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Resolução do Livro "Um curso de cálculo": Números Reais Exercícios 1.2 1. Resolva a inequação. Dica: Resolver inequações do 1° grau é simples : 1. Some os coeficientes de mesmo grau. 2. Isole a incógnita x em um dos membros da inequação. a) 3x+3 < x+6 Solução: 3x+3 < x+6 3x -x < 6 -3 2x<3 x < 3/2 b) x-3 > 3x +1 Solução: x-3 < 3x+1 x-3x < 1+3 -2x<4 2x > -4 * x < -4/2 x < -2 c) 2x - 1 ≥ 5x + 3 Solução: 2x-1 ≥ 5x + 3 2x-5x ≥ 3+1 -3x ≥ 4 3x ≤ -4 * x ≤ - 4/3 d) x+3 ≤ 6x-2 Solução: x+3 ≤ 6x - 2 x - 6x ≤ -2 -3 -5x ≤ -5 5x ≥ 5 * x ≥ 5/5 x ≥ 1 e) 1-3x > 0 Solução: 1-3x > 0 -3x >-1 3x < 1 * x < 1/3 f) 2x +1 ≥ 3x Solução: 2x +1 ≥ 3x 2x - 3x ≥-1 -x ≥ -1 x ≤ 1 * 2. Estude o sinal da expressão. Dica: Estudar o sinal de uma equação é determinar para que valores de x , a equação é nula, positiva ou negativa. a) 3x-1 Solução: Estudando o sinal de 3x - 1: 3x-1 < 0 3x < 1 x < 1/3 3x-1 = 0 3x = 1 x = 1/3 3x-1 > 0 3x > 1 x > 1/3 Graficamente: Portanto, 3x - 1<0, para x < 1/3 3x - 1=0, para x = 1/3 3x - 1>0, para x > 1/3 b) 3-x Solução: Estudando o sinal de 3 - x: 3-x < 0 -x < -3 x > 3 * 3-x = 0 -x = -3 x = 3 3-x > 0 -x > -3 x < 3 * Graficamente: Portanto, 3 - x < 0, para x > 3 3 - x = 0, para x = 3 3 - x > 0, para x < 3 c) 2-3x Solução: Estudando o sinal de 2 - 3x: 2 - 3x< 0 -3x < -2 3x > 2 * x > 2/3 2 - 3x= 0 -3x = -2 3x = 2 x = 2/3 2 - 3x> 0 -3x >-2 3x < 2 * x < 2/3 Graficamente: Portanto, 2 - 3x < 0, para x > 2/3 2 - 3x = 0, para x = 2/3 2 - 3x > 0, para x < 2/3 d) 5x+1 Solução: Estudando o sinal de 5x + 1: 5x + 1< 0 5x < -1 x < -1/5 5x + 1< 0 5x < -1 x < -1/5 5x + 1< 0 5x < -1 x < -1/5 Graficamente: Portanto, 5x + 1 < 0, para x < -1/5 5x + 1 = 0, para x = -1/5 5x + 1> 0, para x > -1/5 e) Solução: Estudando o sinal de x-1: x - 1< 0 x <1 x - 1= 0 x =1 x - 1> 0 x >1 Estudando o sinal de x-2: x - 2< 0 x <2 x - 2= 0 x =2 x - 2> 0 x >2 Estudando o sinal de : Se x-1 < 0 e x-2 < 0, logo >0 (- / - = +) Se x-1 >0 e x-2 <0 , logo < <0 (+/- = -) Se x-1 >0 e x-2 >0 , logo >0 (+ / + = +) Se x - 1 =0 , logo = 0 Se x-2 = 0, logo não estará definido! ( 1° mandamento da Matemática) Graficamente: Portanto, < 0, para 1 < x < 2 = 0, para x = 1 > 0, para x < 1 ou x > 2 nao está definido em x = 2 f) (2x + 1)(x - 2) Solução: Estudando o sinal de 2x + 1: 2x+1<0 2x<-1 x<-1/2 2x+1=0 2x=-1 x=-1/2 2x+1>0 2x>-1 x>-1/2 Estudando o sinal de x-2: x - 2< 0 x <2 x - 2= 0 x =2 x - 2> 0 x >2 Estudando o sinal de (2x + 1)(x - 2): Se 2x+1 < 0 e x-2 < 0, logo (2x + 1)(x - 2) > 0 (- x - = +) Se 2x+1 >0 e x-2 <0 , logo (2x + 1)(x - 2) < 0 (+ x - = -) Se 2x+1 >0 e x-2 >0 , logo (2x + 1)(x - 2) > 0 (+ x + = +) Se 2x+1 =0 ou x - 2 =0, logo (2x + 1)(x - 2) = 0 Graficamente: Portanto, (2x+1)(x-2)< 0, para -1/2 < x < 2 (2x+1)(x-2) = 0, para x = -1/2 ou x = 2 (2x+1)(x-2)> 0, para x <-1/2 ou x > 2 g) Solução: Estudando o sinal de 2 - 3x: 2 - 3x< 0 -3x < -2 3x > 2 * x > 2/3 2 - 3x= 0 -3x = -2 3x = 2 x = 2/3 2 - 3x> 0 -3x >-2 3x < 2 * x < 2/3 Estudando o sinal de x+2: x + 2< 0 x < -2 x + 2= 0 x =-2 x + 2> 0 x > -2 Estudando o sinal de : Se 2 - 3x > 0 e x+2 < 0, logo < 0 (+ / - = -) Se 2 - 3x >0 e x+2 >0 , logo > 0 (+/+ = +) Se 2 - 3x<0 e x+2 >0 , logo > 0 (- / + = -) Se 2 - 3x =0 , logo = 0 Se x+2 = 0, logo não estará definido! ( 1° mandamento da Matemática) Graficamente: Portanto, < 0, para x < -2 ou x > 2/3 = 0, para x = 2/3 > 0, para -2 < x < 2/3 nao está definido em x = -2 h) Solução: Estudando o sinal de 2 - x: 2 - x< 0 -x < -2 x > 2 * 2 - x = 0 -x = -2 x = 2 2 - x> 0 -x > -2 x < 2 * Estudando o sinal de 3-x: 3 - x< 0 -x < -3 x >3* 3 - x = 0 -x = -3 x = 3 3 - x> 0 -x > -3 x < 3* Estudando o sinal de : Se 2 -x > 0 e 3-x > 0, logo > 0 (+ /+ = +) Se 2 - x < 0 e 3-x > 0 , logo < 0 (-/+ = -) Se 2 - x<0 e 3-x <0 , logo > 0 (- / - = +) Se 2 - x =0 , logo = 0 Se 3 -x = 0, logo não estará definido! ( 1° mandamento da Matemática) Graficamente: Portanto, < 0, para x < -2 ou x > 2/3 = 0, para x = 2/3 > 0, para -2< x < 2/3 nao está definido em x= -2 i) (2x - 1)(3 - 2x) Solução: Estudando o sinal de 2x - 1: 2x-1<0 2x<1 x<1/2 2x-1=0 2x=1 x=1/2 2x-1>0 2x>1 x>1/2 Estudando o sinal de x-2: 3 - 2x< 0 -2x < -3 2x > 3 * x > 3/2 3 - 2x= 0 -2x = -3 2x = 3 x = 3/2 3 - 2x> 0 -2x > -3 2x < 3 * x < 3/2 Estudando o sinal de (2x - 1)(3 - 2x): Se 2x - 1 < 0 e 3 - 2x > 0, logo (2x - 1)(3 - 2x) >0 (- x + = -) Se 2x - 1 >0 e 3 - 2x >0 , logo (2x - 1)(3 - 2x)<0 (+ x + = +) Se 2x - 1 >0 e 3 - 2x <0 , logo (2x - 1)(3 - 2x) >0 (+ x - = -) Se 2x - 1 =0 ou 3 - 2x =0, logo (2x - 1)(3 - 2x) =0 Graficamente: Portanto, (2x - 1)(3 - 2x)< 0, para x < 1/2 ou x > 3/2 (2x - 1)(3 - 2x) = 0, para x = 1/2 ou x = 3/2 (2x - 1)(3 - 2x)> 0, para 1/2 < x < 3/2 j) x(x - 3) Solução: Estudando o sinal de x - 3: x - 3<0 x < 3 x - 3=0 x = 3 x - 3>0 x > 3 Estudando o sinal de x(x - 3): Se x < 0 e x - 3< 0, logo x(x - 3) >0 (- x - = +) Se x >0 e x - 3 <0 , logo x(x - 3)<0 (+ x - = -) Se x >0 e x - 3 >0 , logo x(x - 3) >0 (+ x + = +) Se x =0 ou x - 3 =0, logo x(x - 3) =0 Graficamente: Portanto, x(x - 3)< 0, para 0 < x < 3 x(x - 3) = 0, para x = 0 ou x = 3 x(x - 3)> 0, para x < 0 ou x > 3 l) x(x - 1)(2x + 3) Solução: Estudando o sinal de x-1: x - 1< 0 x <1 x - 1= 0 x =1 x - 1> 0 x >1 Estudando o sinal de 2x + 3: 2x + 3< 0 2x < -3 x <- 3/2 2x + 3= 0 2x = -3 x =- 3/2 