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MATEMÁTICA Editora Exato 20 FUNÇÕES 1. PAR ORDENADO É uma seqüência de dois elementos em uma dada ordem. 1.1 Igualdade ( ) ( ) cad,cb,a =⇔= e db = Exemplos: E.1) ( ) ( ) 21ab,1a3,2 =+⇒+= e 3b = , logo 1a = e 3b = . E.2) ( ) ( ) =− =+ ⇒=−+ 6ba 3b2a 6,3ba,b2a , logo 5a = e 1b −= . 2. PRODUTO CARTESIANO 2.1 Representação O produto cartesiano será simbolizado por AxB. 2.2 Definição Dados os conjuntos A e B, não vazios, define- se como produto cartesiano ( )AxB o conjunto de todos os pares ordenados ( )y,x , tais que Ax ∈ e By ∈ . Em símbolos, temos: ( ){ }By e Ax/y,xAxB ∈∈= Se A ou B forem vazios, afirmamos que φ=AxB . Exemplos: E.1) Dados { }2,1A = e { }4,3B = , determine AxB e BxA. Resolução: ( ) ( ) ( ) ( ){ }AxB 1,3 , 1,4 , 2,3 , 2,4= ( ) ( ) ( ) ( ){ }2,4,2,3,1,4,1,3BxA = E.2) Determine AxAA2 = , em que { }3,2,1A = . Resolução: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ){ }3,3,2,3,1,3,3,2,2,2,1,2,3,1,2,1,1,1AxAA2 == 2.3 Propriedade ( ) ( ) ( )BnAnAxBn ⋅= , em que ( )AxBn , ( )An e ( )Bn re- presentam, respectivamente, o número de elementos em AxB , A e B. 3. RELAÇÃO BINÁRIA 3.1 Definição Define-se como relação binária de A em B a qualquer subconjunto de AxB. 3.2 Representação A relação binária de A em B pode ser repre- sentada como: I) Listagem dos pares ordenados envolvidos na relação. II) Diagrama de flechas entre os conjuntos A e B. III) Representação gráfica no plano cartesiano. Exemplo: Considere a relação ( ){ }1xy/AxBy,xR +=∈= em que { }6,5,3,2A = e { }11,10,7,4,3B = . Represente a rela- ção R. Resolução: I) Representação dos pares ordenados. ( ) ( ) ( ){ }7,6,4,3,3,2R = . II) Representação com diagrama de flechas. 5 3 2 6 A y=x+1 3 4 7 10 11 B III) Representação no gráfico cartesiano. 32 6 3 4 7 3.3 Domínio, Imagem e Contra-domínio Dada uma relação R de A em B ( )BA:R → . Define-se como: � Contra-domínio da relação R o conjunto de chegada da relação R, ou seja, o conjunto B. � Domínio da relação R o conjunto formado pelos elementos relacionados pela relação R no conjunto de partida (conjunto A). � Imagem da relação R ao conjunto formado pelos elementos relacionados pela relação Editora Exato 21 R no conjunto de chegada (conjunto B), ou seja, os segundos elementos de todos os pa- res ordenados de R. Exemplo: 5 A B 1 3 7 8 9 10 2 3 5 7 I) Domínio da relação R: ( ) { }8,5,3,1RD = . II) Contra-domínio da relação R (conjunto de chegada): ( ) BRCD = . III) Imagem da relação ( ) { }10,5,3,2RIm:R = . 