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Curso Matemática Básica Algebra 1 ÁLGEBRA Nivelamento CAPÍTULO I - OPERAÇÕES ORGANIZANDO OS NÚMEROS O primeiro contato que temos com os números é pela contagem, quando surgem, de maneira natural, os números 1, 2, 3, 4 etc. Mais tarde, quando estudamos nosso sistema de numeração, aparece o 0 (zero). Ele é usado para indicar a ausência de unidades numa determinada ordem de um número. Chamamos de conjunto dos números naturais – símbolo – o conjunto formado pelos números 0, 1, 2, 3, ... = {0, 1, 2, 3, ...} Neste conjunto são definidas as operações elementares: adição, subtração, multiplicação e divisão. Quais dessas operações têm sempre como resultado um número natural? Isso é o mesmo que perguntar: A soma de dois números naturais é sempre um número natural? A diferença de dois números naturais é sempre um número natural? O produto de dois números naturais é sempre um número natural? O quociente de dois números naturais é sempre um número natural? Então verificamos que: A soma e o produto de dois números naturais são sempre números naturais. Veja: 7 - 3 = 4 é um número natural. 3 - 7 = -4 não é um número natural Quando queremos fazer uma subtração em que o primeiro número é menor que o segundo, precisamos usar os números negativos, que não são números naturais. Para tornar possível qualquer subtração passamos a trabalhar com um conjunto de números formado pelos números naturais mais os números negativos: os números inteiros. Chama-se conjunto dos números inteiros – símbolo Z – o seguinte conjunto: Z = { ..., -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, ....} Este conjunto pode ser representado numa reta numérica da seguinte maneira: Observamos que: *os números negativos estão à esquerda do zero, portanto todo número negativo é menor que zero; *os números positivos estão à direita do zero, portanto todo número positivo é maior que zero; *um número é sempre menor que o número que está à sua direita. *os números negativos estão à esquerda dos números positivos, logo todo número negativo é menor que qualquer número positivo; Exemplos: » - 3 < 0 (- 3 é menor que zero) » - 1 < 1 (- 1 é menor que 1) » - 3 < - 1 (- 3 é menor que - 1) » 2 > - 1 (2 é maior que - 1) » 0 > - 7 (zero é maior que - 7) No conjunto Z distinguimos três subconjuntos notáveis: Z + = {0, 1, 2, 3, ...} = (chamado conjunto dos inteiros não negativos) Z - = {0, -1, -2, -3, ...} (chamado conjunto dos inteiros não positivos) Z * = {..., -3, -2, -1, 1, 2, 3, ...} (chamado conjunto dos inteiros não nulos) Os números inteiros são geralmente utilizados nos seguintes casos: . Temperaturas acima ou abaixo de 0oC; . Altitudes acima e abaixo do nível do mar Agora temos que: A soma de números inteiros é um inteiro; O produto de números inteiros é um inteiro; A subtração de números inteiros é um inteiro; Também já sabemos que: Na divisão de dois números naturais, o quociente só será um número natural quando o primeiro número (o dividendo) for múltiplo do segundo (o divisor). Assim: 16 4 = 4 é um número natural. Quando isso não acontece, usamos outros números para indicar o quociente. Exemplos : 5 2 = 2,5 ou 1 3 = 0,333 Assim, chamamos de conjunto dos números racionais – símbolo – o conjunto dos números que tem representação finita ou infinita periódica (frações, Curso Matemática Básica Algebra 2 dízimas periódicas, decimais exatos e os números inteiros). Neste conjunto podemos destacar os seguintes subconjuntos: + = conjunto dos racionais não negativos - = conjunto dos racionais não positivos * = conjunto dos racionais não nulos Agora temos: . As operações de adição, subtração, multiplicação e divisão são sempre possíveis no conjunto dos números racionais. . Qualquer número racional pode ser representado por um ponto na reta numérica. Exemplo: Assinale na reta numérica um número racional entre 0 e 1: Será possível marcar na reta outro número racional entre 0 e 1 diferente de 0,5? Entre 0 e 0,5, dividindo ao meio o segmento, podemos marcar o número 0,25. E agora, será que ainda podemos marcar outro número racional entre 0 e 0,25? O mesmo processo pode ser repetido: dividindo o novo segmento ao meio, marcaremos o número 0,125. Continuando sempre o mesmo raciocínio, podemos imaginar que entre dois números racionais existem infinitos outros números racionais. Daí a impossibilidade de escrever todos eles. Para ter uma idéia mais clara dos conjuntos numéricos, é interessante representá-los por diagramas, que são representações gráficas de conjuntos por meio de uma curva fechada. Podemos escrever os elementos do conjunto dentro do diagrama ou apenas o nome do conjunto junto à curva. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 1-) Escreva os números inteiros menores que 1. 2-) Escreva um número racional maior que 2. 3-) Escreva ao lado de cada sentença V se ela for verdadeira ou F se ela for falsa: a) ( ) - 6 é um número inteiro, logo é racional. b) ( ) 2,516 é um número decimal exato, logo é racional. c) ( ) 0,494949... é um número racional. d) ( ) - 5 é um número natural. 4-) Dê exemplos de dois números racionais maiores que - 1,4. 5-) Assinale na reta numérica os números: 1 3 ; -2; 1,5; - 1 4 . A RETA E OS NÚMEROS REAIS Vimos que os números racionais podem ser: frações, inteiros, decimais exatos e dízimas periódicas. Observe estes dois números: 0,25 e 0,252525... O primeiro tem duas casas decimais, portanto um número finito de casas decimais. Por isso, é chamado de decimal exato. O segundo tem um número infinito de casas decimais com um período que se repete (25). Esse número é conhecido como dízima periódica. Vejamos o que acontece com o número decimal: 0,010110111... Ele tem uma infinidade de casas decimais que não se repetem, portanto, não é decimal periódico. Pense um pouco e descubra as casas que virão a seguir nesse número. Após a vírgula, a 1ª casa decimal é o zero, seguido do número 1; depois outro zero, seguido duas vezes do número 1, e assim por diante. Logo, os próximos algarismos serão o zero e depois quatro vezes o número 1. Esse número não é racional. Ele é um exemplo de número irracional. Todo número irracional tem representação decimal infinita e não periódica. Outro exemplo de número irracional, bastante conhecido e muito importante em Matemática, especialmente usado em geometria, é o número = 3,141592... Ao estudar a operação de radiciação, e particularmente a raiz quadrada, vimos que nem todo número natural tem raiz quadrada natural. Os números naturais 0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81 e 100, são chamados quadrados perfeitos. As raízes quadradas desses números são também números naturais: 0 0 16 4 64 8 1 1 25 5 81 9 4 2 36 6 100 10 9 3 49 7 Os outros números naturais, diferentes dos números quadrados perfeitos, têm como raízes quadradas números irracionais. Outras raízes, com índices diferentes de 2 e que não são números naturais, também são números irracionais. Por exemplo: 3 4 4 5 3 100 Ao fazer o cálculo das raízes abaixo, numa calculadora, encontramos os seguintes resultados: 2 1,414213... 3 1,73205... 5 2,23606... Os pontos que aparecem no final do número não aparecemno visor da máquina de calcular. Eles Curso Matemática Básica Algebra 3 indicam que as casas decimais continuariam a aparecer se a máquina fosse maior e comportasse mais algarismos. Vimos também que podemos assinalar todos os números racionais na reta numérica, associando a cada número um ponto da reta bem determinada. Podemos fazer o mesmo com os números irracionais? Vejamos a representação de 2 na reta numérica, com auxílio de uma construção geométrica. Vamos construir um triângulo retângulo isósceles de catetos iguais a 1 sobre a reta numérica: Calculamos a medida da hipotenusa aplicando o Teorema de Pitágoras: x² = 1² + 1² x² = 1 + 1 x² = 2 x = 2 Para marcar na reta a medida da hipotenusa, que é 2 , posicionamos em O a ponta sem grafite (ponta seca) de um compasso, com abertura igual ao tamanho da hipotenusa. Descrevendo um arco com o compasso, encontramos o ponto na reta que corresponde a 2 : Na prática, localizamos uma raiz quadrada na reta quando conhecemos um valor aproximado da raiz. Por exemplo: localize o número 5 na reta numérica. Vejamos quais são os números quadrados perfeitos mais próximos de 5: 5 está entre 4 e 9 = 4<5<9 5 está entre 4 e 9 = 4 < 5 < 9 5 está entre 2 e 3 = 2 < 5 < 3 Assim, podemos assinalar a 5 entre os números 2 e 3. Procurando o valor de 5 por tentativa, teremos uma localização mais exata. Sabendo que 5 está entre 2 e 3, podemos escrever que 5 = 2 ,... Experimentamos então alguns números, por exemplo: 2,1 = (2,1)² = 4, 41, que é um valor ainda distante de 5. 2,2 = (2,2)² = 4, 84, que é bem próximo de 5. Então, podemos representar 5 na reta com uma localização razoável, ou seja, próxima do valor exato do número: Sabendo que é possível representar na reta os números racionais e os irracionais, podemos chamá-la reta real. Na reta real os números estão ordenados. O número a é menor que qualquer número x colocado à sua direita e maior que qualquer número x à sua esquerda. O conjunto dos números reais (R), que é a reunião do conjunto dos números racionais com o conjunto dos números irracionais. Veja o diagrama abaixo: Assim concluímos que o conjunto dos números reais é aquele formado por todos os números com representação decimal, isto é, os decimais exatos ou periódicos (que são os números racionais) e os decimais não exatos e não periódicos (números irracionais). O diagrama mostra a relação entre os diversos conjuntos: todo número natural é inteiro; todo número inteiro é racional; todo número racional é real, assim como, todo número irracional é também real. Inversamente, todo ponto de reta real representa um número, que pode ser racional ou irracional. Destacamos em três outros subconjuntos: + = conjunto dos reais não negativos - = conjunto dos reais não positivos * = conjunto dos reais não nulos EXERCÍCIOS PROPOSTOS Nível 1 1) Assinale na reta numérica os seguintes números reais: - 2,5 0,75 2 π - 0,666... 2) Assinale V se a afirmação for verdadeira ou F se for falsa: a)( ) 1 3 é um número real menor que 1. b)( ) 10 é um numero real menor que 3 c)( ) 2,151617... é um número racional. d)( ) - 5 é um número inteiro, logo é um número real. Curso Matemática Básica Algebra 4 e)( ) π não é um número real. f)( ) 3 é um número real g)( ) 3 é um número racional REVENDO AS OPERAÇÕES A Matemática é uma ciência que está sempre presente em nosso dia-a dia. Neste capítulo, recordaremos algumas propriedades das operações com números naturais de grande utilidade para a resolução de problemas que necessitam de um cálculo mais rápido, ou seja, o cálculo mental. Estudaremos também as expressões numéricas, suas regras e seus sinais de pontuação. Observe a seguinte situação: Fazendo compras num “shopping”, uma pessoa resolveu somar mentalmente seus gastos. Qual a melhor maneira de fazer esse cálculo, para a seguinte soma: R$ 18,00 + R$ 40,00 + R$ 32,00? 18 + 40 + 32 = Trocar a ordem das duas parcelas. = 40 + 18 + 32 = Associar as duas últimas parcelas e somar. = 40 + (18 + 32) = = 40 + 50 = 90 As etapas seguidas para esse tipo de cálculo foram baseadas, intuitivamente, nas propriedades da adição: propriedade comutativa (comutar = trocar) e associativa (associar = juntar). Na 1ª propriedade, vimos que é possível trocar a ordem das parcelas sem alterar o resultado. “A ordem das parcelas não altera a soma”. Na 2ª propriedade, vimos que a associação de duas ou mais parcelas pode ser feita de maneiras diferentes, sem que o resultado seja alterado. Veja como poderia ser feito, de outra maneira, a adição do exemplo anterior: 18 + 40 + 32 = Somar as duas primeiras parcelas = (18 + 40) + 32 = Decompor a última parcela = 58 + 30 + 2 = Trocar a ordem das duas parcelas = (58 + 2) + 30 = Associar as duas primeiras parcelas e somar. = 60 + 30 = 90 Será que na multiplicação podemos aplicar as mesmas propriedades da adição? Veja os exemplos. Exemplo 1 Calcule a área de um terreno retangular de 15 m de largura x 20 m de comprimento. Multiplicando as dimensões do terreno, temos: Área do retângulo: 20 x 15 = 300 m² ou 15 x 20 = 300 m² Logo, concluímos que a propriedade comutativa também é válida para a multiplicação, portanto: “A ordem dos fatores não altera o produto.” Em relação à propriedade associativa, podemos concluir o mesmo resultado, ou seja, a associação de dois fatores de uma multiplicação, de diferentes maneiras, não altera o produto. No exemplo a seguir, aplicaremos a propriedade associativa para facilitar o cálculo mental: 237 x 25 x 4 = = 237 x (25 x 4) = = 237 x 100 = = 23.700 Agora, veremos uma propriedade que relaciona a multiplicação e a adição ou a multiplicação e a subtração. Observe: Exemplo 2 Calcule o perímetro de um terreno retangular de 15 m de largura x 20 m de comprimento. Como o perímetro é a soma dos lados do terreno, esse cálculo pode ser feito de duas maneiras diferentes: *Multiplicando as dimensões do terreno por 2 e somando o resultado: Perímetro = 2 x 15 + 2 x 20 = 30 + 40 = 70 m *Somando as duas dimensões e multiplicando o resultado por 2: Perímetro = 2 x (15 + 20) = 2 x 35 = 70 m Observe que, nos dois casos, o resultado é o mesmo. Então, podemos concluir que: 2 x (15 + 20) = 2 x 15 + 2 x 20 Nesse caso, utilizamos a propriedade distributiva da multiplicação em relação à adição. Essa propriedade também é válida quando relacionada à subtração, podendo ser aplicada ao cálculo mental. Por exemplo: Multiplique 18 por 99, sem efetuar a conta de multiplicação: 18 x 99 = 18 x (100 - 1) = 1.800 - 18 = 1782 Podemos assim resumir as propriedades da adição e da multiplicação: 1) Associativa da Adição:(a + b)+ c = a + (b + c) 2) Comutativa da Adição: a + b = b + a 3) Elemento Neutro da Adição: a + 0 = a 4) Associativa da Multiplicação: (ab)c = a(bc) 5) Comutativa da Multiplicação: a . b = b . a 6) Elemento Neutro da Multiplicação: a . 1 = a 7) Distributiva da Multiplicação relativamente à adição: a(b + c) = ab + ac Além das propriedades das operações que vimos até aqui, é preciso conhecer as regras adequadas para a resolução de expressões numéricas. Expressão numérica é uma seqüência de números que seguem determinadas operações. Veja os exemplos: - Calcular o valor da expressão: 15 + 12 - 10 Esse exemploenvolve duas operações - a adição e a subtração - que devem ser efetuadas na ordem em que aparecem: 15 + 12 - 10 = 27 - 10 = 17 - Calcular o valor da expressão: 98 - 12 . 3 + 36 3 Curso Matemática Básica Algebra 5 Essa expressão apresenta as quatro operações: adição, subtração, multiplicação e divisão. Inicialmente, devemos efetuar as multiplicações e divisões, na ordem em que aparecem. Em seguida, efetuamos as adições e subtrações, também na ordem em que ocorrem: 98 - 12 . 