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Aula 07 Matemática e suas Tecnologias p/ ENEM 2016 Professores: Arthur Lima, Hugo Lima MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 1 AULA 07: Funções exponenciais e logarítmicas SUMÁRIO PÁGINA 1. Teoria 02 2. Resolução de exercícios 08 3. Questões apresentadas na aula 37 4. Gabarito 49 Olá! Nesta sétima aula aprenderemos os tópicos relacionados a funções exponenciais e funções logarítmicas. Tenha uma excelente aula. Permaneço à disposição e deixo abaixo meus contatos: E-mail: ProfessorArthurLima@hotmail.com Facebook: www.facebook.com/ProfArthurLima Ah, e não deixe de me seguir no aplicativo Periscope, onde transmito vídeos gratuitos ao vivo com dicas adicionais para seu estudo: www.periscope.tv/arthurrrl, ou simplesmente busque @ARTHURRRL no aplicativo. 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 2 1. TEORIA 1.1.FUNÇÕES EXPONENCIAIS De maneira geral, dizemos que funções do tipo f(x) = ax são funções exponenciais. A função f(x) = 2x é um exemplo de função exponencial. Repare que, neste caso, a variável x encontra-se no expoente. Numa função exponencial do tipo f(x) = ax �� R� FRHILFLHQWH� ³D´� precisa ser maior do que zero, e também diferente de 1 (afinal 1 elevado a qualquer número é sempre igual a 1). Você verá que todos os valores de f(x) serão positivos. Assim, a função exponencial tem domínio no conjunto dos números reais (R) e contradomínio no conjunto dos números reais positivos (isto é, o zero não está incluso). Ou seja, temos uma função do tipo f: R Æ R+*. Se a > 1, a função é crescente. Já se 0 < a < 1, a função é decrescente. A título de exemplo, veja como são os gráficos de f(x) = 2x (crescente) e de g(x) = 0,5x (decrescente): Repare que g(x) = 0,5x aproxima-se bastante do eixo horizontal à medida que o valor de x cresce (para a direita), entretanto esta função nunca toca o eixo horizontal. Da mesma forma, f(x) = 2x aproxima-se 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 3 bastante do eixo horizontal à medida que o valor de x decresce (para a esquerda), mas esta função também nunca toca o eixo horizontal. Um caso especial da função exponencial é aquele onde o coeficiente D�p�R�IDPRVR�³Q~PHUR�GH�(XOHU´��UHSUHVHQWDGR�SHOD�OHWUD�³H´��H�FXMR�YDORU� é um número irracional: e = 2,718281... Trata-se da função f(x) = ex que, como veremos ao estudar as funções logarítmicas, é o inverso da função g(x) = lnx. Esta função f(x) = ex é crescente, dado que e > 1: 1.2 FUNÇÕES LOGARÍTMICAS Antes de conhecermos as funções logarítmicas, penso ser interessante relembrar o conceito de logaritmo e suas principais propriedades. Sabemos que 32 = 9. Portanto, o número ao qual 3 precisa ser elevado para atingir o valor 9 é o número 2. É exatamente isto que o logaritmo expressa. Ou seja, o logaritmo de 9 na base 3 é 2: log39 = 2. Grave esta relação: 32 = 9 log39 = 2 De maneira equivalente, podemos dizer que: 24 = 16 log216 = 4 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 4 Na expressão logaE� � F�� FKDPDPRV� R� Q~PHUR� ³D´� GH� EDVH� GR� logaritmo. Veja que o resultado do logaritmo (c) é justamente o expoente DR�TXDO�GHYH�VHU�HOHYDGD�D�EDVH�³D´�SDUD�DWLQJLU�R�YDORU�E�� De modo bastante resumido, as propriedades mais importantes dos logaritmos são: a) logbaa b . Exemplo: 175log5 17 b) log .logna ab n b . Exemplo: 25 5log 12 2.log 12 c) log ( . ) log loga a ab c b c � . Exemplo: 2 2 2log (3.4) log 3 log 4 � d) log ( / ) log loga a ab c b c � . Exemplo: 2 2 2log (3 / 4) log 3 log 4 � e) loglog log c a c bb a . Exemplo: 52 5 log 10log 10 log 2 Para exercitar as propriedades do logaritmo, resolva a questão a seguir: 1. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Encontre o valor de X na expressão abaixo: logX = log 5 + log2 5 + log2 RESOLUÇÃO: Se logX = log 5 + log2 5 + log2, então podemos dizer também que: log log 5 log2 5 log210 10X � � Lembrando das propriedades das potências, temos que: log log 5 log2 5 log210 10 10 10X u u 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 5 E lembrando da propriedade dos logaritmos de que log b aa b , temos: 5 2 5 2X u u 20X Resposta: 20 Obs.: na resolução acima utilizamos a propriedade a) dos logaritmos. Veja uma segunda forma de resolver (e mais rápida), com base na propriedade c) que estudamos: logX = log 5 + log2 5 + log2 logX = log( 5 ×2 5 ×2) logX = log(20) X = 20 A função f(x) = log5(x) é um exemplo de função logarítmica. Veja que nela a variável x encontra-se dentro do operador logaritmo. De maneira mais genérica, dizemos que as funções do tipo f(x) = loga(x) são funções logarítmicas. Assim como nas exponenciais, o coeficiente a precisa ser positivo (a > 0) e diferente de 1. Aqui há uma inversão: o domínio é formado apenas pelos números reais positivos (pois não há logaritmo de número negativo) e o contradomínio é o conjunto dos números reais. Ou seja, temos f: R+* Æ R. Para exercitar, vamos calcular o domínio da função f(x) = log2(3x ± 1). Veja que é preciso que 3x ± 1 seja positivo, ou seja: 3x ± 1 > 0 x > 1/3 Assim, o domínio é D = {x R | x > 1/3}. 