi o caso. Veja que, se ' for negativo, não é possível obter a raiz quadrada. Portanto, se 0' � , dizemos que não existem raízes reais para a equação de segundo grau. Já se 0' , a fórmula de Báskara fica 0 2 2 b b x a a � r � . Isto significa que teremos apenas 1 raiz para a equação, ou melhor duas raízes idênticas. Por exemplo, vamos calcular as raízes de 2 2 1 0x x� � . Veja que a = 1, b = -2 e c = 1. &DOFXODQGR�R�YDORU�GH�³GHOWD´��WHPRV� 2 2 4 ( 2) 4 1 1 4 4 0 b ac' � ' � � u u ' � MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 9 Na fórmula de Báskara, temos: 2 4 2 2 ( 2) 0 2 1 2 1 2 b b ac x a b x a x x � r � � r ' � � r u Portanto, chegamos apenas ao valor x = 1. Essa equação de segundo grau tem 0' , o que leva a apenas 1 raíz, isto é, a 2 raízes de mesmo valor (x = 1). Esta equação poderia ter sido escrita assim: 1 x (x ± 1) x (x ± 1) = 0 ou simplesmente (x ± 1)2 = 0 Tente resolver a questão abaixo: 3. VUNESP ± ISS/SJC ± 2012) Em uma sala, o número de meninos excede o número de meninas em três. O produto do número de meninos pelo número de meninas é um número que excede o número total de alunos em 129. O total de alunos nessa sala é (A) 25. (B) 27. (C) 30. (D) 32. (E) 36. RESOLUÇÃO: Seja A o número de meninas e B o número de meninos. O enunciado diz que B excede A em 3, ou seja, B = A + 3 Além disso, é dito que o produto entre A e B (isto é, A x B) excede o número total de alunos em 129. Como o total de alunos é dado pela soma A + B, temos: A x B = A + B + 129 MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 10 Temos um sistema com duas equações e duas variáveis: B = A + 3 A x B = A + B + 129 Substituindo B por A + 3 na última equação, temos: A x (A + 3) = A + (A + 3) + 129 A2 + 3A = 2A + 132 A2 + A ± 132 = 0 Podemos resolver essa equação do 2º grau com a fórmula de Báskara, onde os coeficientes são a = 1, b = 1 e c = -132: 2(1) 1 4 1 ( 132) 2 1 1 529 2 1 23 2 A A A � r � u u � u � r � r A = -12 ou A = 11 Como A é o número de meninas, ele deve necessariamente ser um número positivo. Assim, podemos descartar -12 e afirmar que A = 11 meninas. Portanto, o número de meninos é: B = A + 3 = 11 + 3 = 14 O total de alunos é: A + B = 11 + 14 = 25 Resposta: A Resolva ainda essa questão: 4. COPS/UEL ± CELEPAR ± 2010) Entre os números x e y existe a seguinte relação: x3 + 3xy + xy2 = 27. Nessas condições: a) Se x = 3 e y é negativo, então y = -3. b) Se x = 3 e y é positivo, então y = 3. MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 11 c) Se x = 4 então y = 8. d) Se x = 8 então y = 4. e) Se x = -1 então y = -2. RESOLUÇÃO: As alternativas a) e b) dessa questão tratam do caso onde x = 3. Se isto ocorrer, a expressão do enunciado se transforma em: 33 + 3.3.y + 3y2 = 27 27 + 9y + 3y2 = 27 9y + 3y2 = 0 Para resolver esta equação do segundo grau, você pode utilizar a fórmula de Báskara que estudamos. Entretanto, veja a seguir uma forma diferente de resolver (esta forma é válida apenas quando não temos o termo independente, isto é, quando c = 0 em ay2 + by + c = 0). Basta colocar a variável em evidência:y . (9 + 3y) = 0 Só existem duas formas do produto acima ser zero. Ou y = 0, ou 9 + 3y = 0, o que implicaria em y = -3. Estas são as duas raízes. Assim, veja que se x = 3 e y é negativo, então y = -3. Chegamos ao resultado da alternativa A. Resposta: A 1.2.1 EQUAÇÕES BIQUADRADAS Observe a equação abaixo: x4 ± 2x2 ± 3 = 0 Aqui temos uma equação de quarto grau, pois temos a variável x elevada à quarta potência. Repare ainda que não temos o termo x3 e nem o termo x1 (ou simplesmente x). Isto é, estes dois termos possuem coeficiente igual a zero. Essas equações, onde temos x4 e não temos nem x3 nem x, são chamadas de biquadradas. Elas são importantes porque podemos resolvê-las utilizando o mesmo método que vimos para as equações de segundo grau, com algumas adaptações. MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 12 2�SULPHLUR�SDVVR�p�³FULDU´�D�YDULiYHO�\��GHILQLQGR�TXH�\� �[2. Assim, podemos reescrever a equação inicial, agora em função de y. Basta lembrar que x4 = (x2)2: x4 ± 2x2 ± 3 = 0 (x2)2 ± 2x2 ± 3 = 0 y2 ± 2y ± 3 = 0 Veja que nesta última linha temos uma equação de segundo grau com a variável y. Sabemos resolvê-la, utilizando a fórmula de Báskara: 2 4 2 2 4 12 2 2 4 2 b b acy a y y � r � r � r Portanto, temos 2 valores para y: y1 = 3 e y2 = -1 Atenção: até aqui obtemos o valor de y apenas. Mas a equação original tinha a variável x, motivo pelo qual devemos buscar os valores de x. Para isto, basta lembrar que y = x2. Considerando y1 = 3, temos: y = x2 3 = x2 3x r Veja que, a partir de y1, obtivemos 2 valores para x: 1 3x e 2 3x � . A partir de y2 devemos obter outros 2 valores de x, totalizando 4 valores de x (o que era previsível, afinal temos uma equação de 4º grau): y = x2 -1 = x2 1x r � MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 13 Se estivéssemos trabalhando no conjunto dos números complexos (onde existe raiz quadrada de números negativos), estas seriam as outras duas raízes da equação original: 3 1x � e 4 1x � � . Entretanto, em regra devemos considerar que estamos no conjunto dos números reais, onde não existe raiz quadrada de número negativo. Portanto, diante de 1x r � , devemos dizer simplesmente que a equação biquadrada x4 ± 2x2 ± 3 = 0 só tem 2 raízes reais, e não 4. Pratique a resolução de equações biquadradas utilizando a equação abaixo: x4 ± 13x2 + 36 Você deverá encontrar y1 = 4 e y2 = 9, e a seguir encontrar x1 = 2, x2 = -2, x3 = 3 e x4 = -3. 1.2.2 SISTEMAS DE EQUAÇÕES DE 2º GRAU Já aprendemos a resolver sistemas formados por duas ou mais equações de primeiro grau, contendo duas ou mais variáveis. Utilizamos para isso o método da substituição. Podemos ter sistemas contendo também equações de segundo grau, onde aplicaremos o mesmo método para resolver. Veja um exemplo a seguir: 2 2 3 3 x y x y � ® � �¯ Isolando x na primeira equação, temos que x = 3 ± y. Efetuando a substituição na segunda equação, temos que: (3 ± y)2 ± y2 = -3 9 ± 6y + y2 ± y2 = -3 y = 2 Logo, x = 3 ± y = 3 ± 2 = 1 Veja que neste caso a solução foi bem simples, pois a variável y2 foi cancelada por ±y2. Entretanto, ainda que isso não ocorra é possível resolver o sistema, utilizando os conhecimentos de equações de 2º grau. Veja este outro exemplo: 2 3 1 x y x y � ® � �¯ MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 14 Isolando x na segunda equação, temos x = y ± 1. Substituindo na primeira equação, temos: (y ± 1)2 + y = 3 y2 ± 2y + 1 + y = 3 y2 ± y ± 2 = 0 Com o auxílio da fórmula de Báskara podemos resolver esta equação de segundo grau na variável y: 2( 1) ( 1) 4 1 ( 2) 2 1 y � � r � � u u � u 1 3 2 y r y = 2 ou y = -1 