3 + 36 3 = 98 - 36 + 12 = 62 + 12 = 74. Se tentarmos calcular essa expressão de outra maneira, o resultado poderá ser diferente. Nesse caso, é preciso estabelecer uma determinada ordem para calcular a expressão. Para que isso aconteça, é preciso obedecer aos sinais de pontuação. Um dos sinais mais utilizados é chamado de parênteses ( ). Ao encontrá-lo em uma expressão, devemos efetuar as operações que estão dentro dele e, em seguida, continuar resolvendo as outras. Além dos parênteses, temos também os colchetes [ ] e as chaves { }, que podem aparecer em algumas expressões. Assim, após resolvermos as operações que estão entre os parênteses, devemos resolver as que estão entre os colchetes e, em último lugar, as que estão entre chaves. Observe as expressões abaixo: 1) 5 + (12 3) 3 = 5 + 15 3 = 5 + 5 = 10 Efetua-se a operação entre parênteses. Efetua-se a divisão e, em seguida, a adição. 2) [(11 12).3 9] 15 = [23.3 9] 15 = [69 9] 15 = 60 15 = 4 Efetua-se a operação entre parênteses. Efetuam-se as operações entre colchetes, de acordo com a ordem estabelecida. Calcula-se o valor da expressão. 3) {15 [2.(9 3)]} 3 = {15 [2.6]} 3 = {15 12} 3 = 3 3 = 1 Efetuam-se as operações entre parênteses, de acordo com a ordem estabelecida. Efetua-se a operação entre colchetes. Efetua-se a operação entre chaves. Determina-se o valor da expressão. Em caso de ocorrerem expressões numéricas que apresentem operações de potenciação e radiciação, ou apenas uma delas, estas deverão ser efetuadas antes da multiplicação e da divisão. Veja: (5² - 6 x 2²) x 3 = (25 - 6 x 4) x 3 = = (25 - 24) x 3 = 1 x 3 = = 3. Efetuam-se as potenciações. Efetuam-se as operações entre parênteses, na ordem estabelecida. Calcula-se o valor da expressão. Para calcular uma expressão numérica, devemos seguir a seguinte regra sobre a ordem das operações: 1º) Efetuam-se as potenciações e radiciações na ordem em que aparecem. 2º) Efetuam-se as multiplicações e divisões, na ordem em que aparecem. 3º) Efetuam-se as adições e subtrações, na ordem em que aparecem. Se houver sinais de pontuação, efetuam-se primeiro as operações entre parênteses ( ), depois as entre colchetes [ ] e,por último,as que estão entre chaves { }. EXERCÍCIOS PROPOSTOS Nível 1 1) De acordo com a sentença abaixo, escreva uma expressão e determine o seu valor: “Somei 127 com 356 e subtraí o resultado de 1000”. 2) Demonstre a maneira mais simples para calcular, mentalmente, o resultado da operação: 300 + 895 + 700 = 3) Na expressão 180-40:5-6 acrescente parênteses de maneira a encontrar resultados diferentes, conforme a posição em que forem colocados. 4) Coloque parênteses nas expressões, de modo a obter os resultados indicados: a) 72 + 60: 12 - 8 = 87 b) 10 - 2. 3 + 1 = 25. 5) Calcule o valor da expressão: 123 - [30 (5.4 2)] 2 Nível 2 1) Quantos algarismos serão gastos quando se escrever de 1 a 249? 2) Escrevendo-se a sucessão dos números sem separar os algarismos, o último algarismo ocupou o 456º lugar. Qual é esse algarismo? 3) Se um livro tiver 2593 páginas, quantos algarismos são necessários para numerá-los? 4) Qual o número que aumenta de 312 unidades, quando se acrescenta o algarismo 6 à sua direita? 5) Numerando-se as páginas de um livro, verificou-se que a última página tinha o número 249. Quantos algarismos foram utilizados nesta numeração? 6) Um número é composto de 3 algarismos, cuja soma é 18. O algarismo das unidades é o dobro do das centenas e o das dezenas é a soma do das unidades e das centenas. Qual é o número? 7) Um número de 6 algarismos começa à esquerda por 1. Mudando-se esse algarismo 1 da esquerda para a direita, o número obtido é o triplo do primeiro. Qual é esse número? 8) Qual o dobro do número que aumenta de 189 unidades, quando se acrescenta um zero à sua direita? Curso Matemática Básica Algebra 6 ÁLGEBRA Nivelamento CAPÍTULO II – DIVISIBILIDADE DIVISIBILIDADE Um número a é divisível por b quando existir um número inteiro k tal que a=b.k. Nesse caso, também dizemos que b é divisor de a e a é múltiplo de b. Exemplos 4 é divisível por 2, pois 4 = 2 x 2 6 é divisível por 3, pois 6 = 2 x 3 20 é divisível por 4, pois 20 = 4 x 5 120 é divisível por 5, pois 120 = 24 x 5 CRITÉRIOS DE DIVISIBILIDADE . Divisibilidade por 2 – um número será divisível por 2 se, e somente se, ele for par, ou seja, o algarismo das unidades for 0 ou 2 ou 4 ou 6 ou 8. Exemplos: 4, 12, 26, 138 . Divisibilidade por 3 – um número é divisível por 3 se, e somente se, a soma de seus algarismos for divisível por 3. Exemplos: 3, 6, 12, 336 . Divisibilidade por 4 – um número é divisível por 4 se, e somente se, o número formado por seus dois últimos algarismos for divisível por 4. Exemplos: 128, 12328, 72, 164 . Divisibilidade por 5 – um número é divisível por 5 se , e somente se, o seu último algarismo for 0 ou 5. Exemplos: 5, 2025, 20, 770 . Divisibilidade por 6 – um número é divisível por 6 se, e somente se, for divisível por 2 e 3 ao mesmo tempo. Exemplos: 18,138, 960, 1254 . Divisibilidades por 8 – um número é divisível por 8 se, e somente se, o número formado pelos seus três últimos algarismos for divisível por 8. Exemplos: 134.128, 472, 7.936, 128 . Divisibilidade por 9 – um número é divisível por 9 se, e somente se, a soma dos seus algarismos for divisível por 9. Exemplos: 9, 18, 135, 13464 . Divisibilidade por 10 – um número é divisível por 10 se, e somente se, o seu último algarismo for 0. Exemplos: 10, 13540, 1110 . Divisibilidade por 11 – um número é divisível por 11 se, e somente se, a soma dos seus dígitos de ordem ímpar menos a soma de seus dígitos de ordem par for divisível por 11. Exemplos: 121 1-2+1 = 0 1331 1-3+3-1 = 0 902 9 – 0 +2 = 11 (11 é divisível por 11) NÚMEROS PRIMOS Um número inteiro p,com p 0, p 1 e p-1 é dito primo quando este é divisível apenas pelos inteiros –p, -1, 1 e p. Exemplos: 2,3,5,7,11,13,... * Observação: 1 não é primo. Decomposição de um número em fatores primos Todo número inteiro pode ser decomposto ou fatorado num produto de números primos. Exemplos: 6, decomposto como 2 x 3. 12, decomposto como 2 x 2 x 3. 25, decomposto como 5 x 5. 17, decomposto como 17. 135, decomposto como 3 x 3 x3 x 5. Além disso, a menos da ordem dos fatores e do “sinal dos fatores”, a decomposição em fatores primos é única. Regra para decompor um número em fatores primos . Passo 1: Divida o número pelo seu menor divisor primo; . Passo 2: Divida o quociente da divisão anterior pelo seu menor divisor primo, e faça isto sucessivamente. Exemplos: 72 2 36 2 18 2 9 3 3 3 1 DIVISORES DE UM NÚMERO Na prática, determinamos todos os divisores de um número utilizando sua fatoração em números primos. Segue-se a seguinte regra: 1º) Decompõe-se o número em fatores primos; 2º)Traça-se uma linha vertical e do seu lado direito escreve-se o número 1 no alto, pois 1 é divisor de qualquer número; 3º)Multiplica-se sucessivamente cada fator primo pelos divisores já obtidos e escreve-se esses produtos ao lado de cada fator primo; 4º)Os divisores já obtidos não precisam ser repetidos. 1 90 2 2 45 3 3 – 6 15 3 9-18 5 5 5 – 10 – 15 – 30 – 45 - 90 1 34 2 17 17 1 Curso Matemática Básica Algebra 7 ÁLGEBRA Nivelamento CAPÍTULO III – MDC E MMC MDC Sejam dois ou mais números inteiros não simultaneamente nulos, esses números podem ter divisores comuns. O máximo divisor comum entre esses números é o maior dos divisores comuns a esses números. Exemplos: mdc(6,12) = 6 mdc(20,24) = 4 mdc(12,20,24) = 4 mdc(6,12,15) = 3 Para calcular o m.d.c. de dois ou mais números, devemos seguir uma série de etapas: Decompomos os números em fatores primos. Tomamos os fatores comuns com o menor expoente. Multiplicamos esses fatores entre si. Exemplo: Queremos calcular o m.d.c. de 20 e 21. 20 2 8 2 20 = 22 x 5 e 8 = 23 10 2 4 2 5 5 2 2 O fator comum é 22, portanto o 1 1 MDC (20,8) = 4 Outro exemplo: 12 = 22 x 3 20 = 22 x 5 24 = 23 x 3 mdc(12,20,24) = 22 = 4 Números Primos entre si .Dois números inteiros a e b, não nulos, são chamados primos entre si se, e somente se, os únicos divisores comuns de a e b são 1 e –1, ou seja o m.d.c. entre eles é 1. .Dois números inteiros consecutivos são primos entre si. .Dois números primos, distintos e não simétricos são primos entre si. MMC Um número a é múltiplo de b, quando existir um número inteiro k, tal que a=b.k. Exemplos: 4 é múltiplo de 2, pois 4 = 2 x 2 325 é múltiplo de 13, pois 325 = 13 x 25 Então os múltiplos de um número são calculados multiplicando esse pelos números inteiros. Observação: .O número 1 tem infinitos múltiplos .Zero é múltiplo de qualquer inteiro diferente de zero. Sejam dois ou mais números inteiros não nulos, esses números podem ter múltiplos comuns. O mínimo múltiplo comum entre esses números é o menor número, diferente de zero, que é múltiplo comum desses números. Exemplos: 15 = 3 x 5 24 = 23 x 3 60 = 22 x 3 x 5 mmc(15,24,60) = 23 x 3 x 5 = 120 Observação: Dados números primos entre si, o m.m.c entre eles é o produto deles. Para calcular o m.m.c. de dois ou mais números, devemos seguir também uma série de etapas: Decompomos os números em fatores primos. Tomamos os fatores comuns e não-comuns com o maior expoente. Multiplicamos esses fatores entre si. Exemplo: Calculemos o m.m.c. dos números do primeiro exemplo, 15 e 24. Como já foram decompostos em fatores primos, temos: 15 = 3 x 5 Os fatores comuns e não comuns 24 = 23 x 3 O maior expoente são 23, 3 e 5. Assim, o m.m.c. (15, 24) = 23 X 3 X 5 = 120 Dois exercícios simples: 1 - O máximo divisor comum de dois números é igual a 10 e o mínimo múltiplo comum deles é igual a 210. Se um deles é igual a 70, qual o outro? Solução: Ora, pelo que vimos acima: 10.210 = 70.n n = 30. 2 – Encontre MDC(180, 1200) pelo método da fatoração e pelo método do algoritmo de Euclides. Compare as vantagens e desvantagens dos dois métodos. Solução: 180 = 22. 32.5 1200 = 24.3. 52 Fatores comuns com MENOR expoente: 22.3.5 Portanto: MDC(180, 1200) = 22.3.5 = 60 Curso Matemática Básica Algebra 8 EXERCÍCIOS PROPOSTOS Nível 1 1) Ache o MMC e MDC entre os números: a) 10 e 5 b) 56 e 60 c) 100 e 150 Nível 2 1) O pedreiro Pedro Natal possui 3 fios de arame de comprimentos diferentes. O primeiro tem 40 metros, o segundo tem 42 metros, e o terceiro tem 60 metros. Ele deseja cortar os fios em partes de mesmo comprimento, de forma que não haja sobra de arame. Qual o maior comprimento possível para cada corte dos fios, de forma que os 3 fios sejam cortados em pedaços do mesmo tamanho? 2) A lâmpada de um farol pisca 40 vezes a cada minuto.Outro farol possui uma lâmpada que pisca 30 vezes a cada minuto. Sabendo que elas começam a piscar juntas, depois de quanto tempo voltarão a piscar juntas novamente? 3) Determinar os dois menores múltiplos comuns dos números 45, 54 e 81. 4) Determine o valor de X no número N=3.52.2x+1, para que o M.D.C entre 96, N e 240 seja 24. 5) Sabendo que o produto de dois números é 1134 e que o M.M.C entre eles é 81, determine o M.D.C deles. 6) O produto de dois números é 2160 e o M.D.C é 6. Calcular o M.M.C desses números. 7) Determine m e n nos números A=2m.15 e B = 4.3n, sabendo-se que o M.M.C de A e B é 360. Curso Matemática Básica Algebra 9 ÁLGEBRA Nivelamento CAPÍTULO IV - FRAÇÕES OPERAÇÕES COM FRAÇÕES PARTE I Neste capítulo vamos rever operações com frações, verificando a validade das propriedades operatórias dos números racionais. Veremos também o cálculo de expressões numéricas com frações, de acordo com a ordem em que as operações devem ser efetuadas. Dado o símbolo a , sendo a e b números b naturais e b diferente de zero. Chamamos: .a de fração; b . a de numerador; . b de denominador. Temos que se a é múltiplo de b, então a b é um número natural. Por exemplo: Na fração 24 3 temos: 24 é o numerador e 3 é o denominador. A divisão de 24 por 3, nos dá o quociente 8. Assim a fração representa um número natural e 24 é múltiplo de 3. O significado de uma fração Como já vimos anteriormente os números fracionários constituem o conjunto dos números racionais e podem ser números naturais ou não. Uma fração envolve a seguinte idéia: dividir algo em partes iguais. Dentre essas partes, consideramos uma ou algumas, conforme nosso interesse. Exemplo: Fulgêncio comeu 3 4 de um chocolate. Isso significa que, se dividíssemos o chocolate em 4 partes iguais, Fulgêncio teria comido 3 partes: Na figura acima, as partes pintadas seriam as partes comidas por Fulgêncio, e a parte branca é a parte que sobrou do chocolate. Classificação das frações As frações se classificam das seguintes maneiras: .Fração própria: o numerador é menor que o denominador: 2 , 1 , 7 4 3 9 .Fração imprópria: o numerador é maior ou igual ao denominador: 4 5 10 , , 3 5 8 .Fração aparente: o numerador é múltiplo do denominador: 6 24 8 , , 3 12 4 .Frações equivalentes: frações que têm o mesmo valor, mas cujos termos são diferentes: 1 2 , 2 4 Para obtermos frações equivalentes, é preciso multiplicar ou dividir o numerador e o denominador de uma fração por um mesmo número natural diferente de zero. Exemplo: Ao determinarmos as frações equivalentes a 2 3 , temos: Toda fração equivalente representa o mesmo número fracionário. Simplificação de frações Uma fração equivalente a 9 12 , com termos menores, é3 4 . A fração 3 4 foi obtida dividindo-se ambos os termos da fração pelo fator comum 3. Dizemos que a fração 3 4 é uma fração simplificada de 9 12 . A fração 3 4 não pode ser simplificada, por isso é chamada de fração irredutível. A fração não pode ser simplificada porque 3 e 4 não possuem nenhum fator comum Adição e subtração de números fracionários Temos que analisar dois casos: 1º) Frações homogêneas (que têm denominadores iguais) Curso Matemática Básica Algebra 10 A adição e a subtração de frações homogêneas (que têm denominadores iguais) são efetuadas, repetindo-se os denominadores e efetuando-se as devidas operações com os numeradores. Veja: a) 3 2 3 2 5 7 7 7 7 b) 5 3 5 3 2 8 8 8 8 As propriedades da adição de números naturais também são válidas para a adição de números fracionários. Propriedade comutativa: a ordem das parcelas não altera a soma 2 1 1 2 3 5 5 5 5 5 Propriedade associativa: podemos associar duas ou mais parcelas, de maneiras diferentes, sem que o resultado (soma) seja alterado. 3 1 5 3 1 5 9 8 8 8 8 8 8 8 Uma fração do tipo 9 8 , que tem o numerador maior que o denominador (imprópria), é maior que a unidade ( 8 8 ). Portanto, pode ser escrita na forma de número misto. O número misto é formado por uma parte inteira e uma parte fracionária: 9 8 1 1 1 1 1 8 8 8 8 8 → número misto lê-se: um inteiro e um oitavo 2º) Frações heterogêneas (que têm denominadores diferentes) No caso de efetuarmos a adição e a subtração com frações heterogêneas (que têm denominadores diferentes), é preciso transformá-las em frações equivalentes diferentes que tenham denominadores iguais. As frações equivalentes que servem como ferramenta para efetuar a adição ou subtração terão denominadores iguais ao mmc dos denominadores das frações iniciais. Vamos efetuar a seguinte adição: Como o número 6 é múltiplo comum a 2 e a 3, ele será o denominador das frações equivalentes às frações dadas. 