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 6 Se a > 1, a função é crescente. Já se 0 < a < 1, a função é decrescente. A título de exemplo, veja os gráficos de f(x) = log2x e de g(x) = log0,5x: Observe ainda a relação entre os gráficos da função logarítmica crescente f(x) = log2x e da função exponencial crescente g(x) = 2x: Repare que estes gráficos são simétricos em relação à reta SRQWLOKDGD��TXH�p�FRQKHFLGD�FRPR�³ELVVHWUL]�GRV�TXDGUDQWHV� tPSDUHV´��e� 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 7 FRPR�VH�HVWD�OLQKD�IXQFLRQDVVH�FRPR�XP�³HVSHOKR´�HQWUH�DV�GXDV�IXQo}HV�� de modo que uma reflete a outra. Da mesma forma, veja a relação entre os gráficos da função logarítmica decrescente f(x) = log0,5x e da função exponencial decrescente g(x) = 0,5x: Mais uma vez os gráficos também são simétricos em relação à bissetriz dos quadrantes ímpares. É por isso que dizemos que as funções logarítmica e exponencial são inversas entre si. 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof.Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 8 2. RESOLUÇÃO DE EXERCÍCIOS Trabalharemos agora alguns exercícios de fixação, quatro do ENEM e também questões de outros vestibulares. O assunto desta aula não é um assunto muito cobrado pelo ENEM, mas pode cair! Lembre-se: é muito importante que você execute os cálculos à mão, pois é assim que você deverá fazer na hora da prova. Além disso, é com a prática que vamos ficar cada vez melhores. 2. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Diga se a função abaixo é uma função exponencial: f(x) = (-2)x RESOLUÇÃO: Sabemos que uma função exponencial é do tipo f(x) = ax, onde a deve ser um número positivo (a>0) e diferente de 1. Na função do enunciado WHPRV�XP�Q~PHUR�QHJDWLYR�QD�EDVH��SRVLomR�³D´��e, portanto, não é uma exponencial. RESPOSTA: Sim 3. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Calcule f(8) na função abaixo: f(x) = 2. Log6(3x/4) RESOLUÇÃO: Para obter f(8), basta substituir x por 8: 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 9 f(x) = 2. Log6(3x/4) f(8) = 2. Log6(3.8/4) f(8) = 2. Log6(24/4) f(8) = 2. Log6(6) = 2 RESPOSTA: 2 4. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Calcule o valor de y na expressão abaixo para x = 3. y = 500 ڄ 2x RESOLUÇÃO: Com x = 3, temos: y = 500 . 23 y = 500 . 8 y = 4000 RESPOSTA: 4000 5. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Encontre o valor de x na função abaixo para y = 640. y = 10 . 2x RESOLUÇÃO: Sendo y = 640, temos: y = 10 . 2x 640 = 10 . 2x 64 = 2x 26 = 2x Portanto, x = 6. RESPOSTA: 6 6. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Sendo x a variável e r e NJ duas constantes, encontre a relação entre r e NJ�QD�LJXDOGDGH�DEDL[R: eNJ[ = (1+r)x 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 10 RESOLUÇÃO: Como temos variáveis nos expoentes, devemos lembrar de utilizar logaritmos para resolver. Podemos igualar os logaritmos neperianos (ln) de ambos os lados, e em seguida utilizar as propriedades básicas dos logaritmos: ln (eNJx) = ln(1+r)x NJx.ln (e) = x.ln(1+r) NJx.1 = x.ln(1+r) NJx = x.ln(1+r) NJ� �OQ���U� eNJ = 1 + r eNJ ± 1 = r RESPOSTA: eNJ ± 1 = r 7. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Sabendo que f(5) = 1 2 para a função f(x) = logb x, descubra qual a base b do logaritmo dessa função. RESOLUÇÃO: f(x) = logb x f(5) = logb 5 1/2 = logb 5 b1/2 = 5 5b b = 25 RESPOSTA: 25 8. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Reescreva a função abaixo em função da variável y: y = 10x+3 - 7 RESOLUÇÃO: Temos: 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 11 y = 10x+3 ± 7 y + 7 = 10x+3 log (y + 7) = log 10x+3 log (y + 7) = (x + 3) . log 10 log (y + 7) = (x + 3) . 1 log (y + 7) = x + 3 log (y + 7) ± 3 = x RESPOSTA: x = log (y + 7) ± 3 9. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Reescreva a função abaixo em função da variável y: y = 53x RESOLUÇÃO: Tirando o logaritmo de base 5 dos dois lados, ficamos com: log5 (y) = log5 (53x) log5 (y) = 3x.log5 (5) log5 (y) = 3x.1 log5 (y) = 3x (1/3) . log5 (y) = x log5 (y1/3) = x � �35log y = x RESPOSTA: x = � �35log y 10. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Encontre a expressão que dá o valor de x a partir da igualdade abaixo: 6 25 2 x RESOLUÇÃO: 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 12 Temos: 6 25 2 x 6x = 2 . 25 (2.3)x = 2.25 log(2.3)x = log(2.25) x. log(2.3) = log(2.25) x. (log2 + log3) = log2 + log25 Vamos tentar substituir o log25 por outros mais usuais. Vamos WHQWDU�³IRUoDU´�DSDUHFHU�DOJXP�ORJDULWPR�FRQKHFLGR��8PD�SRVVLELOLGDGH�p� lembrar que 25 = 100 / 4. Assim, x. (log2 + log3) = log2 + log(100/4) x. (log2 + log3) = log2 + (log100 - log4) x. (log2 + log3) = log2 + (log102 ± log22) x. (log2 + log3) = log2 + (2.log10 ± 2.log2) x. (log2 + log3) = log2 + 2.1 ± 2.log2 x. (log2 + log3) = 2 ± log2 x = (2 ± log2) / (log2 + log3) RESPOSTA: x = (2 ± log2) / (log2 + log3) 11. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Calcule f(0) na função abaixo: f(x) = 20 + 15log125(x + 5) RESOLUÇÃO: Para obter f(0), basta substituir x por 0. Assim, f(x) = 20 + 15 x log125(x + 5) f(0) = 20 + 15 x log125(0 + 5) f(0) = 20 + 15 x log125(5) 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 13 Repare que 53 = 125, ou seja, 1/335 125 125 . Sabendo disso, temos: f(0) = 20 + 15 x log125(1251/3) f(0) = 20 + 15 x (1/3) x log125(125) f(0) = 20 + 15 x (1/3) x 1 f(0) = 20 + 5 = 25 RESPOSTA: 25 12. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Encontre o valor de x de forma que a imagem da função abaixo seja 243. f(x) = 3x+3 RESOLUÇÃO: Sabemos que o conjunto imagem nos mostra os valores que f(x) assume para cada valor que x possa assumir, ou seja, para cada valor do domínio. Pelas regras de fatoração, sabemos que 243 = 3 x 3 x 3 x 3 x 3 = 35. Substituindo na função, para que a imagem seja 243, temos: 243 = 3x+3 35 = 3x+3 5 = x + 3 x = 2 RESPOSTA: 2 Texto para a questão 13 A população mundial está ficando mais velha, os índices de natalidade diminuíram e a expectativa de vida aumentou. No gráfico seguinte, são apresentados dados obtidos por pesquisa realizada pela Organização das Nações Unidas (ONU), a respeito da quantidade de pessoas com 60 anos ou mais em todo o mundo. Os números da coluna da direita representam as faixas percentuais. Por exemplo, em 1950 havia 95 milhões de pessoas 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 14 com 60 anos ou mais nos países desenvolvidos, número entre 10% e 15% da população total nos países desenvolvidos. 13. ENEM - 2009) Suponha que o modelo exponencial y = 363e0,03x, em que x = 0 corresponde ao ano 2000, x = 1 corresponde ao ano 2001, e assim sucessivamente, e que y é a população em milhões de habitantes no ano x, seja usado para estimar essa população com 60 anos ou mais de idade nos países em desenvolvimento entre 2010 e 2050. Desse modo, considerando e0,3 = 1,35, estima-se que a população com 60 anos ou mais estará, em 2030, entre A) 490 e 510 milhões. B) 550 e 620 milhões. C) 780 e 800 milhões. D) 810 e 860 milhões. E) 870 e 910 milhões. RESOLUÇÃO: Veja que x = 0 corresponde ao ano 2000, x = 1 corresponde ao ano 2001, e assim sucessivamente. Logo, o ano 2030 corresponde a x = 30. Substituindo esse valor na função que dá a população, temos: y = 363e0,03x y = 363e0,03(30) 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIASP/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 15 y = 363e0,9 y = 363e0,3+0,3+0,3 y = 363e0,3e0,3e0,3 y = 363(1,35)(1,35)(1,35) y = 893 milhões Resposta: E 14. ENEM - 2013) Em setembro de 1987, Goiânia foi palco do maior acidente radioativo ocorrido no Brasil, quando uma amostra de césio-137, removida de um aparelho de radioterapia abandonado, foi manipulada inadvertidamente por parte da população. A meia-vida de um material radioativo é o tempo necessário para que a massa desse material se reduza à metade. A meia-vida do césio-137 é 30 anos e a quantidade restante de massa de um material radioativo, após t anos, é calculada pela expressão � � � � · 2,7 ktM t A , onde A é a massa inicial e k é uma constante negativa. Considere 0,3 como aproximação para log102. Qual o tempo necessário, em anos, para que uma quantidade de massa do césio-137 se reduza a 10% da quantidade inicial? A) 27 B) 36 C) 50 D) 54 E) 100 RESOLUÇÃO: Utilizaremos nessa questão as seguintes propriedades: log ( / ) log loga a ab c b c � log .logna ab n b 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 16 Primeiramente, vamos encontrar o valor da constante k. A meia- vida do césio-137 é de 30 anos. Logo, para M(t) = A/2 (correspondente à massa após decorrido o período de uma meia-vida) temos: � � � � · 2,7 ktM t A A/2 = A (2,7)30k 1/2 = 2,730k log (1/2) = log 2,730k log 1 ± log 2 = 30k log 2,7 -0,3 = 30k log 2,7 k = -0,01 / (log 2,7) A partir de uma massa inicial A, queremos saber quanto tempo leva para chegarmos à massa M(t) = 10% A. Substituindo na fórmula, temos: M(t) = A(2,7)kt 10% A = A(2,7)kt 0,1=2,7kt log(0,1)=log(2,7kt) log(10-1)=log(2,7kt) -log(10)=kt.log(2,7) -1= t.log(2,7)[-0,01 / (log 2,7)] -1 = t (-0,01) t = 100 anos Resposta: E 15. ENEM ± 2015) Um engenheiro projetou um automóvel cujos vidros das portas dianteiras foram desenhados de forma que suas bordas superiores fosse representadas pela curva de equação y = log (x), conforme a figura. 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 17 A forma do vidro foi concebida de modo que o eixo x sempre divida ao meio a altura h do vidro e a base do vidro seja paralela ao eixo x. Obedecendo a essas condições, o engenheiro determinou uma expressão que fornece a altura h do vidro em função da medida n de sua base, em metros. A expressão algébrica que determina a altura do vidro é (A) (B) (C) (D) (E) RESOLUÇÃO: Reveja a Figura abaixo com algumas marcações importantes: 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 18 Sabemos que a equação da curva é dada por y = log(x). O que vamos fazer é relacionar os valores n e h com a equação dessa curva. Veja que os pontos extremos da curva (em vermelho) são de nosso conhecimento. As coordenadas do ponto mais à esquerda são (x;-h/2). Já para o outro ponto temos as seguintes coordenadas: (x+n;h/2). Substituindo as coordenadas do primeiro ponto na curva y = log(x) temos: -h/2 = log x Substituindo as coordenadas do segundo ponto na curva y = log(x) temos: h/2 = log (x+n) Somando as duas equações anteriores temos: -h/2 + h/2 = log x + log (x+n) 0 = log x + log (x+n) Usando a propriedade log ( . ) log loga a ab c b c � temos: log x + log (x+n) = log(x(x+n)) = 0 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 19 log (x2+nx) = 0 Sabemos que para um log ser zero é necessário que estejamos fazendo o log do número 1, visto que 100 = 1. Assim: x2+nx = 1 x2+nx ± 1 = 0 Aplicando Báskara temos: 2 2 4(1)( 1) 2(1) 4 2 n n x n n x � r � � � r � Repare na Figura que o gráfico está todo à esquerda do eixo y, ou seja, a curva apresenta apenas valores positivos para x. Assim, ficamos apenas com: 2 4 2 n n x � � � Substituindo o valor de x encontrado em função de n na equação do ponto mais à direita no gráfico, temos: 2 2 log( ) 2 42 log 2 42log 2 h x n n nh n n nh � § ·§ ·� � �¨ ¸ �¨ ¸¨ ¸¨ ¸© ¹© ¹ § ·� � ¨ ¸¨ ¸© ¹ Resposta: E 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 20 16. ENEM - 2011) A Escala e Magnitude de Momento (abreviada como MMS e denotada como MW), introduzida em 1979 por Thomas Haks e Hiroo Kanamori, substituiu a Escala de Richter para medir a magnitude dos terremotos em termos de energia liberada. Menos conhecida pelo público, a MMS é, no entanto, a escala usada para estimar as magnitudes de todos os grandes terremotos da atualidade. Assim como a escala Richter, a MMS é uma escala logarítmica. MW e M0 se relacionam pela fórmula: � �10 02� ±����� � �3WM log M � onde M0 é o momento sísmico (usualmente estimado a partir dos registros de movimento da superfície, através dos sismogramas), cuja unidade é o dinaڄcm. O terremoto de Kobe, acontecido no dia 17 de janeiro de 1995, foi um dos terremotos que causaram maior impacto no Japão e na comunidade científica internacional. Teve magnitude MW = 7,3. U.S. GEOLOGICAL SURVEY. Historic Earthquakes. Disponível em: http://earthquake.usgs.gov. Acesso em: 1 maio 2010 (adaptado). Mostrando que é possível determinar a medida por meio de conhecimentos matemáticos, qual foi o momento sísmico M0 do terremoto de Kobe (em dinaڄcm)? A) 5,1010� B) 0,7310� C) 12,0010 D) 21,6510 E) 27,0010 RESOLUÇÃO: Basta substituir os valores na fórmula. O enunciado nos disse que MW = 7,3. Logo: � �10 02� ±����� � �3WM log M � 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 21 7,3 = -10,7 + (2/3) log M0 18 = (2/3) log M0 18 (3/2) = log M0 27 = log M0 M0=1027 Resposta: E 17. UFRGS ± VESTIBULAR ± 2012) O número log27 está entre: a) 0 e 1 b) 1 e 2 c) 2 e 3 d) 3 e 4 e) 4 e 5 RESOLUÇÃO: Vamos chamar o número log27 de x. Assim: x = log27 ĺ 2x = 7 Sabemos que 22 = 4 e 23 = 8. Como 2x = 7, então podemos afirmar que x está entre 2 e 3. RESPOSTA: C 18. ESPM ± VESTIBULAR ± 2011/1) Sendo log 2 = a e log 3 = b, o valor do log9160 é igual a: a) 4 2 a b� b) 4 1 2 a b � c) 2 3 2 a b� 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. ArthurLima www.estrategiaconcursos.com.br 22 d) 4 2b a � e) 1 3 a b � RESOLUÇÃO: Vamos chamar de x o valor pedido pelo enunciado. Ou seja, x = log9160, o que implica em dizer que 9x=160. Como 9 e 160 não têm fatores em comum, vamos aplicar log na base 10 dos dois lados: log 9x = log 160 x log(3×3) = log(4×4×10) Utilizando a propriedade log ( . ) log loga a ab c b c � dos dois lados temos: x (log3 + log3) = log4 + log4 + log10 x (log3 + log3) = log(2×2) + log(2×2) + log10 x (log3 + log3) = log2 + log2 + log2 + log2 + log10 Como sabemos que log 2 = a, log 3 = b e log 10 = 1, temos: x (2b) = 4a + 1 x = (4a + 1)/2b RESPOSTA: B 19. UFRGS ± VESTIBULAR ± 2015) Atribuindo para log 2 o valor 0,3, então o valor de 1000,3 é: a) 3 b) 4 c) 8 d) 10 e) 33 RESOLUÇÃO: 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 23 Vamos chamar 1000,3 de x. Logo x = 1000,3. Aplicando log dos dois lados temos: log x = log 1000,3 log x = 0,3 log 100 log x = 0,3 log 102 log x = 0,3 × 2 Substituindo o 0,3 na equação acima por log 2, temos: log x = (log 2) × 2 log x = log 22 x = 22 = 4 RESPOSTA: B 20. FGV-SP ± VESTIBULAR ± 2014/2) Considere a seguinte tabela, em que ln(x) representa o logaritmo neperiano de x: x 1 2 3 4 5 ln(x) 0 0,69 1,10 1,39 1,61 O valor de x que satisfaz a equação 6x = 10 é aproximadamente igual a: a) 1,26 b) 1,28 c) 1,30 d) 1,32 e) 1,34 RESOLUÇÃO: 6x = 10 ln(6x) = ln10 x.ln6 = ln10 x.ln(2×3) = ln(2×5) 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 24 x(ln2 + ln3) = ln2 + ln5 x(0,69 + 1,10) = 0,69 + 1,61 1,79x = 2,3 x = 1,28 RESPOSTA: B 21. ESPM ± VESTIBULAR ± 2014/1) Se log x + log x2 + log x3+ log x4 = 20, o valor de x é: a) 10 b) 0,1 c) 100 d) 0,01 e) 1 RESOLUÇÃO: log x + log x2 + log x3+ log x4 = 20 log (x.x2.x3.x4) = 20 log x10=20 1020=x10 (100)10=x10 X=100 RESPOSTA: C 22. USF ± VESTIBULAR ± 2013/2 - adaptada) A massa de uma substância se decompõe exponencialmente segundo a lei m(t) = a.3(-t/2), em que a é uma constante, t indica o tempo, em horas, e m(t) indica a massa da substância, em gramas, no instante t. Sabe-se que para t = 4 horas temos m(4) = 729 g. Determine a massa da substância no tempo t = 10 horas. a) 27 g b) 30 g c) 33 g 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 25 d) 60 g e) 81 g RESOLUÇÃO: A partir de m(4) = 729 podemos descobrir o valor de a: m(t) = a.3(-t/2) m(4) = a.3(-4/2) 729 = a.3(-2) 729×32 = a Vamos agora determinar a massa da substância no tempo t = 10 horas: m(t) = a.3(-t/2) m(10) = 729×32×3(-10/2) m(10) = 729×32×3(-5) m(10) = 729×3(-3) m(10) = 729/27 m(10) = 27 g RESPOSTA: A 23. UFG ± VESTIBULAR ± 2013/1) Para a segurança da população, o lixo radioativo produzido pelo acidente com o césio-137, na cidade de Goiânia, foi revestido com paredes de concreto e chumbo. A intensidade da radiação I decai exponencialmente quando atravessa essas paredes, de acordo com a relação I(x) = I0.e-a.x, onde I0 é a intensidade que incide sobre a parede