Para y = 2 temos que x = y ± 1 = 2 ± 1 = 1. Da mesma forma, para y = -1 você pode ver que x = -2. Assim, este sistema possui duas soluções: x = 1 e y = 2 ou x = -2 e y = -1 1.3 FUNÇÕES 1.3.1 CONCEITO DE FUNÇÃO. DOMÍNIO, CONTRA DOMÍNIO, IMAGEM DE UMA FUNÇÃO. FUNÇÃO INJETORA, SOBREJETORA E BIJETORA. Observe os dois conjuntos abaixo: MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 15 Veja que as setas servem para associar um elemento do conjunto A a um elemento do conjunto B. Vendo todas as setas, temos uma relação entre os conjuntos A e B. Observe que podemos ter inúmeras relações entre esses dois conjuntos. Observe também que: existem elementos de A que estão ligados a mais de um elemento de B; existem elementos de A que não estão ligados a nenhum elemento de B; existem dois elementos de A ligados ao mesmo elemento de B. Existe uma relação em especial envolvendo esses dois conjuntos, onde cada elemento de A está ligado a um único elemento de B. Veja um exemplo abaixo: É isso que chamamos de função. Ou seja, uma função é uma relação entre elementos de dois conjuntos, que liga cada elemento de um conjunto a um único elemento do outro conjunto. Note que o fato dos elementos 2 e 3 do conjunto A estarem ligados ao mesmo elemento de B (5) não faz com que a relação deixe de ser considerada uma função. O que importa é que cada elemento de A está ligado a apenas 1 elemento de B. Já o primeiro exemplo que vimos não era uma função por dois motivos: - haviam elementos de A que não estavam ligados a nenhum elemento de B (4 e 6); - havia um elemento de A ligado a mais de um elemento de B (5). Voltando a falar do exemplo de função apresentado no desenho acima, você precisa saber identificar os seguintes conjuntos: - Domínio da função (D): é o conjunto onde a função é definida, ou seja, contém todos os elementos que serão ligados a elementos de outros conjuntos. Trata-se, neste exemplo, do conjunto A, afinal todos seus elementos são ligados a elementos do conjunto B; MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 16 - Contradomínio da função (CD): é o conjunto onde se encontram todos os elementos que poderão ser ligados aos elementos do Domínio. Neste caso, trata-se do conjunto B; - Imagem da função (I): é formado apenas pelos valores do Contradomínio efetivamente ligados a algum elemento do Domínio. Veja, por exemplo, que os elementos 4 e 6 do conjunto B não estão ligados a nenhum termo do conjunto A. Portanto, eles fazem parte do Contradomínio, porém não fazem parte do conjunto Imagem. Vamos olhar agora para o conjunto Imagem, isto é, os termos do conjunto B TXH� HVWmR� VHQGR� ³XVDGRV´� SHOD� IXQomR�� ,VVR� QRV� SHUPLWLUi� FRQKHFHU� DV� classificações das funções: a) Função Injetora: se cada elemento do conjunto Imagem estiver ligado a um único elemento do Domínio, a função é chamada injetora. Ex.: Neste exemplo, o conjunto imagem é I = {1, 2, 3, 4, 5, 7}. Veja que o 6 não faz parte da Imagem, apesar de ser parte do Contradomínio (B). E cada elemento da Imagem está ligadoa apenas um elemento do Domínio, que é o conjunto A. Por isso, a função é Injetora. b) Função Sobrejetora: se não sobrarem elementos do Contradomínio que não fazem parte do conjunto Imagem, temos uma função sobrejetora. Em outras palavras, trata-se dos casos onde Contradomínio = Imagem. Ex.: MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 17 Percebeu que todos os elementos do conjunto B (Contradomínio) estão sendo utilizados pela função (ou seja, este é o próprio conjunto Imagem)? Logo, a função é Sobrejetora. c) Função Bijetora: se as duas coisas acima acontecerem ao mesmo tempo, isto é, a função for injetora e sobrejetora ao mesmo tempo, a função é dita bijetora. Ex.: Notou que cada elemento da Imagem está ligado a um único elemento do Domínio (conj. A)? E que a Imagem é igual ao próprio Contradomínio (conj. B)? Portanto, essa função é Bijetora. Qual a importância dessa classificação? Ela nos permite saber se é possível ³LQYHUWHU� R� VHQWLGR´� GD� IXQomR�� As funções bijetoras são as únicas que sempre SHUPLWHP�LQYHUWHU��RX�VHMD��Vy�HODV�WHP�XPD�³IXQomR�LQYHUVD´� A função inversa pode ser visualizada simplesmente trocando o sentido das setas, isto é, ligando cada elemento do conjunto B a um único elemento de A. MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 18 Agora que já vimos os conceitos básicos, vamos introduzir as notações matemáticas. Para cada elemento x do Domínio, a função f levará a um elemento do FRQWUDGRPtQLR��TXH�GHQRWDUHPRV�SRU�I�[���OHLD�³I�GH�[´��RX�³IXQomR�GH�[´����$R�GHILQLU� uma função, geralmente definimos quem é o domínio (D) e quem é o contradomínio (CD) através da notação f:DÆCD. Na função que vimos acima, tínhamos uma f:AÆB, ou seja, uma função com Domínio no conjunto A e Contradomínio no conjunto B. Na maioria dos exercícios de concurso você terá o:f N N (domínio e contradomínio iguais ao conjunto dos números naturais), o:f Z Z (inteiros) ou o:f R R (domínio e contradomínio iguais ao conjunto dos números reais). Ao representar uma função graficamente, colocamos no eixo horizontal os valores que o Domínio pode assumir, isto é, os valores de x; e no eixo vertical os valores que a Imagem pode assumir, ou seja, os valores de f(x), que também podemos chamar simplesmente de y: Exemplificando, vamos representar a função o:f R Ronde f(x) = 2x. R , no caso, é o conjunto dos números reais. Portanto, a função f(x) tem como Domínio todos os números reais, e também os tem como Contradomínio. Se x for igual a 3, por exemplo, f(x) será f(3) = 2x3 = 6. Portanto, teremos o ponto P (3, 6), que podemos localizar no gráfico. Antes, porém, vamos calcular a função para outros valores de x. Veja a tabela abaixo: MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 19 Valor de x Valor de f(x) = 2x Ponto (x, f(x)) 0 0 (0, 0) 1 2 (1, 2) -1 -2 (-1, -2) -2 -4 (-2, -4) Vamos representar os pontos acima no gráfico. Veja: Observe que os pontos marcados formam uma reta. Para cada número real x, teremos um número real dado por f(x) de forma que o ponto (x, f(x)) pertencerá à reta desenhada acima. Antes de avançarmos para as funções mais cobradas (linear e quadrática), veja o exercício abaixo: 5. CEPERJ ± SEEDUC ± 2009) Considere a função :f N No tal que f(0)=0, e ( 1) ( ) 1f n f n n� � � para todo n N . O valor de f(4) é: a) 7 b) 8 c) 9 d) 10 e) 13 RESOLUÇÃO: Podemos começar substituindo n por 0 na expressão ( 1) ( ) 1f n f n n� � � . Veja: MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 20 (0 1) (0) 0 1 (1) (0) 0 1 f f f f � � � � � Como f(0) = 0, então podemos fazer essa substituição na equação acima e obter o valor de f(1): (1) 0 0 1 (1) 1 f f � � Podemos