2x + 3> 0 2x > -3 x >- 3/2 Estudando o sinal de x(x - 1)(2x + 3) : Se x <0 , x - 1<0 e 2x + 3 <0, logo x(x - 1)(2x + 3) < 0 (- x -x -= -) Se x<0 , x-1<0 e 2x+3 >0, logo (2x - 1)(3 - 2x)>0 (- x - x + = +) Se x >0 ,x - 1<0 e 2x + 3>0, logo (2x - 1)(3 - 2x) >0 (+ x - x += -) Se x >0 ,x - 1>0 e 2x + 3>0, logo (2x - 1)(3 - 2x) >0 (+ x + x += +) Se x =0 ,x - 1=0 e 2x + 3=0, logo (2x - 1)(3 - 2x) =0 Graficamente: Portanto, x(x - 1)(2x + 3)< 0, para x < -3/2 ou 0 < x < 1 x(x - 1)(2x + 3) = 0, para x = -3/2 , x = 0 ou x = 1 x(x - 1)(2x + 3)> 0, para -3/2 < x < 0 ou x > 1 m) (x - 1)(1 + x)(2 - 3x) Solução: Estudando o sinal de x-1: x - 1< 0 x <1 x - 1= 0 x =1 x - 1> 0 x >1 Estudando o sinal de 1 + x: 1+x< 0 x < -1 1+x= 0 x = -1 1+x> 0 x > -1 Estudando o sinal de 2 - 3x:2 - 3x< 0 -3x < -2 3x > 2 * x > 2/3 2 - 3x= 0 -3x = -2 3x = 2 x = 2/3 2 - 3x> 0 -3x >-2 3x < 2 * x < 2/3 Estudando o sinal de (x - 1)(1 + x)(2 - 3x) : Se x -1<0 , 1 + x<0 e 2 - 3x >0, logo(x - 1)(1 + x)(2 - 3x) > 0 (- x -x + = +) Se x - 1<0 , 1 + x>0 e 2 - 3x >0, logo (x - 1)(1 + x)(2 - 3x)<0 (- x + x + = - ) Se x -1 <0 ,1 + x>0 e 2 - 3x<0, logo (x - 1)(1 + x)(2 - 3x) >0 (- x + x -= +) Se x -1 >0 ,1 + x>0 e 2 - 3x<0, logo (x - 1)(1 + x)(2 - 3x) <0 (+ x + x -= -) Se x -1 =0 ,1 + x=0 e 2 - 3x=0, logo (x - 1)(1 + x)(2 - 3x) =0 Graficamente: Portanto, (x - 1)(1 + x)(2 - 3x)< 0, para -1 < x <2/3 ou x > 1 (x - 1)(1 + x)(2 - 3x) = 0, para x = -1 , x = 2/3 ou x = 1 (x - 1)(1 + x)(2 - 3x)> 0, para x < -1 ou 2/3 < x <1 n) x(x² + 3) Solução: Considerando que x² + 3 será sempre positivo, independente do valor de x, esse termo não influencia no estudo do sinal . Assim x determinará portanto o sinal da equação. Graficamente: Portanto, x(x² + 3)< 0, para x < 0 x(x² + 3) = 0, para x = 0 x(x² + 3)> 0, para x >0 o) (2x - 1)(x² + 1) Solução: Considerando que x² + 1 será sempre positivo, independente do valor de x, esse termo não influencia no estudo do sinal . Assim estudaremos somente o sinal de 2x-1, que determinará portanto o sinal da equação. Estudando o sinal de 2x - 1: 2x-1<0 2x<1 x<1/2 2x-1=0 2x=1 x=1/2 2x-1>0 2x>1 x>1/2 Graficamente: Portanto, (2x - 1)(x² + 1)< 0, para x < 1/2 (2x - 1)(x² + 1) = 0, para x = 1/2 (2x - 1)(x² + 1)> 0, para x >1/2 p) ax + b, onde a e b são reais dados, com a > 0. Solução: Estudando o sinal de ax + b, com a > 0: ax + b < 0 ax < -b x < -b/a ax + b = 0 ax = -b x = -b/a ax + b > 0 ax > -b x > -b/a Graficamente: Portanto, ax+b<0, para x <-b/a ax+b=0, para x = -b/a ax+b>0, para x >-b/a q) ax + b, onde a < 0 e b são dois reais dados. Solução: Vimos no exercicio anterior que a raiz da equação ax + b é -b/a, isto é, quando x = -b/a , ax + b = 0. Logo , no grafico a reta cruza o eixo x em -b/a. Considerandando que a < 0 , a função é decrescente. Veja o gráfico: Portanto, ax+b<0, para x >-b/a ax+b=0, para x = -b/a ax+b>0, para x <-b/a obs. Sendo f (x)=ax + b, sendo a e b dois reais dados , temos que o estudo do sinal de forma generica será: 3. Resolva a inequação. Dica: Ao fazer o estudo do sinal podemos encontrar a solução da inequação facilmente. Observe que todas as funções que compõem as inequações são da forma ax + b, logo para fazer o estudo do sinal basta usar a fórmula genérica . a) <0 Solução: Estudando o sinal de : 1. Encontrando a raiz de 2x - 1: 2x-1 = 0 2x = 1 x=1/2 A raiz de 2x - 1 é 1/2. 2. Encontrando a raiz de x + 1: x + 1 = 0 x = -1 A raiz de x + 1 é -1. Graficamente: Logo, <0 para -1 < x < 1/2. b) ≥ 0 Solução: Estudando o sinal de : 1. Encontrando a raiz de 1 - x: 1 - x= 0 -x = -1 x=1 A raiz de 1 -x é 1. 2. Encontrando a raiz de 3 - x: 3 - x= 0 -x = -3 x=3 A raiz de 3 - x é 3. Graficamente: Logo, ≥ 0 para x ≤ 1 ou x > 3. c) >0 Solução: Estudando o sinal de : 1. Encontrando a raiz de x - 2: x - 2= 0 x = 2 A raiz de x - 2 é 2. 2. Encontrando a raiz de 3x + 1: 3x + 1= 0 3x = -1 x=-1/3 A raiz de 3x+1 é -1/3. Graficamente: Logo, > 0 para x < -1/3 ou x > 2 d) (2x -1)(x+ 3)<0 Solução: Estudando o sinal de (2x -1)(x+ 3): 1. Encontrando a raiz de 2x-1: 2x - 1= 0 2x = 1 x = 1/2 A raiz de 2x-1 é 1/2. 2. Encontrando a raiz de x + 3: x + 3= 0 x = -3 A raiz de x + 3 é -3. Graficamente: Logo,(2x -1)(x+ 3)<0 para -3 < x < 1/2 e) ≤0 Solução: Estudando o sinal de : 1. Encontrando a raiz de 3x - 2: 3x - 2= 0 3x = 2 x=2/3 A raiz de 3x - 2 é 2/3. 2. Encontrando a raiz de 2-x: 2-x = 0 -x = -2 x = 2 A raiz de 2-x é 2. Graficamente: Logo, ≤ 0 para x ≤ 2/3 ou x > 2 f) x(2x - 1) ≥ 0 Solução: Estudando o sinal de x(2x - 1): 1.A raiz de x é 0. 2. Encontrando a raiz de 2x - 1: 2x - 1= 0 2x = 1 x = 1/2 A raiz de 2x - 1 é 1/2. Graficamente: Logo, x(2x - 1) ≥ 0 para x ≤ 0 ou x ≥ 1/ 2 g) (x - 2)(x + 2) > 0 Solução: Estudando o sinal de (x - 2)(x + 2): 1. Encontrando a raiz de x-2: x-2= 0 x = 2 A raiz de x-2 é 2. 2. Encontrando a raiz de x + 2: x + 2= 0 x = -2 A raiz de x + 2 é -2. Graficamente: Logo,(x - 2)(x + 2) > 0 para x < -2 ou x > 2 h) > 5 Solução: Antes é necessário deixar a desigualdade em relação a 0. Estudando o sinal de : 1. Encontrando a raiz de -3x+14: -3x+14= 0 -3x= -14 3x= 14 x = 14/3 A raiz de -3x+14 é 14/3. 2. Encontrando a raiz de x - 3: x -3= 0 x = 3 A raiz de x - 3 é 3. Graficamente: Logo, >0 ⇔ > 5 para 3 < x < 14/3. i) ≤ 3 Solução: Antes é necessário deixar a desigualdade em relação a 0. Estudando o sinal de : 1. Encontrando a raiz de -5x+9: -5x+9= 0 -5x= -9 5x= 9 x = 9/5 A raiz de -5x+9 é 9/5. 