4. FUNÇÃO 4.1 Definição Define-se como função de A em B a toda rela- ção binária de A em B que satisfaz as propriedades abaixo. I) Todo elemento do domínio possui um cor- respondente no contra-domínio, ou seja, no conjunto de partida não existe elemento sem correspondente. Exemplo: E.1) A B não satisfaz à propriedade I E.2) A B satisfaz à propriedade I E.3) A B satisfaz à propriedade I II) Cada elemento do domínio possui um único correspondente no contra-domínio. Exemplo: E.1) não satisfaz à propriedade II E.2) satisfaz à propriedade II E.3) satisfaz à propriedade II 4.2 Função Inversa Dada uma função f de A em B, bijetora, defi- ne-se como função inversa de f a toda função g em B em A, tal que: ( ) ( )f fog x go x x= = . Símbolo: A função inversa de f é indicada por f 1− . Editora Exato 22 Exemplo: Dada ( )f x 3x 5= + , determine sua função inver- sa. Resolução: Na prática, para determinarmos a função inver- sa de f, devemos trocar o x por y, o y por x e depois isolar o y. ( ) { { ( ) 3 5x xf y 5y3x5x3xf 1 yx − =⇒+=⇒+= − , logo ( ) 3 5x xf 1 − = − . 5. FUNÇÃO POLINOMIAL DO 1º GRAU 5.1 Definição Define-se como função polinomial do 1º grau ou função afim a toda função f de R em R que asso- cia a cada número ( )x D f∈ um número ( ) ( )f x CD f∈ , tal que ( )f x =ax+b (com a ∈ R* e b ∈ R). 5.2 Gráficos Dada a função f: R → R, tal que ( ) baxxf += (com 0a ≠ ). Gráficos a > 0 função crescente y xO a < 0 função decrescente y xO � Propriedades O coeficiente a é denominado de coeficiente angular e representa a tangente do ângulo de inclina- ção. O coeficiente b é denominado de coeficiente linear e representa o ponto de encontro da função com o eixo y, ou seja, o ponto ( )b,0 pertence ao grá- fico da função f. 6. FUNÇÃO QUADRÁTICA Define-se como função polinomial do 2º grau a função quadrática a toda função f de R em R que as- socia a cada número ( )fx D∈ um número ( ) ( )f fx CD∈ , tal que ( ) cbxaxxf 2 ++= (com a∈R* e b, c ∈R). 7. CONCAVIDADE E RAÍZES A função polinomial do 2º grau possui como representação gráfica a curva denominada de parábo- la. � concavidade ⇒< ⇒> baixo para voltada 0a cima para voltada0a � raízes ⇒<∆ ⇒∆ ⇒>∆ reais raízes existem não0 iguais e reais raízes 2 0= distintas e reais raízes 2 0 8. GRÁFICOS Devemos observar que o número de possibili- dades para a construção do gráfico da função quadrá- tica é 6, levando em consideração as possibilidades da concavidade e raízes. 8.1 a>0 e ∆>0 � Concavidade voltada para cima e duas raí- zes reais distintas. x1 x2 8.2 a>0 e ∆=0 � Concavidade voltada para cima e duas raí- zes reais iguais. x1 x2= 8.3 a>0 e ∆<0 � Concavidade voltada para cima e não pos- sui raízes reais. 8.4 a<0 e ∆>0 � Concavidade voltada para baixo e duas raí- zes reais distintas. x1 x2 Editora Exato 23 8.5 a<0 e ∆=0 � Concavidade voltada para baixo e duas raí- zes reais iguais. x1= x2 8.6 a<0 e ∆<0 � Concavidade voltada para baixo e não pos- sui raízes reais. 