agora substituir n por 1. Veja o que acontece: ( 1) ( ) 1 (1 1) (1) 1 1 (2) 1 1 1 (2) 3 f n f n n f f f f � � � � � � � � Substituindo n por 2, teremos: ( 1) ( ) 1 (2 1) (2) 2 1 (3) 3 2 1 (3) 6 f n f n n f f f f � � � � � � � � Finalmente, substituindo n por 3, obtemos o valor de f(4): (3 1) (3) 3 1 (4) 6 3 1 (4) 10 f f f f � � � � � Resposta: D. 1.3.2 FUNÇÃO INVERSA Vamos trabalhar com a função que vimos acima, isto é, f(x) = 2x. Veja que essa função leva um valor x ao valor f(x), que no caso é igual a 2x. Veja isso no diagrama abaixo: MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 21 A função inversa fará o caminho contrário, isto é, levará os elementos do conjunto da direita de volta aos elementos do conjunto da esquerda. O caso acima é bem intuitivo: uma vez que f(x)=2x, isto é, os elementos da direita são o dobro daqueles da esquerda, a função inversa será aquela que divide os elementos do conjunto da direita por 2. Simbolizando a função inversa por 1( )f x� , fica claro que neste caso 1( ) 2 xf x� . Note, por exemplo, que 1 11(11) 5,5 2 f � . Se você tiver a função f(x) qualquer, e quiser obter a função inversa, basta: 1. Substituir f(x) por x 2. Substituir x por 1( )f x� 3. Rearranjar os termos, isolando 1( )f x� . Para exemplificar, imagine ( ) 5 3 xf x � . Executando os dois primeiros passos acima, temos: 1 ( ) 5 3 ( ) 5 3 xf x f x x � � � Agora vamos executar o último passo, isolando 1( )f x� : 1 1 1 1 ( ) 5 3 ( )5 3 3( 5) ( ) ( ) 3( 5) f x x f x x x f x f x x � � � � � � � � Portanto, a função inversa de ( ) 5 3 xf x � é 1( ) 3( 5)f x x� � . Para ficar mais claro, observe que f(6) = 7, e que 1(7) 6f � . Note que: - o conjunto imagem da função f(x) será o domínio da função inversa; - o domínio da função f(x) será a imagem da função inversa; Para finalizar, lembre-se: apenas as funções bijetoras admitem uma função inversa. MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 22 1.3.3 FUNÇÃO COMPOSTA Veja as duas funções abaixo: ( ) 5f x x � e ( ) 1 2 xg x � Você já sabe calcular, por exemplo, f(4) e g(4). Neste caso, f(4) =9 e g(4)=1. O que seria, então, f(g(4))? Para responder, primeiramente precisamos calcular o que está dentro dos parênteses, isto é, g(4), obtendo o resultado 1. Este resultado é que será substituído na expressão da função f. Assim, f(g(4)) = f(1) = 1 + 5 = 6. A função f(g(x)) é uma função composta. Trata-se de uma função formada por outras duas. Assim, dado um valor de x, é preciso primeiro calcular o valor de g(x) para, a seguir, substituir esse valor na função f, obtendo o resultado final. Ao invés de sempre efetuar esses dois passos, é possível descobrir uma expressão que já dê direto o valor de f(g(x)). Veja que basta substituir x por g(x)na expressão da função f: ( ) 5 ( ( )) ( ) 5 f x x f g x g x � � Como ( ) 1 2 xg x � , podemos substituir o g(x) que se encontra no lado direito da expressão acima. Veja o que obtemos: ( ( )) ( ) 5 ( ( )) 1 5 2 ( ( )) 4 2 f g x g x xf g x xf g x � § · � �¨ ¸© ¹ � Portanto, a expressão acima já dá o resultado da aplicação da função g, seguida da aplicação da função f. Veja que 4( (4)) 4 6 2 f g � , como calculamos acima. MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 23 Outra forma de simbolizar f(g(x)) é ( )f g x . Vamos aproveitar as funções f(x) e g(x) acima para calcular g(f(x)): ( ) 1 2 ( )( ( )) 1 2 ( 5)( ( )) 1 2 3( ( )) 2 xg x f xg f x xg f x xg f x � � � � � Observe que as expressões de f(g(x)) e g(f(x)) são bem diferentes. Muito cuidado com isso! Aqui, a ordem importa! É possível ainda calcular a função composta ( )f f x , ou f(f(x)). Basta substituir o x, na expressão da função f, por f(x). Veja abaixo: ( ) 5 ( ) ( ) 5 ( ) ( 5) 5 ( ) 10 f x x f f x f x f f x x f f x x � � � � � Vamos finalizar calculando g(g(x)), isto é, ( )g g x : ( ) 1 2 ( )( ) 1 2 1 2( ) 1 2 3( ) 4 2 xg x g xg g x x g g x xg g x � � § ·�¨ ¸© ¹ � � 6. CEPERJ ± SEE/RJ ± 2011) Se 2( ) 1 f x x � , a raiz da equação ( ) 10f f x é: a) 1/3 b) 4/3 c) 5/3 d) 7/3 e) 8/3 MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 24 RESOLUÇÃO: Aqui trabalhamos com as funções compostas. Se 2( ) 1 f x x � , então a função composta ( )f f x , ou simplesmente f(f(x)) é obtida substituindo o valor de x na função pela expressão de f(x). Veja: 2( ) 1 f x x � 2( ) ( ( )) 2 1 1 f f x f f x x § · �¨ ¸�© ¹ Veja que nós simplesmente substituímos o x pela expressão de f(x), isto é, por 2 1x � . Vamos rearranjar os termos dessa última equação: 2( ) 2 1 1 f f x x § · �¨ ¸�© ¹ 2 2 2( ) 2 1 32 1 1 11 1 f f x x xx x xx x � � ��§ · § ·�¨ ¸ ¨ ¸ � �� �© ¹ © ¹ 2 1 2 2( ) 23 3 3 1 x xf f x x x x x � � u � � � � Portanto, 2 2( ) 3 xf f x x � � Portanto, para ( ) 10f f x , basta igualar a expressão acima à 10 e obter o valor de x: 2 2 10 3 2 2 10 (3 ) 2 2 30 10 12 32 32 8 12 3 x x x x x x x x � � � u � � � Resposta: E. MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 25 1.3.4 FUNÇÃO AFIM (LINEARES OU DE 1º GRAU) Veja novamente o gráfico que desenhamos para a função f(x) = 2x: Calculamos diversos pontos para só então traçar o gráfico e perceber que se tratava de uma reta. Entretanto, sem desenhar os pontos, você já deveria saber que esta função teria, como gráfico, uma reta. Isto porque a função f(x) = 2x é uma função do tipo f(x) = ax + b, que chamaremos de função de primeiro grau, onde a = 2 e b = 0. Grave isso: as funções de primeiro grau tem como gráfico uma reta. Nestas IXQo}HV��R�FRHILFLHQWH�³D´�p�FKDPDGR�GH�coeficiente angular, pois ele dá a inclinação da reta. Se a > 0, a reta será crescente (como a que vimos acima), e se a < 0 a reta VHUi�GHFUHVFHQWH��-i�R�FRHILFLHQWH�³E´�p�FKDPado coeficiente linear, e ele indica em que ponto a reta cruza o eixo das ordenadas (eixo y, ou eixo f(x)). Veja que na função f(x) = 2x, o termo b é igual a zero. Portanto, a função cruza o eixo Y na posição y = 0. Para fixar o conhecimento: a função f(x) = -3x + 5 é uma função de primeiro grau (pois o maior expoente de x é 1), onde o coeficiente angular é a = -3 e o coeficiente linear é b = 5. Portanto, seu gráfico é uma reta decrescente (a < 0), que cruza o eixo y na posição y = 5 (pois este é o valor de b). Muitas vezes o exercício pode solicitar o ponto onde a função cruza o eixo horizontal. Veja este ponto, em destaque no gráfico abaixo: MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 26 Observe que, neste ponto, f(x) = 0. Portanto, para encontrar o valor de x, basta igualar a função a 0: ax + b = 0 Veja que temos uma equação de primeiro grau. Já sabemos que a raiz será b x a � . Ou seja, a função f(x) cruza o eixo x no ponto P ( b a � , 0). Para começar a exercitar, resolva o exercício abaixo: 7. COPS/UEL ± Polícia Militar/PR ± 2010) Considere uma colisão de dois veículos. Num sistema de coordenadas cartesianas, as posições finais destes veículos após a colisão são dadas nos pontos A = (2, 2) e B = (4, 1). Para compreender como ocorreu a colisão é importante determinar a trajetória retilínea que passa pelos pontos A e B. Essa trajetória é dada pela equação: a) x ± y = 0 b) x + y ± 5 = 0 c) x ± 2y + 2 = 0 d) 2x + 2y ± 8 = 0 e) x + 2y ± 6 = 0 MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 27 RESOLUÇÃO: A equação de uma função linear (cujo gráfico é uma reta) é do tipo: f(x) = ax + b No ponto A temos x = 2 e y = f(2) = 2. Assim, f(2) = a.2 + b 2 = 2a + b b = 2 ± 2a No ponto B temos x = 4 e y = f(4) = 1. Logo, f(4) = a.4 + b 1 = 4a + b Como já vimos que b é igual a 2 ± 2a, podemos efetuar a substituição nesta última equação: 1 = 4a + (2 ± 2a) a = -1/2 Portanto, b = 2 ± 2 x (-1/2) = 3. Assim, a reta é dada pela função: 1( ) 3 2 f x x � � Podemos chamar f(x) de y, afinal este é o valor que vai no eixo vertical do gráfico. Assim, 1 3 2 y x � � 2 6y x � � 2 6 0x y� � Resposta: E MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 28 1.3.5 FUNÇÃO QUADRÁTICA As funções de segundo grau são aquelas do tipo 2( )f x ax bx c � � . Aqui usaremos os conceitos aprendidos para equações de segundo grau. Primeiramente, é bom você saber que as funções de segundo grau têm um gráfico na forma de parábola. Veja um exemplo: Neste exemplo, dizemos que a parábola tem concavidade para cima. Note ainda que a curva cruza o eixo x em dois pontos, marcados no gráfico. Estas são as raízes da função, ou seja, os pontos onde f(x) = 0. Para calcular estas raízes, basta igualar a função a zero e usar a fórmula de Báskara para resolver: 2 0ax bx c� � Além disso, veja que a curva cruza o eixo vertical (f(x)) em um ponto, que é dado pelo coeficiente c (que é o único que não multiplica x). Saiba ainda que o coeficiente a nunca pode ser zero, pois se isso ocorrer, restará apenas f(x) = bx + c, e não mais teremos uma parábola, e sim uma reta. O sinal do coeficiente a determina se a concavidade será para cima ou para baixo. Isto é, se a > 0, a concavidade será para cima, como na figura acima. E se a < 0, a concavidadeserá para baixo, como você vê na figura a seguir: MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 29 Observe que até agora vimos exemplos de funções de segundo grau que cruzavam o eixo X em 2 pontos, que chamamos de raízes. Você deve estar lembrado que, ao estudar as equações de segundo grau, vimos que é possível que as mesmas tenham 2 raízes reais (quando 0' ! ); mas também pode ocorrer de não ter nenhuma raíz real (se 0' � ). Neste caso, a parábola não cruzará o eixo X. Veja um exemplo: MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 30 Ainda, você lembra que se 0' a função tem 2 raízes reais idênticas. Ou seja, ela apenas toca o eixo X, em um único ponto. Observe esse exemplo abaixo: Vamos fazer uma breve digressão, voltando ao tema Domínio, Contradomínio e Imagem, para fixar esses conceitos. Veja o gráfico acima. Note que todos os valores de x são usados (para qualquer número real x, teremos um valor de f(x)). Portanto, o domínio da função é o conjunto dos números reais. E veja que o contradomínio é o conjunto dos números reais também, pois, a princípio, a função f(x) pode assumir qualquer valor real. Entretanto, note que o gráfico da função apenas toca o eixo x e volta a subir, de forma que nenhum valor f(x) negativo é usado. Portanto, o conjunto Imagem (valores que a função efetivamente assume) é formado pelos números reais não negativos, isto é, maiores ou iguais a zero. Usando notações matemáticas, dizemos que temos uma função o:f R R , cuja imagem é o conjunto t{ | 0}I x R x �OHLD�� ³[�SHUWHQFHQWH�DRV�5HDLV�� WDO�TXH�[�p� PDLRU�RX�LJXDO�D�]HUR´�� As parábolas com concavidade para cima possuem um ponto onde f(x) atinge o seu valor mínimo. Já as parábolas com concavidade para baixo possuem um ponto onde f(x) atinge o seu valor máximo. Veja no desenho abaixo: MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 31 Veja que a curva em azul é uma função de segundo grau com a>0, ou seja, com concavidade para cima. Neste caso, a função tem um ponto mínimo, identificado pelas coordenadas X mínima (Xmín.) e Y mínima (f(x)mín.). Já a curva em preto é uma função de segundo grau com a<0, tendo concavidade para baixo. Assim, a função tem um ponto máximo representado pelas coordenadas X máxima (Xmáx.) e Y máxima (f(x)máx.). Esse ponto de máximo ou mínimo da função de segundo grau é chamado de Vértice. É fácil obter as coordenadas dele. Basta saber que: 2vértice b x a � . A fórmula acima permite calcular o valor da coordenada X no vértice. Uma vez calculado o valor de da coordenada X, basta substituí-la na função e calcular ( )vérticef x , que será o valor máximo ou mínimo da função, dependendo do caso. Vamos rever os conceitos mencionados acima analisando a função 2 3 2( ) xf x x � � . Vemos que a = 1, b = -3 e c = 2. Como a > 0, então o gráfico da função tem concavidade para cima. Calculando o valor de 2 4b ac' � , vemos que MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 32 1' , que é positivo, portanto a função tem 2 raízes reais, cruzando o eixo x em 2 pontos. Calculando essas raízes através da fórmula de Báskara, obtemos: 1 2 1 2 x x Como a concavidade é para cima, a função terá um ponto mínimo. A coordenada X deste ponto será: ( 3) 3 2 2 1 2vértice b x a � � � u O valor mínimo da função será dado por: 2 2 3 2 3 3 3( ) 3 2 2 2 2 3 1( ) 2 2 4 ( ) 9 9 4 2 x f f f x x � � § · § · � u �¨ ¸ ¨ ¸© ¹ © ¹ � � � Portanto, podemos fazer um esboço do gráfico desta função da seguinte forma: MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 33 Comece a exercitar seus conhecimentos sobre funções de segundo grau resolvendo esta questão: 8. CEPERJ ± PREF. ITABORAI ± 2011) Sobre os gráficos das funções :f o ( é o conjunto dos números reais) definida por ( )f x x e :g o definida por 2( ) 3 2g x x x � � , é correto afirmar que se interceptam em: a) Um único ponto de abscissa positiva b) Um único ponto de abscissa negativa c) Dois pontos distintos com abscissas de sinais contrários d) Dois pontos distintos com abscissas de mesmo sinal e) Mais de dois pontos RESOLUÇÃO: As duas funções se interceptam nos pontos onde, para um mesmo valor da abscissa x, os valores de f(x) e g(x) são iguais. Efetuando essa igualdade, temos: 2 2 ( ) ( ) 3 2 4 2 0 g x f x x x x x x � � � � Podemos obter os valores de x utilizando a fórmula de Báskara: 2 2 2 4 2 ( 4) ( 4) 4(1)(2) 2(1) 4 16 8 2 4 8 4 2 2 4 2 2 2 2 2 2 2 b b ac x a x x x � r � � � r � � r � r r u r r Como 2 1,41# , então