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CURSO ANUAL DE MATEMÁTICA Prof. Raul Brito VestCursos – Especialista em Preparação para Vestibulares de Alta Concorrência FUNÇÃO MODULAR Definiremos, inicialmente, o módulo de um número real. A partir de sua interpretação geométrica, vamos estabelecer uma definição e, em seguida, apresentaremos a função modular. Módulo de um número real Distâncias à origem Consideremos o eixo real com origem no ponto O. Se, por exemplo, o número real 2 está representado na reta real pelo ponto A e seu simétrico, –2, pelo ponto A’, então as distâncias de A e A’ até a origem da reta são iguais. Veja outros pontos na figura a seguir: Na figura, temos AO = A’O = 2 e BO = B’O = 3,5. Seja P o ponto que representa na reta real o número real x. Dizemos que o módulo ou valor absoluto do número x é a distância de P à origem O. Representa-se o módulo de x por |x|. Pelo fato de ser definido como uma distância, é fácil perceber que |x| é sempre positivo ou, no mínimo, igual a zero, seja qual for o valor escolhido para x. Veja alguns exemplos de módulos a seguir: |2| = 2 |0| = 0 |3,5| = 3,5 1 1 3 3 || = Note que: - o módulo de zero é zero; - o módulo de um número positivo x é igual a x. Observe o módulo de alguns números reais negativos: |–2| = 2 7 7 2 2 5 5 Concluímos, assim, que o módulo de um número real negativo é o simétrico dele mesmo, sempre positivo. Módulo ou valor absoluto Com base nas conclusões anteriores, podemos definir o módulo de um número real x da seguinte maneira. x se x 0 x x se x 0 Logo: |7| = 7, porque 7 > 0. |–4| = –(–4), porque –4 < 0. No caso em que x = 0, tanto faz usar |x| = x ou |x| = –x. Por isso, como na definição anterior, pode-se incluir o zero nas duas sentenças, x 0 e x 0. O módulo de um número real possui várias propriedades. Destacaremos as seguintes, válidas para quaisquer x e y pertencentes a . 1. |x| 0 2. 22 2x x x 3. |x.y| = |x| . |y| 4. 2x = |x| Exercícios Resolvido 01. Calcular o valor de cada módulo a seguir: A) 2 1 Resolução: Sabemos que 2 > 1. Logo 2 – 1 é um número positivo. Devemos, então, usar |x| = x. Assim, temos: 2 1 2 1 B) |3 – | Resolução: Como é maior que 3, é certo que 3 – < 0. Daí, devemos usar a sentença |x| = –x. |3 – | = –(3 – ) |3 – | = – 3 Equação modulares Consideremos as seguintes propriedades dos módulos. P1. |x| = a x = a ou x = – a, para a 0. P2. |x| = |y| x = y ou x = – y Para resolver equações que apresentam um único módulo comparado a uma constante, utilizaremos a propriedade P1. Quando a sentença apresentar, além do módulo, uma expressão contendo variável, ou uma soma de módulos, usaremos a definição de módulo para resolver a equação. Exercícios resolvidos 04. Resolver as equações a seguir: A) |x + 2| = 5 Resolução: De acordo com a propriedade P1, temos: |x + 2| = 5 x 2 5 x 2 5 x 3 x 7 S = {–7; 3} B) |2x – 3| = |x + 5| Resolução: |2x – 3| = |x + 5| 2x 3 x 5 2x 3 x 5 x 8 2 3x 2 x 3 2 VestCursos – Especialista em Preparação para Vestibulares de Alta Concorrência CURSO ANUAL DE MATEMÁTICA – (Prof. Raul Brito) S = 2 ; 8 3 C) |x + 6| = 2x – 10 Resolução: Inicialmente, observamos a seguinte condição de existência: 2x – 10 0 x 5 Resolvemos, agora, o lado esquerdo da equação: |x + 6| = x 6, se x 6 x 6, se x 6 Assim, para x –6, temos: x + 6 = 2x – 10 x = 16 (Atende à condição de existência) E, para x < –6 (ou qualquer x < 5), a igualdade não se verifica. S = {16} D) 2 x x 12 0 Resolução: Fazendo |x| = y, sendo y 0, temos: 2y y 12 0 1 2 y 4 (Não é solução, pois y 0) y 3 Então, |x| = 3 x = –3 ou x = 3 S = {–3; 3} Inequações modulares Para resolvermos inequações modulares, e considerando a > 0, observaremos as seguintes propriedades: P3. |x| < a –a < x < a |x| a –a x a P4. |x| > a x < –a ou x > a |x| a x –a ou x a Exercícios resolvido 06. Resolver as inequações A) |3x + 6| 9 Resolução: Usando P3, temos: –9 3x + 6 9 –15 3x 3 –5 x 1 S = {x | –5 x 1} B) |2x + 3| 5 Resolução: Usando P4, temos: |2x + 3| 5 2x 3 5 2x 3 5 2x 8 2x 2 x 4 x 1 S = {x | x –4 ou x 1} C) |x – 3| + |x| 4 Resolução: Temos: |x – 3| = x 3, se x 3 x 3, se x 3 e |x| = x, se x 0 x, se x 0 Daí, precisamos observar os módulos em três intervalos: 1° caso: x < 0 Desse modo, tem-se: –x + 3 + (–x) 4 –2x 1 x 1 2 2° caso: 0 x < 3 Assim, tem-se –x + 3 + x 4 3 4 (que é verdadeira para todo x) 3° caso: x 3 Logo, tem-se: x – 3 + x 4 2x 7 x 7 2 Portanto: S = 1 7 x | x 2 2 CURSO ANUAL DE MATEMÁTICA – (Prof. Raul Brito) 3 VestCursos – Especialista em Preparação para Vestibulares de Alta Concorrência EXERCÍCIOS DE CLASSE TODOS RESOLVIDOS EM VÍDEO Questão 01 (Mackenzie-SP) O número de soluções reais da equação 4 44 x 4 é: a) 0 b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 Questão 02 Em uma gincana escolar, uma das etapas consistia na resolução de um desafio matemático. O professor forneceu uma série de informações acerca de um número Y. A primeira equipe que conseguisse determinar esse número venceria a prova. As informações eram as seguintes: • O número Y é natural. • O número |Y – 2| + 4 encontra-se a 10 unidades da origem da reta real. Acerca do número Y, podemos concluir que a) é um número primo. b) possui 6 divisores naturais. c) é divisor de 56. d) é um número ímpar. e) é múltiplo de 3. Questão 03 (UFRN) Sendo f(x) = | 2x – 2x|, o gráfico que MELHOR representa f é: a) b) c) d) Anotações Anotações 4 VestCursos – Especialista em Preparação para Vestibulares de Alta Concorrência CURSO ANUAL DE MATEMÁTICA – (Prof. Raul Brito) Questão 04 O gráfico da função y = |x – 3| é: a) b) c) d) Questão 05 (UFG-GO) Os zeros da função f(x) = 2x 1 5 – 3 são: a) –7 e –8 b) 7 e –8 c) 7 e 8 d) –7 e 8 e) N.d.a. Anotações CURSO ANUAL DE MATEMÁTICA – (Prof. Raul Brito) 5 VestCursos – Especialista em Preparação para Vestibulares de Alta Concorrência Questão 06 (PUC Rio) Considere as soluções da equação 2 x x 6 0; ou seja, aqueles números reais x tais que 2 x x 6 0. a) Só existe uma solução. b) A soma das soluções é um. c) A soma das soluções é zero. d) O produto das soluções é quatro. e) O produto das soluções é menos seis. Questão 07 (FEI-SP) Os valores reais de x, que satisfazem à inequação |2x – 1| < 3, são tais que: a) x < 2 b) x > –1 c) 1 2 < x < 2 d) x > 2 e) –1 < x < 2 Questão 08 (PUC Rio) O conjunto dosnúmeros reais que satisfazem a inequação |x + 2| 2x + 5 é: a) x –3 b) x –2 c) x – 7 3 d) x – 7 3 e) x –2 Questão 09 (FURG-RS) O conjunto de todos os números reais x que satisfazem a inequação | 2x – 2| < 1 é: a) 1, 3 b) 3, 3 c) (–1, 1) d) 3,0 0, 3 e) 3, 1 1, 3 Questão 10 (Unifor-CE) Se x > 4, quantos números inteiros