2. Encontrando a raiz de 2x - 3: 2x -3= 0 2x= 3 x = 3/2 A raiz de 2x - 3 é 3/2. Graficamente: Logo, ≤ 0 ⇔ ≤ 3 para x < 3/2 ou x ≥ 9/5 j) < 1 Solução: Antes é necessário deixar a desigualdade em relação a 0. Estudando o sinal de : 1. Encontrando a raiz de 2x-3: 2x-3= 0 2x= 3 x= 3/2 A raiz de 2x-3 é 3/2. 2. Encontrando a raiz de 2-x: 2-x= 0 -x=-2 x = 2 A raiz de 2-x é 2. Graficamente: Logo, < 0 ⇔ < 1 para x < 3/2 ou x > 2 l) x(2x - 1)(x + 1) > 0 Solução: Estudando o sinal de x(2x - 1)(x + 1): 1. Encontrando a raiz de 2x - 1: 2x - 1= 0 2x = 1 x = 1/2 A raiz de 2x - 1 é 1/2. 2. Encontrando a raiz de x+1: x+1 = 0 x = -1 A raiz de x+1 é -1. Graficamente: Logo, x(2x - 1)(x + 1) > 0 para -1 < x < 0 ou x > 1/2. m) (2x - 1)(x - 3) > 0 Solução: Estudando o sinal de (2x -1)(x- 3): 1. Encontrando a raiz de 2x-1: 2x - 1= 0 2x = 1 x = 1/2 A raiz de 2x-1 é 1/2. 2. Encontrando a raiz de x - 3: x - 3= 0 x = 3 A raiz de x - 3 é 3. Graficamente: Logo,(2x - 1)(x - 3)> 0 para x < 1/2 ou x > 3 n) (2x - 3)(x² + 1) < 0 Solução: Considerando que x² + 1 será sempre positivo, independente do valor de x, esse termo não influencia no estudo do sinal . Assim estudaremos somente o sinal de 2x-3, que determinará portanto o sinal da equação. 1. Encontrando a raiz de 2x - 3: 2x - 3= 0 2x = 3 x = 3/2 A raiz de 2x - 3 é 3/2. Graficamente: Logo,(2x - 3)(x² + 1) < 0 para x < 3/2. o) < 0 Solução: Considerando que x² + 1 será sempre positivo, independente do valor de x, esse termo não influencia no estudo do sinal . Assim estudaremos somente o sinal de x-3, que determinará portanto o sinal da equação. 1. Encontrando a raiz de x - 3: x - 3= 0 x = 3 A raiz de x - 3 é 3. Graficamente: Logo, < 0 para x < 3. 4. Divida x³ - a³ por x-a e conclua que x³ - a³ = (x -a)(x² + ax + a²) Dica: A divisão de um polinomio F(x) por um polinomio G(x): 1. Se o grau de F(x) < G(x). o quociente Q(x) será 0 e o resto R(x) será igual a F(x). 2. Se o grau de F(x) ≤ G(x). dividir o termo de maior grau de F(x) pelo de maior grau de G(x), obtendo assim o primeiro termo do quociente Q(x). Exemplo: 4x² / 2x = (4/2)(x²/x)=2x. multiplique esse termo do quociente pelo primeiro termo de G(x), e subtraia de F(x) e copie os demais termos de F(x). Repita esses passos até que o grau de F(x) seja menor que G(x), obtendo o resto R(x). Assim como na divisão aritmética temos que : dividendo = (divisor x quociente) + resto, portanto na divisão do polinômio F(x) = G(x)Q(x) + R(x). Se R(x) = 0, a divisão é considerada exata. Para saber mais sobre divisões de polinômios, veja em: Divisão de Polinômios. Solução: Sendo F(x) = G(x)Q(x)+R(x), substituindo temos que: x³ - a³ = (x - a)(x² + ax + a²) Verificando: x³ - a³ = (x - a)(x² + ax + a²) x³ - a³ = x³+ax²+a²x-ax²-a²x-a³ x³-a³=x³-a³ 5. Verifique as identidades. a) x² - a² = (x - a)(x + a) Solução: Sendo F(x) = G(x)Q(x)+R(x), substituindo temos que: x² - a² = (x - a)(x + a) b) x³ - a³ = (x - a)(x² +ax+ a²) Solução: Sendo F(x) = G(x)Q(x)+R(x), substituindo temos que: x³ - a³ = (x - a)(x² +ax+ a²) c) x4 - a4 = (x - a)(x³ + ax² +a²x + a³) Solução: Sendo F(x) = G(x)Q(x)+R(x), substituindo temos que: x4 - a4 = (x - a)(x³ + ax² +a²x + a³) d) x5 - a5 = (x - a)(x4 + ax³ +a²x² + a³x + a4) Solução: Sendo F(x) = G(x)Q(x)+R(x), substituindo temos que: x5 - a5 = (x - a)(x4 + ax³ +a²x² + a³x + a4) e) xn - an = (x - a)(xn-1 + axn-2 + a²xn-3 + ... + an-2x + an-1) , onde n ≠ 0 é um natural. Solução: Sendo F(x) = G(x)Q(x)+R(x), considerando que a raiz da equação, temos que R(x)=0, logo: xn - an = (x - a)(xn-1 + axn-2 + a²xn-3 + ... + an-2x + an-1) 6. Simplifique. a) Solução: Usando a formula geral xn - an = (x - a)(xn-1 + axn-2 + a²xn-3 + ... + an-2x + an-1) , temos que: x² - 1 = x² - 1² =(x - 1)(x + 1) Substituindo : b) Solução: Usando a formula geral xn - an = (x - a)(xn-1 + axn-2 + a²xn-3 + ... + an-2x + an-1) , temos que: x³ - 8 = x³ - 2³ =(x - 2)(x² + 2x + 4) x² - 4 = x² - 2² =(x - 2)(x + 2) Substituindo : c) Solução: Usando a formula geral xn - an = (x - a)(xn-1 + axn-2 + a²xn-3 + ... + an-2x + an-1) , temos que: 4x² - 9 = (2x)² - 3² = (2x - 3)(2x + 3) Substituindo : d) Solução: obs: 1 - x = - ( x - 1 ) e) Solução: Usando a formula geral xn - an = (x - a)(xn-1 + axn-2 + a²xn-3 + ... + an-2x + an-1) , temos que: x² - 1 = x² - 1² = (x - 1)(x + 1) Substituindo : obs: 1 - x² = - ( x² - 1 ) f) Solução: Usando a formula geral xn - an = (x - a)(xn-1 + axn-2 + a²xn-3 + ... + an-2x + an-1) , temos que: x² - 9 = x² - 3² = (x - 3)(x + 3) Substituindo : obs: 9 - x² = - ( x² - 9 ) g) Solução: obs: 5 - x = - ( x - 5 ) h) Solução: obs: p - x = - ( x - p ) i) Solução: Usando a formula geral xn - an = (x - a)(xn-1 + axn-2 + a²xn-3 + ... + an-2x + an-1) , temos que: x² - p² = (x - p)(x + p) Substituindo : j) Solução: Usando a formula geral xn - an = (x - a)(xn-1 + axn-2 + a²xn-3 + ... + an-2x + an-1) , temos que: x4 - p4 =(x - p)(x³ + px² + p²x + p³) Substituindo : l) Dica: Veja as identidades dos produtos notáveis. Solução: Sabemos que : ( x + h )² = x² + 2hx + h² (produtos notáveis) Substituindo: m) Solução: n) Dica: Veja as identidades dos produtos notáveis. Solução: Sabemos que : ( x + h )³ = x³ + 3hx² + 3h²x + h³ (produtos notáveis) Substituindo: o) Dica: Veja as identidades dos