de espessura x e a é o coeficiente de atenuação, conforme esboçado no gráfico a seguir: 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 26 De acordo com essas informações, o valor do coeficiente de atenuação da parede que reveste o lixo é: Dados: ln e = 1 ln 2 = 0,69 ln 3 = 1,10 ln 10 = 2,30 a) 0,552 cm-1 b) 0,825 cm-1 c) 1,275 cm-1 d) 1,533 cm-1 e) 2,707 cm-1 RESOLUÇÃO: Repare que o gráfico apresenta no eixo y valores para I/I0. Veja que quando x = 0,4, temos I/I0 = 0,6. Substituindo na fórmula temos: I(x) = I0.e-a.x I(x)/I0 =e-a.x 0,6 = e(-a.0,4) ln(0,6) = ln(e(-a.0,4)) ln(2×3÷10) = (-0,4a) ln e 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 27 ln 2 + ln 3 ± ln 10 = -0,4a 0,69 + 1,10 - 2,30 = -0,4a -0,51 = -0,4a a = 0,51/0,4 = 1,275 cm-1 RESPOSTA: C Texto para as questões 24 e 25 Para certo modelo de computadores produzidos por uma empresa, o percentual dos processadores que apresentam falhas após T anos de uso é dado pela seguinte função: P(T) = 100(1 - 2-0,1T) 24) UNICAMP ± VESTIBULAR ± 2011) Em quanto tempo 75% dos processadores de um lote desse modelo de computadores terão apresentado falhas? RESOLUÇÃO: 75 = 100(1 - 2-0,1T) 0,75 = 1 - 2-0,1T 0,25 = 2-0,1T 1/4 = 2-0,1T 2-2 = 2-0,1T -2 = -0,1T T = 20 anos RESPOSTA: 20 25) UNICAMP ± VESTIBULAR ± 2011) Os novos computadores dessa empresa vêm com um processador menos suscetível a falhas. Para o modelo mais recente, embora o percentual de processadores que apresentam falhas também seja dado por uma função da forma Q(T) = 100(1 ± 2cT), o percentual de processadores defeituosos após 10 anos de uso equivale a 1/4 do valor observado, nesse mesmo período, para o 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 28 modelo antigo (ou seja, o valor obtido empregando-se a função P(T) acima). Determine, nesse caso, o valor da constante c. Se necessário, utilize log2(7) = 2,81. RESOLUÇÃO: Pela função P(T), após 10 anos de uso temos: P(T) = 100(1 - 2-0,1T) P(10) = 100(1 - 2-0,1×10) P(10) = 100(1 - 2-1) P(10) = 100(1 ± 0,5) P(10) = 100(0,5) P(10) = 50 Em Q(T), o percentual de processadores defeituosos após 10 anos de uso equivale a 1/4 do valor observado em P(T). Logo, para T = 10 anos, temos: Q(T) = 100(1 ± 2cT) Q(10) = 100(1 ± 210c) = (1/4) × P(10) 100(1 ± 210c) = (1/4) × 50 100(1 ± 210c) = 12,5 1 ± 210c = 0,125 ± 210c = -0,875 210c = 0,875 log2 (210c) = log2 (0,875) 10c = log2 (0,875) 10c = log2 (7/8) 10c = log2 7 ± log2 8 10c = log2 7 ± log2 23 10c = log2 7 ± 3 log2 2 10c = 2,81 ± 3 c = -0,019 RESPOSTA: -0,019 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 29 26. UCS ± VESTIBULAR ± 2011) Em geral, materiais radioativos se desintegram (se transmutam) espontaneamente com o passar do tempo, por meio da emissão de radiação. Como a desintegração se dá de forma proporcional à massa remanescente do material, o modelo matemático para o cálculo da quantidade em função dotempo é um modelo exponencial. O tempo necessário para que a quantidade de massa se reduza à metade é chamado, nesse caso, de meia-vida do elemento. Se considerarmos que a meia-vida do césio-137 é de 30 anos e que 100 mg desse elemento tenham sido liberados para o meio ambiente, a expressão que permite calcular a quantidade que restará t anos após a liberação, é ln2 30100 t e �u . De acordo com essa expressão, usando ln2 = 0,7 e ln5 = 1,61, qual é o tempo mínimo, em anos, para que a quantidade liberada para o meio ambiente seja reduzida a 5% da quantidade inicial? a) 125 b) 127 c) 129 d) 135 e) 134 RESOLUÇÃO: Vamos chamar de Q(t) a quantidade que restará t anos após a liberação. Para Q(t) = 5 mg temos: ln 2 30( ) 100 tQ t e� u ln 2 30 ln 2 30 ln 2 30 5 100 0,05 ln 0,05 ln t t t e e e � � � u § · ¨ ¸© ¹ 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 30 2 2 ln 2ln(5 10 ) ln 30 ln 2ln 5 ln10 30 ln 2ln 5 2(ln 2 5) 30 t e t t � � u � � � � u � ln 2ln 5 2(ln 2 ln 5) 30 0,71,61 2(0,7 1,61) 30 0,73,01 30 t t t � � � � � � � � 0,73,01 30 90,3 0,7 129 t t t anos RESPOSTA: C 27. UCS ± VESTIBULAR ± 2011) Os carros de determinada marca, que desvalorizam exponencialmente em função do tempo t, em meses decorridos desde a sua aquisição, têm seu valor P estabelecido pela equação P=A.Bt, com A e B constantes positivas. Se, na compra, um carro dessa marca custou R$ 40 000,00 e, após dois anos, o seu valor passou a ser R$ 32 000,00, qual será o seu valor após 4 anos? a) R$ 23 500,00 b) R$ 24 000,00 c) R$ 24 600,00 d) R$ 25 600,00 e) R$ 32 000,00 RESOLUÇÃO: 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 31 Em t=0 (na compra), o valor do carro era de 40 mil reais. Logo: P=A.Bt 40.000=A.B0 A = 40.000 Em t=2 anos, o valor do carro é de 32 mil reais. Logo: P=A.Bt 32.000=40.000.B2 B2=32000/40000 B2=0,8 B=0,81/2 Em t=4 anos, o valor do carro é de: P=A.Bt P=40.000. (0,81/2)4 P=40.000(0,82) P = 25.600 reais RESPOSTA: D 28. UNEMAT ± VESTIBULAR ± 2009/1) Os biólogos consideram que, ao chegar a 100 indivíduos, a extinção da espécie animal é inevitável. A população de determinada espécie animal ameaçada de extinção diminui segundo a função f(t) = kat, na qual k e a são números reais e f(t) indica o número de indivíduos dessa espécie no instante t (em anos). Atualmente (instante t = 0) existem 1.500 indivíduos da espécie e estima-se que, daqui a 10 anos, haverá 750. Caso nenhuma providência seja