os valores possíveis para x são 3,41 e 0,59. Logo, as funções f(x) e g(x) se interceptam em 2 pontos, nos quais as abscissas são aproximadamente x = 0,59 e x = 3,41 (ambas positivas). Resposta: D. MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 34 1.3.6 FUNÇÃO MODULAR Observe a função abaixo: f(x) = | 2x ± 5 | O símbolo | | nos indica que esta função retorna o módulo, isto é, o valor absoluto da operação 2x ± 5. Assim, caso x seja igual a 5, o resultado será: f(5) = | 2.5 ± 5 | = | 10 ± 5 | = | 5 | = 5 Já se x = 1, temos: f(1) = | 2.1 ± 5 | = | 2 ± 5 | = | -3 | = 3 Portanto, veja que se 2x ± 5 t 0, então f(x) será simplesmente o valor de 2x ± 5. Já se 2x ± 5 < 0, então f(x) será o oposto de 2x ± 5, ou seja, será ±(2x ± 5). Vamos agora descobrir o valor de x que atende a igualdade f(x) = 2. Para isto, basta igualarmos: 2 = | 2x ± 5| Observe que há duas formas do módulo de 2x ± 5 ser igual a 2. Basta que 2x ± 5 seja igual a 2 ou então igual a ±2. Assim, devemos considerar cada um desses casos: 2x ± 5 = 2 Æ x = 7/2 2x ± 5 = -2 Æ x = -3/2 Assim, veja que apesar de esta ser aparentemente uma função similar às de primeiro grau, em realidade existem 2 valores de x que atendem a igualdade. Vamos agora esboçar o gráfico da função f(x) acima. Primeiramente, devemos obter a raiz da função, ou seja, o valor x que torna f(x) = 0. Para isso, basta igualarmos: | 2x ± 5 | = 0 2x ± 5 = 0 x = 5 / 2 MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 35 Portanto, esta função cruza o eixo horizontal em x = 5/2 = 2,5. Se tivéssemos a reta f(x) = 2x ± 5, sabemos que o seu gráfico seria assim: Veja que esta função cruza o eixo vertical em y = -5, pois: f(0) = 2.0 ± 5 f(0) = -5 Agora, para obtermos o gráfico de f(x) = | 2x ± ��_��EDVWD�³UHEDWHUPRV´�D�SDUWH�negativa do gráfico acima, afinal a função modular nunca apresenta valores negativos: Repare ainda que a função modular tem domínio no conjunto dos números reais (x pode assumir qualquer valor em R) e contradomínio no conjunto dos números reais não negativos (pois f(x) só pode assumir valores em R+). Matematicamente, temos f: R Æ R+. MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 36 Veja outro exemplo de função modular, agora com a variável x elevada à segunda potência: f(x) = | x2 + 5x + 6| Para sabermos as raízes desta equação, basta igualarmos a parte dentro do módulo a zero: 0 = x2 + 5x + 6 Resolvendo essa equação de segundo grau, você encontrará as raízes x = 2 e x = 3. Se desenhássemos o gráfico da função de segundo grau f(x) = x2 + 5x + 6, teríamos uma parábola com concavidade para cima, cruzando o eixo horizontal em x = 2 e em x = 3. O eixo y seria cruzado em y = 6, pois f(0) = 6. Ou seja: Para obtermos o gráfico da função modular f(x) = | x2 + 5x + 6 |, basta ³UHEDWHUPRV´�D�SDUWH�QHJDWLYD��REWHQGR� MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 37 Antes de prosseguirmos, veja a questão abaixo, que explora os conceitos básicos das funções modulares: 9. COPS/UEL ± CELEPAR ± 2010) Os números x = 7 e y = y0 > 0 verificam a equação: 12 5 3 4 13 5 x y x y� � Nessas condições: a) y0 = 4 b) y0 = 9 c) y0 = -16/7 d) y0 = 2 e) y0 = 1 RESOLUÇÃO: Se x = 7 e y = y0, temos a expressão: 0 012.7 5 3.7 4 13 5 y y� � 0 084 5 21 4 13 5 y y� � Para que o módulo da expressão 084 5 13 y� seja igual ao módulo da expressão 021 4 5 y� , temos apenas duas opções: 0 084 5 21 4 13 5 y y� � ou 0 084 5 21 4 13 5 y y� �§ · �¨ ¸© ¹ Resolvendo a primeira opção, temos: 0 05.84 5.5 13.21 13.4y y� � 0 0420 25 273 52y y� � 0 147 27 y � MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 38 Como o enunciado disse que y0 > 0, devemos descartar esta opção, que resulta em um valor negativo. Resolvendo a segunda opção, temos: 0 084 5 21 4 13 5 y y� �§ · �¨ ¸© ¹ 0 05.84 5.5 13.21 13.4y y� � � 0 0420 25 273 52y y� � � 0 9y Resposta: B MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 39 10. CESGRANRIO ± PETROBRÁS ± 2010) O valor de um caminhão do tipo A novo é de R$ 90.000,00 e, com 4 anos de uso, é de R$50.000,00. Supondo que o preço caia com o tempo, segundo uma função linear, o valor de um caminhão do tipo A, com 2 anos de uso, em reais, é de a) 40.000,00 b) 50.000,00 c) 60.000,00 d) 70.000,00 e) 80.000,00 RESOLUÇÃO: 6HMD�³W´�R�WHPSR�GH�XVR�GH�XP�FDPLQKmR�H�I�W��R�SUHoR�GHVWH�FDPLQKmR��HP� função do tempo de uso. Foi dito que esta é uma função linear, ou seja, uma função GH�SULPHLUR�JUDX��GR�WLSR��I�[�� �D[���E��2X�PHOKRU��XVDQGR�D�YDULiYHO�³W´� f(t) = a.t + b Sabemos que um caminhão novo (t = 0) tem preço f(0) = 90000. Ou seja, f(0) = a.0 + b 90000 = b Sabemos também que um caminhão com 4 anos de uso (t = 4) tem preço f(4) = 50000. Isto é: f(4) = a.4 + b 50000 = 4a + 90000 -40000 = 4a a = -10000 MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 40 Portanto, temos a função linear que nos dá a relação entre o tempo de uso e o preço do caminhão: f(t) = -10000t + 90000 Para t = 2 anos de uso, temos: f(2) = -10000 x 2 + 90000 = 70000 reais Resposta: D 11. CESGRANRIO ± PETROBRÁS ± 2010) A função geradora do gráfico abaixo é do tipo y = mx + n Então, o valor de m3 + n é a) 2 b) 3 c) 5 d) 8 e) 13 RESOLUÇÃO: Observe no gráfico que, para x = 3, temos y = 1. E para x = -2, temos y = -9. Como a reta é do tipo y = mx + n, temos que: 1 = m.3 + n -9 = m.(-2) + n MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 41 1 = 3m + n -9 = -2m + n Isolando n na primeira equação, temos: n = 1 ± 3m Substituindo na segunda equação, temos: -9 = -2m + (1 ± 3m) -9 = -2m + 1 ± 3m -10 = -5m m = 2 Logo, n = 1 ± 3m = 1 ± 3.2 = -5. Assim, m3 + n = 23 + (-5) = 3. Resposta: B 12. CESGRANRIO ± PETROBRÁS ± 2010) Uma loja de eletrodomésticos possui 1.600 unidades de liquidificadores em estoque. Uma recente pesquisa de mercado apontou que seriam vendidas 800 unidades a um preço de R$300,00, e que cada diminuição de R$ 5,00, no valor do produto, resultaria em 20 novas vendas. Qual valor de venda, em reais, permite que a receita seja máxima? a) 230,00 b) 240,00 c) 250,00 d) 270,00 e) 280,00 RESOLUÇÃO: Imagine a função f(p) = a.p + b, onde p é o preço de venda de cada liquidificador e f(p) é o número de unidades que poderiam ser vendidas naquele preço. Foi dito que para o preço p = 300 reais temos f(300) = 800 unidades vendidas. Uma queda de 5 reais no valor do produto (p = 295 reais) levaria a 20 vendas adicionais, ou seja, f(295) = 820 unidades. Assim, temos: MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 42 f(300) = a.300 + b f(295) = a.295 + b 800 = a.300 + b 820 = a.295 + b b = 800 ± 300a 820 = 295a + (800 ± 300a) 20 = -5a a = -4 b = 800 ± 300.