produtos notáveis. Solução: Sabemos que : ( x + h )² = x² + 2hx + h² (produtos notáveis) ( x - h )² = x² - 2hx + h² (produtos notáveis) Substituindo: 7. Resolva a inequação. Dica: 1. Estudo do sinal de expressões na forma ax² - c: a) Encontrar as raízes x1 e x2 da equação: ax² - c = 0 ax² = c x² = c/a x = ± √c/a Portanto a equação terá duas raízes inteiras de mesmo módulo e sinais diferentes. Assim, x1= √c/a e x2= - √c/a. b) Graficamente: Se a > 0 : ( Supondo x1 < x2 ) Se a < 0: ( Supondo x1 < x2 ) 2. Estudo do de expressões na forma ax + b: a) x² - 4 > 0 Solução: 1. Estudo do sinal de x² - 4: - Encontrar as raízes x1 e x2 da equação: x² - 4 = 0 x² = 4 x = ± √4 x = ± 2 Assim, x1= -2 e x2= 2. - Graficamente ( a > 0 ): Logo, x² - 4 > 0 para x < -2 ou x > 2. b) x² - 1 ≤ 0 Solução: 1. Estudo do sinal de x² - 1: - Encontrar as raízes x1 e x2 da equação: x² - 1 = 0 x² = 1 x = ± √1 x = ± 1 Assim, x1= -1 e x2= 1. - Graficamente ( a > 0 ): Logo, x² - 1 ≤ 0 para -1 ≤ x ≤ 1. c) x² > 4 Solução: Sabemos que x² > 4 ⇔ x² - 4 > 0, portanto a resolução é igual ao exercício a). Logo, x² > 4 ⇔ x² - 4 > 0 para x < -2 ou x > 2. d) x² > 1 Solução: Sabemos que x² > 1 ⇔ x² - 1 > 0, portanto a resolução é igual ao exercício b). Logo, x² >1⇔ x² - 1 > 0 para x < -1 ou x > 1. e) < 0 Solução: Estudando o sinal de : 1. Estudo do sinal de x² - 9: - Encontrar as raízes x1 e x2 da equação: x² - 9 = 0 x² = 9 x = ± √9 x = ± 3 Assim, x1= -3 e x2= 3. - Graficamente ( a > 0 ): 2. Estudo do sinal de x+1: - Encontrar as raíz da equação: x + 1= 0 x = -1 A raiz de x + 1 é -1. - Graficamente : Graficamente: Logo, < 0 para x < -3 ou -1 < x < 3. f) >0 Solução: Considerando que x² + 4 será sempre positivo, independente do valor de x, esse termo não influencia no estudo do sinal . Assim estudaremos somente o sinal de x²-4, que determinará portanto o sinal da equação. Veja o estudo do sinal de x²-4 em a). Graficamente ( a > 0 ): Logo, >0 para x < -2 ou x > 2. g) ( 2x - 1 )(x²- 4) ≤0 Solução: Estudando o sinal de ( 2x - 1 )(x²- 4): 1. Estudo do sinal de 2x-1: -Encontrar as raíz da equação: 2x-1= 0 2x= 1 x= 1/2 A raiz de 2x-1 é 1/2. - Graficamente : 2. Veja o estudo do sinal de x²-4 em a): Graficamente: Logo,( 2x - 1 )(x²- 4) ≤ 0 para x ≤ -2 ou 1/2≤ x ≤2. h) 3x² ≥ 48 Solução: Sabemos que 3x² ≥ 48 ⇔ 3x² - 48 ≥ 0, portanto estudaremos o sinal de 3x²-48. 1. Estudo do sinal de 3x²-48: - Encontrar as raízes x1 e x2 da equação: 3x² - 48 = 0 3x² = 48 x² = 48/3 x² = 16 x = ± √16 x = ± 4 Assim, x1= -4 e x2= 4. - Graficamente ( a > 0 ): Logo, 3x² ≥ 48 ⇔ 3x² - 48 ≥ 0 para x ≤ -4 ou x ≥ 4 . i) x² < r² , onde r > 0 é um real dado. Solução: Sabemos que x² < r² ⇔ x² - r² < 0, portanto estudaremos o sinal de x² - r². 1. Estudo do sinal de x² - r²: - Encontrar as raízes x1 e x2 da equação: x² - r² = 0 x² = r² x = ± √r² x = ± r Assim, x1= -r e x2= r. - Graficamente ( a > 0 ): Logo, x² < r² ⇔ x² - r² < 0 para -r < x < r. j) x² r² , onde r > 0 é um real dado. Solução: Sabemos que x² ≥ r² ⇔ x² - r² ≥ 0, portanto estudaremos o sinal de x² - r². Veja o estudodo sinal de x² - r² em i). Logo,x² ≥ r² ⇔ x² - r² ≥ 0 para x ≤ -r ou x ≥ 0 . 8. Considere o polinômio do 2° grau ax² + bx + c, onde a ≠ 0, b e c são reais dados. a) Verifique que Solução: b) Conclua de (a) que , se Δ ≥ 0, as raízes de ax² + bx + c são dadas pela fórmula Solução: Dada a equivalência de a), temos: c) Sejam e (Δ ≥ 0) as raízes de ax² + bx + c. Verifique que e . Solução: -Substituindo x1 e x2 em x1 + x2, temos: -Substituindo x1 e x2 em x1 x2, temos: 9. Considere o polinômio do 2° grau ax² + bx + c e sejam x1 e x2 como no item (c) do Exercicio. Verifique que ax² + bx + c = a(x - x1)(x - x2) Solução: ax² + bx + c = a(x - x1)(x - x2) ax² + bx + c = a(x² -x2x -x1x + x1x2) ax² + bx + c = a( x² -x( x2 + x1 )+ x1x2 ) Como vimos no item (c) do exercício anterior e Substituindo: 10. Utilizando o Exercício 9, fatore o polinômio do 2° grau dado. Dica: 1. Fatorando polinômios do tipo: ax² + bx + c: Encontrando as raízes x1 e x2 da equação: e , onde Δ = b² - 4ac. portanto, ax² + bx + c = a(x-x1)(x-x2) - Trinômio Soma e Produto . 2. Fatorando polinômios do tipo: ax² + bx : Para fatorar polinômios desse tipo, basta colocar x em evidência. Assim, ax² + bx = x (ax + b) - Fator comum em evidência . 3. Fatorando polinômios do tipo : ax² - c: Aplicando a regra dos produtos notáveis: ax² - c = (√ax² + √c )(√ax² - √c) - Diferença entre dois quadrados Para um estudo mais detalhado acesse : Fatoração de Polinômios. a) x² - 3x +2 Solução: -Encontrando as raízes x1 e x2 da equação: Δ = (-3)² - 4.1.2 Δ = 9 - 8 Δ = 1 Portanto , x² - 3x +2 = ( x - 2)(x - 1). b) x² - x - 2 Solução: -Encontrando as raízes x1 e x2 da equação: Δ = (-1)² - 4.1.(-2) Δ = 1 + 8 Δ = 9 Portanto , x² - x - 2 = ( x - 2)(x + 1). c) x² - 2x + 1 Solução: -Encontrando as raízes x1 e x2 da equação: Δ = (-2)² - 4.1.(1) Δ = 4-4 Δ = 0 Se Δ = 0 , temos x1 = x2 = , logo: Portanto , x² - 2x + 1 = ( x - 1)². d) x² - 6x + 9 Solução: -Encontrando as raízes x1 e x2 da equação: Δ = (-6)² - 4.1.9 Δ = 36-36 Δ = 0 Se Δ = 0 , temos x1 = x2 = , logo: Portanto , x² - 6x + 9 = ( x - 3)². e) 2x² - 3x Solução: Colocando x em evidência, temos 2x² - 3x = x (2x -3) f) 2x² - 3x + 1 Solução: -Encontrando as raízes x1 e x2 da equação: Δ = (-3)² - 4.2.1 Δ = 9 - 8 Δ = 1 Portanto , . g) x² - 25 Solução: Aplicando a regra dos produtos notáveis: x² - 25 = (√x² + √25 )(√x² - √25) = (x + 5)(x - 5) h) 3x² + x - 2 Solução: -Encontrando as raízes x1 e x2 da equação: Δ = 1² - 4.3.