tomada, mantido tal decrescimento exponencial, daqui a quantos anos será atingido o nível de população que os biólogos consideram irreversível para a extinção? Para os cálculos utilize, se necessário, alguns dos valores da tabela abaixo: 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 32 n 2 3 7 10 log n 0,30 0,47 0,85 1 a) 25 b) 40 c) 30 d) 15 e) 39 RESOLUÇÃO: Em t=0 existem 1.500 indivíduos da espécie. Logo: f(t) = kat 1500 = ka0 k = 1500 Daqui a 10 anos, haverá 750 indivíduos da espécie. Logo: f(t) = kat 750 = 1500.a10 a10= 1/2 a = (2)-1/10 O nível de população que os biólogos consideram irreversível para a extinção é de 100 indivíduos. Logo: f(t) = kat 100 = 1500. (2)-t/10 1 = 15. (2)-t/10 log 1 = log (30/2) + log (2)-t/10 0 = log 30 - log 2 ± (t/10) log 2 0 = log 3 + log 10 - log 2 ± (t/10) log 2 0 = 0,47 + 1 ± 0,30 - (t/10) 0,30 1,17 = (t/10) 0,30 3,9 = t/10 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 33 t = 39 anos RESPOSTA: E 29. FUVEST ± VESTIBULAR ± 2010) A magnitude de um terremoto na escala Richter é proporcional ao logaritmo, na base 10, da energia liberada pelo abalo sísmico. Analogamente, o pH de uma solução aquosa é dado pelo logaritmo, na base 10, do inverso da concentração de íons H+. Considere as seguintes afirmações: I. O uso do logaritmo nas escalas mencionadas justifica-se pelas variações exponenciais das grandezas envolvidas. II. A concentração de íons H+ de uma solução ácida com pH 4 é 10 mil vezes maior que a de uma solução alcalina com pH 8. III. Um abalo sísmico de magnitude 6 na escala Richter libera duas vezes mais energia que outro, de magnitude 3. Está correto o que se afirma somente em: a) I b) II c) III d) I e II e) I e III RESOLUÇÃO: Analisando item a item, temos: I. CORRETO. O logaritmo de um número é justamente o expoente ao qual deve ser elevada a base para encontrar aquele número. II. CORRETO. O pH de uma solução aquosa é dado pelo logaritmo, na base 10, do inverso da concentração de íons H+., ou seja, pH = log (1/C), sendo C a concentração de íons H+. A concentração de íons H+ de uma solução ácida com pH 4 é: pH = log (1/C1) 4 = log (1/C1) 104 = 1/C1 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 34 C1=10-4 A concentração de íons H+ de uma solução alcalina com pH 8 é: pH = log (1/C2) 8 = log (1/C2) 108 = 1/C2 C2=10-8 Dividindo C1 por C2 temos: C1/ C2 = 10-4/10-8 = 108-4 = 104 = 10 mil. III. ERRADO. A magnitude (M) de um terremoto na escala Richter é proporcional ao logaritmo, na base 10, da energia (E) liberada pelo abalo sísmico. Logo M = k log E, em que k é a constante de proporcionalidade. Para um abalo sísmico de magnitude 6 temos: M = k log E1 6 = k log E1 6/k = log E1 E1 = 106/k Para um abalo sísmico de magnitude 3 temos: M = k log E2 3 = k log E2 3/k = log E2 E2 = 103/k Dividindo E1 por E2 temos: E1/E2= 106/k/103/k E1/E2= 106/k-3/k=103/k 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 35 Um abalo sísmico de magnitude 6 na escala Richter libera 103/k vezes mais energia que outro, de magnitude 3. RESPOSTA: D 30. UDESC ± VESTIBULAR ± 2008) Sabendo que log3(7x - 1) = 3 e que log2(y 3 + 3) = 7 pode-se afirmar que logy(x 2 + 9) é igual a: a) 6 b) 2 c) 4 d) -2 e) -4 RESOLUÇÃO: log3(7x - 1) = 3 33 = 7x -1 27 = 7x -1 x = 4 log2(y 3 + 3) = 7 27 = y3 + 3 128 = y3 + 3 y3 = 125 y = 5 Assim, para x = 4 e y = 5 temos: logy(x 2 + 9) = log5(42 + 9) = = log5(16 + 9) = log5(25) = log5(52) = 2 log5(5) 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOSProf. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 36 = 2 RESPOSTA: B Fim de aula!!! Nos vemos na aula 08. Abraço, Prof. Arthur Lima Periscope: @ARTHURRRL Facebook: www.facebook.com/ProfArthurLima 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 37 3. QUESTÕES APRESENTADAS NA AULA 1. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Encontre o valor de X na expressão abaixo: logX = log 5 + log2 5 + log2 2. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Diga se a função abaixo é uma função exponencial: f(x) = (-2)x 3. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Calcule f(8) na função abaixo: f(x) = 2. Log6(3x/4) 4. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Calcule o valor de y na expressão abaixo para x = 3. y = 500 ڄ 2x 5. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Encontre o valor de x na função abaixo para y = 640. y = 10 . 2x 6. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Sendo x a variável e r e NJ duas constantes, encontre a relação entre r e NJ�QD�LJXDOGDGH�DEDL[R: eNJ[ = (1+r)x 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 38 7. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Sabendo que f(5) = 1 2 para a função f(x) = logb x, descubra qual a base b do logaritmo dessa função. 8. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Reescreva a função abaixo em função da variável y: y = 10x+3 - 7 9. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Reescreva a função abaixo em função da variável y: y = 53x 10. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Encontre a expressão que dá o valor de x a partir da igualdade abaixo: 6 25 2 x 11. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Calcule f(0) na função abaixo: f(x) = 20 + 15log125(x + 5) 12. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO) Encontre o valor de x de forma que a imagem da função abaixo seja 243. f(x) = 3x+3 Texto para a questão 13 A população mundial está ficando mais velha, os índices de natalidade diminuíram e a expectativa de vida aumentou. No gráfico seguinte, são apresentados dados obtidos por pesquisa realizada pela Organização das Nações Unidas (ONU), a respeito da quantidade de pessoas com 60 anos ou mais em todo o mundo. Os números da coluna da direita representam as faixas percentuais. Por exemplo, em 1950 havia 95 milhões de pessoas 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 39 com 60 anos ou mais nos países desenvolvidos, número entre 10% e 15% da população total nos países desenvolvidos. 13. ENEM - 2009) Suponha que o modelo exponencial y = 363e0,03x, em que x = 0 corresponde ao ano 2000, x = 1 corresponde ao ano 2001, e assim sucessivamente, e que y é a população em milhões de habitantes no ano x, seja usado para estimar essa população com 60 anos ou mais de idade nos países em desenvolvimento entre 2010 e 2050. Desse modo, considerando e0,3 = 1,35, estima-se que a população com 60 anos ou mais estará, em 2030, entre A) 490 e 510 milhões. B) 550 e 620 milhões. C) 780 e 800 milhões. D) 810 e 860 milhões. E) 870 e 910 milhões. 14. ENEM - 2013) Em setembro de 1987, Goiânia foi palco do maior acidente radioativo ocorrido no Brasil, quando uma amostra de césio-137, removida de um aparelho de radioterapia abandonado, foi manipulada inadvertidamente por parte da população. A meia-vida de um material radioativo é o tempo necessário para que a massa desse material se 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 40 reduza à metade. A meia-vida do césio-137 é 30 anos e a quantidade restante de massa de um material radioativo, após t anos, é calculada pela expressão � � � � · 2,7 ktM t A , onde A é a massa inicial e k é uma constante negativa. Considere 0,3 como aproximação para log102. Qual o tempo necessário, em anos, para que uma quantidade de massa do césio-137 se reduza a 10% da quantidade inicial? A) 27 B) 36 C) 50 D) 54 E) 100 15. ENEM ± 2015) Um engenheiro projetou um automóvel cujos vidros das portas dianteiras foram desenhados de forma que suas bordas superiores fosse representadas pela curva de equação y = log (x), conforme a figura. A forma do vidro foi concebida de modo que o eixo x sempre divida ao meio a altura h do vidro e a base do vidro seja paralela ao eixo x. Obedecendo a essas condições, o engenheiro determinou uma expressão 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 41 que fornece a altura h do vidro em função da medida n de sua base, em metros. A expressão algébrica que determina a altura do vidro é (A) (B) (C) (D) (E) 16. ENEM - 2011) A Escala e Magnitude de Momento (abreviada como MMS e denotada como MW), introduzida em 1979 por Thomas Haks e Hiroo Kanamori, substituiu a Escala de Richter para medir a magnitude dos terremotos em termos de energia liberada. Menos conhecida pelo público, a MMS é, no entanto, a escala usada para estimar as magnitudes de todos os grandes terremotos da atualidade. Assim como a escala Richter, a MMS é uma escala logarítmica. MW e M0 se relacionam pela fórmula: � �10 02� ±����� � �3WM log M � onde M0 é o momento sísmico (usualmente estimado a partir dos registros de movimento da superfície, através dos sismogramas), cuja unidade é o dinaڄcm. O terremoto de Kobe, acontecido no dia 17 de janeiro de 1995, foi um dos terremotos que causaram maior impacto no Japão e na comunidade científica internacional. Teve magnitude MW = 7,3. 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 42 U.S. GEOLOGICAL SURVEY. Historic Earthquakes. Disponível em: http://earthquake.usgs.gov. Acesso em: 1 maio 2010 (adaptado). Mostrando que é possível determinar a medida por meio de conhecimentos matemáticos, qual foi o momento sísmico M0 do terremoto de Kobe (em dinaڄcm)? A) 5,1010� B) 0,7310� C) 12,0010 D) 21,6510 E) 27,0010 17. UFRGS ± VESTIBULAR ± 2012) O número log27 está entre: a) 0 e 1 b) 1 e 2 c) 2 e 3 d) 3 e 4 e) 4 e 5 18. ESPM ± VESTIBULAR ± 2011/1) Sendo log 2 = a e log 3 = b, o valor do log9160 é igual a: a) 4 2 a b� b) 4 1 2 a b � c) 2 3 2 a b� 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 43 d) 4 2b a � e) 1 3 a b � 19. UFRGS ± VESTIBULAR ± 2015) Atribuindo para log 2 o valor 0,3, então o valor de 1000,3 é: a) 3 b) 4 c) 8d) 10 e) 33 20. FGV-SP ± VESTIBULAR ± 2014/2) Considere a seguinte tabela, em que ln(x) representa o logaritmo neperiano de x: x 1 2 3 4 5 ln(x) 0 0,69 1,10 1,39 1,61 O valor de x que satisfaz a equação 6x = 10 é aproximadamente igual a: a) 1,26 b) 1,28 c) 1,30 d) 1,32 e) 1,34 21. ESPM ± VESTIBULAR ± 2014/1) Se log x + log x2 + log x3+ log x4 = 20, o valor de x é: a) 10 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 44 b) 0,1 c) 100 d) 0,01 e) 1 22. USF ± VESTIBULAR ± 2013/2 - adaptada) A massa de uma substância se decompõe exponencialmente segundo a lei m(t) = a.3(-t/2), em que a é uma constante, t indica o tempo, em horas, e m(t) indica a massa da substância, em gramas, no instante t. Sabe-se que para t = 4 horas temos m(4) = 729 g. Determine a massa da substância no tempo t = 10 horas. a) 27 g b) 30 g c) 33 g d) 60 g e) 81 g 23. UFG ± VESTIBULAR ± 2013/1) Para a segurança da população, o lixo radioativo produzido pelo acidente com