(-4) b = 2000 Assim, temos f(p) = -4p + 2000. A receita é dada pela multiplicação do número de unidades vendidas, isto é, f(p), pelo preço unitário p: Receita(p) = f(p) x p Receita(p) = (-4p + 2000) x p Receita(p) = -4p2 + 2000p Note que a equação acima é uma função de segundo grau do tipo y = ax2 + bx + c, onde a = -4, b = 2000 e c = 0. Trata-se de uma parábola com concavidade para baixo, pois a < 0. Para descobrirmos a receita máxima, basta encontrarmos o vértice desta parábola. O valor de x do vértice é xvértice = -b / 2a, ou seja: pvértice = -2000 / (2 x -4) = 250 reais Portanto, o preço p = 250 reais é aquele que leva ao máximo da função Receita(p), ou seja, gera a receita máxima. Se você quisesse ainda descobrir o valor desta receita máxima, bastaria calcular o valor de Receita(250). Resposta: C MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 43 13. CESGRANRIO ± PETROBRÁS ± 2010) Um funcionário público tem uma poupança de R$200,00 e pretende utilizá-la para pagar a 1ª prestação de um empréstimo, a ser pago em 24 parcelas iguais de R$ 1.000,00. Sabendo-seque o valor da prestação não pode superar um terço do salário do funcionário, qual o menor valor, em reais, que ficará disponível, após o pagamento da 1ª prestação, para os demais gastos? a) 2.000,00 b) 2.200,00 c) 3.000,00 d) 800,00 e) 1.200,00 RESOLUÇÃO: Se a parcela (R$1000) deve ser menor ou igual a 1/3 do salário, então: 11000 3 Sd 3000 Sd Portanto, o salário deve ser maior ou igual a 3000 reais. O menor valor possível para este salário é 3000 reais. Após pagar 1000, sobram 2000 reais, e mais os 200 reais que o funcionário tinha na poupança, totalizando: 3000 ± 1000 + 200 = 2200 reais Resposta: B 14. CESGRANRIO ± PETROBRÁS ± 2010) Em uma festa comunitária, uma barraca de tiro ao alvo dá um prêmio ao cliente de R$ 30,00, cada vez que o mesmo acerta a área central do alvo. Caso contrário, o cliente paga R$ 10,00. Um indivíduo deu 50 tiros e pagou R$ 100,00. Nessas condições, o número de vezes que ele ERROU o alvo foi a) 10 b) 20 c) 25 d) 35 e) 40 RESOLUÇÃO: MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 44 Seja C o número de vezes que o jogador acertou o alvo, e E o número de vezes que ele errou. Sabemos que ao todo foram 50 jogadas, ou seja: C + E = 50 Como em cada acerto o jogador ganha 30 reais, o todo ele ganhou 30 x C reais. E, como a cada erro o jogador perde 10 reais, ao todo ele perdeu 10 x E reais. Ao todo, ele pagou 100 reais, ou seja, ficou com um saldo de -100 reais: 30C ± 10E = -100 Isolando C na primeira equação, temos que C = 50 ± E. Substituindo nesta última, temos: 30 x (50 ± E) ± 10E = -100 1500 ± 30E ± 10E = -100 1600 = 40E E = 40 Logo, ele errou 40 vezes. Resposta: E 15. CESGRANRIO ± BACEN ± 2010) Gabriel brinca com 24 moedas de R$ 1,00. Inicialmente, ele forma com elas três pilhas. Em seguida, dobra a segunda pilha colocando nela moedas retiradas da primeira; depois, dobra a terceira com moedas retiradas da segunda e, finalmente, dobra o que restou na primeira pilha com moedas retiradas da terceira, ficando, assim, as três pilhas com o mesmo número de moedas. O número de moedas que havia, no início, na pilha mais alta, era (A) 6 (B) 7 (C) 8 (D) 11 (E) 12 RESOLUÇÃO: Imagine que temos A moedas na primeira pilha e B moedas na segunda. Assim, a terceira pilha terá o restante, ou seja, 24 ± A ± B. Vamos repetir os passos de Gabriel: - dobrar a segunda pilha colocando nela moedas retiradas da primeira: MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 45 Com isso, a segunda pilha ficou com 2B moedas, e a primeira pilha ficou com A ± B moedas. - dobrar a terceira com moedas retiradas da segunda: Com isso, a terceira pilha ficou com 2 x (24 ± A ± B), isto é, 48 ± 2A ± 2B moedas. Já a segunda pilha ficou com: 2B ± (24 ± A ± B) = 3B + A ± 24 moedas - dobrar o que restou na primeira pilha com moedas retiradas da terceira Com isso, a primeira pilha ficou com 2 x (A ± B) = 2A ± 2B moedas. Já a terceira ficou com: 48 ± 2A ± 2B ± (A ± B) = 48 ± 3A ± B moedas As três pilhas ficaram com o mesmo número de moedas. Ou seja: 2A ± 2B = 3B + A ± 24 = 48 ± 3A ± B Podemos separar duas equações: 2A ± 2B = 3B + A ± 24 3B + A ± 24 = 48 ± 3A ± B Simplificando as equações, temos: A = 5B ± 24 4B + 4A = 72 Dividindo a segunda equação por 4 temos: A = 5B ± 24 B + A = 18 Substituindo A na segunda equação pela expressão 5B ± 24 temos: B + (5B ± 24) = 18 6B = 42 B = 7 A = 11 Assim, a primeira pilha tinha 11 moedas, a segunda tinha 7 e a terceira tinha o restante, ou seja, 24 ± 11 ± 7 = 6 moedas. MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 46 O número de moedas que havia, no início, na pilha mais alta, era 11. Resposta: D 16. CESGRANRIO ± BNDES ± 2011) Numa prova de 45 questões, cada questão respondida corretamente vale 8 pontos, e 7 pontos são deduzidos a cada questão errada. Uma pessoa faz essa prova e fica com nota zero. Quantas questões essa pessoa acertou? (A) 0 (B) 15 (C) 21 (D) 24 (E) 30 RESOLUÇÃO: Suponha que uma pessoa acertou C questões, tendo errado o restante, ou seja, 45 ± C. Como cada acerto vale 8 pontos, ela somou 8C pontos. E como cada erro gera a dedução de 7 pontos, essa pessoa perdeu 7 x (45 ± C). A pontuação total foi zero, portanto: 8C = 7 x (45 ± C) 8C = 315 ± 7C 15C = 315 C = 21 Resposta: C 17. CESGRANRIO ± BNDES ± 2011) Uma banca de jornal vende figurinhas a 12 centavos cada, se a pessoa comprar até 24 figurinhas. Para comprar de 25 até 48 figurinhas, o preço unitário passa a 11 centavos, e, para comprar acima de 48 figurinhas, o preço unitário passa a 10 centavos. Os irmãos Aldo, Baldo e Caldo colecionam um álbum cada um deles, e, apesar de ainda faltarem figurinhas para completar seu álbum, Caldo não tem dinheiro para comprar mais figurinhas. Aldo e Baldo precisam de 24 figurinhas cada um para completar suas coleções e ambos têm o dinheiro exato para comprar individualmente as figurinhas que faltam. Caldo vai à banca com o dinheiro de seus irmãos e compra figurinhas suficientes para que todos completem seus álbuns e ainda traz um troco de 6 centavos. Quantas figurinhas faltam para Caldo completar seu álbum? MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 47 (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 9 RESOLUÇÃO: Sabemos que o dinheiro de Aldo permite comprar exatamente 24 figurinhas. Para esta quantidade, o preço unitário é de 12 centavos. Portanto, Aldo tem 24 x 0,12 = 2,88 reais. O mesmo vale para Baldo. Assim, Caldo foi à banca com um total de 2,88 + 2,88 = 5,76 reais. Como ele voltou para casa com 6 centavos, ele gastou 5,70 reais na banca Vejamos quantas figurinhas podem ser compradas ao preço unitário de 10 centavos (válido para compras acima de 48 unidades): 5,70 / 0,10 = 57 figurinhas Como 48 figurinhas