(-2) Δ = 1 + 24 Δ = 25 Portanto , i) 4x² - 9 Solução: Aplicando a regra dos produtos notáveis: 4x² - 9 = (2x)² - 3² = (2x - 3)(2x + 3). j) 2x² - 5x Solução: Colocando x em evidência, temos 2x² - 5x = x (2x -5) 11. Resolva a inequação. Dica: 1. Estudo do sinal de equações do 2° grau : 1° forma: -Encontrar as raízes x1 e x2 da equação: e , onde Δ = b² - 4ac. -Graficamente: Se a >0: ( Supondo x1 < x2 ) Se a < 0: ( Supondo x1 < x2 ) 2° forma -Encontrar as raízes x1 e x2 da equação: e , onde Δ = b² - 4ac. -Fatorar o polinômio: ax² + bx + c = a(x-x1)(x-x2) -Fazer o estudo do sinal das expressões de 1° grau que compõem o produto a(x-x1)(x-x2). a) x² - 3x + 2 < 0 Solução: -Encontrando as raízes x1 e x2 da equação: Δ = (-3)² - 4.1.2 Δ = 9 - 8 Δ = 1 -Graficamente (a > 0) Logo x² - 3x + 2 < 0 , para 1 < x < 2 . b) x² - 5x + 6 ≥ 0 Solução: -Encontrando as raízes x1 e x2 da equação: Δ = (-5)² - 4.1.6 Δ = 25 - 24 Δ = 1 -Graficamente (a > 0) Logo x² - 5x + 6 ≥ 0 , para x ≤ 2 ou x ≥ 3. c) x² - 3x > 0 Solução: -Fatorando o polinômio: x² - 3x = x (x - 3) -Estudo do sinal de x (x - 3) Encontrar a raiz de x - 3: x-3 = 0 x = 3 -Graficamente: Logo x² - 3x > 0 , para x < 0 ou x > 3. d) x² - 9 < 0 Solução: Encontrando as raízes x1 e x2 da equação: x² - 9 = 0 x² = 9 x = ± √9 x = ± 3 Assim, x1= -3 e x2= 3. Graficamente (a > 0) Logo x² - 9 < 0 , para -3 < x < 3. e) x² - x - 2 ≥ 0 Solução: Encontrando as raízes x1 e x2 da equação: Δ = (-1)² - 4.1.(-2) Δ = 1 + 8 Δ = 9 Graficamente (a > 0) Logo x² - x - 2 ≥ 0, para x ≤ -1 ou x ≥ 2. f) 3x² + x - 2 > 0 Solução: Encontrando as raízes x1 e x2 da equação: Δ = 1² - 4.3.(-2) Δ = 1 + 24 Δ = 25 Graficamente (a > 0) Logo 3x² + x - 2 > 0, para x < -1 ou x > 2/3. g) x² - 4x + 4 > 0 Solução: Encontrando as raízes x1 e x2 da equação: Δ = (-4)² - 4.1.4 Δ = 16 -16 Δ = 0 Se Δ = 0 , temos x1 = x2 = , logo: Portanto , x² - 4x + 4 = ( x - 2)². Considerando que ( x - 2)² será sempre positivo, independente do x, logo x² - 4x + 4 > 0, para todo x ≠2, pois (2 - 2)² = 0. h) 3x² - x ≤ 0 Solução: Fatorando o polinômio: 3x² - x = x (3x - 1) Estudo do sinal de x (3x - 1) - Encontrar a raiz de 3x - 1: 3x-1 = 0 3x=1 x=1/3 Graficamente: Logo 3x² - x ≤ 0 , para 0 ≤ x ≤ 1/3. i) 4x² - 4x + 1 < 0 Solução: Encontrando as raízes x1 e x2 da equação: Δ = (-4)² - 4.4.1 Δ = 16 -16 Δ = 0 Se Δ = 0 , temos x1 = x2 = , logo: Portanto , 4x² - 4x + 1 = . Considerando que será sempre positivo, independente do x, logo 4x² - 4x + 1 < 0 , não adimite solução. j) 4x² - 4x + 1 ≤ 0 Solução: Vimos no item ( i ) que : 4x² - 4x + 1 = . Considerando que será sempre positivo, independente do x,assim 4x² - 4x + 1 , não adimite solução para 4x² - 4x + 1 < 0, porém 4x² - 4x + 1 = 0, quando x = 1/2. Logo, 4x² - 4x + 1 ≤ 0 para x = 1/2. 12. Considere o polinômio do 2° grau ax² + bx + c e suponha que Δ < 0 . Utilizando o item (a) do Exercício 8, prove: a) se a > 0, então ax² + bx + c > 0 para todo x. b) se a < 0, então ax² + bx + c < 0 para todo x. Solução: No item (a) do Exercício 8, vimos que: Supondo Δ < 0 , a igualdade fica da seguinte maneira: Fazendo e , constantes ∈ R, temos: ax² + bx + c = a [ (x + d)² + e ] Observe que (x + d)² + e será sempre positivo, portanto não influencia no sinal da equação, portanto , a determina o sinal da equação, assim: se a < 0 , a [ (x + d)² + e ] < 0 , portanto ax² + bx + c < 0. se a > 0, a [ (x + d)² + e ] > 0 , portanto ax² + bx + c > 0. 13. Resolva a inequação. a) x² + 3 > 0 Solução: Temos que: Δ = 0² - 4.1.3 = -12 < 0 Observe que Δ < 0 e a > 0, portanto de acordo com o exercício anterior , x² + 3 > 0 para todo x. b) x² + x + 1> 0 Solução: Temos que: Δ = 1² - 4.1.1 = -4 < 0 Observe que Δ < 0 e a > 0, portanto de acordo com o exercício anterior , x² + x + 1> 0 para todo x. c) x² + x + 1 ≤ 0 Solução: Temos que: Δ = 1² - 4.1.1 = -3 < 0 Observe que Δ < 0 e a > 0, portanto de acordo com o exercício anterior , x² + x + 1 ≤ 0 não adimite solução, pois x² + x + 1> 0 para todo x. d) x² + 5 ≤ 0 Solução: Temos que: Δ = 0² - 4.1.5 = -20 < 0 Observe que Δ < 0 e a > 0, portanto de acordo como exercício anterior , x² + 5 ≤ 0 não adimite solução, pois x² + 5> 0 para todo x. e) (x - 3)(x² + 5) > 0 Solução: Estudando o sinal de (x - 3)(x² + 5): 1.Estudo do sinal de x - 3: - Encontrando a raiz de x - 3: x - 3= 0 x = 3 A raiz de x - 3 é 3. 2. Estudo do sinal de x² + 5: Temos que: Δ = 0² - 4.1.5 = -20 < 0 Observe que Δ < 0 e a > 0, portanto de acordo com o exercício anterior , x² + 5> 0 para todo x. Assim o estudo do sinal é determinado por x - 3 , pois x² + 5 não influencia no estudo do sinal Graficamente: Logo,(x - 3)(x² + 5) > 0 para x > 3 f) (2x + 1)(x² + x + 1) ≤ 0 Solução: Estudando o sinal de (2x + 1)(x² + x + 1): 1.Estudo do sinal de 2x + 1: - Encontrando a raiz de 2x + 1: 2x + 1= 0 2x = -1 x = -1/2 A raiz de 2x + 1 é -1/2. 