satisfazem a sentença 20 5x 8x 136 4 x ? a) 10 b) 11 c) 12 d) 13 e) 14 Questão 11 (FUVEST-SP) O módulo |x| de um número real x é definido por |x| = x, se x 0, e |x| = –x, se x < 0. Das alternativas a seguir, a que MELHOR representa o gráfico da função f(x) = x|x| – 2x + 2 é: a) Anotações 6 VestCursos – Especialista em Preparação para Vestibulares de Alta Concorrência CURSO ANUAL DE MATEMÁTICA – (Prof. Raul Brito) b) c) d) e) Questão 12 (FURG-RS) O gráfico que MELHOR representa a função f : {3} ; definida por f(x) = 2 x 3 x 3 é: a) b) Anotações CURSO ANUAL DE MATEMÁTICA – (Prof. Raul Brito) 7 VestCursos – Especialista em Preparação para Vestibulares de Alta Concorrência c) d) e) Anotações 8 VestCursos – Especialista em Preparação para Vestibulares de Alta Concorrência CURSO ANUAL DE MATEMÁTICA – (Prof. Raul Brito) EXERCÍCIOS DE CASA Questão 01: O domínio da função real f x 1 x é o intervalo: a) {x | x 1 ou x 1} b) {x | x 1 ou x 1} c) {x | 1 x 1} d) {x | 1 x 1} Questão 02: Considere a função real f x x 1 . O gráfico que representa a função é: a) b) c) d) e) Questão 03: Se é o gráfico da função f definida por y f x então, das alternativas abaixo, a que pode representar o gráfico da função z, definida por z f x , é: a) b) c) d) e) CURSO ANUAL DE MATEMÁTICA – (Prof. Raul Brito) 9 VestCursos – Especialista em Preparação para Vestibulares de Alta Concorrência TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Para fazer um estudo sobre certo polinômio P x , um estudante recorreu ao gráfico da função polinomial y P x , gerado por um software matemático. Na figura, é possível visualizar a parte da curva obtida para valores de x , de 5 até 2,7 . Questão 04: O número de raízes da equação P x 1 , no intervalo 5; 2,7 , é igual a: a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e) 6 Questão 05: A alternativa que representa o gráfico da função f x x 1 2 é: a) b) c) d) e) Questão 06: Dadas as funções f : IR IR e g : IR IR definidas por f (x) = │1 - x2│ e g (x) = │ x │, o número de pontos na interseção do gráfico de f com o gráfico de g é igual a: a) 5 b) 4 c) 3 d) 2 e) 1 Questão 07: Sejam f e g funções reais de uma variável real definidas por: f(x) = │ x - 1 │ e g(x) = 5 A área da região limitada pelos gráficos dessas funções é: a) 10 unidades de área. b) 30 unidades de área. c) 50 unidades de área. d) 25 unidades de área. Questão 08: A equação │x - 2│ + │x - 5│ = 3 tem: a) uma única solução b) exatamente duas soluções c) exatamente três soluções d) um número infinito de soluções e) nenhuma solução Questão 09: O conjunto de soluções da equação │ x - 1 │ + │ x - 2 │ = 3 é: a) {0,1} b) {0,3} c) {1,3} d) {3} e) { } Questão 10: A soma dos valores inteiros de x que satisfazem simultaneamente as desigualdades: │ x - 5 │ < 3 e │ x - 4 │ ≥ 1 é: a) 25 b) 13 c) 16 10 VestCursos – Especialista em Preparação para Vestibulares de Alta Concorrência CURSO ANUAL DE MATEMÁTICA – (Prof. Raul Brito) d) 18 e) 21 Questão 11: O número de soluções inteiras da equação 3x 2 7 é: a) 0 b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 Questão 12: A soma das soluções da equação 7x 1 3x 9 é: a) 1 b) 2 c) 2 d) 0 e) 1 Questão 13: (Mackenzie – 2005/2) A soma dos valores de x que satisfazem a igualdade 2x x 2 2x 2 é: a) 0 b) 1 c) 2 d) 2 e) 3 Questão 14: (Mackenzie - 2004) O número de soluções reais da equação 2x 1 x é: a) 0 b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 Questão 15: Resolvendo a inequação 2x 1 2 , encontramos duas soluções inteiras, a soma dessas soluções é: a) 1 b) 2 c) 2 d) 1 e) 0 Questão 16: (Fuvest) Seja 2f x 2x 1 . Os valores de x tais que f x 1 é: a) 0 x 1 . b) 1 x 1 . c) 2 x 0 . d) 0 x 2 . e) 2 x 2 . Questão 17: O conjunto solução da equação 2x x 2 é: a) V 2, 2 b) V 3, 0 c) V 2, 2,1, 2 d) V 0,1 e) V 2, 0,1, 2 Questão 18: Resolvendo a inequação 2x 1 x 2 , encontramos: a) 3 x 1 . b) x 1 ou x 3 . c) 1 x 3 . d) x 3 ou x 1 . e) x 1 ou x 1 s. Questão 19: (Fuvest-2014) Sobre a equação 2x 9 2x 3 2 log x x 1 0 , é correto afirmar que: a) Ela não possui raízes reais. b) Sua única raiz real é – 3. c) Duas de suas raízes são 3 e – 3. d) Suas únicas raízes são – 3, 0 e 1. e) Ela possui cinco raízes reais distintas. Questão 20: (Mackenzie - 2004) O conjunto solução da equação 2x 4x 4 x 2 é: a) 2, b) 0,1 c) 1, 2 d) 0, e) CURSO ANUAL DE MATEMÁTICA – (Prof. Raul Brito) 11 VestCursos – Especialista em Preparação para Vestibulares de Alta Concorrência Resoluções das Questões de Casa Questão 01: Resolução: Do enunciado, temos: 1 x 0 x 1 1 x 1 Portanto, o domínio da função será dado por: {x | 1 x 1}. Resposta: Alternativa D Questão 02: Resolução: Do enunciado, tem-se que: x 1, se x 1 f(x) . x 1, se x 1 Portanto, o gráfico da alternativa A é o que representa f. Resposta: Alternativa A Questão 03: Resolução: Refletindo-se a porção do gráfico de f que está abaixo do eixo das abscissas, em relação a esse mesmo eixo, obtemos o gráfico da função z. Resposta: Alternativa D Questão 04: Resolução: Definamos a função y P x e consideremos o seu gráfico: É fácil ver que a equação P x 1 possui 5 raízes,indicadas pelos pontos de interseção do gráfico de y | P(x) | com a reta y 1. Resposta: Alternativa D Questão 05: Resolução: Do enunciado, temos: 3x 3, se x 1 f x x 1 2 x 1, se x 1 Resposta: Alternativa A Questão 06: Resolução: Do enunciado, temos: 2 2 2 2 2 22 1 x x 1 x x 1 x x x x 1 0 1 4.1. 1 1 4 5 x x 1 0 1 4.1. 1 1 4 5 Como nas duas equações 0 , então cada equação terá duas raízes distintas, totalizando 2 + 2 = 4 soluções. Resposta: Alternativa B Questão 07: Resolução: Primeiramente iremos ver a condição de existência do módulo, então temos: x 1, se x 1 x 1 x 1, se x 1 Fazendo a interseção dos gráficos, temos: x 1 5 x 1 5 x 5 1 x 6 ou x 1 5 x 5 1 x 4 Tirando a raiz: x 1 0 x 0 1 x 1 . Note que a raiz de f(x) é o 1 e os gráficos se intersectam em x = – 4 e x = 6, assim podemos montar o seguinte gráfico: Note que a base desse triângulo formado é 10, basta fazer 6 – (– 4) e a sua altura é 5, assim: b h 10 5 50 A A A A 25 2 2 2 . Resposta: Alternativa D Questão 08: Resolução: Do enunciado, temos: x 2, se x 2 x 2 x 2, se x 2 x 5, se x 5 x 5 x 5, se x 5 Então para x 2 , temos: 12 VestCursos – Especialista em Preparação para Vestibulares de Alta Concorrência CURSO ANUAL DE MATEMÁTICA – (Prof. Raul Brito) x 2 x 2 x 5 x 5 x 2 x 5 3 2x 7 3 2x 3 7 4 2x 4 x x 2 2 Para 2 x 5 , temos: x 2 x 2 x 5 x 5 x 2 x 5 3 3 3, x Para x 5 , temos: x 2 x 2 x 5 x 5 x 2 x 5 3 2x 7 3 2x 3 7 10 2x 10 x x 5 2 Como 3 = 3 para qualquer valor de x, concluímos que a equação tem infinitas soluções. Resposta: Alternativa