foram destinadas aos seus irmãos, então Caldo ficou com 57 ± 48 = 9 figurinhas, que foram suficientes para completar o seu álbum. Resposta: D 18. CESGRANRIO ± BNDES ± 2010) Certa marca de café é comercializada exclusivamente em embalagens de 250 g ou de 400 g. Se um consumidor dessa marca comprar uma embalagem de cada, gastará, ao todo, R$ 3,30. Se, em vez disso, esse consumidor comprar o correspondente a 900 g em embalagens desse café, pagará, ao todo, R$ 4,60. A diferença, em reais, entre os preços das embalagens de 400 g e de 250 g é (A) 0,40 (B) 0,50 (C) 0,60 (D) 0,70 (E) 0,80 RESOLUÇÃO: Seja P o preço de uma embalagem pequena e G o preço de uma embalagem grande. Ao comprar uma embalagem de cada, o cliente gasta 3,30 reais: P + G = 3,3 G = 3,3 ± P MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 48 Para comprar exatamente 900g, é preciso adquirir duas embalagens pequenas e uma grande (pois 2 x 250 + 400 = 900). Neste caso o cliente gasta 4,60: 2P + G = 4,60 2P + (3,3 ± P) = 4,60 P+ 3,3 = 4,60 P = 1,3 reais Logo, G = 3,3 ± 1,3 = 2 reais Assim, a diferença de preço entre a embalagem grande e a pequena é de 2 ± 1,3 = 0,7 reais. Resposta: D 19. CESGRANRIO ± BNDES ± 2006) Qual o valor de x no sistema (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 3 (E) 4 RESOLUÇÃO: Podemos começar isolando y na primeira equação: y = 2x + z ± 4 Agora podemos fazer essa substituição nas outras duas equações, obtendo: x + 3(2x + z ± 4) + z = 14 3x + 2(2x + z ± 4) ± 4z = 0 Simplificando-as, temos: 7x +4z = 26 7x ± 2z = 8 MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 49 Isolando 7x na primeira equação, temos: 7x = 26 ± 4z. Substituindo na segunda, temos: (26 ± 4z) ± 2z = 8 18 ± 6z = 0 z = 3 Portanto, 7x = 26 ± 4.3 x = 2 y = 2x + z ± 4 y = 2.2 + 3 ± 4 y = 3 Resposta: C 20. CESGRANRIO ± BNDES ± 2004) Para arrecadar R$ 240,00 a fim de comprar um presente para um colega que se aposentava, os funcionários de uma empresa fizeram um rateio. No dia do pagamento, 5 funcionários resolveram não participar, o que aumentou a quota de cada um dos demais em R$ 8,00. Quantos funcionários efetivamente participaram do rateio? (A) 8 (B) 9 (C) 10 (D) 12 (E) 15 RESOLUÇÃO: Seja N o número de funcionários e P o valor que cada um pagaria originalmente. Assim, N x P = 240 P = 240 / N Com a desistência de 5 funcionários, ficaram N ± 5, e cada um pagou 8 reais a mais, ou seja, P + 8, o que também totalizou 240 reais: (N ± 5) x (P + 8) = 240 MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 50 (N ± 5) x (240/N + 8) = 240 240 + 8N ± 1200/N ± 40 = 240 8N ± 1200/N = 40 8N2 ± 1200 = 40N 8N2 ± 40N ± 1200= 0 N2 ± 5N ± 150= 0 Resolvendo essa equação de segundo grau, temos: N = 15 ou N = -10 Como o número de funcionários deve ser um valor positivo, devemos adotar a solução N = 15. Com a desistência de 5 funcionários, apenas 10 efetivamente participaram do rateio. Resposta: C 21. CESGRANRIO ± BNDES ± 2011) Na cantina de uma fábrica, o lanche constituído de sanduíche e suco custa R$ 4,00. O sanduíche custa R$ 2,40 a mais que o suco. O preço do suco, em reais, é (A) 0,80 (B) 1,00 (C) 1,20 (D) 1,40 (E) 1,60 RESOLUÇÃO: Sabemos que: sanduíche + suco = 4,00 sanduíche = suco + 2,40 Podemos usar a segunda equação para fazer uma substituição na primeira: (suco + 2,40) + suco = 4,00 2 x suco = 1,60 suco = 0,80 reais Resposta: A MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 51 22. COPS/UEL ± CELEPAR ± 2010) Uma pessoa, participando de um concurso, responde metade das questões de Matemática na primeira hora. Na segunda hora, resolveu metade do restante e, na terceira hora, respondeu às 9 últimas questões. Nessas condições, a prova de Matemática tinha: a) 30 questões b) 34 questões c) 36 questões d) 38 questões e) 40 questões RESOLUÇÃO: Seja Q a quantidade de questões da prova. Assim, Q/2 foram respondidas na primeira hora, restando outras Q/2 questões. Destas, metade foram resolvidas na segunda hora, isto é, (Q/2)/2 = Q/4. Assim: Total de questões = primeira hora + segunda hora + terceira hora Q = Q/2 + Q/4 + 9 4Q = 2Q + Q + 36 Q = 36 Resposta: C 23. CEPERJ ± PREF. SÃO GONÇALO ± 2011) Seja 0, se x é um número racional( ) 2, se x é um número irracional f x x ° ® �°¯ , o valor de ( 6) ( 16) (3,2) ( 8) f f f f � � é: a) 3 1� b) 2 3 1� c) 6 d) 6 1� e) 2 RESOLUÇÃO: Sabemos que 6 e 8 não possuem raiz quadrada exata. Portanto, 6 e 8 são irracionais. Seguindo a regra dada pelo enunciado ( ( ) 2f x x � , para x irracional), temos: MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 52 ( 6) 6 2f � e ( 8) 8 2f � Sabemos que 16 é igual a 4, que é um número racional. Da mesma forma, 3,2 também é racional. Portanto, seguindo a regra do enunciado (f(x) = 0, se x é racional), teremos: ( 16) 0f e (3,2) 0f Logo, a expressão ( 6) ( 16)(3,2) ( 8) f f f f � � pode ser trabalhada da seguinte forma: ( 6) ( 16) ( 6 2) 0 6 2 (3,2) ( 8) 0 ( 8 2) 8 2 f f f f � � � � � � � � Notando que 6 3 2 3 2 u u , e 8 4 2 2 2 u u , temos: 6 2 3 2 2 2( 3 1) ( 3 1) 3 1 18 2 2 2 2 2 � u � � � �� � Resposta: A. 24. CEPERJ ± SEPLAG/RJ ± 2012) Um controle remoto de TV e mais as duas pilhas necessárias para seu funcionamento podem ser comprados em certo site da internet por R$30,00. O controle, apenas, custa R$16,00 reais a mais que o preço das duas pilhas. O preço de uma pilha é: A) R$ 3,50 B) R$ 4,00 C) R$ 5,50 D) R$ 7,00 E) R$ 8,00 RESOLUÇÃO: Seja 2P o preço das duas pilhas juntas. O controle remoto custa 16 reais a mais que as duas pilhas, ou seja, custa 2P + 16. MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 53 Sabemos também que o preço do controle remoto e mais as duas pilhas é igual a 30, ou seja: Controle + Pilhas = 30 (2P+ 16) + 2P = 30 4P = 14 P = 14 / 4 = 7 / 2 = 3,5 Portanto, o preço de uma pilha é igual a R$3,50. Resposta: A 25. CEPERJ ± PREFEITURA SÃO GONÇALO ± 2011) Em um determinado concurso foram totalizados 1500 candidatos inscritos, entre homens e mulheres. No dia da prova faltaram 4 9 das mulheres e estavam presentes 5 6 dos homens. E verificou-se que o número de homens e mulheres presentes no dia da prova era o mesmo. A porcentagem de mulheres inscritas nesse concurso foi de: a) 30% b) 40% c) 45% d) 50% e) 60% RESOLUÇÃO: Vamos usar a letra m para representar o total de mulheres inscritas e h para representar o total de homens inscritos no concurso. De início, sabemos que: h + m = 1500 Faltaram 4 9 GDV� PXOKHUHV�� &RPR� Mi� YLPRV�� D� H[SUHVVmR� ³GDV´� SRGH� VHU� substituída pelo símbolo de multiplicação, da seguinte forma: 4 9 das mulheres = 4 9 m O número de mulheres presentes, portanto, foi: MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 54 4 5 9 9 m m m� O número de homens