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PROF. FABRÍCIO TORRES – FUNDAMENTOS DA MATEMÁTICA 1 I. EQUAÇÃO DO 2º GRAU Denomina-se equação do segundo grau, toda a equação do tipo ax² + bx + c, com coeficientes numéricos a, b e c com a ≠ 0. Exemplos: Equação a b c x² + 2x + 1 1 2 1 5x -2x² - 1 -2 5 -1 Classificação: - Incompletas: Se um dos coeficientes (b ou c) for nulo, temos uma equação do 2º grau incompleta. 1º caso: b=0 x² - 9 = 0 x² = 9 x = ± √9 x= ± 3 2º caso: c=0 x² - 9x = 0 Basta fatorar o fator comum x: x(x-9) = 0 x = 0,9 3º caso: b=c=0 2x² = 0 x=0 Resolução de equações do 2º grau: Uma equação do 2º grau pode ter até 2 raízes reais, que podem ser determinadas pela fórmula de Bháskara. Considerando a equação: ax² + bx + c = 0, vamos determinar a fórmula de Bháskara: Utilizando a fórmula de Bháskara, vamos resolver alguns exercícios: 1) 3x² - 7x + 2 = 0 a = 3, b = -7 e c = 2 Δ = b2 – 4ac = (-7)² - 4.3.2 = 49 - 24 = 25 Substituindo na fórmula: = e Logo, o conjunto verdade ou solução da equação é S = {1/3 , 2} PROF. FABRÍCIO TORRES – FUNDAMENTOS DA MATEMÁTICA 2 2) -x² + 4x – 4 = 0 a = -1, b = 4 e c = -4 Δ = b2 – 4ac = 4² - 4.(-1).(-4) = 16 -16 = 0 Substituindo na fórmula de Bháskara: x=2 Logo, o conjunto verdade ou solução da equação é S = {2} - Neste caso, tivemos uma equação do 2º grau com duas raízes reais e iguais. ( ) 3) 5x² - 6x + 5 = 0 a = 5, b = -6, c = 5 Δ = b2 – 4ac = (-6)² - 4.5.5 = 36 -100 = -64 Note que Δ < 0 e não existe raiz quadrada de um número negativo. Assim, a equação não possui nenhuma raiz real. Logo: S =∅ (conjunto vazio) Propriedades: Duas raízes reais e diferentes Duas raízes reais e iguais Nenhuma raiz real Relações entre coeficientes (a, b e c) e as raízes (x1 e x2) Soma das raízes: x1 + x2 = - 𝑏 𝑎 Produto das raízes: x1 . x2 = 𝑐 𝑎 Obtendo a Soma e Produto de uma equação do 2º grau: x² - Sx + P = 0 Exemplos: 1) Determine a soma e o produto das seguintes equações: a) x² - 4x + 3=0 Sendo a=1, b=-4 e c=3: b) 2x² - 6x -8 =0 Sendo a=2, b=-6 e c=-8 c) 4-x² = 0 Sendo a=-1, b=0 e c=4: PROF. FABRÍCIO TORRES – FUNDAMENTOS DA MATEMÁTICA 3 Exercícios: 1) Complete o quadro conforme o exemplo: Equação Coeficientes a b c 6x² - 3x + 1 = 0 -3x² = 5/2 + 4x y² = 5 y 6x² = 0 2) Determine as raízes das seguintes equações: a) x² - 3x + 2 = 0 b) 2y² - 14y + 12 = 0 c) -x² + 7x – 10 = 0 d) 5x² - x + 7 = 0 e) y²- 25 = 0 f) x² - ¼ =0 g) 5x² - 10x =0 h) 5 + x² = 9 i) 7x² - 3x = 4x + x² j) z²- 8z + 12 = 0 2) Determine o valor de k nas equações, de modo que: a) x² - 12x + k = 0 , tenha duas raízes reais e iguais b) 2x² - 6x +3k = 0, não tenha raízes reais c) x² + kx + 4 = 0, tenha raízes reais e iguais d) kx² - 2(k+1)x + (k+5) = 0, tenha duas raízes reais e diferentes 3) Complete o quadro: Lembre-se: Soma das raízes de uma equação do 2º grau = -b/a Produto das raízes de uma equação do 2º grau = c/a Equação Soma