2. Estudo do sinal de x² + x + 1: Temos que: Δ = 1² - 4.1.1 = -3 < 0 Observe que Δ < 0 e a > 0, portanto de acordo com o exercício anterior , x² + x + 1> 0 para todo x. Assim o estudo do sinal é determinado por 2x + 1 , pois x² + x + 1 não influencia no estudo do sinal Graficamente: Logo, (2x + 1)(x² + x + 1) ≤ 0, para x ≤-1/2 g) x(x² + 1 ) ≥ 0 Solução: Estudando o sinal de x(x² + 1 ): 1.Estudo do sinal de x² + 1: Temos que: Δ = 0² - 4.1.1 = -4 < 0 Observe que Δ < 0 e a > 0, portanto de acordo com o exercício anterior , x² + 1> 0 para todo x. Assim o estudo do sinal é determinado por x , pois x² + 1 não influencia no estudo do sinal Graficamente: Logo, x(x² + 1 ) ≥ 0, para x ≥ 0. h) ( 1 - x)(x² + 2x + 2) < 0 Solução: Estudando o sinal de ( 1 - x)(x² + 2x + 2): 1.Estudo do sinal de 1 - x: - Encontrando a raiz de 1 - x: 1 - x= 0 -x = -1 x = 1 A raiz de 1 - x é 1. 2. Estudo do sinal de x² + 2x + 2: Temos que: Δ = 2² - 4.1.2 = 4-8=-4 < 0 Observe que Δ < 0 e a > 0, portanto de acordo com o exercício anterior ,x² + 2x + 2> 0 para todo x. Assim o estudo do sinal é determinado por 1 - x , pois x² + 2x + 2 não influencia no estudo do sinal Graficamente: Logo, ( 1 - x)(x² + 2x + 2) < 0, para x > 1. i) > 0 Solução: Estudando o sinal de : 1.Estudo do sinal de 2x-3: - Encontrando a raiz de 2x-3: 2x-3= 0 2x = 3 x = 3/2 A raiz de 2x-3 é 3/2. 2.Estudo do sinal de x² + 1: Temos que: Δ = 0² - 4.1.1 = -4 < 0 Observe que Δ < 0 e a > 0, portanto de acordo com o exercício anterior , x² + 1> 0 para todo x. Assim o estudo do sinal é determinado por 2x-3 , pois x² + 1 não influencia no estudo do sinal. Graficamente: Logo, > 0, para x > 3/2. j) ≥ 0 Solução: Estudando o sinal de : 1.Estudo do sinal de x² + x + 1: Temos que: Δ = 1² - 4.1.1 = 1-4 = -3 < 0 Observe que Δ < 0 e a > 0, portanto de acordo com o exercício anterior , x² + x + 1> 0 para todo x. Assim o estudo do sinal é determinado por x , pois x² + x + 1 não influencia no estudo do sinal. Graficamente: Logo, ≥ 0, para x ≥ 0. 14. Prove : ⇔ 5x + 3 ≥ 5 (x² + 1) Solução: A equivalência só é verdadeira no intervalo em que x² + 1 > 0, pois quando multiplicamos os termos de uma inequação por um número negativo o sentido do sinal de desigualdade se inverte, o que tornaria a equivalência falsa. Portanto, iremos fazer um estudo do sinal para descobrir o intervalo em que x² + 1 > 0. 1.Estudo do sinal de x² + 1: Temos que: Δ = 0² - 4.1.1 = -4 < 0 Observe que Δ < 0 e a > 0, portanto de acordo com o exercício 12 , x² + 1> 0 para todo x. Logo, a sentença é válida para todo x. 15. A afirmação: "para todo x real , x ≠2 ⇔ x² + x + 1 > 3 (x - 2) é falsa ou verdadeira ? Justifique. Solução: A equivalência só é verdadeira no intervalo em que x-2 > 0, pois quando multiplicamos os termos de uma inequação por um número negativo o sentido do sinal de desigualdade se inverte, o que tornaria a equivalência falsa. Observe: - Se x - 2 > 0 -Se x - 2 > 0 Portanto, iremos fazer um estudo do sinal para descobrir o intervalo em que x-2 > 0. - Encontrar a raiz de x-2: x-2 =0 x=2 - Graficamente : Portanto a equivalência só é verdadeira no intervalo em que x > 2 , logo a afirmação é falsa. 16. Suponha que P(x) = a0x n + a1x n-1 + ... + an-1x + an seja um polinômio de grau n, com coeficiente inteiros, isto é, a0 ≠ 0, a1, a2, ... , an são números inteiros. Seja α um número inteiro. Prove que se α for raiz de P(x), então α será um divisor do termo independente an. Solução: Se α é raiz do polinômio, logo P(α) = 0. Assim : a0α n + a1α n-1 + ... + an-1α + an= 0 an=- a0α n - a1α n-1 - ... - an-1α an= α (- a0α n-1 - a1α n-2 - ... - an-1) a n/ α = - a0α n-1 - a1α n-2 - ... - an-1 Fazendo k = - a0α n-1 - a1α n-2 - ... - an-1 , um inteiro. Temos :a n/ α = k Logo, α é um divisor do termo independente an. 17. Utilizando o Exercício 16, determine, caso existam as raízes inteiras da equação. Dica: Vimos no Exercicio 16 que a raiz do polinômio é um divisor do termo independente, portanto, faça teste com todas os divisores do termo independente. a) x³ + 2x² + x - 4 = 0 Solução: - Raízes possíveis: 1,-1,2,-2,4,-4. - Testando: P(1) = 1³ + 2.1 + 1 - 4 = 1 + 2 + 1 - 4 = 0 , portanto 1 é raíz da equação. Descoberta uma raíz, iremos descobrir as demais fatorando o polinômio. Para isso divida o polinômio por (x-1): Portanto, x³ + 2x² + x - 4 = (x - 1)(x²+3x+4) -Encontrar as raízes de x²+3x+4: Δ = 3² - 4.1.4 =9-16=-7 < 0 Logo, x²+3x+4 não possui raízes inteiras. Portanto o polinômio x³ + 2x² + x - 4 só possui uma raiz inteira: 1 b) x³ - x² + x + 14 = 0 Solução: - Raízes possíveis: 1,-1,2,-2,7,-7,14,-14. - Testando: P(1) = 1³ -1² + 1+14=1-1+1+14 = 15 P(-1) = (-1)³ -(-1)²-1+14 = -1 - 1 -1 +14 = 11 P(2) = 2³ - 2² + 2 + 14 = 8 - 4 + 2 + 14 = 20 P(-2) = (-2)³ - (-2)² - 2 + 14 = -8 - 4 -2 +14 = 0 , portanto -2 é raiz da equação. Descoberta uma raíz, iremos descobrir as demais fatorando o polinômio. Para isso divida o polinômio por (x+2): Portanto, x³ - x² + x + 14 = (x + 2)(x²-3x+7) -Encontrar as raízes de x²-3x+7: Δ = (-3)² - 4.1.7 =9-36=-25 < 0 Logo, x²-3x+7 não possui raízes inteiras. Portanto o polinômio x³ - x² + x + 14 só possui uma raiz inteira: -2 c) x4 - 3x³ +x² + 3x = 2 Solução: Sabendo que : x4 - 3x³ +x² + 3x = 2 ⇔ x4 - 3x³ +x² + 3x -2 = 0 Assim : - Raízes possíveis: 1,-1,2,-2. - Testando: P(1) = 14 - 3.1³ +1² + 3.1 -2 = 1 - 3 +1 +3 -2 = 0 , portanto 1 é raiz da equação. P(-1) = (-1)4 - 3.(-1)³ +(-1)² + 3.