3 2 6 6 3 2 5 6 6 Então, é preciso multiplicar o numerador e o denominador de cada fração, pelo mesmo número, de maneira a obtermos o denominador 6. Para subtrair frações, seguimos o mesmo procedimento: 5 1 15 4 15 4 11 8 6 24 24 24 24 (Múltiplo comum:24) Sempre que efetuamos qualquer operação com frações, devemos encontrar o resultado mais simples possível, ou seja, uma fração equivalente com numerador e denominador menores. O processo usado para simplificar uma fração é a aplicação da mesma propriedade usada para encontrar frações equivalentes, ou seja: Na simplificação da fração 64 60 , temos: Portanto, 16 15 é a forma simplificada da fração 64 60 : Vejamos alguns exemplos de expressões com frações: 5 7 3 6 12 8 Múltiplo comum: 24 20 14 9 24 24 24 6 9 24 24 Efetuar as operações na ordem em que aparecem. 15 5 24 8 Simplificar o resultado 1 2 1 10 5 Múltiplo comum: 10. 10 1 4 10 10 10 O número inteiro pode ser escrito como uma fração, no caso: 10 10 . 9 4 10 10 5 1 10 2 Simplificar o resultado. 1 1 2 3 Curso Matemática Básica Algebra 11 Quando as expressões apresentam os sinais de pontuação, devemos seguir as regras das expressões numéricas, ou seja: 1) Inicialmente, efetuamos as operações que estão entre parênteses (). 2) Em seguida, as que estão entre colchetes []. 3) E, por último, as que estão entre chaves {}. Observe: 3 1 1 15 4 1 2 2 4 5 6 20 20 6 11 1 33 10 23 2 2 2 20 6 60 60 60 120 23 97 60 37 37 1 60 60 60 60 60 60 Multiplicação e divisão de frações Na figura abaixo, dividida em quatro partes iguais, temos assinalado uma das partes que representa 1 4 da figura. Para representar 1 3 da parte assinalada, ou seja, 1 3 de 1 4 , vamos dividir essa parte ( 1 4 ) em três partes iguais e, em seguida, estender a divisão para a figura toda. 1 3 de 1 4 é 1 12 Observe que cada parte da figura, após a segunda divisão, equivale a 1 12 da figura toda, logo: 1 3 de 1 4 = 1 3 . 1 4 = 1 12 Então: Para multiplicar frações, devemos multiplicar os numeradores e os denominadores entre si. Quando fazemos uma multiplicação de frações, podemos simplificar a operação usando o processo de cancelamento. Veja: 1 2 5 4 5 4 5 . . 8 9 8 9 18 Para multiplicar uma fração por um número inteiro, devemos multiplicar esse número pelo numerador da fração e repetir o denominador. Por exemplo: 2 . 3 6 5 5 Na divisão de números fracionários, devemos multiplicar a primeira fração pelo inverso da segunda fração, como é mostrado no exemplo abaixo: 8 8 3 243 2 4 3 4 12 3 x Nas expressões numéricas com frações, devemos lembrar que a ordem em que as operações devem ser efetuadas é a mesma que já aprendemos no capítulo anterior, ou seja: Potenciação e radiciação Multiplicação e divisão Adição e subtração. Exemplo: Resolver a expressão: 1 2 4 5 6 4 3 2. 3 2. 3 5 5 15 15 5 11 4 22 4 22 12 3 2. 3 3 15 5 15 5 15 15 10 45 10 30 3 2 15 15 15 15 EXERCÍCIOS PROPOSTOS Nível 1 1) Um lojista vende três partes de uma peça de tecido: 78m, 12m e 14m. Quantos metros vendeu ao todo? 1 4 1 4 Curso Matemática Básica Algebra 12 2) Ao receber seu salário, Pedro gastou 2 5 com o aluguel e ½ do que sobrou em custos com alimentação. Que fração do salário ainda restou? 3) Coloque em ordem crescente os seguintes números racionais: 15 11 18 47 2 , , ,1, 16 12 19 48 3 e 4) Complete o quadro de modo que a soma dos números de cada linha, de cada coluna e da diagonal seja a mesma: 2 3 1 12 1 2 5 12 7 12 1 3 1 6 5) Efetue e simplifique o resultado, sempre que possível: a) 3 4 - 1 2 + 3 20 b) ( 2 3 + 1 6 ) – (1 - 3 10 ) c) 3 10 + 2 3 . 5 4 d) 9 10 .(4 - 1 3 .10) 6) Calcule o valor de: a) 0,2.0,7 4.0,01 0,5.0,2 7) Determine a maior fração entre 3 4 2 5 8 , , , 8 5 3 6 11 e 8) Resolva: a) 2 5 2 3 : 0,5 4 3 5 4 0,63: 0,1 x x b) 2 1 5 2 3 : 5. 3 5 2 3 4 1 0,75 5 x x Nível 2 1)Transforme P em uma fração irredutível, sendo P dado por:P = (1- 1 4 ) x (1- 1 9 ) x (1- 1 16 )...(1- 1 225 ) DÍZIMAS PERIÓDICAS Sabemos que, quando dividimos um número inteiro por outro, podemos encontrar como quociente um número inteiro ou um número decimal. Por exemplo: 20 5 = 4 100 40 = 2,5 Vejamos, agora, o que acontece quando dividimos 41 por 9: 41 9 = 4,555... Se continuarmos a conta, encontraremos sempre o algarismo 5 no quociente, e o resto será sempre o mesmo (5). Se fizermos essa conta numa máquina de calcular, aparecerá no visor o número 4.5555555 (ou seja, 4,5555555). Nesse caso, o algarismo 5 aparece repetido 7 vezes. Se a mesma conta for feita numa máquina maior, encontraremos um resultado com o algarismo 5 repetido mais vezes (9 ou 11 vezes). Concluímos, então, que a divisão de 41 por 9 nunca termina e que os pontos indicam que o algarismo 5 se repete indefinidamente. O número 4,555... é chamado de dízima periódica e o algarismo 5 é o período da dízima. Podemos também representar a dízima periódica colocando um traço sobre o período: 4, 5 . Como essa dízima é gerada pela divisão 41 9 , dizemos que a geratriz da dízima periódica é a fração 41 9 . Assim, uma dízima periódica é um número decimal que tem uma quantidade infinita de algarismos que se repetem periodicamente. Vejamos outros exemplos de geratrizes e as respectivas dízimas periódicas: 17 9 = 1, 8... O período é 8, a parte inteira é 1. 7 33 = 0,21... O período é 21, a parte inteira é zero. Nesses dois exemplos, os períodos aparecem logo após a vírgula. Elas são chamadas de dízimas periódicas simples. As dízimas nas quais aparece um outro número entre a vírgula e o período, são chamadas de dízimas periódicas compostas. Por exemplo: 1,4888... O período é 8, a parte não-periódica é 4, a parte inteira é 1. 0,3272727... O período é 27, a parte não-periódica é 3, a parte inteira é zero. Os números que vimos até agora podem ter muitas representações, como: 5; 5,0; 10 2 ... Curso Matemática Básica Algebra 13 0,8; 0,80; 4 5 ... 0,666; 6 9 ; 8 12 ... Além disso, observamos que todos esses números podem ser representados em forma de fração. Eles são chamados números racionais. Geratriz de uma dízima periódica Podemos notar que todo número na forma decimal exata ou de dízima periódica pode ser convertido à forma de fração a b e, portanto, representa um número racional. Quando o número decimal tem uma quantidade finita de algarismos, diferentes de zero ele é chamado de um decimal exato e ao transformá- lo na forma de fração obtemos um número fracionário cujo numerador é um número natural e cujo denominador é o algarismo 1 seguido de tantos zeros quantas forem as casas decimais do número dado. Exemplos: 45 0,45 100 731235 73,1235 10.000 Quando o número decimal é uma dízima periódica é possível determinar a fração que originou a dízima periódica. Esta fração é denominada de geratriz da dízima periódica. Seguem abaixo exemplos de como transformar uma dízima periódica em fração: 1º) 0,5555... . 50,555... 9 5 9 10 5,555... x x x x 2º) 0,4747... 47 0,474747... 99 47 99 100 47,4747... x x x x 3º) 0,2373737... 0,2373737... 235 10 2,3737... 990 235 990 1000 237,3737... x x x x x 4º) 7,989898... 791 7,989898... 99 791 99 100 798,989898... x x x x 5º) 3,68424242.... 3,68424242... 36474 100 368,424242... 9.900 36474... 9.900 10.000 36842,424242... x x x x x Veja o número 0,10110111011110 .... Ele tem infinitas casas decimais, mas sem período. Será que você pode concluir como serão as casas decimais seguintes? A parte decimal começa com 1 seguido de zero, depois 11 seguido de zero, depois 111 seguido de zero e assim por diante. Ou seja, o número nunca terá um fim nem um período. Ele não é um número racional. Um número desse tipo é chamado de número irracional. Um número irracional não é resultado de nenhuma divisão de números inteiros; ele não pode ser escrito em forma de fração. Já estudamos um número irracional muito conhecido, o número , que vale aproximadamente 3,1416. Você verá mais adiante exemplos de números irracionais que surgem naturalmente em muitos cálculos matemáticos. EXERCÍCIOS PROPOSTOS Nível 1 1) Escreva a representação decimal de: a) 13 99 b) 7 20 c) 56 9 d) 64 15 2) Efetue as divisões com quociente decimal: a) 1 9 b) 2 9 c) 3 9 3) Agora, sem efetuar a conta, dê o resultado decimal de: a) 4 9 b) 5 9 c) 6 9 4) Escreva estes números racionais na forma de fração: a) 3 b) 2,5 c) 0,555... d) 0 6) Coloque na forma de uma fração irredutível os seguintes números racionais: a) 0,4 b) 0,444... c) 0,32 d) 0,323232... e) 54,2 f) 5,423423423... 7)Escreva se a representação decimal é finita, infinita e periódica ou infinita e não-periódica: a) 17 5 b) 3,45 c) 0,35 d) 0,12131415... e) 4 6 f) π 8)Diga se estes números são racionais ou irracionais: Curso Matemática Básica Algebra 14 a) 4 b) 4,333 c) 4,33... d)1,010010001... e) 4,330 f) 0 Nível 2 1) Resolva as expressões: a) 18 9 3 2 54,3 44,1...555,1 2,1...777,0 b)0,363636... 45012,0 = c) 9 1 3 06,0...333,0 d) 75,0 5 1 3 4 2 3 5 5 2 3 5 4 2 e) 0,2.0,7 4.0,01 0,5.0,2 f) 1 1 5 30,999... 3 1 5 15 g) 0,363636 0,012 x 4,5 h) 0,333... : 0,06 1 3 1 9 Curso Matemática Básica Algebra 15 ÁLGEBRA Nivelamento CAPÍTULO V – RAZÕES E PROPORÇÕES RAZÕES E PROPORÇÕES 1) Razão A razão entre dois números a e b 0, nessa ordem, é o quociente a b (lê-se “a está para b” ou “a para b”). Este é um conceito bastante importante em nosso cotidiano. Vejamos: A distância entre Rio de Janeiro e São Paulo é de 400 km. Como podemos representar a distância entre as duas cidades em um mapa feito na escala de 1 : 200.000? Se uma caixa d’água produz uma sombra de 20 m e um homem com 1,80 m de altura produz uma sombra de 1,20 m, medidas no mesmo local e na mesma hora, qual é a altura da caixa? Comparando o comprimento da sombra do homem com sua altura, medidos em centímetros (cm), encontramos: 120 180 = 2 3 , depois de simplificar a fração. A razão é uma das formas que usamos para comparar dois números. Dizemos que a razão entre o comprimento da sombra e a altura do homem é de 2 3 ou 2/3 ou 2 : 3 que se lê 2 para 3. Como as medidas foram feitas na mesma hora e no mesmo local, a razão entre o comprimento da caixa d’água e sua altura também será 2 3 . A alturada caixa d’água é igual a 30 m, pois a razão 20 30 é igual a 2 3 . .Haviam 1200 inscritos num concurso, passaram na prova um total de 240 candidatos. Qual a razão dos candidatos aprovados nesse concurso: (de cada 5 candidatos inscritos, 1 foi aprovado). No caso de mapas geográficos, plantas de casas ou maquetes de projetos, a escala determina a relação entre as medidas de um desenho e as medidas reais que correspondem a ele. Exemplo 1: A planta de uma sala retangular está desenhada na escala 1:100. Determine as medidas reais dessa sala. escala 1 100 ou 1:100 A razão entre as medidas que aparecem na planta da sala e as medidas reais são de 1: 100 ou 1 100 (lê-se 1 para 100), o que significa que as medidas reais são 100 vezes maiores do que as medidas assinaladas na planta. Para determinar as medidas reais da sala, vamos multiplicar as medidas da planta por 100: 6 cm . 100 = 600 cm = 6 m 8 cm . 100 = 800 cm = 8 m As medidas reais da sala são, portanto, 6 m e 8 m. O mesmo deveria ser feito com qualquer outra medida que aparecesse na planta, como, por exemplo, largura e altura de portas e janelas. Vimos que uma razão compara dois números pela divisão. Assim podemos definir: Dados os números a e b cuja razão é dada por a b temos que o número a é chamado antecedente ou primeiro termo e o número b é chamado conseqüente ou segundo termo. Observações: . A razão entre dois números racionais pode ser apresentada de três formas. Exemplo 2: razão entre 1 e 4: 1:4 ou 1 4 ou 0,25. A razão entre dois números racionais pode ser expressa com sinal negativo, desde que seus termos tenham sinais contrários. Exemplo 3: A razão entre 1 e -8 é 1 8 . Duas razões são denominadas inversas entre si quando o produto delas é igual a 1. Curso Matemática Básica Algebra 16 Exemplo: 6 8 6 8 . 1 8 6 8 6 e O conceito de razão tem diversas aplicações em ciências variadas, dentre elas podemos citar a Física, a Geografia e a Química. Nessas áreas, utilizamos várias vezes razões entre grandezas de espécies diferentes. Vejamos: - Raquel foi passar suas férias no Rio de Janeiro, apesar de ter se encantado com a cidade, teve que voltar para São Paulo. A viagem durou 5 horas e o percurso total tinha 450 Km. Qual a razão entre a medida dessas grandezas? O que significa essa razão? Razão = 450 90 / 5 km km h h Razão = 90 km/h (lê-se "90 quilômetros por hora"). Essa razão significa que a cada hora foram percorridos em média 90 km. - O estado do Ceará no último censo teve uma população avaliada em 6.701.924 habitantes. Sua área é de 145.694 km2. Determine a razão entre o número de habitantes e a área desse estado. O que significa essa razão? Razão = 2 6.701.924 tan 145.694 habi tes km Razão = 46 hab/km2 (lê-se "46 habitantes por quilômetro quadrado"). Essa razão significa que em cada quilômetro quadrado existem em média 46 habitantes. - Um cubo de ferro de 1cm de aresta tem massa igual a 7,8g. Determine a razão entre a massa e o volume desse corpo. O que significa essa razão? Volume = 1cm . 1cm . 1cm = 1cm3 Razão = 3 7,8 1 q cm Razão = 7,8 g/cm3 (lê-se "7,8 gramas por centímetro cúbico"). Essa razão significa que 1cm3 de ferro pesa 7,8g. 2) Proporção Quando encontramos uma igualdade entre duas razões, a relação matemática é chamada de proporção, e dizemos que as quantidades medidas são proporcionais. Os números a, b, c e d, com b0 e d0 formam, nessa ordem, uma proporção se, e somente se, a razão entre a e b for igual à razão entre c e d. Representa-se por: a c b d (lê-se a está para b assim como c está para d) Os números a e d são chamados extremos e os números b e c são chamados meios. Exemplos: 3 27 4 36 - Propriedades das Proporções Se os números a, b, c e d formam, nessa ordem, uma proporção, então: a) a c ad bc b d O produto dos extremos é igual ao produto dos meios. b) a c a b c d b d b d A soma (ou diferença) dos dois primeiros está para o segundo, assim como a soma (ou diferença) dos dois últimos está para o último. c) a c a c a c b d b d b d A soma (ou diferença) dos antecedentes está para a soma (ou diferença) dos conseqüentes assim como cada antecedente está para o correspondente conseqüente. Exemplo 4: Uma pessoa viaja 120 km em 2 horas. Quantas horas levará a mesma pessoa para percorrer 180 km com a mesma velocidade? 