das raízes Produto das raízes x² - 6x + 9 = 0 6 9 x² - 2x + 3 = 0 2x² + 5x - 8 = 0 x² + 5x -24=0 -5 24 5 -6 -6 -3 PROF. FABRÍCIO TORRES – FUNDAMENTOS DA MATEMÁTICA 4 II. FUNÇÃO DO 2º GRAU A função do 2º grau, também denominada função quadrática, é definida pela expressão do tipo: y = f(x) = ax² + bx + c, onde a, b e c são constantes reais e Exemplos: a) y = x² + 3x + 2 ( a=1; b=3; c= 2 ) b) y = x² ( a=1; b=0; c= 0 ) c) y = x² - 4 ( a=1; b=0; c=-4 ) Gráfico de uma função do 2º grau: O gráfico de uma função quadrática é uma parábola. Podemos visualizar uma parábola em um parque de diversões, simplesmente olhando para a montanha russa. Sua representação gráfica é dada em torno de eixos: Representação gráfica Exemplo: Construa o gráfico da função y = x²: Como na função do 1º grau, basta atribuir valores reais para x, obtemos seus valores correspondentes para y. PROF. FABRÍCIO TORRES – FUNDAMENTOS DA MATEMÁTICA 5 x y = f(x) = x² -2 4 -1 1 0 0 1 1 2 4 3 9 Notem que os pontos: A e A`, B e B`, C e C` são simétricos (estão a mesma distância do eixo de simetria). O ponto V representa o vértice da parábola, é a partir dele que determinamos todos os outros pontos. Coordenadas do vértice A coordenada x do vértice da parábola pode ser determinada por: Exemplo: Determine as coordenada do vértice da parábola y = x² - 4x + 3 Temos: a=1, b=-4 e c=3 Logo, a coordenada x será igual a 2, mas e a coordenada y? Simples: Vamos substituir o valor obtido da coordenada x e determinar o valor da coordenada y. Assim, para determinarmos a coordenada y da parábola y = x² - 4x + 3, devemos substituir o valor de x por 2. y = (2)² - 4.(2) + 3 = 4 – 8 + 3= -1 Logo, as coordenadas do vértice serão V = (2,-1) Portanto, para determinarmos as coordenadas do vértice de uma parábola, achamos o valor da coordenada x (através de x = -b/2a) e substituindo este valor na função, achamos a coordenada y!!! Raízes (ou zeros) da função do 2º grau Denominam-se raízes da função do 2º grau os valores de x para os quais ela se anula. y=f(x)=0 Exemplo: na função y = x² - 4x + 3, que acima acabamos de determinar as coordenadas de seus vértices, as raízes da função serão x1 = 1 e x2 = 3. PROF. FABRÍCIO TORRES – FUNDAMENTOS DA MATEMÁTICA 6 Vejamos o gráfico: Notem que quando x1 = 1 e x2 = 3, a parábola intercepta ("corta") o eixo x. Como determinar a raiz ou zero da função do 2º grau? Simplesmente aplicando a resolução de equações do 2º grau, já vista na seção anterior. Exemplo: determine a raiz da função y=x²+5x+6: Fazendo y = f(x) = 0, temos x² + 5x + 6 =0 Agora basta resolver a equação aplicando a fórmula de Bháskara. x² + 5x + 6 =0 Acharemos que x = -2 e x` = -3. Concavidade da parábola Explicarei esta parte com um simples desenho. a > 0 a < 0 Os desenhos até que ficaram bonitinhos, mas isso não importa neste momento. O que nos importa agora é que quando a > 0, a concavidade