9. VÉRTICE DA PARÁBOLA Dada a função ( ) 2f x =ax +bx+c (com 0a ≠ ) a coordenada do vértice da parábola ( )vv y,xv pode ser determinada pelas relações abaixo. a2 b xv − = e a4 yv ∆− = Exemplo: Dada a função 2f(x) 2x 5x 10= − − , determine a coordenada do vértice da parábola e faça a represen- tação gráfica da função f no plano cartesiano. Resolução: ( ) 4 5 2.2 5 xv = − −= e ( ) ( )( ) 24 10245 y 2 v ⋅ −⋅−− = 8 105 −= Devemos observar que 0∆ > e 0a > ; logo, a parábola possui concavidade voltada para cima e du- as raízes reais distintas. y x 5 4 105 8 − 8 105 , 4 5 vV 9.1 Valor máximo e mínimo Para uma função polinomial do 2º grau pode- mos determinar o valor máximo ou mínimo da ima- gem determinando o valor da imagem da função no vértice da parábola ∆− = a4 yv . � Se a > 0, então o valor encontrado no yv se- rá mínimo. � Se a < 0, então o valor encontrado no yv se- rá máximo. 10. FUNÇÃO MODULAR 10.1. Definição Define-se como função modular a toda função f de R em R que associa a cada ( )x D f∈ um número ( ) ( )f x CD f∈ , tal que, ( )f x x= . Em símbolos, temos: x, se x 0 f : f(x) -x, se x<0 ≥ → = R R . 10.2. Elementos Dada a função módulo f(x) x= . � Domínio de f :D(f) = R . � Contra domínio de f: CD(f) = R . � Imagem de f: Im(f) += R . 10.3. Equações Modulares x k x k ou x k = = ⇔ = − Exemplo: E.1) Determine o valor de x na equação x 3 5− = . Resolução x 3 5 x 8 x 3 5 ou x 3 5 x 2 − = →= − = ⇒ − = − ⇒ = − � Propriedades nn n n x 0. x y x y . xx , para y 0. y y n x . x x , para n par. ≥ ⋅ = ⋅ = ≠ = = EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 1 Qual dos gráficos abaixo representa uma função? a) Editora Exato 24 y y y 1 1 2 xx b) y y y 1 1 2 xx c) y y 1 1 xx d) y y 1 1 xx Resolução: c) e d) Observe que a definição de função compreen- de dar um valor x e encontrar um, e somente um, va- lor para y. Dica: fazer uma reta vertical em qualquer pon- to do gráfico e não corresponder dois ou mais valores em y. 2 Seja a função ( ) 3 22 1f x x x x= − + + , calcular: a) f(0) b) ( )1f − Resolução: a) substituir na função o valor atribuído a x ( ) ( )230 0 2 0 0 1 1f = − + + = b) ( ) ( ) ( )3 21 2 1 1 1 1 2 1 1 3 − − − + − + = / /− − − + = − EXERCÍCIOS 1 (FMU-SP) Seja a função f definida por ( ) 3f x 2x 1= − . Então ( ) ( ) 1f 0 f 1 f 2 + − + é: a) 3 4 − d) 19 4 − b) 15 4 − e) 13 4 − c) 17 4 − 2 (MACK-SP) Se ( ) 2f x 1 x− = , então o valor de ( )f 2 é: a) 9 b) 6 c) 4 d) 1 e) 0 3 (FGV-SP) A população de uma cidade daqui a t anos é estimada em ( ) 4P t 30 t = − milhares de pes- soas. Durante o 5º ano, o crescimento da popula- ção será de: a) 300 pessoas. b) 200 pessoas. c) 133 pessoas. d) 30 pessoas. e) 2 pessoas. 4 (UFMG) Suponha que o número f(x) de funcio- nários necessários para distribuir, em um dia, contas de luz entre x por cento de moradores, numa determinada cidade, seja dado pela função ( ) 300xf x 150 x = − . Se o número de funcionários ne- cessários para distribuir, em um dia, as contas de luz foi 75, a porcentagem de moradores que as receberam é: a) 30. b) 40. c) 45. d) 50. e) 55. Editora Exato 25 5 (UEL-PR) Para que os pontos ( )1;3 e ( )3; 1− per- tençam ao gráfico da função dada f(x) ax b= + , o valor de b a− deve ser: a) 7. b) 5. c) 3. d) –3. e) –7. 