120 2 = 180 ? Essa igualdade é uma proporção, e os números que medem as distâncias e o tempo são proporcionais. Quanto maior a distância, maior será o tempo para percorrê-la. Como calcular o número que não se conhece na proporção desse exemplo? Substituindo o ponto de interrogação (?) pela letra x, que é usada em lugar do termo desconhecido, 120 2 = 180 x e aplicando uma das propriedades que vimos anteriormente: 120x = 2.180 120x = 360 x = 360 120 (Aplicando operação inversa) x = 3 Então, a pessoa levará 3 horas para percorrer os 180 km. - Grandezas Proporcionais Entendemos por grandeza tudo aquilo que pode ser medido, contado. As grandezas podem ter suas medidas aumentadas ou diminuídas. Alguns exemplos de grandeza: o volume, a Curso Matemática Básica Algebra 17 massa, a superfície, o comprimento, a capacidade, a velocidade, o tempo, o custo e a produção. São comuns ao nosso dia-a-dia situações em que relacionamos duas ou mais grandezas. Por exemplo: - Em uma corrida de "quilômetros contra o relógio", quanto maior for a velocidade, menor será o tempo gasto nessa prova. Aqui as grandezas são a velocidade e o tempo. - Num forno utilizado para a produção de ferro fundido comum, quanto maior for o tempo de uso, maior será a produção de ferro. Nesse caso, as grandezas são o tempo e a produção. Uma grandeza A é diretamente proporcional a uma grandeza B se, e somente se, a razão entre A e B for igual a uma constante de proporcionalidade K. A K B Exemplo: Um forno tem sua produção de ferro fundido de acordo com a tabela abaixo: Tempo (minutos) Produção (Kg) 5 100 10 200 15 300 20 400 Observe que uma grandeza varia de acordo com a outra. Essas grandezas são variáveis dependentes. Observe que: Quando duplicamos o tempo, a produção também duplica. 5min 100 10min 200 kg kg Quando triplicamos o tempo, a produção também triplica. 5min 100 15min 300 kg kg Verifique na tabela que a razão entre dois valores de uma grandeza é igual a razão entre os dois valores correspondentes da outra grandeza. 5 100 1 15 300 3 10 200 1 20 400 2 Uma grandeza A é inversamente proporcional a uma grandeza B se, e somente se, o produto entre A e B é igual a uma constante de proporcionalidade K. A . B = K Exemplo: Um ciclista faz um treino para a prova de "1000 metros contra o relógio", mantendo em cada volta uma velocidade constante e obtendo, assim, um tempo correspondente, conforme a tabela abaixo: Velocidade (m/s) Tempo (s) 5 200 8 125 10 100 16 62,5 20 50 Observe que uma grandeza varia de acordocom a outra. Essas grandezas são variáveis dependentes. Observe que: Quando duplicamos a velocidade, o tempo fica reduzido à metade. 5 / 200 10 / 100 m s s m s s Quando quadriplicamos a velocidade, o tempo fica reduzido à quarta parte. 5 / 200 20 / 50 m s s m s s Atenção: Em geral, quando se fala em “grandezas proporcionais” subentende-se que são “grandezas diretamente proporcionais”. - Divisão Proporcional 1) Divisão em partes diretamente proporcionais Dividir um número N em partes diretamente proporcionais aos números a, b e c significa determinar os números x, y e z, de tal modo que: x y z a b c e x y z N 2) Divisão em partes inversamente proporcionais Dividir um número M em partes inversamente proporcionais aos números m, n e p é o mesmo que dividir M em partes x, y e z diretamente proporcionais aos inversos de m, n e p,com m.n.p 0. m + n + p = M e x.m = y.n = z.p Curso Matemática Básica Algebra 18 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 1) Determinar x na proporção: 3 1 6 2 x x Resolução: 3 1 2. 3 1. 6 6 2 x x x x 2. 2.3 6.1 1. 2 6 6 2 6 6 3 12 4 x x x x x x x x 2) Se (3,x,14,...) e (6,8,y,...) forem grandezas diretamente proporcionais, quanto vale x + y? Resolução: Se (3,x,14,...) e (6,8,y,...) forem grandezas diretamente proporcionais, então: 3 14 6 8 x y De 3 6 8 x , temos 3.8 4 6 x e de 3 14 6 y , temos: 6.14 28 3 y Assim sendo, x + y = 32 3) Calcule x e y sabendo-se que (1,2,x,...) e (12,y,4,...) são grandezas inversamente proporcionais. Resolução: (1,2,x,...) e (12,y,4,...) são grandezas inversamente proporcionais. 1.12 2. .4 2 12y x y e 4x =12 y = 6 e x = 3 4) Dividir o número 954 em partes diretamente proporcionais a 2,3,5. Resolução: Tendo x, y e z as partes, temos: 2 3 5 954 x y z x y z 3 3 2 2 3 2 5 5 2 2 5 2 x y x x y y x z x x z z Como x + y + z = 954, então: 3 5 2 3 5 954 954 2 2 2 2 2 x x x x x x 2 3 5 10 954 954 10 2.954 2 2 x x x x x 1908 10 1908 190,8 10 x x x x = 190,8 Logo: 3 3.190,8 190,8 3. 3.94,5 286,2 2 2 2 5 5.190,8 190,8 5. 5.95,4 477 2 2 2 x y y x z z As partes são: 190,8; 286,2; 477 EXERCÍCIOS PROPOSTOS Nível 1 1) Nesta tabela, devemos encontrar vários pares de números A e B. Complete a tabela de modo que a razão de A para B seja sempre o número 6 7 . A B Razão A/B Forma mais simples de A/B a) 12 14 12 14 6 7 b) 21 c) 30 d) 100 e) 100 2) Dois números na razão de 2 para 3. Acrescentando-se 2 a cada um, as somas estão na razão de 3 para 5. Então, o produto dos dois números é: a) 90 b) 96 c) 180 d) 72 e) –124 3) A razão entre dois números é 3 8 . Se a soma do maior com o dobro do menor é 42. O maior deles é: a) 9 b) 15 c) 24 d) 30 e) 32 4)Assinale a falsa, supondo *, , , , , , , ,a b c d e f ) ) ) . . . ) . . . a c a b c d a b d b d a c a b c d b b d a c a c e a c e a c b d f b d f b a c e a c e a d b d f b d f b 5) Determine o valor de x em cada uma das seguintes igualdades de modo que elas se tornem verdadeiras: Curso Matemática Básica Algebra 19 a) 20 8 = 6 x b) 14 30 = 90 x c) 3 x = 75 15 d) 4 x = 36 27 6) Para que as sucessões (9; x; 5; ....) e (y; 8; 20;...) sejam diretamente proporcionais (isto é, para que verifiquem as igualdades 9 5 8 20 x y ...) os valores de x e y devem ser, respectivamente: a) 2 e 36 b) 1 1 4 5 e c) 2 e 5 d) 5 e 35 e) 5 e 36 7) As seqüências (a; 2; 5;...) e (3; 6; b;...) são de números inversamente proporcionais e a+mb=10. O valor de m é: a) 0,4 b) 1 c) 2 d) 2,5 e) 5 8) A diferença, o produto e a soma de dois números estão entre si como 2, 3 e 4. Calcule tais números, sabendo-se que pertencem a * . 9) São dados três números reais, a<b<c. Sabe-se que o maior deles é a soma dos outros dois e o menor é um quarto do maior. Então a, b, e c são respectivamente, proporcionais a: a) 1,2 e 3 b) 1,2 e 5 c) 1,3 e 4 d) 1,3 e 6 e) 1,5 e 12 10) Dividindo-se 70 em partes proporcionais a 2,3 e 5 a soma entre a menor e a maior parte é: a) 35 b) 49 c) 56 d) 42 e) 28 11) Sabe-se que 2 1,5 5 6 3 a b c e que a+3b-2c=100. O valor de a+b-c é: a) 100 b) 80 c) 70 d) 60 e) 50 12) Numa sala de aula há 30 alunos, dos quais 12 são meninas: a)Qual a razão do número de meninas para o total de alunos da turma? b)Qual é a razão do número de meninos para o total de alunos da turma? c)Qual é a razão do número de meninas para o número de meninos? 13) A planta de uma casa foi feita em escala de 1: 50. Quanto medirá na planta uma parede que mede 20 m? 14) Quanto custa 12 canetas se 4 custam R$ 3,50? 15) Dividindo-se 660 em partes proporcionais aos números 1 1 1 , , 2 3 6 ,obtêm-se, respectivamente: a) 330,220 e110 b) 120,180 e 360 c) 360,180 e 120 d) 110,220 e 330 e) 200,300 e 160 16) Determine x, y e z, sabendo-se que 4 12 20 x y z e 3x+2z=39.4 Nível 2 1) Dividir o número 4200 em partes diretamente proporcionais a 6,10 e 12 e, ao mesmo tempo, em partes inversamente proporcionais a 3,2 e 4. 2) Um número foi dividido em partes proporcionais a 3,5 e 7. Sabendo-se que a terceira parte vale 420, calcular os valores da primeira parte, da segunda e do número. 3) Repartiu-se certa quantia entre 3 pessoas em partes proporcionais a 5,7 e 9. Sabendo-se que a terceira pessoa recebeu R$1.000 a mais que a segunda pessoa, qual a quantia repartida? 4) Três pessoas montam uma sociedade, na qual cada uma delas aplica, respectivamente, R$20.000,00, R$30.000,00 e R$50.000,00. O balanço anual da firma acusou um lucro de R$40.000,00. Supondo-se que o lucro seja dividido em partes diretamente proporcionais ao capital aplicado, cada sócio receberá, respectivamente: a) R$5.000,00; R$10.000,00 e R$25.000,00 b) R$7.000,00; R$11.000,00 e R$22.000,00 c) R$8.000,00; R$12.000,00 e R$20.000,00 d) R$10.000,00; R$10.000,00 e R$20.000,00 e) R$12.000,00; R$13.000,00 e R$15.000,00 Curso Matemática Básica Algebra 20 ÁLGEBRA Nivelamento CAPÍTULO VI – REGRA DE TRÊS REGRA DE TRÊS Este assunto é muito útil para resolver os seguintes tipos de problemas: 1) Num acampamento, há 48 pessoas e alimento suficiente para um mês. Se 16 pessoas forem embora, para quantos dias ainda haverá alimento? 2) Observe a seguinte situação: Uma pessoa paga pelo quilo de feijão R$ 1,20. Se comprar 2 quilos de feijão, pagará R$ 2,40. Se comprar 3 quilos, pagará R$ 3,60. Quando a quantidade de feijão comprada aumenta de 1 para 2 quilos, o preço aumenta na mesmarazão, pois passa de R$ 1,20 para R$ 2,40. Podemos, então, escrever que a razão de 1 para 2 é igual à razão de 1,20 para 2,40. Em linguagem matemática: 1 1,20 2 2,40 que se lê: 1 está para 2, assim como 1,20 está para 2,40. Da mesma forma, quando o aumento é de 1 para 3 quilos, o preço aumenta na mesma razão: 1 1,20 3 3,60 Como já foi visto anteriormente, a igualdade entre duas razões é uma proporção. O preço do feijão, no caso, é proporcional à quantidade de quilos de feijão. 1) Regra de Três Simples EXEMPLO 1: Se um ônibus percorre uma estrada com velocidade média de 80 km/h, quantos quilômetros percorrerá em 2 horas? Podemos organizar os dados do problema numa tabela, da seguinte maneira: Tempo Espaço 1h 80 km 2h x A letra x representa o valor desconhecido do problema. Tempo e espaço são proporcionais, pois, quando o valor do tempo aumenta, o valor do espaço percorrido aumenta na mesma razão, ou seja, de 1 para 2. Dizemos que tempo e espaço são grandezas que variam da mesma forma e na mesma razão. Se uma aumenta, a outra também aumenta; se uma diminui, a outra também diminui. Da tabela acima, podemos escrever a seguinte proporção: 1 2 = 80 x , 1 está para 2, assim como 80 está para x. Recordando a propriedade fundamental das proporções: O produto do numerador da primeira fração com o denominador da segunda fração é igual ao produto do denominador da primeira fração com o numerador da segunda. Então: 1 . x = 2 . 80 (lembre-se que 1 . x = x) x = 160 Portanto, o espaço percorrido pelo ônibus em 2 horas será de 160 km. Nesse exemplo, três elementos eram conhecidos e faltava determinar o quarto elemento. Dois dos elementos conhecidos são medidas de uma mesma grandeza (tempo) e o terceiro é medida de outra grandeza (espaço). O quarto elemento, aquele que será calculado, é medida da segunda grandeza (espaço). O método usado para resolver problemas desse tipo é chamado regra de três. No exemplo anterior, as grandezas tempo e espaço são diretamente proporcionais e a regra de três é direta. Definição Sendo a e b dois valores correspondentes da grandeza A e, c e d os valores correspondentes da grandeza B, chama-se de regra de três simples ao processo prático para determinar um desses quatro valores, sendo conhecidos os outros três. Se A e B forem grandezas diretamente proporcionais, então: a = c b d Se A e B forem grandezas inversamente proporcionais, então: ac = bd a = d b c EXEMPLO 2: Dois pintores gastam 18 horas para pintar uma parede. Quanto tempo levaria 4 pintores para fazer o mesmo serviço? Veja a tabela e verifique se as grandezas são diretamente proporcionais: Pintores Tempo 2 18h 4 x Se o número de pintores dobrar, passando de 2 para 4, será que o tempo gasto no serviço também dobrará? Grandeza A Grandeza B A c B d Curso Matemática Básica Algebra 21 Pense um pouco e observe que o tempo gasto no serviço não pode aumentar, pois são mais homens trabalhando. Aumentando o número de pintores, o tempo de serviço deve diminuir. Como o número de pintores dobrou, o tempo será reduzido à metade (razões inversas). Logo, os pintores gastarão 9 horas para pintar a parede. Nesse caso, dizemos que as duas grandezas do problema (número de pintores e tempo de serviço) são grandezas inversamente proporcionais, e a regra de três é inversa. EXEMPLO 3: Cinco operários constroem uma casa em 360 dias. Quantos dias serão necessários para que 15 operários construam a mesma casa? Operários Dias 5 360 15 x Aumentando-se o número de operários de 5 para 15, ou seja, triplicando-se o número de operários, o que acontecerá com o número de dias necessários para a construção da casa? Da mesma forma que no exemplo anterior, essas grandezas são inversamente proporcionais. Isso quer dizer que variam na razão inversa, e a razão inversa de 3 é 1 3 . Então: 1 3 de 360 = 360 3 = 120 Portanto, os 15 operários construirão a casa em 120 dias. Vimos que, para resolver problemas de regra de três, é importante determinar se as grandezas envolvidas no problema são direta ou inversamente proporcionais. Quando as grandezas são inversamente proporcionais, a proporção entre os valores não é representada por uma mesma razão, mas, sim, por razões inversas. Portanto, no caso de grandezas inversamente proporcionais, deve-se inverter uma das razões para escrever a proporção relativa ao problema. EXEMPLO 4: Um ônibus, em velocidade média de 80 km/h, leva 5 horas para percorrer uma estrada. Quanto tempo gastará para percorrer a mesma estrada se desenvolver velocidade média de 100 km/h? Tempo(h) Velocidade média (km\h) 5 80 X 100 As grandezas tempo e velocidade são direta ou inversamente proporcionais? Desenvolvendo maior velocidade média, o ônibus gastará menos tempo para percorrer a estrada. As grandezas envolvidas são, portanto, inversamente proporcionais. Assim, escreveremos a proporção invertendo umas das razões: 5 x = 100 80 Aplicando a propriedade fundamental das proporções, temos: 100 . x = 5 . 80 100x = 400 x = 400 100 x = 4 Desenvolvendo velocidade média de 100 km/h, o ônibus levará 4 horas para percorrer a estrada. 2) Regra de Três Composta Neste método, temos mais de duas grandezas proporcionais. Na resolução destes problemas usaremos as seguintes propriedades: a-)Se uma grandeza A é diretamente proporcional a uma grandeza B e a uma grandeza C, então: A = B . C Ou seja: A é diretamente proporcional ao produto das grandezas B e C. b-) Se uma grandeza A é diretamente proporcional a uma grandeza B e inversamente proporcional a uma grandeza C, então: A = B C Exemplos: 1) Em 8 horas, 20 caminhões descarregam 160m3 de areia. Em 5 horas, quantos caminhões serão necessários para descarregar 125m3? Horas Caminhões Volume 8 20 160 5 X 125 Identificação dos tipos de relação: Inicialmente colocamos uma seta para baixo na coluna que contém o x (2ª coluna). A seguir, devemos comparar cada grandeza com aquela onde está o x. Observe: Aumentando o número de horas de trabalho, podemos diminuir o número de caminhões. Portanto a relação é inversamente proporcional (seta para cima na 1ª coluna). Aumentando o volume de areia, devemos aumentar o número de caminhões. Portanto a relação é diretamente proporcional (seta para baixo na 3ª coluna). Devemos igualar a razão que contém o termo x com o produto das outras razões de acordo com o sentido das setas. Montando a proporção e resolvendo a equação temos: Curso Matemática Básica Algebra 22 Logo, serão necessários 25 caminhões. 2) Numa fábrica de brinquedos, 8 homens montam 20 carrinhos em 5 dias. Quantos carrinhos serão montados por 4 homens em 16 dias? Homens Carrinhos Dias 8 20 5 4 x 16 Observe: Aumentando o número de homens, a produção de carrinhos aumenta. Portanto a relação é diretamente proporcional (não precisamos inverter a razão). Aumentando o número de dias, a produção de carrinhos aumenta. Portanto a relação também é diretamente proporcional (não precisamos inverter a razão). Devemos igualar a razão que contém o termo x com o produto das outras razões. Montando a proporção e resolvendo a equação temos: 20 8 5 . 