da parábola está voltada para cima (carinha feliz) e quando a<0, a parábola está voltada para baixo (carinha triste). PROF. FABRÍCIO TORRES – FUNDAMENTOS DA MATEMÁTICA 7 Exemplos: y = f(x) = x² - 4 a = 1 >0 [Nota] Quando a concavidade está voltada para cima (a>0), o vértice representa o valor mínimo da função. Quando a concavidade está voltada para baixo (a<0), o vértice representa o valor máximo. Quando o discriminante é igual a zero Quando o valor de Δ = b2 – 4ac = 0, o vértice a parábola encontra-se no eixo x. A coordenada y será igual a zero. Exemplo: y = f(x) =x² + 2x + 1 x² + 2x + 1 =0 x1 = x2 = - 𝑏 2𝑎 = -1 As coordenadas do vértice serão V=(-1,0) Gráfico: y = f(x) = -x² + 4 a = -1 < 0 PROF. FABRÍCIO TORRES – FUNDAMENTOS DA MATEMÁTICA 8 Quando o discriminante é maior que zero Quando o valor de , a parábola intercepta o eixo x em dois pontos. (São as raízes ou zeros da função vistos anteriormente). Exemplo: y = f(x) = x² -4x + 3 x² - 4x + 3 =0 x1=1, x2=3 Gráfico: Quando o discriminante é menor que zero Quando o valor de , a parábola não intercepta o eixo x. Não há raízes ou zeros da função. Exemplo: y = f(x) = x²-x+2 x²-x+2=0Gráfico: Resumindo: a>0 a>0 a>0 a<0 a<0 a<0 Esboçando o gráfico PROF. FABRÍCIO TORRES – FUNDAMENTOS DA MATEMÁTICA 9 Para finalizarmos, vamos desenhar o gráfico da função y = -x² - 4x - 3 1ª etapa: Raízes ou zeros da função -x² - 4x – 3 =0 Aplicando a fórmula de Bháskara x1 =-1, x2 = -3 2ª etapa: Coordenadas do vértice Coordenada x: xv = -b/2a xv = -(-4)/2.(-1) = -2 Coordenada y: Basta substituir o valor de x obtido na função y = -x² - 4x - 3 = -(-2)² - 4.(-2) - 3 = -4 + 8 - 3 = 1 Portanto, V=(-2,1) 3ª etapa: Concavidade da parábola y= -x² - 4x - 3 Como a = -1<0, a concavidade estará voltada para baixo Feito isso, vamos esboçar o gráfico: Exercícios: 1) As equações abaixo definem funções do 2º grau. Para cada uma dessas funções, ache as coordenadas do vértice que a representa: a) f(x)= x² - 4x + 5 b) f(x)= x² +4x - 6 c) f(x)= 2x² +5x - 4 d) f(x)= -x² + 6x - 2 e) f(x)= -x² - 4x +1 2) Determine, se existirem, os zeros reais das funções seguintes: a) f(x)= 3x² - 7x + 2 b) f(x)= -x² + 3x - 4 c) f(x)= -x² + 3/2x + 1 d) f(x)= x² -4 e) f(x)= 3x² Não existe zeros em (b) PROF. FABRÍCIO TORRES – FUNDAMENTOS DA MATEMÁTICA 10 3) Construa o gráfico das seguintes funções: a) f(x)= x² - 16x + 63 b) f(x)= 2x² - 7x + 3 c) f(x)= 4x² - 4x +1 d) f(x)= -x² + 4x - 5 e) f(x)= -2x² +8x- 6 4) Em uma partida de vôlei, um jogador deu um saque em que a bola atingiu uma altura h em metros, num tempo t, em segundos, de acordo com a relação h(t) = -t² + 8t. a) Em que instante a bola atingiu a altura máxima? [Nota]: observem o vértice b) De quantos metros foi a altura máxima alcançada pela bola? c) Esboce o gráfico que represente esta situação. Respostas: 4: a)4s; b) 16m
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