D Questão 09: Resolução: Do enunciado, temos: x 1, se x 1 x 1 x 1, se x 1 x 2, se x 2 x 2 x 2, se x 2 Então para x 1 , temos: x 1 x 1 x 2 x 2 x 1 x 2 3 2x 3 3 2x 0 x 0 Para 1 x 2 , temos: x 1 x 1 x 2 x 2 x 1 x 2 3 1 3, falso x, ou seja não tem solução Para x 2 , temos: x 1 x 1 x 2 x 2 x 1 x 2 3 2x 3 3 2x 3 3 6 2x 6 x x 3 2 Assim, o conjunto solução é S = {0,3}. Resposta: Alternativa B Questão 10: Resolução: Do enunciado, temos: x 5 3 3 x 5 3 3 5 x 3 5 2 x 8 x 4 1 x 4 1 ou x 4 1 x 1 4 ou x 1 4 x 3 ou x 5 Assim, os inteiros que satisfazem são: 3, 5, 6 e 7. Logo a soma é: 3 + 5 + 6 + 7 = 21. Resposta: Alternativa E Questão 11: Resolução: Do enunciado, temos: 3x 2 7 3x 2 7 3x 9 x 3 ou 3x 2 7 3x 2 7 3x 7 2 3x 5 5 x 3 Assim, a única solução inteira é 3. Resposta: Alternativa B Questão 12: Resolução: Do enunciado, temos: 7x 1 3x 9 7x 1 3x 9 7x 3x 9 1 10x 10 x 1 ou 7x 1 3x 9 7x 1 3x 9 7x 1 3x 9 7x 3x 9 1 4x 8 8 x x 2 4 Assim, a soma pedida é 2 1 1 . Resposta: Alternativa A Questão 13: Resolução: Do enunciado, temos: 2 2 2 2 2 2 2 2 2 x x 2 2x 2 x x 2 2x 2 x x 2 2x 2 0 x 3x 4 0 10x 10 x 1 ou x 4 x x 2 2x 2 x x 2 2x 2 x x 2 2x 2 x x 2 2x 2 0 x x 0 x x 1 0 x 0 ou x 1 0 x 1 Note que 2x 2 0 2x 2 x 1 . Assim, as soluções que satisfazem são: – 1, 0 e 4. Logo a soma é: – 1 + 0 + 4 = 3. Resposta: Alternativa E Questão 14: Resolução: Do enunciado, temos: CURSO ANUAL DE MATEMÁTICA – (Prof. Raul Brito) 13 VestCursos – Especialista em Preparação para Vestibulares de Alta Concorrência 22 2 2 2 x 1 x x 1 x x 1 x x x 1 0 1 4.1. 1 1 4 5 1 5 1 5 x x 2.1 2 Como 5 1 e x 0 , a parte negativa não nos interessa. Assim, 1 5 x 2 terá duas soluções. Resposta: Alternativa C Questão 15: Resolução: Do enunciado, temos: 2x 1 2 2 2x 1 2 2 1 2x 2 1 1 3 1 2x 3 x 2 2 Assim, os inteiros que satisfazem são: 0 e 1. Logo a soma é: 0 + 1 = 1. Resposta: Alternativa D Questão 16: Resolução: Do enunciado, temos: 2 2 2 2 2 2x 1 1 1 2x 1 1 1 1 2x 1 1 0 2x 2 0 x 1 0 x 1 Resposta: Alternativa C Questão 17: Resolução: Do enunciado, temos: 2 2 2 2 2 2 22 x x 2 3 x 5 3 3 5 x 3 5 2 x 8 x, se x 0 x x 2, se x 0 x x x 2 x, se x 0 x x 2, se x 0 x x 2 0, se x 0 x x 2 0, se x 0 x x 2 0, se x 0 1 4.1. 2 1 8 9 1 9 1 3 x x x 2.1 2 1 3 2 x 2 pois, x 0 Note que só pegamos a solução positiva devido à condição x 0 . 2 2x x 2 0, se x 0 1 4.1. 2 1 8 9 1 9 1 3 1 3 x x x 2.1 2 2 x 2 pois, x 0 V 2, 2 Note que só pegamos a solução negativa devido à condição x 0 . Resposta: Alternativa A Questão 18: Resolução: Do enunciado, temos: 2x 1 x 2 2x 1 x 2 2x x 2 1 x 3 ou 2x 1 x 2 2x 1 x 2 2x 1 x 2 2x x 2 1 x 1 Resposta: Alternativa D Questão 19: Resolução: Do enunciado, temos: Condição de existência do logaritmo: 2x x 1 0 Como a exponencial é sempre maior que zero, não vamos nos preocupar com ela, assim, podemos ter: 2 2 0 2 2 2 2 2 2 2 x 3 0 x 3 ou log x x 1 0 x x 1 10 1 x x 1 1 x x 1 1 x x 2 0 1 4.1. 2 1 8 9 1 9 1 3 1 3 x x x x 1 2.1 2 2 1 3 4 ou x x x 22 2 x x 1 1 x x 1 1 x x 0 x x 1 0 x 0 ou x 1 0 x 1 Assim, as soluções são: – 3, – 2, – 1, 0 e 1. Resposta: Alternativa E Questão 20: Resolução: Do enunciado, temos: 22x 4x 4 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 Pela definição, temos: x 2 x 2 x 2 0 x 2 V 2, Resposta: Alternativa E
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