4 16 20.4.16 32 8.5 x x Logo, serão montados 32 carrinhos.3) Dois pedreiros levam 9 dias para construir um muro com 2m de altura. Trabalhando 3 pedreiros e aumentando a altura para 4m, qual será o tempo necessário para completar esse muro? Inicialmente colocamos uma seta para baixo na coluna que contém o x. Depois colocam-se flechas concordantes para as grandezas diretamente proporcionais com a incógnita e discordantes para as inversamente proporcionais, como mostra a figura a seguir. Montando a proporção e resolvendo a equação temos: Logo, para completar o muro serão necessários 12 dias. EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 1-) Calcular a altura de uma torre que projeta uma sombra de 28,80m no mesmo instante em que uma árvore de 4,2m de altura, plantada verticalmente, projeta uma sombra de 3,6m. Resolução: Altura Sombra x 28,8 4,2 3,6 Como a altura e a sombra são grandezas diretamente proporcionais, temos: 28,8 4,2.28,8 33,6 4,2 3,6 3,6 x x x Resposta: A altura da torre é 33,6m. 2-) A ração existente em um quartel de cavalaria é suficiente para alimentar 30 cavalos durante 30 dias. Quantos dias duraria a ração se existissem apenas 20 cavalos? Resolução: Número de cavalos Número de dias 30 30 20 X Como as duas grandezas são inversamente proporcionais, temos: 30 30.30 45 20 30 20 x x x Resposta: A ração duraria 45 dias. 3-) Se 25 operários trabalhando 10 horas por dia abriram um canal de 238 metros de comprimento em 17 dias, quantos operários serão necessários para abrir 686 metros do mesmo canal em 25 dias de 7 horas de trabalho? Resolução: Operários Horas / dia Comprimento N º de dias 25 10 238 17 X 7 686 25 Curso Matemática Básica Algebra 23 .Número de operários e número de horas são grandezas inversamente proporcionais. .Número de operários e Comprimento são grandezas diretamente proporcionais. .Número de operários e Números de dias são grandezas inversamente proporcionais. Assim sendo: 25 7 238 25 25 7.238.25 . . 10 686 17 10.686.17x x 10.686.17.25 70 7.238.25 x x Resposta: Serão necessários 70 operários. EXERCÍCIOS PROPOSTOS Nível 1 1) Uma máquina varredeira limpa uma área de 5100m2 em 3 horas de trabalho. Nas mesmas condições, em quanto tempo limpará uma área de 11900m2? a-) 7 horas b-) 5 horas c-) 9 horas d-) 4 horas 2) Uma gravura de forma retangular, medindo 20cm de largura por 35cm de comprimento, deve ser ampliada para 1,2m de largura. O comprimento correspondente será: a-)0,685m b-) 1,35m c-) 2,1m d-) 6,85m e-) 18m 3) Cem quilogramas de trigo fornecem 85kg de farinha. Quantos quilogramas de farinha se obtêm com 150 sacas de trigo de 75kg cada uma? 4) Quatorze pedreiros levam 180dias para construir uma casa.Quanto tempo levarão 10 pedreiros para construir a mesma casa? 5) Um trem percorre 240km em 3 horas. Quanto tempo levará esse trem, com a mesma velocidade, para percorrer 400km? 6) O eixo de um motor dá 2376 voltas em 9 minutos. Quantas voltas dará em 1h27min? 7) Uma torneira enche um tanque em 2 horas. Em quanto tempo (em minutos) 3 torneiras iguais a primeira encherão o mesmo tanque? 8) Se 16 operários levam 3 dias para completar uma obra, quantos operários seriam necessários para completar essa obra em 2 dias? 9) Qual é a altura de um edifício cuja sombra tem 6 m no mesmo instante em que um poste de 2 m de altura projeta uma sombra de 0,6 m? 10) Trabalhando durante 40 minutos, uma máquina produz 100 peças. Quantas peças essa máquina produzirá em 2 horas? 11) Para percorrer 360 km de uma estrada, um automóvel consome 30L de gasolina. Para percorrer 450 km, quanto consumirá? 12) Numa classe de 40 alunos, 18 são meninas. Qual é a taxa de porcentagem das meninas dessa classe? Nível 2 1) Um alfaiate pagou R$ 960,00 por uma peça de fazenda e R$768 por uma outra de mesma qualidade. Qual o comprimento de cada uma das peças, sabendo- se que a primeira tem 12m a mais do que a segunda? 2) De duas fontes, a primeira jorra 18 por hora e a segunda 80 . Qual é o tempo necessário para a segunda jorrar a mesma quantidade de água que a primeira jorra em 25 minutos? 3) Empregaram-se 27,4kg de lã para fabricar 24m de tecido de 60cm de largura.Qual será o comprimento do tecido que se poderia fabricar com 3,425 toneladas de lã para se obter uma largura de 0,90m? 4) Uma família composta de 6 pessoas consome, em 2 dias, 3kg de pão. Quantos quilos serão necessários para alimentar-se durante 5 dias, estando ausentes 2 pessoas? 5) Uma equipe de 15 homens extrai, em 30 dias 3600kg de carvão. Se for aumentada para 20 homens, em quantos dias conseguirá extrair 5600kg de carvão? 6) Vinte operários trabalhando 8 horas por dia, gastam 18 dias para construir um muro de 30 metros. Quanto tempo levará um a turma de 16 operários, trabalhando 9 horas por dia, para construir um muro de 255 metros? 7) Dez operários, com capacidade de trabalho igual a 45, fazem 150 metros de uma obra em 20 dias. Qual deve ser a capacidade de trabalho de 5 operários para fazer 20 metros da mesma obra em 60 dias? 8) Com 16 máquinas de costura aprontaram-se 720 uniformes em 6 dias de trabalho. Quantas máquinas serão necessárias para confeccionar 2160 uniformes em 24 dias? 9) Um avião consome 400 litros de gasolina por hora. Calcular o consumo numa etapa de 2 horas 10 minutos e 3 segundos. 10) Uma pessoa ao falir só pode pagar 17 36 do que deve. Se possuísse mais R$ 23.600,00 poderia pagar 80% da dívida. Quanto era a dívida? 11) Gastei 30% do meu salário comprando um vestido. Calcule meu salário sabendo que paguei R$ 60,00 pelo vestido. 12)Quando se aplicam R$ 2.000,00 à taxa de 12% ao ano, qual será a quantia recebida após 5 anos? Curso Matemática Básica Algebra 24 ÁLGEBRA Nivelamento CAPÍTULO VII – MATEMÁTICA FINANCEIRA PORCENTAGEM E JUROS Neste capítulo, estudaremos os juros, as taxas, os aumentos e os descontos que fazem parte de nosso cotidiano. Veja alguns exemplos EXEMPLO 1: Ao comprar uma mercadoria de R$ 40,00, o dono da loja me concedeu desconto de R$ 5,00. Qual foi o percentual relativo a esse desconto? A proporção entre o desconto e o preço inicial é de 5 40 ou 1 8 . Para sabermos o percentual, calculamos uma fração equivalente a essa proporção, cujo denominador seja 100. Sendo x o percentual, temos: 100 x = 1 8 100 8 = 12,5 Assim, concluímos que o desconto foi de 12,5%. EXEMPLO 2: O salário de uma pessoa passou de R$ 70,00 para R$ 100,00. Qual o foi percentual do aumento? Como o aumento foi de R$ 30,00, a proporção entre o aumento e o salário era de 30 70 = 3 7 . Sendo x o percentual, temos: 100 x = 3 7 7x = 300 42,85 Portanto, o aumento foi de aproximadamente 42,85%. Observação: A proporção ou o percentual que representa o aumento é chamado de taxa de aumento. Assim, no exemplo acima, a taxa de aumento foi de 3 7 ou 42,85%. EXEMPLO 3: Oferecendo um desconto de 20% para pagamento à vista, a quanto sairia um artigo cujo preço é R$ 48,00? Desconto de 20% sobre o preço = 20% de 48,00 = 0,20 x 48 = 9,6 Logo, o preço à vista seria de: R$ 48,00 - R$ 9,60 = R$ 38,40 Juros De modo geral, os juros são expressos como uma porcentagem, que é chamada taxa de juros. Assim, há os juros que correspondem à compra de uma mercadoria a prazo, ao atraso de uma conta, ao empréstimo de dinheiro etc. Observe: EXEMPLO 4: Depositando-se R$ 600,00 numacaderneta de poupança, ao final do mês obtêm-se R$ 621,00. Calcule a taxa de porcentagem do rendimento. R$ 600,00 é a quantia principal, também chamada apenas de principal. R$21,00 é o rendimento, que foi obtido subtraindo-se 600 de 621. Devemos calcular a taxa, ou seja, “quantos por cento” correspondem ao rendimento obtido, R$ 21,00. Vamos escrever a regra de três observando que, se a taxa de porcentagem do rendimento fosse de 100%, então o rendimento seria igual ao principal (R$ 600,00). A taxa x%, procurada, corresponde ao rendimento obtido (R$ 21,00). R$ % 600,00 100 21,00 x Neste caso, a regra de três é direta, pois, aumentando-se o rendimento, a taxa correspondente também aumentará. Logo: 600 21 = 100 x 600 . x = 21 . 100 600 x = 2.100 2.100 600 = 3,5 Assim, a taxa de rendimento é de 3,5%. EXEMPLO 5: Ao vender um imóvel, um corretor ganhou de comissão 5% do valor da venda, recebendo R$ 2.500,00. Qual foi o valor da venda? Vamos organizar os dados: R$ 2.500,00 é o valor da porcentagem recebida; 5% é a taxa de porcentagem; x é o valor da venda do imóvel. R$ % X 100 2500,00 5 5.x=2.500.100 5x=250.000 x= 250.000 5 = 50.000 O preço de venda do imóvel foi de R$ 50.000,00 . EXEMPLO 6 Pedi um empréstimo de R$ 10.000,00 a um banco, que me cobrará 8% de juro mensal. Quanto pagarei de juro? R$ 10.000,00 é o capital; 8% é a taxa de juro; Curso Matemática Básica Algebra 25 Juro é a quantia que pagarei mensalmente em troca do empréstimo. R$ % 10000,00 100 X 8 Novamente vamos resolver o problema por uma regra de três direta, pois a taxa e o juro variam da mesma forma. 10.000 x = 100 8 100 x = 80.000 x = 80.000 100 = 800 Pagarei de juro pelo empréstimo R$ 800,00 por mês. EXEMPLO 7: Pedro comprou um eletrodoméstico por R$ 100,00 e pretende pagá-lo em quatro prestações iguais. Consultando uma tabela, o vendedor diz que cada uma das prestações sairá por R$ 37,00. Qual o valor da taxa de juros embutida na compra? Sabendo que R$ 37,00 x 4 = R$ 148,00, temos um aumento de R$ 48,00 sobre o preço à vista, ou seja, um aumento de 48%. Dividindo esse percentual por meses, temos 48 4 = 12. Portanto, a taxa de juros foi de 12% ao mês. Nesse exemplo os juros são todos iguais porque foram calculados sobre o mesmo valor (R$ 100,00). EXEMPLO 8: Uma pessoa consegue um empréstimo de R$ 500,00 reais para pagar ao fim de quatro meses. O banco cobra uma taxa de juros de 18% ao mês. Qual será o total da quantia a ser paga por essa pessoa ao final desse período? Juros por mês: R$ 500,00 x 0,18 = R$ 90,00 Total de juros: R$ 500,00 x 0,18 x 4 = R$ 360,00 Total devolvido ao banco: R$ 500,00 + R$ 360,00 = R$ 860,00. Assim, o total da quantia a ser paga por essa pessoa será de R$ 860,00. Os Juros Simples Denominamos juros simples aqueles que são calculados sempre a partir do capital inicial. Os juros simples são, portanto, diretamente proporcionais ao capital e ao tempo de aplicação. Dando nome aos bois: Capital é uma determinada quantia de dinheiro, tomada por empréstimo. Montante é o total a ser pago por essa quantia. No exemplo anterior, o capital foi de R$ 500,00 e o montante foi de R$ 860,00. Há uma fórmula matemática para o cálculo dos juros, que pode ser expressa por: j = C . i . t 100 Onde: j = juro c = capital i = taxa de juro. t = temp. O montante é a soma do capital com os juros calculado: m = c + j Assim sendo, um capital C aplicado a uma taxa i% ao mês, durante t meses, rende juros j. Observação: A taxa i e o tempo t referem-se sempre à mesma unidade de tempo, qualquer que seja ela (dias, semanas, meses, anos,...). . Para efeito de cálculo, o ano é considerado de 12 meses de 30 dias cada um. Os juros compostos Denominamos juros compostos aqueles que são calculados a partir do montante que é a soma do capital inicial com os juros. Os juros usados no Mercado Financeiro são os chamados juros compostos. Observe o exemplo. EXEMPLO 9: Uma pessoa tomou um empréstimo de R$ 200,00 reais, a juros de 10% ao mês. Ao final de um mês, essa pessoa deverá o montante de: J = R$ 200,00 x 0,10 x 1 = R$ 20,00. M = R$ 200,00: 20 = R$ 220,00. Se essa dívida for adiada por mais um mês, haverá um novo acréscimo. Veja: J = R$ 220,00 x 0,10 x 1 = R$ 22,00. M = R$ 220,00 + 22 = R$ 244,00. Esse tipo de juro, calculado ao fim de cada período sobre o montante anterior é chamado de juro composto. Aumentos e descontos sucessivo. Imagine que um produto sofra dois aumentos sucessivos de 20% e 30%. Qual será a taxa de aumento. Muita gente pensa que esse aumento pode ser calculado pela soma dos percentuais (30% + 20% = 50%); no entanto, esse raciocínio é incorreto. Veja o cálculo correto para essa questão. Vamos imaginar um produto que custa R$ 100,00 (podemos comparar com o preço igual a 100, pois é o mesmo que comparar com a unidade); como o primeiro aumento é de 20% sobre R$ 100,00 (0,20 x R$ 100,00 = R$ 20,00) temos um montante de R$ 120,00. Sabendo que o segundo aumento é de 30% sobre R$ 120,00 (0,30 x R$ 120,00 = R$ 36,00), o preço do produto é elevado a R$ 120,00 + R$ 36,00 = R$ 156,00. Portanto, o aumento é de R$ 56,00 sobre um preço de R$ 100,00. E a taxa total é de. 5. = 0,56 = 56%. Vejamos outros exemplos. EXEMPLO 10: O preço de um artigo sofreu dois descontos sucessivos de 15% e 12%. Qual foi a taxa total de descontos? Já vimos que podemos comparar o preço do artigo com o valor de R$100,00. Com o desconto de 15% sobre R$ 100,00 (0,15 x R$ 100,00 = R$ 15,00), o artigo passa a custar R$ 85,00. Com o segundo Curso Matemática Básica Algebra 26 desconto é de 12% sobre R$ 85,0 (0,12 x R$ 85,00 = 10,20), o preço do artigo vai para R$ 74,80. Sabendo que desconto foi de. 25. 2. = 0,252%. Veja que o preço do artigo passou de 100 reais a 74,80, sofrendo um desconto total de 100 - 74,80 = 25,20. EXEMPLO 11: Sabendo que um produto em promoção é vendido com 20% de desconto qual será a porcentagem de aumento com relação ao preço normal? Desconto: 20% sobre 100 = 0,20 x R$ 100,00 = R$ 20,00. Portanto, o produto é vendido a um preço promocional de R$ 100,00 - R$ 20,00 = R$ 80,00. Para retornar ao preço inicial ele deve ter um aumento de R$ 20,00 sobre o valor de R$ 80,00. Ou seja, 20 80 = 1 4 = 0,25. Assim, a taxa de aumento deverá ser de 25%. À vista ou à prazo? Muitas lojas costumam atrair os consumidores com promoções do tipo: 20% DE DESCONTO À VISTA OU EM DUAS VEZES SEM ACRÉSCIMO No caso de um artigo que custa R$ 100,00, vejamos as opções oferecidas. À vista com 20% de desconto. R$ 100,00 x 0,20 = R$ 20,00. R$ 100,00 - R$ 20,00 = R$ 80,00. O artigo sairá por R$ 80,00. Em duas vezes sem acréscimo. 100 : 2 = R$ 50,0. O artigo sairá por duas prestações de R$ 50,00, cada. Qual a porcentagem da taxa de juros embutida no preço do artigo? Como a diferença entre o pagamento à vista e a prazo é de R$ 20,00, temos. R$ 20,00 80,00 = 1 4 = 0,25 Portanto, a taxa de juros embutida no preço é 25%. EXERCÍCIOS PROPOSTOS Nível 1 1) Ao vender um objeto por R$ 90,00, uma pessoa obteve um lucro de 20%. Quanto deve ter lhe custado esse objeto? 2) Os funcionários de uma empresa foram agrupados em três faixas etárias (A, B e C), que correspondem, respectivamente, às idades de 18 a 25 anos, de 25 a 35anos e acima de 35 anos. O gráfico abaixo indica o total de funcionários em cada faixa etária. Indique a afirmação errada: a) B tem 50% a mais que A. b) A tem 50% a mais que C. c) B tem 200% a mais que C. d) C tem 50% a menos que A. e) A tem 50% a menos que B e C juntos. 