presente, conforme o enunciado, foi de 5 6 h . E, se o número de homens e mulheres presentes foi igual, temos: 5 5 9 6 m h Logo, 6 2 9 3 h m m . Substituindo h na expressão h+m=1500 por 2 3 m , temos: 2 1500 3 5 1500 3 31500 900 5 m m m m � u Assim, as mulheres inscritas eram 900 em um total de 1500 candidatos. Percentualmente, elas eram: 900 9 3 0,6 60% 1500 15 5 Resposta: E. 26. FGV ± CAERN ± 2010) Em um cofrinho há R$6,00 em moedas de 10 centavos e de 25 centavos. A quantidade de moedas de 10 centavos é um múltiplo de 7. Quantas moedas de 10 centavos háa mais do que moedas de 25 centavos? a) 32 b) 25 c) 18 d) 11 e) 4 RESOLUÇÃO: Como o número de moedas de 10 centavos é múltiplo de 7, vamos dizer que WHPRV�³�1´�PRHGDV�GH����FHQWDYRs, e M moedas de 25 centavos. MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 55 Ao todo, sabemos que temos 6 reais, isto é: 6 = 7N x 0,10 + M x 0,25 6 = 0,7N + 0,25M Não temos mais informações, mas sabemos que N e M devem ser números naturais (afinal não há número negativo de moedas, ou fracionário). Para simplificar as contas, podemos multiplicar ambos os lados da equação acima por 4 (pois 0,25 x 4 = 1). Veja: 4 6 4 0,7 4 0,25 24 2,8 24 2,8 N M N M M N u u � u � � Podemos, agora, ir testando valores para N (1, 2, 3, 4, 5 etc.) até obter um número natural para M. Se N = 1, temos: M = 24 ± 2,8 x 1 = 21,2 Veja que N não pode ser 1, pois com isso M seria um número fracionário. Testando outros valores de N, veja o que acontece quando N = 5: M = 24 ± 2,8 x 5 = 24 ± 14 = 10 Portanto, N = 5 e M = 10. Isto é, temos 10 moedas de 25 centavos e 7N, isto é, 35 moedas de 10 centavos. Veja que isso totaliza 6 reais: 10 x 0,25 + 35 x 0,10 = 2,5 + 3,5 = 6 Assim, a diferença entre o número de moedas de 10 e de 25 centavos é de 35 ± 10 = 25 (letra B). Resposta: B MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 56 27. FGV ± MEC ± 2008) Em uma sala há homens, mulheres e crianças. Se todos os homens fossem retirados da sala, as mulheres passariam a representar 80% dos restantes. Se, ao contrário, fossem retiradas todas as mulheres, os homens passariam a representar 75% dos presentes na sala. Com relação ao número total de pessoas na sala, as crianças correspondem a: (A) 12,5% (B) 17,5% (C) 20% (D) 22,5% (E) 25% RESOLUÇÃO: Chamemos de H, M e C o número de homens, mulheres e crianças, respectivamente. Se saírem todos os homens da sala, sobram M + C pessoas. Desta quantidade, M representa 80%. Isto é: M = 80% x (M + C) M = 0,8M + 0,8C 0,2M = 0,8C M = 4C Se saírem todas as mulheres da sala, sobram H + C pessoas. Desta quantidade, H representa 75%, ou seja: H = 75% x (H + C) 0,25H = 0,75C H = 3C Portanto, o total de pessoas na sala é de: H + M + C = 3C + 4C + C = 8C Veja que 8C corresponde ao total, isto é, 100% das pessoas na sala. Assim, podemos montar a proporção abaixo para descobrir o percentual X que as crianças (C) representam: MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 57 8C ------------------100% C --------------------X Efetuando a multiplicação cruzada (nas diagonais), temos: 8C x X = C x 100% 8X = 1 X = 1/8 = 0,125 = 12,5% Assim, as crianças representam 12,5% do total de pessoas que estavam inicialmente na sala. Resposta: A 28. FGV ± SEFAZ/RJ ± 2011) A soma de dois números é 120, e a razão entre o menor e o maior é 1/2. O menor número é (A) 20 . (B) 25 . (C) 30 . (D) 35 . (E) 40 . RESOLUÇÃO: Sejam A e B os dois números do enunciado. A soma deles é 120: A + B = 120 E a razão entre eles é de 1/2. Considerando que A é o menor deles, então: 1 2 A B , portanto B = 2A Substituindo B por 2A na primeira equação, temos: A + 2A = 120 3A = 120 A = 40 Resposta: E MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 58 29. CEPERJ ± PREF. SÃO GONÇALO ± 2011) Os irmãos Pedro e Paulo estudam no 8º ano do Ensino Fundamental e entraram em uma papelaria para comprar lápis e canetas de que precisavam para o semestre. As canetas que compraram foram todas do mesmo preço. Os lápis que compraram foram também todos do mesmo preço. Pedro comprou 2 canetas e 5 lápis e pagou R$16,50. Paulo comprou 3 canetas e 2 lápis e pagou também R$16,50. Assim, quem comprar 1 caneta e um lápis, iguais aos comprados pelos irmãos, pagará: a) R$6,00 b) R$6,20 c) R$6,50 d) R$6,75 e) R$6,90 RESOLUÇÃO: Temos duas variáveis nessa questão: o preço do lápis, que chamaremos de L, e o preço da caneta, que chamaremos de C. Para descobri-las, precisamos de 2 equações, que foram fornecidas pelo enunciado. Veja: - Pedro comprou 2 canetas e 5 lápis e pagou R$16,50. Matematicamente, podemos escrever a frase acima como: 2 5 16,50C Lu � u - Paulo comprou 3 canetas e 2 lápis e pagou também R$16,50. Ou seja, 3 2 16,50C Lu � u Temos, portanto, 2 equações e duas variáveis, montando o sistema linear abaixo: 2 5 16,50 3 2 16,50 C L C L u � u ® u � u ¯ Para resolvê-lo usaremos o método da substituição, que consiste em isolar uma variável em uma equação e substituí-la na outra. Vamos isolar L na primeira equação: MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 59 2 5 16,50 5 16,50 2 16,50 2 5 C L L C CL u � u u � u � u Substituindo a expressão encontrada acima na segunda equação, temos: � � 3 2 16,50 16,50 23 2 16,50 5 15 2 16,50 2 82,5 15 33 4 82,5 11 49,5 4,5 C L CC C C C C C C u � u � u§ ·u � u ¨ ¸© ¹ � u � � � Como o preço da caneta é C = 4,5, podemos substituir esse valor em qualquer das equações para obter o valor de L: 16,50 2 5 16,50 2 4,5 5 7,50 1,50 5 CL L L � u � u Portanto, quem comprar 1 caneta e 1 lápis pagará 4,50 + 1,50 = 6,00. Resposta: A. 30. CEPERJ ± SEEDUC ± 2009) No sistema 0,3 1,2 2,4 0,5 0,8 0,9 x y x y � ® � �¯ o valor de x é: a) 1 b) -1 c) 0 d) 2 e) 2/3 RESOLUÇÃO: MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 60 Para facilitar as contas, podemos multiplicar os dois lados das duas equações por 10. Veja: 3 12 24 5 8 9 x y x y � ® � �¯ Vamos isolar a variável y na primeira equação: 24 3 8 12 4 x xy � � Substituindo na segunda equação, podemos obter x: 5 8 9 85 8 ( ) 9 4 5 2 (8 ) 9 5 16 2 9 7 7 1 x y x x x x x x x x � � �� u � � u � � � � � Resposta: A. 31. CEPERJ ± SEEDUC ± 2009) A equação 2 0x bx c� � possui raízes 3 e 5. Então, b+c é igual a: a) 7 b) 10 c) 15 d) 19 e) 23 RESOLUÇÃO: Veja na equação do enunciado que a = 1. Sendo r1 e r2 as duas raízes de uma equação de segundo grau, essa equação pode ser escrita da seguinte forma: ( 1)( 2) 0a x r x ru � � Portanto, a equação do enunciado pode ser escrita como: 1 ( 3)( 5) 0x xu � � MATEMÁTICA P/ POLÍCIA MILITAR-PE TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 06 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br
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