(-1) -2 = 1+3+1-3-2 = 0, portanto -1 é raiz da equação. Descoberta duas raizes, podemos fatorar o polinômio para encontrar as demais raízes . Para isso divida o polinômio por (x-1), e depois divida o quociente por (x+1): Logo, x4 - 3x³ +x² + 3x -2 = (x - 1)(x + 1)(x² - 3x+2) -Encontrar as raízes de x² - 3x +2: Δ = (-3)² - 4.1.2 Δ = 9 - 8 Δ = 1 Assim , x² - 3x+2 = (x - 2)(x - 1) Logo, x4 - 3x³ +x² + 3x -2 = (x - 1)²(x + 1)(x - 2) Observe que o polinômio x4 - 3x³ +x² + 3x -2 possui raiz dupla 1. Conclui-se que o polinomio x4 - 3x³ +x² + 3x -2 possui todas as raízes inteiras : 1,-1,2. d) 2x³ - x² - 1 = 0 Solução: - Raízes possíveis: 1,-1. - Testando: P(1) = 2.1³ - 1² - 1 = 2 - 1 -1 = 0 , portanto 1 é raiz da equação. P(-1) = 2(-1)³ - (-1)² - 1 =-2 -1 -1= -4 Portanto 1 é raiz do polinômio 2x³ - x² - 1 . e) x³ + x² + x - 14 = 0 Solução: - Raízes possíveis: 1,-1,2,-2,7,-7,14,-14.- Testando: P(1) = 1³ + 1² + 1 - 14=1 + 1 + 1 - 14 = -11 P(-1) = (-1)³ + (-1)² + (-1) - 14 = -1 + 1 -1 -14 = -15 P(2) = 2³ + 2² + 2 - 14 = 8 + 4 + 2 - 14= 0 , portanto 2 é raíz da equação. Descoberta uma raíz, iremos descobrir as demais fatorando o polinômio. Para isso divida o polinômio por (x-2): Portanto, x³ + x² + x - 14 = (x - 2)(x²+3x+7) -Encontrar as raízes de x²+3x+7: Δ = 3² - 4.1.7 =9-36=-25 < 0 Logo, x²+3x+7 não possui raízes inteiras. Portanto o polinômio x³ + x² + x - 14 só possui uma raiz inteira: 2. f) x³ + 3x² - 4x -12 = 0 Solução: - Raízes possíveis: 1,-1,2,-2,3,-3,4,-4,6,-6,12,-12. - Testando: P(1) = 1³ + 3.1² - 4.1 -12 = 1 + 3 -4 - 12 = -12 P(-1) = (-1)³ + 3(-1)² - 4(-1) -12 = -1 + 3 + 4 -12= -6 P(2) = 2³ + 3.2² - 4.2 -12 = 8 + 12 - 8 -12= 0 , portanto 2 é raíz da equação. Descoberta uma raíz, iremos descobrir as demais fatorando o polinômio. Para isso divida o polinômio por (x-2): Portanto, x³ + 3x² - 4x -12 = (x - 2)(x²+5x+6) -Encontrar as raízes de x²+5x+6: Δ = 5² - 4.1.6 Δ = 25-24 Δ = 1 Assim , x²+5x+6 = (x + 2)(x + 3) Logo, x³ + 3x² - 4x -12 = (x - 2)(x + 2)(x + 3) Conclui-se que o polinomio x4 - 3x³ +x² + 3x -2 possui todas as raízes inteiras : 2,-2,-3. 18. Seja P(x) um polinômio de grau n. Prove: α é raiz de P(x) ⇔ P(x) é divisível por x - α Solução: Dividindo P(x) por x - α , obtemos : P(x) = (x - α) Q(x) + R(x) Fazendo x = α , temos : P(α) = (α - α) Q(α) + R(α) P(α) = 0. Q(α) + R(α) P(α) = R(α) Sendo α raiz do polinômios, conclui-se que : P(α)=0 Se P(α) = R(α) , logo R(α) = 0, portanto P(x) é divisível por x - α. 19. Fatore o polinômio dado. a) x³ + 2x² - x - 2 Solução: - Raízes possíveis: 1,-1,2,-2. - Testando: P(1) = 1³ + 2.1² - 1 - 2 = 1+ 2 - 1 -2= 0 , portanto 1 é raiz da equação. Descoberta uma raíz, iremos descobrir as demais dividindo o polinômio por (x- 1): Portanto, x³ + 2x² - x - 2 = (x - 1)(x²+3x+2) Fatorandox²+3x+2 : -Encontrar as raízes de x²+3x+2: Δ = 3² - 4.1.2 Δ = 9-8 Δ = 1 Assim , x²+3x+2 = (x + 1)(x + 2) Logo, x³ + 2x² - x - 2 = (x - 1)(x + 1)(x + 2) b) x4 - 3x³ + x² + 3x - 2 Solução: - Raízes possíveis: 1,-1,2,-2. - Testando: P(1) = 1 4 - 3.1³ + 1² + 3.1 - 2 = 1 -3 +1 +3 -2 = 0 , portanto 1 é raiz da equação. Descoberta uma raíz, iremos descobrir as demais dividindo o polinômio por (x- 1): Portanto, x4 - 3x³ + x² + 3x - 2= (x - 1)(x³-2x²-x+2) Vimos no item a) que : x³ + 2x² - x - 2 = (x - 1)(x + 1)(x + 2) Logo, x4 - 3x³ + x² + 3x - 2= (x - 1)²(x + 1)(x + 2) c) x³ + 2x² - 3x Solução: Fatorando por evidência, temos: x³ + 2x² - 3x = x ( x² + 2x -3) Fatorando x² + 2x -3 : -Encontrar as raízes de x² + 2x -3: Δ = 2² - 4.1.(-3) Δ = 4 + 12 Δ = 16 Assim , x² + 2x -3 = (x - 1)(x + 3) Logo, x³ + 2x² - 3x = x (x - 1)(x + 3) d) x³ + 3x² - 4x - 12 Solução: - Raízes possíveis: 1,-1,2,-2.3,-3,4,-4,6,-6,12,-12. - Testando: P(1) = 1³ + 3.1² - 4.1 -12 = 1 + 3 -4 - 12 = -12 P(-1) = (-1)³ + 3(-1)² - 4(-1) -12 = -1 + 3 + 4 -12= -6 P(2) = 2³ + 3.2² - 4.2 -12 = 8 + 12 - 8 -12= 0 , portanto 2 é raíz da equação. Descoberta uma raíz, iremos descobrir as demais fatorando o polinômio. Para isso divida o polinômio por (x-2): Portanto, x³ + 3x² - 4x - 12= (x - 2)(x²+5x+6) Fatorando x²+5x+6 : -Encontrar as raízes de x²+5x+6: Δ = 5² - 4.1.6 Δ = 25-24 Δ = 1 Assim , x²+5x+6 = (x + 2)(x + 3) Logo, x³ + 3x² - 4x - 12 = (x - 2)(x + 2)(x + 3) e) x³ + 6x² + 11x + 6 Solução: - Raízes possíveis: 1,-1,2,-2.3,-3,6,-6. - Testando: P(1) = 1³ + 6.1² + 11.1 + 6 = 1 + 6 + 11 + 6 = 24 P(-1) = (-1)³ + 6(-1)² + 11(-1) + 6 = -1 + 6 - 11 + 6= 0 , portanto -1 é raiz da equação. Descoberta uma raíz, iremos descobrir as demais fatorando o polinômio. Para isso divida o polinômio por (x+1): Portanto, x³ + 6x² + 11x + 6 = (x + 1)(x²+5x+6) Fatorando x²+5x+6 : -Encontrar as raízes de x²+5x+6: Δ = 5² - 4.1.6 Δ = 25-24 Δ = 1 Assim , x²+5x+6 = (x + 2)(x + 3) Logo, x³ + 6x² + 11x + 6 = (x + 1)(x + 2)(x + 3) f) x³ - 1 Solução: - Raízes possíveis: 1,-1. - Testando: P(1) = 1³ - 1 = 0 , portanto 1 é raiz da equação. Descoberta uma raíz, iremos descobrir as demais dividindo o polinômio por (x- 1): Portanto, x³ - 1 = (x - 1)(x² + x + 1) -Encontrar as raízes de x² + x + 1: Δ = 1² - 4.1.1 Δ = 1-4 Δ = - 3 < 0 Observe que x² + x + 1 não possui raízes reais, pois Δ< 0, logo x³ - 1 = (x - 1)(x² + x + 1). 20. Resolva a inequação. a) x³ - 1 > 0 Solução: Fatorando x³ - 1 , temos: x³ - 1 = (x - 1)(x² + x + 1) - Veja no item (f) do Exercício 19. Estudando o sinal de (x - 1)(x² + x + 1): 1.Estudo do sinal de x - 1: - Encontrando a raiz de x - 1: x - 1= 0 x = 1 A raiz de x - 1 é 1. 