o césio-137, na cidade de Goiânia, foi revestido com paredes de concreto e chumbo. A intensidade da radiação I decai exponencialmente quando atravessa essas paredes, de acordo com a relação I(x) = I0.e-a.x, onde I0 é a intensidade que incide sobre a parede de espessura x e a é o coeficiente de atenuação, conforme esboçado no gráfico a seguir: 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 45 De acordo com essas informações, o valor do coeficiente de atenuação da parede que reveste o lixo é: Dados: ln e = 1 ln 2 = 0,69 ln 3 = 1,10 ln 10 = 2,30 a) 0,552 cm-1 b) 0,825 cm-1 c) 1,275 cm-1 d) 1,533 cm-1 e) 2,707 cm-1 Texto para as questões 24 e 25 Para certo modelo de computadores produzidos por uma empresa, o percentual dos processadores que apresentam falhas após T anos de uso é dado pela seguinte função: P(T) = 100(1 - 2-0,1T) 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 46 24) UNICAMP ± VESTIBULAR ± 2011) Em quanto tempo 75% dos processadores de um lote desse modelo de computadores terão apresentado falhas? 25) UNICAMP ± VESTIBULAR ± 2011) Os novos computadores dessa empresa vêm com um processador menos suscetível a falhas. Para o modelo mais recente, embora o percentual de processadores que apresentam falhas também seja dado por uma função da forma Q(T) = 100(1 ± 2cT), o percentual de processadores defeituosos após 10 anos de uso equivale a 1/4 do valor observado, nesse mesmo período, para o modelo antigo (ou seja, o valor obtido empregando-se a função P(T) acima). Determine, nesse caso, o valor da constante c. Se necessário, utilize log2(7) = 2,81. 26. UCS ± VESTIBULAR ± 2011) Em geral, materiais radioativos se desintegram (se transmutam) espontaneamente com o passar do tempo, por meio da emissão de radiação. Como a desintegração se dá de forma proporcional à massa remanescente do material, o modelo matemático para o cálculo da quantidade em função do tempo é um modelo exponencial. O tempo necessário para que a quantidade de massa se reduza à metade é chamado, nesse caso, de meia-vida do elemento. Se considerarmos que a meia-vida do césio-137 é de 30 anos e que 100 mg desse elemento tenham sido liberados para o meio ambiente, a expressão que permite calcular a quantidade que restará t anos após a liberação, é ln2 30100 t e �u . De acordo com essa expressão, usando ln2 = 0,7 e ln5 = 1,61, qual é o tempo mínimo, em anos, para que a quantidade liberada para o meio ambiente seja reduzida a 5% da quantidade inicial? a) 125 b) 127 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 47 c) 129 d) 135 e) 134 27. UCS ± VESTIBULAR ± 2011) Os carros de determinada marca, que desvalorizam exponencialmente em função do tempo t, em meses decorridos desde a sua aquisição, têm seu valor P estabelecido pela equação P=A.Bt, com A e B constantes positivas. Se, na compra, um carro dessa marca custou R$ 40 000,00 e, após dois anos, o seu valor passou a ser R$ 32 000,00, qual será o seu valor após 4 anos? a) R$ 23 500,00 b) R$ 24 000,00 c) R$ 24 600,00 d) R$ 25 600,00 e) R$ 32 000,00 28. UNEMAT ± VESTIBULAR ± 2009/1) Os biólogos consideram que, ao chegar a 100 indivíduos, a extinção da espécie animal é inevitável. A população de determinada espécie animal ameaçada de extinção diminui segundo a função f(t) = kat, na qual k e a são números reais e f(t) indica o número de indivíduos dessa espécie no instante t (em anos). Atualmente (instante t = 0) existem 1.500 indivíduos da espécie e estima-se que, daqui a 10 anos, haverá 750. Caso nenhuma providência seja tomada, mantido tal decrescimento exponencial, daqui a quantos anos será atingido o nível de população que os biólogos consideram irreversível para a extinção? Para os cálculos utilize, se necessário, alguns dos valores da tabela abaixo: n 2 3 7 10 log n 0,30 0,47 0,85 1 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 48 a) 25 b) 40 c) 30 d) 15 e) 39 29. FUVEST ± VESTIBULAR ± 2010) A magnitude de um terremoto na escala Richter é proporcional ao logaritmo, na base 10, da energia liberada pelo abalo sísmico. Analogamente, o pH de uma solução aquosa é dado pelo logaritmo, na base 10, do inverso da concentração de íons H+. Considere as seguintes afirmações: I. O uso do logaritmo nas escalas mencionadas justifica-se pelas variações exponenciais das grandezas envolvidas. II. A concentração de íons H+ de uma solução ácida com pH 4 é 10 mil vezes maior que a de uma solução alcalina com pH 8. III. Um abalo sísmico de magnitude 6 na escala Richter libera duas vezes mais energia que outro, de magnitude 3. Está correto o que se afirma somente em: a) I b) II c) III d) I e II e) I e III 30. UDESC ± VESTIBULAR ± 2008) Sabendo que log3(7x - 1) = 3 e que log2(y 3 + 3) = 7 pode-se afirmar que logy(x 2 + 9) é igual a: a) 6 b) 2 c) 4 d) -2 e) -4 04178253905 MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS P/ ENEM TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Arthur Lima ʹ Aula 07 Prof. Arthur Lima www.estrategiaconcursos.com.br 49 01 20 02 Sim 03 2 04 4000 05 6 06 * 07 25 08 ** 09 *** 10 **** 11 25 12 2 13 E 14 E 15 E 16 E 17 C 18 B 19 B 20 B 21 C 22 A 23 C 24 20 25 -0,019 26 C 27 D 28 E 29 D 30 B * eNJ ± 1 = r ** x = log (y + 7) ± 3 *** x = � �35log y **** x = (2 ± log2) / (log2 + log3) 04178253905
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