3)Qual o aumento total correspondente a dois aumentos sucessivos de 20% e 30%. 4)Sabendo que o salário de Pedro passou para R$ 450,00, após um reajuste de 70%, responda: qual era o salário de Pedro antes do aumento? 5)Calcule 8% de 30 centésimos de 0,03 em forma percentual. 6)Calcule 20% dos 40% de 4 milésimos, apresentando o resultado sob a forma de fração irredutível. 7)Um livro que marcava o preço de R$ 600,00, ao ser vendido sofreu uma depreciação de 2 3 dos 3 5 de 75%. O livro foi vendido por quanto? 8) Numa cidade de 50000 habitantes, 42000 têm menos de 40 anos de idade. Qual a porcentagem dos que têm 40 anos ou mais? 9) Uma casa é comprada por R$345.000,00 e vendida por R$386.400,00. O lucro foi de: a) 8% b) 10% c) 12% d) 15% e) 18% 10) Uma certa mercadoria, que custava R$12,50, teve um aumento, passando a custar R$13,50. A majoração sobre o preço antigo é de: a) 2,0% b)10,0% c) 12,5% d)8,0% e) 10,8% 11) Em uma promoção numa revenda de carros, está sendo dado um desconto de 18% para pagamento à vista. Se um carro é anunciado por R$16.000,00, então o preço para pagamento à vista desse carro será: a) R$13.120,00 b) R$13.220,00 c) R$13.320,00 d) R$13.420,00 e) R$13.520,00 Nível 2 1) O preço de certa mercadoria aumentou de 250%. Para que o preço da mercadoria volte a ser o que Curso Matemática Básica Algebra 27 era antes do aumento, de quanto se deve diminuir o novo preço da mercadoria? 2) Um capital é empregado à taxa de 8% ao ano. No fim de quanto tempo os juros simples produzidos ficam iguais a 3 5 do capital? 3) O salário de Antônio é igual a 90% do de Pedro. A diferença entre os salários é de R$500,00. O salário de Antônio é: a) R$5.500,00 b) R$45.000,00 c) R$4.000,00 d) R$ 4.500,00 e) R$3.500,00 4) Um capital C colocado a render juros simples durante 18 meses produziu o montante de R$ 63.000,00. Colocado nas mesmas condições durante 2 anos produziu o montante de R$ 72.000,00. Qual a taxa anual? 5) De certa população, 12% de seus membros foram afetados por uma doença epidêmica. Das pessoas atingidas pela doença, 20% morreram. Qual a porcentagem da população que morreu vitimada pela doença? a) 2,4% b) 1,8% c) 3,6% d) 3,2% e) 0,8% 6) É correto afirmar que 5% de 8% de x é igual a: a) 0,045 de x b) 4% de x c) 40% de x d) 0,004% de x e) 0,4% de x 7) A casa do Sr.Rafael foi adquirida através do sistema financeiro de habitação. A prestação mensal de sua casa aumentou 30%. Mas, por recurso judicial, a partir deste mês, aquele que pagar até o 5° dia útil do mês tem direito a um desconto de 20%. Se o Sr. Rafael pagou sua casa no dia 02(dois), o aumento real sobre a prestação do mês anterior foi de: a) 10% b) 8% c) 6% d) 4% e) 2% 8) Produção e vendas, em setembro, de três montadoras de automóveis Montadora Unidades produzidas Porcentagem vendida A 3.000 80% B 5.000 60% C 2.000 X% Sabendo-se que nesse mês as três montadoras venderam 7.000 dos 10.000 carros produzidos, o valor de x é: 9) Um lojista sabe que, para não ter prejuízo, o preço de venda de seus produtos deve ser o mínimo 44% superior ao preço de custo. Porém ele prepara a tabela de preços de venda acrescentando 80% ao preço de custo, porque sabe que o cliente gosta de obter desconto no momento da compra. Qual é o maior desconto que ele pode conceder ao cliente, sobre o preço da tabela, de modo a não ter prejuízo? a) 10% b) 15% c) 20% d) 25% e) 36% 10) Sobre o preço de um carro importado incide um imposto de importação de 30%. Em função disso, o seu preço para o importador é de R$19.500,00.Supondo que tal imposto passe de 30% para 60%, qual será, em reais, o novo preço do carro, para o importador? a) R$22.500,00 b) R$24.000,00 c) R$25.350,00 d) R$31.200,00 e) R$39.000,00 11) Um negociante vendeu um objeto por R$1232, tendo um prejuízo de 12% sobre o preço de custo. Qual o preço de custo? 12) Jorge vendeu a Carlos sua motocicleta com um lucro de 20% sobre o preço que vendeu. Tendo a moto custado a Jorge a importância de R$6.400, quanto pagou Carlos? 13) Uma pessoa adquiriu uma bicicleta por R$4.000 e revendeu com um lucro de 20% sobre o preço de venda. Por quanto a revendeu? 14) Um terreno quadrado de 256 ares de superfície, foi comprado por R$6.400 e logo depois vendido por R$89.600. Pergunta-se: qual o lucro por metro quadrado? 15) A área da superfície de uma esfera cresce 4,04% quando o raio dessa esfera sofre um aumento de: a) 3% b) 2,25% c) 2,2% d) 2% e) 1,5% Curso Matemática Básica Álgebra 28 ÁLGEBRA Nivelamento CAPÍTULO VIII – OPERANDO COM POTÊNCIAS OPERANDO COM POTÊNCIAS Operações com potências são muito utilizadas em diversas áreas da Matemática, e em especial no cálculo algébrico. O conhecimento das propriedades operatórias da potenciação pode facilitar a resolução de cálculos com expressões algébricas, que de outra forma seriam bastante trabalhosos. Para estudar essas propriedades, vamos antes rever algumas definições de potências com expoentes inteiros e bases reais. Potenciação, por definição, é uma forma prática e simples de se representar uma multiplicação de fatores iguais. Na potenciação, o fator da multiplicação chama-se base e o número de vezes que o fator se repete é representado pelo expoente. Definição: Seja a um número real e n um número natural maior que 1. Potência de base a e expoente n é o produto de n fatores iguais a a. Representa-se a potência pelo símbolo an. Assim: an = a . a . a ….. a, para todo n n vezes Por exemplo: 5 x 5 = 25 5² = 25 Onde 5 é a base e 2 é o expoente. Lê-se: 5 ao quadrado. 2 x 2 x 2 = 8 2³ = 8 Onde 2 é a base e 3 é o expoente. Lê-se: 2 ao cubo. 3 x 3 x 3 x 3 = 81 34 = 81 Onde 3 é a base e 4 é o expoente. Lê-se: 3 à 4ª potência. De maneira geral, podemos escrever: a x a x a ...x a = an (a vezes a n vezes) n vezes Alguns casos especiais da potenciação: a 1 = a para qualquer a a 0 = 1 se a ≠ 0 a-n = 1 na se a ≠ 0 Além dessas definições, convenciona-se ainda que: - 3² significa - (3)² = - (3 . 3) = - 9 e (- 3)² = (- 3) . (- 3) = + 9 Portanto: - 3² ≠ (- 3)² Isso nos leva a concluir que, se a base é um número negativo e está elevada a um expoente positivo, é indispensável o uso dos parênteses. Caso os parênteses não sejam utilizados o resultado encontrado poderá ser incorreto. Vejamos alguns exemplos numéricos de aplicação das propriedades vistas até aqui: 70= 1 61 = 6 -22 = -4 (-2)2 = +4 3-2 = 1 3² = 1 9 31( ) 2 = 3 1 1 ( ) 2 = 1 1 ( ) 8 = 8 Para calcular o valor de uma potência, quase sempre precisamos efetuar a multiplicação equivalente. Assim, por exemplo, para comparar duas ou mais potências é necessário conhecer antes os seus valores. Por exemplo: As potências 3-2 e (-3)-2 são iguais ou diferentes? 3-2 = 1 3² = 1 9 e (-3)-2= 1/(-3)-2 = 1 9 Portanto as duas potências são iguais e podemos escrever: 3-2 = (- 3)-2 Qual é a maior 6-2 ou -62? 6-2 = 1 6² = 1 36 ou -62 = -(6.6) = -36 Vimos que 6-2 resulta num número positivo e -62 resulta num número negativo. Todo número positivo é maior que qualquer número negativo. Logo: 6-2 > -62. Qual é o número menor 51( ) 2 ou 31( ) 2 ? 5 1 1 1 1 1 1 1 . . . . 2 2 2 2 2 2 32 e 3 1 1 1 1 1 . . 2 2 2 2 8 Se as frações fossem positivas, a menor seria a que tem o maior denominador, portanto 1 32 . Curso Matemática Básica Algebra 29 Como as frações são negativas o resultado é ao contrário e teremos como resposta: 31( ) 2 > 51( ) 2 . Sugestão: represente as frações obtidas na reta numérica. Para efetuar operações com potências, também é necessário calcular antes o valor de cada potência. Por exemplo: 32 + 23 = 9 + 8 = 17 53 – 72 = 125 - 49 = 76 23· . 32 = 8 . 9 = 72 42: 23 = 16 : 8 = 2 - Casos especiais de potenciação 1) O expoente é zero e a base é um número qualquer diferente de zero: a potência, por convenção, é sempre igual a 1. Logo a0 = 1 2)O expoente é igual a 1 e a base é qualquer número: a potência é sempre igual à base. Logo: a1 = a 3)A base é igual a 1 e o expoente é qualquer número diferente de zero: a potência é sempre igual a 1. Por exemplo: 15 = 1.1.1.1.1 4)A base é zero e o expoente é qualquer número diferente de zero: a potência é sempre igual a zero. Por exemplo: 03 = 0.0.0 5)A base é 10 e o expoente é qualquer número diferente de zero: a potência é um número que começa com 1 e tem um número de zeros igual ao expoente. Por exemplo: 104 = 10.000 Propriedades da potenciação Vamos apresentar agora as propriedades operatórias, no caso especial das potências de bases iguais. Nesses casos, podemos resolver a multiplicação sem efetuar as potências e obteremos o resultado em forma de potência. Multiplicação de potências de bases iguais 4 2 4 2 62 .2 2 2 4 vezes porque 4 22 .2 = 2x2x2x2x2x2 2 vezes 5 3 5 ( 3) 5 3 27 .7 7 7 7 Generalizando, para multiplicar potências de bases iguais, repetimos a base e somamos os expoentes. am . an = am+n Divisão de potências de bases iguais 4 2 2 5 5.5.5.5 5.5 5 5 5.5 3 3 2 5 2 7 7 7 7 4 4 6 2 6 9 9 9 9 Então, para dividir potências de bases iguais, repetimos a base e subtraímos os expoentes. am : an = am-n Potenciação de potência (32)3= (32) . (32) . (32) = 32 x 3 = 36 3 vezes Então, para elevar uma potência a um expoente, repetimos a base e multiplicamos os expoentes. (am)n = am.n Distributividade da potenciação em relação à multiplicação 3 2 3 2 3 . 2 3 . 2 3 2.2.2.3.3.3 8.27x x x x 2 2 2 2 2 2 1 1 5 7 5 7 5 75 7 x x xx Para elevar um produto a um expoente, elevamos cada fator ao mesmo expoente. (a . b)m = am . bm Distributividade da potenciação em relação à divisão 2 7 3 = 7 7 . 3 3 7 7 . 3 3 2 2 7 3 2 vezes 3 3 3 4 4 5 5 Para elevarmos um quociente (ou uma fração) a um expoente, elevamos o dividendo e o divisor (ou o numerador e o denominador) ao mesmo expoente. Curso Matemática Básica Algebra 30 m m ma b a b ou ( )m a b = m m a b - Observações Se os expoentes forem inteiros negativos, todas as propriedades já descritas também valem. Lembrar, porém, que nestes casos as bases devem ser diferentes de zero. Aplicações Como já foi dito no início da aula, uma das maiores aplicações das propriedades operatórias das potências de bases iguais está no cálculo algébrico. Foram efetuadas em aulas passadas a adição e a subtração de expressões algébricas. Vejamos nos exemplos, a multiplicação e a divisão dessas expressões e verificaremos o uso constante das propriedades estudadas. 2 3 5 10 2 2 1 2 2 2 2 4 3 2 3 3 3 3 3 3 3 2 6 7 5 4 3 5 3 4 3 2 . . . 1 . . .1 2 2 . . 8 . 4 . 4 4 2 3 . 2 . 3 . 2 3 x x x x y y y y y y y y y y y xy x y x y x x x x x x x x x x x x x x As propriedades podem ser usadas em expressões numéricas como uma forma de simplificação dos cálculos. Veja: 7 5 13 2 3 6 2 4 2 3 2 3 4 1 4 5 2.128.32 2.2 .2 2 4 16 4 4 4 5 .5 5 .5 5 5 5 625 5 5 Curiosidades 1. De onde surgiu a expressão ao quadrado para expressar um número elevado à 2º potência? Por exemplo, 3². Os nove pontos formam um quadrado de lado com 3 pontos. Por isso dizemos que 9 é o quadrado de 3. 2. De onde surgiu a expressão ao cubo para expressar um número elevado à 3º potência? Por exemplo 2³. Na figura estão marcados 8 pontos que formam um cubo de lado com 2 pontos. Por isso, dizemos que 8 é o cubo de 2. EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 1-) Calcular 23;(-2)3; -23 Resolução: a-) 23 = 2.2.2=8 b-) (-2)3 = (-2).(-2).(-2) = -8 c-) –23 = -2.2.2 = -8 2-) Calcular 24, (-2)4, -24 Resolução: a-) 24 =2.2.2.2 = 16 b-) (-2)4 = (-2).(-2).(-2).(-2) = 16 c-) –24 = -2.2.2.2 = -16 3-) Calcular: 3 2 41( ) , (0,5) , (0,1) 5 Resolução: a-) 3 1 1 1 11( ) . . 5 5 5 5 125 b-) (0,5)2 = (0,5).(0,5) = 0,25 c-) (0,1)4 = (0,1).(0,1).(0,1).(0,1) = 0,0001 4-) Calcule (-5)2 – 32+20 (-5)2=(-5).(-5)=25 -32= -3.3= -9 20 =1 Assim, (-5)2 - 32 + 20 = 25 – 9 + 1 = 17 EXERCÍCIOS PROPOSTOS 1) Calcular a) 23 b) 210 c) 33 d) 43 e) 102 f) 1002 g) (3/4)2 2 2 3 ) 4 5 ) 6 h i J) (1,02)2 K) 13 2) Verifique se as sentenças são verdadeiras (V) ou falsas (F): a)( ) 4-2 = - 16 b)( ) 7-3. 73 = 1 c) ( ) 1 xx = x2 d) ( ) -3-2 = 1 9 3) Qual é o maior 21( ) 5 ou 31( ) 5 ? 4) Calcular: a) (-3)2 b) (-3)3 c) (-2)4 d) (-2)5 e) -32 f) -33 Curso Matemática Básica Algebra 31 2 3 2 ) 3 1 ) 5 g h 5) Calcular: a) 40 b) 50 c) (-6)0 d) -60 0 0 0 0 2 ) 3 3 ) 4 ) ( 4) )0 e f g h 6) Calcular: a) 2-2 b) (-5)-3 c) –2-3 3 1 3 1 3 1 2 1 ) 2 2 ) 3 3 ) 5 2 ) 3 3 ) 5 2 ) 3 d e f g h i 7) Calcular: a) 23 x 22 = b) 103 :10 = c) 23 x 33 = d) 303 : 63 = e) ((23)2)1 = f) ((32)5)0 = g) 322 = h) 232 = i) 44 :26 = j) 95 :32 = k) 272:93 = l) 93:32 = 8) Calcular: a) 811/2 = b) 81/ 3 = c) 321/ 5 = d) 813/ 4 = e) 1/3827 f) 2/3125 8 g) 8 –1/ 3 = h) 3/ 41 16 i) (-27)1/ 3 = j) –81/3 = l) –21/2 = 9) Se 2x = 4, qual é o valor de 21+x? E qual o valor de 23-x? 10) Efetue as operações nas seguintes expressões algébricas: a) x3 . (x + x2 + x4) = b) (7x5 - 8x4) : x4 = c) (6x3 + 3x2) : (-3x) = d) (x2 + y) . xy = RADICIAÇÃO Vejamos agora a operação inversa da potenciação, a radiciação. Considere a pergunta: qual é o número que elevado ao quadrado dá 81? Você sabe que 9.9 = 81. Então: 9² = 81 e 81 =9, que se lê: a raiz quadrada de 81 é 9. Definição: Seja a um número real e n um número natural não–nulo. O número x é chamado raiz enésima de a se, e somente se, elevado ao expoente n reproduz a. x é raiz enésima de a xn = a Organizamos uma tabela de quadrados para facilitar a determinação da raiz quadrada. Veja: Número 0 1 2 3 4 5 6 7... Quadrado 0 1 4 9 16 25 36 49. .. Veja que, na 2º linha (a dos quadrados) não aparecem todos os números. Os números que não aparecem não são quadrados e, por isso, não possuem raiz quadrada natural. Por exemplo: 2 não tem raiz quadrada natural. Vejamos agora a inversa do cubo (3º potência). Qual é o número que elevado ao cubo dá 27? Vejamos uma tabela de cubos: Número 0 1 2 3 4 5 6 7... Cubo 0 1 8 27 64 125 216 243. .. Assim, podemos responder à pergunta: 33 = 27 e 3 27 = 3 que se lê: a raiz cúbica de 27 é 3. a raiz cúbica é a inversa do cubo; o sinal é o radical e o 3 é o índice. Assim como no quadrado, podemos observar que nem todo número natural possui raiz cúbica natural. Por exemplo: 93 não tem raiz cúbica natural. - Existência e notação em Da definição conclui-se que: determinar todas as raízes enésimas de a é o mesmo que determinar as soluções da equação xn = a . Conclui-se, então, que: Curso Matemática Básica Algebra 32 a) a = 0 e n (pertence aos naturais não nulos) A única raiz enésima de zero é o próprio zero e é representada pelo símbolo 0n . Logo 0n = 0 , n * b) a 0 e n par (e não-nulo) O número a possui duas raízes enésimas. Estas duas raízes são simétricas. A raiz enésima positiva de a, também chamada de raiz aritmética de a, é representada pelo símbolo n a . A raiz enésima negativa de a, por ser simétrica da primeira, é representada pelo símbolo - n a . Exemplo: O número 81 tem duas raízes quartas. A raiz quarta positiva de 81 é representada pelo símbolo 4 81 e vale 3. A raiz quarta negativa de 81 é representada pelo símbolo - 4 81 e vale -3. Assim sendo: As raízes quartas de 81 são 3 e – 3. c) a 0 e n par (e não-nulo) Não existe raiz com índice n par de número negativo. Exemplo: Não existe raiz quadrada de –9, pois não existe nenhum número real x, tal que x2= -9 d) a 0 e n ímpar O número a possui uma única raiz enésima. Esta raiz tem o mesmo sinal de a e é representada pelo símbolo n a . Exemplos: a) O número 8 tem uma única raiz cúbica, que é representada com o símbolo 3 8 e vale 2. b) O número –8 tem uma única raiz cúbica, que é representada pelo símbolo - 3 8 e vale –2. - Observações a) No símbolo n a dizemos que : o sinal é o radical; a é o radicando; n é o índice da raiz. b) Por convenção, na raiz quadrada, omite-se o índice. Escreve-se , por exemplo, 4 em lugar de 2 4 . - Propriedades Sendo a e b números reais positivos e n um natural não-nulo, valem as seguintes propriedades: a) Radicais de mesmo índice Para multiplicar, mantém-se o mesmo índice e multiplicam-se os radicandos. n a . n b = .n a b Para dividir, mantém-se o mesmo índice e dividem- se os radicandos. n a n b = n a b , b 0 b) Para calcular uma raiz de outra raiz, mantém-se o radicando e multiplicam-se os índices. n m a = .n m a , m * c) Calcular a raiz e em seguida a potência é o mesmo que calcular a potência e em seguida a raiz. ( n a ) m = n ma , m d) Multiplicar ou dividir índice e expoente por um mesmo número não altera o resultado. n ma = . .n p m pa , m , p * Observação: Mantidas as respectivas restrições, as propriedades apresentadas são válidas também para radicandos negativos, desde que nestes casos o índice seja ímpar. - Potência de expoente racional Seja a um número real positivo, n um número natural não-nulo e m n um número racional na forma irredutível. A potência de base a e expoente racional m n é definida por: / nm n ma a Valem para as potências de expoente racional as mesmas propriedades válidas para as potências de expoente inteiro. - Racionalização de denominadores Racionalizar o denominador de uma fração significa eliminar todos os radicais que existem no denominador da mesma, sem, porém, alterar seu valor. Exemplo: Note que 2 2 2 3 2. 