2. Estudo do sinal de x² + x + 1: Temos que: Δ = 1² - 4.1.1 = 1-4=-3 < 0 Observe que Δ < 0 e a > 0, portanto x² + 2x + 2 > 0 para todo x. Assim o estudo do sinal é determinado por x - 1 , pois x² + x + 1 não influencia no estudo do sinal Graficamente: Logo, x³ - 1 = (x - 1)(x² + x + 1) > 0, para x > 1. b) x³ + 6x² + 11x + 6 < 0 Solução: Fatorando x³ + 6x² + 11x + 6 , temos: x³ + 6x² + 11x + 6 = (x + 1)(x + 2)(x + 3) - Veja no item (e) do Exercício 19. Estudando o sinal de (x + 1)(x + 2)(x + 3): 1.Estudo do sinal de x - 1: - Encontrando a raiz de x - 1: x + 1= 0 x = -1 A raiz de x + 1 é -1. 2. Estudo do sinal de x + 2: - Encontrando a raiz de x + 2: x + 2= 0 x = -2 A raiz de x + 2 é -2. 3. Estudo do sinal de x + 3: - Encontrando a raiz de x + 3: x + 3= 0 x = -3 A raiz de x + 3 é -3. Graficamente: Logo, x³ + 6x² + 11x + 6 = (x + 1)(x + 2)(x + 3) < 0, para x < -3 ou -2 < x < -1. c) x³ + 3x² - 4x - 12 ≥ 0 Solução: Fatorando x³ + 3x² - 4x - 12 , temos: x³ + 3x² - 4x - 12 = (x - 2)(x + 2)(x + 3) - Veja no item (d) do Exercício 19. Estudando o sinal de (x - 2)(x + 2)(x + 3): 1.Estudo do sinal de x - 2: - Encontrando a raiz de x - 2: x - 2= 0 x = 2 A raiz de x - 2 é 2. 2. Estudo do sinal de x + 2: - Encontrando a raiz de x + 2: x + 2= 0 x = -2 A raiz de x + 2 é -2. 3. Estudo do sinal de x + 3: - Encontrando a raiz de x + 3: x + 3= 0 x = -3 A raiz de x + 3 é -3. Graficamente: Logo, x³ + 3x² - 4x - 12 = (x - 2)(x + 2)(x + 3) ≥ 0, para -3 ≤ x ≤ -2 ou x ≥ 2 . d) x³ + 2x² - 3x < 0 Solução: Fatorando x³ + 2x² - 3x , temos: x³ + 2x² - 3x = x (x - 1)(x + 3) - Veja no item (c) do Exercício 19. Estudando o sinal de x (x - 1)(x + 3): 1.Estudo do sinal de x - 1: - Encontrando a raiz de x - 1: x - 1= 0 x = 1 A raiz de x - 1 é 1. 2. Estudo do sinal de x + 3: - Encontrando a raiz de x + 3: x + 3= 0 x = -3 A raiz de x + 3 é -3. Graficamente: Logo, x³ + 2x² - 3x = x (x - 1)(x + 3) < 0, para x < -3 ou 0 < x < 1. 21. A afirmação : " quaisquer que sejam os reais x e y, x < y ⇔ x² < y² " é falsa ou verdadeira ? Justifique. Solução: É falsa. A afirmação somente é válida para x > 0 e y > 0 . Observe que se x for negativo, porém maior em módulo do que y, teremos uma contradição : Fazendo x = -2 e y = 3 , temos x² = 4 e y = 9 , logo x < y, porém x² > y². 22. Prove que quaisquer que sejam os reais x e y, x < y ⇔ x³ < y³. Solução: Sabemos que y > x , portantofaremos y = x + n , com n ∈N. Assim , x³ < y³ x³ < (x + n)³ x³ < x³ + 3hx² + 3h²x + h³ Fazendo k = 3hx² + 3h²x + h³, temos: x ³ < x³ + k Portanto, x³ < y³ 23. Neste exercício você deverá admitur como conhecidas apenas as propriedades (A1) a (A4), (M1) a (M4), (D), (O1) a (04), (OA) e (OM) . Supondo x e y quaisquer, prove: a) x . 0 = 0 Solução: Sabendo que : x = x ⇔ x - x = 0 Fatorando , temos: ( 1 - 1)x =0 Por A4, obtemos: 0.x =0 b) (Regra dos sinais) (-x)y = -xy; x(-y)= -xy; (-x)(-y) = xy Solução: - Fatorando (-x)y , temos: (-x)y = [( 1 - 2)x]y Por D, obtemos: [( 1 - 2)x]y = xy - 2xy = -xy - Fatorando x(-y) , temos: x(-y) = x[( 1 - 2)y] Por D, obtemos: x[( 1 - 2)y] = xy - 2xy = -xy - Fatorando (-x)(-y) , temos: (-x)(-y) = [( 1 - 2)x][( 1 - 2)y] Por D, obtemos: [( 1 - 2)x][( 1 - 2)y] = (x - 2x)(y - 2y) = xy - 2xy -2xy +4xy = xy - 4xy +4xy = xy c) x² ≥ 0. Solução: . - Se x > 0 x² = x . x Fatorando x.x, temos: x.x = [(2-1)x][(2-1)x] Por D, obtemos : [(2-1)x][(2-1)x] = (2x - x)(2x - x) = 4x²-2x²-2x²+x² = 4x² - 4x² +x² = x² - Se x < 0 (-x)² = (-x) .(-x) Fatorando (-x) .(-x), temos: (-x) .(-x) = [(1-2)x][(1-2)x] Por D, obtemos : [(1-2)x][(1-2)x] = (x - 2x)(x - 2x) = x² - 2x² -2x² +4x² = x² -4x² + 4² = x² Logo x² > 0 , para todo x. d) 1 > 0 Solução: Seja 1 um número positivo. Se retirarmos um número maior de 1 , teriamos um número negativo. Vejamos : 1 - 0 = 1 > 0 Portanto 1 > 0. e) x > 0 ⇔ x -1 > 0 Solução: Se x -1< 0 , temos , por M4: -(x -1)x = 1 > 0 Observe, que a multiplicação resultou em um número positivo. Veja em b, que a única situação em que isso é possivel é quando (-x)(-y) = xy > 0 , logo para x -1 > 0 , x > 0. Logo, o recíproco é verdadeiro. f) (Anulamento do produto) xy = 0 ⇔ x=0 ou y=0 Solução: Há três hipóteses : -x ≠ 0 e y ≠ 0 : Temos : xy = 0 Multiplicando x e y por seus respectivos inversos,logo: (x -1.x)(y -1.y) = 0 Por M4, temos: (x -1.x)(y -1.y) = 1 (Absurdo) - x ≠ 0 e y = 0 : Temos: xy = 0 Multiplicando x por seu respectivo inverso, temos: (x -1.x).y = 0 Por M4, temos: (x -1.x).y = 1.y = y. Sendo y = 0, logo xy = 0 -x = 0 e y ≠ 0 : Temos: xy = 0 Multiplicando y por seu respectivo inverso, temos: x.(y -1.y) = 0 Por M4, temos: x.(y -1.y) = x.1 = x. Sendo x = 0, logo xy = 0 g) x² = y² ⇔ x = y ou x = -y Solução: Temos que : x² = y² ⇔ x² - y² = 0 Fatorando : x² - y² = 0 x² = y² x = ± √y² x = ± y Logo, x² - y² = (x - y)(x+y) = 0 Fazendo m = x - y e n = x+y , temos : m.n = 0 Em (f), vimos que m.n = 0 ⇔ m=0 ou n=0. Para m = 0 : x - y = 0 x = y Para n = 0: x + y = 0 x = -y Assim , se x² = y² ⇔ x = y ou x = -y h) Se x ≥ 0 e y ≥ 0, x² = y² ⇔ x = y Solução: Idem a (g) , mas considerando que x ≥ 0 e y ≥ 0 , logo a expressão x = -y não é válida. Assim x² = y² se x = y. ______________________________________ * Ao multiplicarmos ambos os lados por um número negativo o sinal de desigualdade se invertee. Veja: - 3x < 5 -3x (-1) < 5 (-1) 3x > -5 1° Mandamento da Matemática: Não dividirás por zero!
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