6 (CESCEM) Se 3f(x) 2x= , então, os valores de: f(0); ( )f 1− ; ( )f 2 ; ( )f 2− ; e 1f 2 − − são: a) 2, 2, 4, -4, -1/4. b) 0, -2, 16, -16, 1/4. c) 0, -6, 16, -16, 1/3. d) 2, -2, 2, -2,-1/3. e) 0, 2, 16, 16, 1/4. 7 (PUC) Qual dos gráficos não representa uma função? a) x y b) x y c) x y d) x y e) x y 8 (ESC. AERON) Determinar o campo de existên- cia da função 2y 4 x= − : a) ( )4,4− b) [ ]2,4− c) ( )2, 2− d) [ ]2,2− e) Nenhuma. 9 (PUC-RS) O domínio da função real dada por ( ) 2 1f x 2x 5x 3= + − é o conjunto: a) 1R 3, 2 − − b) 1R ,3 2 − − c) 1R 2 − d) 13, 2 − e) 1,2 2 − 10 (FMU-SP) O domínio real da função ( ) 2x 4f x x 2 − = − é o conjunto: a) { }x R / x 2 ou x 2∈ ≤ − ≥ b) { }x R / 2 x<2∈ − ≤ c) { }x R / 2 x 2∈ − ≤ ≤ d) { }x R / x 2 ou x>2∈ ≤ − e) { }x R / x 2∈ > Editora Exato 26 11 (PELOTAS) Se f e g são funções definidas em R por ( )f x x 2= + e ( )g x 3x 5= + , então ( )g f x é: a) 3x+11 b) 3x2 + 10 c) 3x2 + 11x + 10 d) 4x+7 e) ( )f g x 12 (USP) Se ( )f x 5x= e ( ) 2g x 3x= , então ( )f g x será igual a: a) 15x + 3x2 b) 15x2 c) 8x3 d) 15x e) 15x3 13 (PUC-SP) Sendo ( ) 3f x x 1= + e ( )g x x 2= − , então ( )gof 0 é igual a: a) 1 b) 3 c) 0 d) 2 e) –1 14 (UFPR) Para cada valor real de x, sejam ( ) 2f x x= e ( ) ( )g x f f x = . Calcular o valor de ( ) ( ) f g 3 g 3 . a) 20. b) 21. c) 31. d) 81. e) 80. 15 Uma função do 2º grau, nos dá sempre a) uma reta. b) uma hipérbole. c) uma parábola. d) uma elipse. e) nenhuma. 16 O vértice da parábola 2y x 4x 5= − + + é: a) ( )V 2,9 . b) ( )V 5, 1− . c) ( )V 1, 5− − . d) ( )V 0,0 . e) Nenhuma. 17 A função 2y 2x x 1= − + é uma parábola que: a) corta o eixo x em dois pontos. b) passa pela origem. c) não corta o eixo x. d) tem concavidade voltada para baixo. e) nenhuma. 18 Dada a função ( )f x mx n= + , conhecendo-se ( )f 0 2= e ( )f 1 3= , então o valor de m e n é: a) 1 e 2. b) 2 e 1. c) 3 e 1. d) 2 e 3. e) 0 e 1. 19 (PUC) Sendo m R∈ , então as raízes da equação ( )2x m 1 x m 0− − − = serão reais e iguais se, e so- mente se, a) m 1≠ . b) m=1. c) m 1≠ − . d) m=-1. e) m=0. 20 (PUC) Para que as raízes ou zeros da função 2y x mx 4= − + sejam reais, é necessário que: a) [ ]m R e m -4 ou m>4∈ ≤ . b) m R e m>4∈ . c) [ ]m R e m -4 ou m 4∈ ≤ ≤ . d) [ ]m R e -4 m 4∈ ≤ ≤ . e) [ ]m R e -4 < m <4∈ . 21 (UFPR) O vértice da parábola 2y 2x 8x 8= − + − tem coordenadas: a) ( )0, 8− . b) ( )1, 2− . c) ( )2,0 . d) ( )3,0 . e) ( )3. 2− . GABARITO 1 D 2 A 3 B 4 A 5 B Editora Exato 27 6 B 7 B 8 D 9 A 10 D 11 A 12 B 13 E 14 D 15 C 16 A 17 C 18 A 19 D 20 C 21 C
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