3 2 3 . 33 3 3 ( 3) Conclui-se que 2 3 3 é igual a 2 3 e possui o denominador racionalizado. Curso Matemática Básica Algebra 33 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 1-) Simplificar 72 Resolução: 72 8.9 8. 9 2 2.3 6 2 2-) Simplificar 3 54 Resolução: 3 33 3 354 27.2 27. 2 3 2 3-) Simplificar 17 29 . 58 34 Resolução: 17 29 17 29 17.29 . . 58 34 58 34 58.34 17.29 1 1 1 1 2.29.2.17 2.2 4 24 4-) Reduzir os radicais 2 e 5 3 ao mesmo índice 10 Resolução: 2.5 102 1 1.5 5 102 2 2 2 32 5 5.2 101 1.2 25 103 3 3 3 9 Resposta: 10 32 e 10 9 . 5-) Transforme em único radical a expressão 52. 3 Resolução: Devemos reduzir os radicais dados para o mesmo índice 10 (que é o mínimo comum entre 2 e 5) e em seguida usamos uma das propriedades das raízes. Veja: 5 10 10 10 102. 3 32. 9 32.9 288 6-) Escreva na forma de um único radical a expressão 6 5 4 3 2 2 Resolução: 6 6.2 125 5.2 10 10 1212 93.44 123 3.3 9 2 2 2 2 2 22 2 2 7-) Simplifique 2 Resolução: 1/82.2.2 82 2 2 2 8-) Racionalize: 5 7 8 Sabemos que 5 35 58 2.2.2 2 .Mutiplicar numerador e denominador da fração por 5 22 teremos: 5 5 553 2 3 2 52 . 2 2 .2 2 2 ,logo: 5 5 5 52 2 2 2 5 5 5 5 53 3 2 55 53 2 7 7 7 2 7 2 7 2 7 2 28 2 2 2 22 . 2 57 4 2 EXERCÍCIOS PROPOSTOS 1) Escreva e calcule: a) treze ao quadrado; b) quatro ao cubo. 2) Com 25 pontos é possível formar um quadrado, assim: Se for possível, forme um quadrado desse tipo com: a) 9 pontos b) 10 pontos c) 16 pontos 3) Calcule: a)81 b) 120 c) 80 d) 14 e) 1010 4) Calcule: a) 49 b) 64 c) 1 d) 100 e) 36 5) Calcule: a) 3 8 b) 3 1 c) 3 1000 d) 3 64 e) 3 0 6) Calcule: a) 81 b) - 81 c) 3 64 d) 3 64 7) Calculando-se 2 51 243 , obtém-se: Curso Matemática Básica Algebra 34 a)-81 b) –9 c) 9 d) 81 e) um número não real8) O valor de 3 2(9) +(32)0,8 é: a) 43 b) 25 c) 11 d) 36 e) 17 9) Simplificando-se o radical 13 12 5 3 3 3 2 : 2 , obtém-se: a) 243 2 b) 81 2 c) 729 d) 243 e) 729 2 10) A expressão com radicais 8 18 2 2 é igual a: a) 2 b) 12 c) 3 2 d) 8 11) A expressão 18 50 é equivalente a: a) 2 17 b) 34 2 c) 8 2 d) 5 3 e) 2 2 12) Escrever a expressão 32 2 2 na forma de um único radical. 13) Escrever na forma de um único radical, supondo a>0 e b>0: a) 32. 3 b) 3 4.a b c) 5 2 a a 14) Racionalize o denominador das seguintes frações: a) 1 5 b) 3 3 c) 1 2 2 d) 3 2 3 15) Calcular o valor numérico da expressão 1 1 6 2 2 6 4 1729 9 2 Curso Matemática Básica Álgebra 35 ÁLGEBRA Nivelamento CAPÍTULO IX – FATORAÇÃO EXPRESSÕES ALGÉBRICAS Expressão numérica é aquela que apresenta uma seqüência de operações e de números. Também já sabemos que as letras são usadas em Matemática para representar números desconhecidos ou para generalizar propriedades e fórmulas da Geometria, por exemplo. As expressões que apresentam letras, além de operações e números são chamadas expressões algébricas e as letras são as variáveis. Todo número natural multiplicado por 1 é igual a ele mesmo. Em linguagem matemática, essa propriedade pode ser escrita da seguinte maneira: x . 1 = x Onde x representa um número natural qualquer. Veja o exemplo: Uma pessoa ganha R$ 20,00 por dia de trabalho. Para calcular quanto essa pessoa ganhará, após alguns dias de trabalho, podemos escrever a expressão algébrica: 20. x, onde x representa o número de dias trabalhados. Se a pessoa trabalhar dois dias, receberá R$ 20,00 x 2 = R$ 40,00. Se a pessoa trabalhar dez dias, receberá R$ 20,00 x 10 = R$ 200,00. Portanto, a expressão algébrica nos permite calcular o ganho dessa pessoa, por meio da multiplicação da variável x que é número de dias trabalhados, é: Ganho= 20.x A expressão algébrica da área de um quadrado de x cm de lado é determinada elevando-se a medida do seu lado ao quadrado. Veja: Área = x² x Assim, podemos determinar a área de qualquer quadrado por meio da substituição da variável x pela medida do lado do quadrado. Observações: 1º) Nas expressões algébricas não é usual se escrever o sinal de multiplicação, veja: 2 . x se escreve 2x a . b se escreve ab 2º) Podemos ter expressões algébricas com mais de uma variável ou ainda sem variável: 2xy : expressão com duas variáveis: x e y 5a² b c³: expressão com três variáveis: a, b e c 25 : expressão sem variável. Valor numérico Quando substituímos as variáveis de uma expressão por números e efetuamos as operações indicadas, o resultado encontrado é o valor numérico da expressão. O valor numérico da expressão 5x + 4 para x = 2, por exemplo, é: 5 x 2 + 4 = 10 + 4 = 14 Sabendo que a expressão ab representa a área de um retângulo, responda: Qual a área de um retângulo com dimensões a = 2,5 cm e b = 4 cm. O valor numérico de ab é: 2,5 x 4 = 10 Logo, a área do retângulo é 10 cm². As expressões algébricas que não apresentam adições e subtrações entre os números e as variáveis, são chamadas de monômios. Por exemplo: 6x, 3x²y² ab, 10 etc. A parte numérica de um monômio é o coeficiente e a outra parte formada por letras é a parte literal. De acordo com os exemplos anteriores, vamos destacar o coeficiente e a parte literal de cada monômio: 6x → coeficiente: 6 3x ² y² →coeficiente: 3 Parte literal: x Parte literal: x ² y² 10 → coeficiente 10 parte literal: não tem ab → coeficiente: 1 (ab é o mesmo que 1 ab) Parte literal: ab Dois ou mais monômios que possuem a mesma parte literal e coeficientes diferentes são chamados de monômios semelhantes. Para somar ou subtrair monômios eles devem ser semelhantes. Caso contrário a adição e a subtração serão apenas indicadas e não efetuadas. A expressão seguinte é um exemplo de operações com monômios: 4xy + 7xy - 5xy = (4 + 7 - 5)xy = 6xy Veja outro exemplo: No retângulo abaixo, assinalamos as medidas dos seus lados em cm. De acordo com a figura, vamos determinar a expressão algébrica mais simples (com menos termos) que representa o perímetro desse retângulo. x-3 2x + 1 Curso Matemática Básica Álgebra 36 O perímetro de um retângulo é calculado somando- se as medidas de seus lados: 2 (2x + 1) + 2 (x - 3) = Propriedade distributiva da multiplicação. = 4x + 2 + 2x - 6 = Propriedade comutativa da adição. = 4x + 2x + 2 - 6 = Efetuando-se as operações dos monômios semelhantes. Portanto, a expressão mais simples que representa o perímetro do retângulo acima é 6x - 4. Polinômios Uma expressão formada por adições e subtrações de monômios é chamada de polinômio (poli = muitos). Uma expressão como 4a²² - 7ab + b²² - 2a²² - ab - b²² é um polinômio formado por seis monômios ou termos. Como existem termos semelhantes nesse polinômio, podemos reduzi-los efetuando as operações indicadas na seqüência: 4a²² - 7ab + b²² - 2a²² - ab - b²² = 4a²² - 2a²² - 7ab - ab + b²² - b²² = = 2a²² - 8ab + 0 = 2a²² - 8ab A expressão encontrada é chamada de forma reduzida do polinômio, pois as operações com os termos restantes não podem mais ser efetuadas. Assim, para somar ou subtrair polinômios, basta reduzir seus termos semelhantes. Somando o polinômio 3x² - 4xy + y² com - x² - 2xy + 4y² , temos: (3x² - 4xy + y²) + (- x² - 2xy + 4y²) = Retirar os parênteses. =3x² - 4xy + y² - x² - 2xy + 4y² = Aplicar a propriedade comutativa. =3x² - x² - 4xy - 2xy + y² + 4y² = Reduzir os termos semelhantes. =2x² - 6xy + 5y² = Soma dos dois polinômios. No caso da subtração de dois polinômios, temos o exemplo: (- 14ab + 7a) - (- 12ab + 6a) = Retirando os parênteses e trocando os sinais do 2º polinômio. = - 14ab + 7a + 12ab - 6a = = - 14ab + 12ab + 7a - 6a = = - 2ab + a Diferença dos dois polinômios. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 1)A expressão 2x representa um número múltiplo de 2. Escreva a expressão que representa os múltiplos de 5. 2)Escreva a propriedade comutativa da adição, usando uma expressão algébrica. 3)Responda: a) qual o monômio que ao somar com - 2x y resulta zero? b) qual o resultado de - 2a² - 5a²? 4) Escreva a expressão mais simples (reduzida) que possa representar a área da figura: 5) Determine o valor numérico da expressão: x³y² - x² + y³ para x = 2 e y = -1. PRODUTOS NOTÁVEIS O cálculo algébrico é uma valiosa ferramenta para a álgebra e para a geometria. Em capítulos anteriores, já vimos algumas operações com expressões algébricas. Neste capítulo, estudaremos alguns produtos especialmente importantes porque aparecem com muita freqüência no cálculo algébrico. Esses produtos são conhecidos pelo nome de produtos notáveis. Produto por ser resultado de uma multiplicação, e notável por ser importantes, digno de nota, que se destaca. Vamos verificar que podemos calcular a área de algumas figuras de maneiras diferentes. Primeiroproduto notável Vejamos a área da figura abaixo, cujo lado mede a. a Área: a2 a Aumentando de b a medida de cada lado desse quadrado, determinamos um quadrado de lado a + b, assim: Área = (a+b)2 Outra maneira de calcular a área desse quadrado é somando as áreas de cada uma das figuras que o formam. Observe que temos dois quadrados, de lados a e b respectivamente, e dois retângulos iguais, cujas dimensões são a e b: a a b b Curso Matemática Básica Álgebra 37 Podemos ainda calcular a área desse quadrado usando cálculo algébrico: 2 .a b a b a b Elevar ao quadrado é o mesmo que multiplicar dois fatores iguais. Aplicando a propriedade distributiva da multiplicação. 2 2.a b a b a ab ba b 2 2 2 22a ab ab b a ab b Somandoo os termos semelhantes. Logo: (a + b)2 = a2 + 2ab +b2 O trinômio obtido é chamado de trinômio quadrado perfeito por ser o resultado do quadrado de (a + b). Observe novamente esse produto: Portanto, o primeiro produto notável pode ser lido assim: O quadrado da soma de dois termos é igual ao quadrado do 1º termo, mais duas vezes o produto do 1º pelo 2º, mais o quadrado do 2º termo. EXEMPLO 1: Podemos calcular (2 + 3)2 de duas maneiras: (2 + 3)2 = 52 = 25 (2 + 3)2 = 22 +2.2.3 +32 =4 + 12 + 9 = 25 Encontramos o mesmo resultado nos dois caminhos usados. É claro que, nesse exemplo, não faz sentido usar a conclusão do produto notável, pois, como os termos da soma são números, podemos achar diretamente o resultado, somando os números e elevando o resultado ao quadrado. No caso de uma soma algébrica, é impossível efetuar a adição, e então temos de usar a regra do produto notável. EXEMPLO 2: (x + 1)2 = x2 + 2.x.1 + 12 = x2+ 2x +1 (3x +4) = (3x)2 + 2. (3x).4 + 42 = 9x2 + 24x +16 (a2 + 3b)2 = (a2)2 + 2.a2.3b + (3b)2 = a4 + 6a2b + 9b2 2 2 2 2 22. 2 2 2 4 x x x x y y y xy y Segundo produto notável O segundo produto notável é o quadrado da diferença entre dois termos e é praticamente igual ao primeiro produto, sendo a única diferença o sinal. Vamos calculá-lo: (a-b)2 = (a-b).(a-b) = a2 –ab –ba +(-b)2 = a2 – ab – ab +b2 = a2 – 2ab +b2 Logo: (a- b)2 = a2 – 2ab +b2 que pode ser lido assim: O quadrado da diferença de dois termos é igual ao quadrado do 1º termo, menos duas vezes o produto do 1º termo pelo 2º termo, mais o quadrado do 2º termo. EXEMPLO 3: (a – 2)2 = a2 – 2.a. 2 + 22 = a2 – 4a + 4 (x2 – 2y)2 = (x2)2 - 2.x2.2y + (2y)2 = x4 - 4x2y + 4y2 Terceiro produto notável O terceiro produto notável pode ser mostrado por meio do cálculo da área de uma figura. Essa área será calculada também de duas maneiras diferentes. A área que devemos calcular é a da figura pintada em forma de L que tem três dimensões diferentes a, b e c. Completando as linhas tracejadas, obtemos um quadrado maior de lado a e um quadrado menor de lado b. A área da figura pintada pode ser calculada fazendo- se a diferença entre a área do quadrado maior e a área do quadrado menor: Área do L = área do quadrado maior - área do quadrado menor: Área do L = a2 – b2 Outra maneira para calcular a área do L é decompor a figura em dois retângulos, assim: 2 a b = 2a + 2 a b + a b a b a a a a b b b b Curso Matemática Básica Álgebra 38 c Observe na figura anterior, que c = a – b Como os dois retângulos têm uma das dimensões iguais (c), vamos colocá-los juntos de maneira a formar um só retângulo de medidas a + b e a - b. comprimento: a + b largura: a –b Calculando a área do retângulo, que é igual à área do L, temos: Área do retângulo: (a + b) (a - b) Então: (a+b).(a-b) = a2 – b2 que pode ser lido: O produto da soma pela diferença de dois termos é igual ao quadrado do 1º termo menos o quadrado do 2º termo. EXEMPLO 4: (x + 2)(x – 2) = x2 – 22 = x2 – 4 (2x – 5y)(2x+5y) = (2x)2 – (5y)2 = 4x2 – 25y2 (a2 + b)(a2 – b) = (a2)2 – b2 = a4 –b2 2 2 2 2 2 3 2 3 2 3 4 9 x y x y x y x y Observações: 1. Quando se diz “o quadrado da soma de dois números”, essa sentença é representada algebricamente por (x+y)2. 2. Quando se diz “a soma dos quadrados de dois números”, a expressão correspondente é x2 + y2. 3. Da mesma forma, “o quadrado da diferença” representa-se por (x-y)2 e “a diferença entre dois quadrados” por x2 – y2. . Quarto produto notável O quarto produto notável pode ser mostrado utilizando o primeiro produto notável: (a + b)3 = (a + b) . (a + b)2 = (a + b)(a2 + 2ab + b2) (a + b)3 = a3 +2a2b + ab2 + ba2 + 2ab2 + b3 Logo: (a + b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 +b3 que pode ser lido assim: O cubo da soma de dois termos é igual ao cubo do primeiro termo, mais três vezes o quadrado do primeiro termo vezes o segundo, mais três vezes o quadrado do segundo termo vezes o primeiro, mais o cubo do segundo termo. Quinto Produto Notável O quinto produto notável pode ser mostrado utilizando o segundo produto notável: (a - b)3 = (a - b) . (a - b)2 = (a - b)(a2 - 2ab + b2) (a - b)3 = a3 - 2a2b + ab2 - ba2 + 2ab2 - b3 Logo: (a - b)3 = a3 - 3a2b + 3ab2 - b3 que pode ser lido assim: O cubo da diferença de dois termos é igual ao cubo do primeiro termo, menos três vezes o quadrado do primeiro termo vezes o segundo, mais três vezes o quadrado do segundo termo vezes o primeiro, menos o cubo do segundo termo Sexto Produto Notável O sexto produto notável é a soma de dois cubos e pode ser demonstrado da seguinte maneira: (a + b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 Logo : a3 + b3 = (a + b)3 - 3a2b - 3ab2 a3 + b3 = (a + b) 3 – 3ab(a + b) a3 + b3 = (a + b) [(a + b) 2 – 3ab] a3 + b3 = (a + b) (a2 + 2ab + b2 – 3ab) a3 + b3 = (a + b) (a2 - ab + b2) Curso Matemática Básica Álgebra 39 Sétimo Produto Notável O sétimo produto notável é a diferença de dois cubos e pode ser demonstrado da seguinte maneira: (a - b)3 = a3 - 3a2b + 3ab2 - b3 Logo : a3 - b3 = (a - b)3 + 3a2b - 3ab2 a3 - b3 = (a - b) 3 + 3ab(a - b) a3 - b3 = (a - b) [(a - b) 2 + 3ab] a3 - b3 = (a - b) (a2 - 2ab + b2 + 3ab) a3 - b3 = (a - b) (a2 + ab + b2) Resumindo: Os sete produtos notáveis estudados são: 1. Quadrado da soma de dois termos: (a + b)2 = a2 + 2ab +b2 2. Quadrado da diferença de dois termos: (a - b)2 = a2 - 2ab +b2 3. Produto da soma pela diferença de dois termos: (a+b).(a-b) = a2 – b2 4. Cubo da soma de dois termos: (a + b)3 = a3 +3a2b+ 3ab2 +b3 5. Cubo da diferença de dois termos: (a - b)3 = a3 - 3a2b + 3ab2 - b3 6. Soma do cubo de dois termos: a3 + b3 = (a + b) (a2 - ab + b2) 7. Diferença do cubo de dois termos: a3 - b3 = (a - b) (a2 + ab + b2) EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 1) Desenvolva (5x+7)2 (5x + 7)2 =(5x)2 +2.(5x).(7) + 72 = 52.x2 + 2.5.7.x + 49 (5x + 7)2 = 25x2 + 70x + 49 2) Desenvolva (3a + 4b)2 =(3a)2+2.(3a).(4b)+(4b)2=32.a2+2.3.a.4.b+42.b2 (3a +4b)2 = 9a2+24ab+16b23) Desenvolva (a -3)2 (a -3)2 = (a)2 –2. a. 3 + 32 = a2 – 6a + 9 4) Desenvolva (-x + y)2 (-x + y)2 = (y - x)2 = y2 – 2yx + x2 5) Desenvolva (2a + b)3 (2a + b)3 = (2a)3 + 3 (2a)2.b+3.(2a).b2+b3 (2a + b)3 = 23.a3 + 3.22.a2.b+3.2.a. b2 + b3 (2a + b)3 = 8 a3 + 12 a2b + 6ab2 + b3 6) Desenvolva (a - 3b)3 (a - 3b)3 = a3 - 3.a2.(3b) + 3.a(3b)2-(3b)3 = = a3 - 3.a2.3.b + 3.a. 32.b2 - 33.b3 = a3 - 9 a2b + 27ab2 - 27b3 EXERCÍCIOS PROPOSTOS 1) Desenvolva: a) (x + y)2 b) (-x –y)2 c) (x – y)2 d) (3a-ab)2 e) 22 3 2 x y f) 23 4 2 5 x y g) (x + y) (x – y) h) (2x + 3b) (2x –3b) i) (x +y)3 j) (2a + 3b)3 k) (x - y)3 l) (- x - y)3 m) (-2a - 5b)3 n) (2x + 3y)2 o) (x2 – 2xy)(x2+2xy) p) 2 2 y x 2) Desenvolva: a) (2 a+b)2+(3 a-b)2-(-5 a-b)2 b) (a+2)2-3(a+1)2 c) (a+1)3-(a-2)3 d) (x+y)2-(x-y)2 3) Sabendo que x2 + y2 = 29 e (x + y)2 = 49 são números inteiros positivos, determine: a) x + y b) xy c) x e y Sugestão: Desenvolver (x + y)2 e substituir (x + y)2 e x2 + y2 pelos seus valores dados pelo enunciado. 4) Qual o polinômio que somado a: (a + 2)(a - 2) dá (a + 2)2 como resultado? 5)Observe os seguintes trinômios quadrados perfeitos e determine os quadrados correspondentes: a) x2 + 2ax + a b) 4x2 + 4x + 1 6) Desenvolver: (a+b+c)2 7) Desenvolver: 2 12 3 1 FATORAÇÃO A palavra fatoração nos leva a pensar em fatores, e, como já sabemos, fatores são os elementos de uma multiplicação. Fatorar um número, portanto, é escrevê-lo na forma de uma multiplicação de fatores. Por exemplo, o número 16 pode ser escrito como uma multiplicação de fatores, de várias maneiras: 16 = 2 x 8 16 = 4 x 4 16 = 2 x 2 x 2 x 2 16 = 2 4 No caso de uma expressão numérica cujas parcelas têm um fator comum, podemos fatorá-la, assim: 7 x 2 + 5 x 2 = (7 + 5) x 2 Curso Matemática Básica Álgebra 40 Vamos aprender, neste capítulo, a fatoração de expressões algébricas, que é muito utilizada para a simplificação dos cálculos algébricos. Vamos considerar um terreno formado por dois lotes de comprimentos diferentes e de mesma largura: Podemos calcular a área total do terreno de duas maneiras diferentes: Calculando a área de cada lote e depois as somando. Somando os comprimentos dos dois lotes e calculando diretamente a área total do terreno. As duas maneiras dão o mesmo resultado; portanto, podemos escrever: Área do lote I: ax Área do lote II: bx Comprimento total do terreno: (a + b) Área do terreno: (a + b) x Logo: ax + bx = (a + b) x Portanto, sempre que numa soma de duas ou mais parcelas houver um fator comum a todas as parcelas (como o x em ax + bx), podemos fatorar essa expressão, e esse fator comum será um dos fatores da expressão após ser fatorada. Como fazer para descobrir o outro fator da expressão fatorada? Basta dividir a expressão que vai ser fatorada pelo fator comum. EXEMPLO 1: Fatore a expressão: 3xy + 6x. Temos que 3 e x são fatores comuns às duas parcelas. Podemos, então, escrever a expressão assim: 3xy + 6x = 3x. ( 3 3 xy x + 6 3 x x ) Simplificamos as frações: 3xy + 6x = 3x( y + 2) Dizemos que o fator 3x foi colocado “em evidência”, isto é, em destaque. Na prática, as divisões feitas dentro dos parênteses são feitas de cabeça. EXEMPLO 2: Fatore 2a²b - 4ab². Os fatores comuns são 2, a e b. Colocando 2.a.b “em evidência”, temos: 2a²b - 4ab² = 2ab. (a - 2b) (divisão feita de cabeça) Para ter certeza de que a divisão foi feita corretamente, você pode fazer a verificação assim: 2ab (a - 2b) = 2a²b - 4ab² Ou seja, foi usada a propriedade distributiva da multiplicação para verificar se a fatoração está correta. Podemos também fatorar as expressões algébricas que são resultados de produtos conhecidos, como os produtos notáveis estudados no capítulo anterior. A expressão a² - b² é resultado do produto (a + b) · (a - b); então podemos fatorar toda expressão da seguinte maneira: 4x² - 9 = (2x + 3) (2x + 3) (forma fatorada) 36a² - 1 = (6a + 1) (6a - 1) 16 - 25 x² = ( 4 + 5 x ) . ( 4 – 5 x ) Os outros dois produtos notáveis resultam em trinômios quadrados perfeitos. Então, sempre que tivermos um trinômio quadrado perfeito podemos fatorá-lo escrevendo-o na forma de um quadrado da soma ou da diferença de dois termos. Por exemplo: x² + 8x + 16 = (x + 4)² x4 - 2x² + 1 = (x² - 1)² EXEMPLO 3 Fatorar x3+1 Utilizando o produto notável já conhecido (soma de cubos) temos: x3+1 = x3+13 = (x+1)(x2 – x.1 + 12) EXEMPLO 4 Fatorar x3+ 2x2 + 2x + 1 Temos que: x3+ 2x2 + 2x + 1 = (x3+ 1) + 2x(x + 1) Desenvolvendo o produto notável da soma dos cubos temos: x3+ 2x2 + 2x + 1 = (x+1)(x2 – x.1 + 12) + 2x(x + 1) x3+ 2x2 + 2x + 1 = (x+1)( x2 – x.1 + 12 + 2x) x3+ 2x2 + 2x + 1 = (x+1)( x2 – x + 1 + 2x) x3+ 2x2 + 2x + 1 = (x+1)( x2 + x + 1) EXERCÍCIOS PROPOSTOS Nível 1 1) Calcule o valor de 5.36 + 5.24 + 5.15 fatorando antes a expressão. 2) Fatore as expressões algébricas, colocando o fator comum em evidência: a) x² + 11x b) a²b + 4ab + ab² 3) Verifique se o trinômio x² - 12x + 64 é um trinômio quadrado perfeito, justificando a resposta. 4) Fatore o trinômio a²x² + 2ax + 1. 5) Fatore a expressão x 4 - 16 e, se ainda for possível, fatore o resultado obtido. Isso quer dizer fatorar completamente a expressão. 6) Simplifique a fração (a² -10a + 25) / (a – 5), fatorando antes o numerador da fração. Curso Matemática Básica Álgebra 41 7) Complete o trinômio quadrado perfeito com o termo que está faltando: x² -.... + 9y² Nível 2 1) Observe as igualdades a seguir: 3² + 4² = 5² 7² + 24² = 25² 5² + 12² = 13² 9² + 40² = 41² Considere a igualdade 17² + x² = y² e com base nos exemplos anteriores, podemos concluir que x + y é igual a: a) 289 b) 121 c) 81 d) 144 e) 196 2) O valor numérico da expressão a4 – 2a²b² +b4 para a = 8 17 e b = 9 17 é um número N tal que: a) 1<N < 10 b) 10-4 < N < 10-3 c) 10-3 < N < 10-2 d) 10-2 < N < 10-1 e) 10-1 < N < 1 3)Se n ≠ 0 a expressão (( 20 / (22n + 4 + 22n + 2 ))1 / n vale: a) 1 2 . (5)1 / n b) 4 n c) 1 5 2 n d) 1 4 e) 1 4 . 1 5 2 n 4) Fatore x³ + x² - x -1 5) Fatore a² + 6a – 7 6) A diferença entre 2 números é 280, e a razão entre suas raízes quadradas é 6. Determinar os números. Nível 3 1) A fração 37 13 pode ser escrita da forma: 2 + (1 / (x +1 / (y + 1 / z))) onde (x,y,z,) é igual a: a) (11,2,5) b) (1,5,2) c) (5,2,1) d) (1,2,5) e) (13,1,2) 2)Se x é um número real e positivo e ( 1x x )² = 7, então 1x x ³ ³ é igual a: a) 4 7 -21 b) 7 7 -21 c) 5 7 -21 d) 6 7 -21 e) 10 7 -21 3) O valor de 2611 + 2611 é igual a: a) 7 b) 6 c) 22 d) 3 e) 2 4) O valor da soma abaixo é: 1009999100( 1 ... )3223( 1 )2112( 1 a) 1 10 b) 9 10 c) 1 9 d) 10 9 e) 11 10 5) Efetuando o produto (x +1) . (x100 - x99 + x98– x97+ ...x² - x + 1 ) , encontramos: a)x100 – 1 b)x200 + 1 c)x101 + x50 – 1 d)2x100 +2 e)x101 + 1 6) Ache o valor de 3 33 2 2 2 3 2 2 2 7) Simplifique as frações: a) 2 2 2 2 2 2 4 2 4 4 x y z xy x z yz y b) 4 4 3 3 2 2 x y x y xy x y c) 2 2 22 x y z x y z d) 3 2 2 1 b b by y b 8) Simplifique: 2 2 24 6 4 12 9a ab ac b bc c Curso Matemática Básica Algebra 42 ÁLGEBRA Nivelamento CAPÍTULO X – LINGUAGEM MATEMÁTICA LINGUAGEM MATEMÁTICA A linguagem é uma forma de expressar determinada idéia. Na vida prática, existem diferentes maneiras de comunicar as idéias: pela linguagem falada, pela escrita, pela musical etc. A Matemática também criou uma forma de comunicação. Ela se utiliza de uma linguagem universal para transmitir suas idéias de maneira simples, curta e precisa. Simples e curta porque com apenas alguns símbolos ela pode expressar frases que, se escritas na linguagem corrente, usariam maior quantidade de símbolos. Por exemplo, a frase: Dois somado com três é igual a cinco, se escrita na linguagem matemática, usa apenas cinco símbolos, que podem ser compreendidos por qualquer pessoa familiarizada com símbolos matemáticos: 2 + 3 = 5 Ainda, a linguagem matemática deve ser precisa porque deve indicar uma idéia com precisão, com exatidão, isto é, sem falhas. O Uso de Letras na Matemática Além dos algarismos e dos sinais de operação (+, -, ¸: , , etc), a linguagem matemática também utiliza letras em sua comunicação. Veja alguns exemplos: EXEMPLO 1: Considere as multiplicações do número 1 por outros números: 1 . 0 = 0 1 . 1 = 1 1 . 2 = 2 1 . 3 = 3 Você já deve ter percebido que o número 1 multiplicado por um número qualquer sempre resulta nesse mesmo número. Daí pode usar uma letra para representar esse fato: 1 . x = x, onde a letra x está representando um número qualquer. EXEMPLO 2: Considere dois números quaisquer cuja soma seja igual a 5.Esse fato pode ser representado por: a + b = 5, onde a e b representam os números que somados dão 5. EXEMPLO 3: As propriedades da adição ou da multiplicação também podem ser expressas por letras. É o caso, por exemplo, da propriedade distributiva da multiplicação sobre a adição o, que você já aprendeu e que pode ser representada por: a x (b + c) = a x b + a x c, onde as letras a, b e c representam números quaisquer. Vejamos agora uma outra situação. Observe: 0 + 0 = 0. 0 2 + 2 = 2. 2 Será que esses exemplos são suficientes para afirmar que x + x = x. x? Basta escolher um exemplo bem simples para verificar que não o: 1 + 1 não é igual a 1 . 1. Portanto, como esse fato não é válido para qualquer número, não podemos escrever que x + x = x · x. O Uso de Letras na Geometria As letras também podem ser usadas para indicar algumas “fórmulas” da geometria. Por exemplo: A área de um quadrado pode ser expressa por L² , onde L representa o lado desse quadrado. A área de um retângulo pode ser expressa por a x b, onde a e b representam as dimensões do retângulo. O perímetro de um retângulo pode ser expresso por 2a + 2b ou 2 (a + b). A soma dos ângulos internos de um polígono convexo qualquer pode ser expressa por (n - 2) · 180º onde n representa o número de lados do polígono convexo. A Linguagem Matemática e a Resolução de Problemas A linguagem matemática tornou-se, hoje em dia, um instrumento importante para resolver problemas. Com ela podemos traduzir os dados do problema que estão em linguagem corrente, ou seja, podemos equacionar o problema. Nos exemplos seguintes, há uma tabela com o problema em linguagem corrente e sua tradução para a linguagem matemática. No momento, não vamos aprender a resolver equações. Nosso objetivo, agora, é apenas saber o que é e para que serve a linguagem matemática. Veja: Linguagem corrente Linguagem matemática Uma pessoa tinha uma determinada quantia de dinheiro. x No primeiro mês gastou R$ 100,00 x – 100 No 2º mês gastou a metade do que sobrou, ( 100 2 x ) Ficando com R$ 80,00 80 Qual era a quantia inicial? x = ? x=100+( 100 2 x ) + 80 Curso Matemática Básica Algebra 43 Linguagem corrente Linguagem matemática A metade de um número é igual a 6. 2 x = 6 Qual é esse numero? x = ? EXERCÍCIOS PROPOSTOS 1) Escreva as seguintes frases em linguagem matemática: a) O dobro de um número. b) O triplo de um número. c) Um número menos sete. d) Metade de um número, mais um. 2) Como você escreveria em linguagem matemática as frases seguintes? a) A ordem dos fatores não altera o produto. b) A ordem das parcelas não altera a soma. 3) Considere um retângulo cujo perímetro é 20 cm. a) Escreva, em linguagem matemática, uma expressão para representar esse fato. b)Dê alguns exemplos para as medidas das dimensões desse retângulo. 4) Complete a frase: Sempre que o desconto é de 50%, pagamos apenas metade do preço. Se o preço é x, pagamos ........................ EQUACIONANDO PROBLEMAS Você já percebeu que a Matemática é um excelente recurso para resolver muito dos problemas do nosso dia-a-dia. Mas a Matemática também pode ser vista sob um outro aspecto: o da brincadeira. Problemas que envolvem jogos e desafios lógicos têm contribuído para estimular a inteligência do ser humano ao longo de toda a história. Há registro desse tipo de brincadeiras desde a Antigüidade. Neste capítulo, nós vamos apresentar alguns desses desafios. Certamente, você também se sentirá estimulado a resolvê-los. Afinal, quem nunca brincou de adivinhar? Como descobrir o número pensado por outra pessoa? Essa é uma brincadeira bastante antiga (livros do século XII já faziam referência a esse tipo de jogo como uma atividade comum entre pessoas). Consiste no seguinte: uma pessoa propõe a outra que pense em um número qualquer. Após alguns comandos, a pessoa que propôs o jogo adivinha o número pensado pela outra. Vamos ver um exemplo. Duas pessoas, A e B, estão jogando. A dá alguns comandos para B. Comandos Operações matemáticas *Pense num número qualquer *encontre seu dobro *some três ao resultado *triplique o valor *B pensou no número 5 *5 x 2 = 10 *10 + 3 = 13 *13 x 3 = 39 encontrado *subtraia 9 do resultado *divida tudo pro 6 *quanto deu? Este é o número no qual você pensou ! *39 – 9 = 30 * 30 6 = 5 *5 Vamos escrever em linguagem matemática o que ocorreu: Pense um número qualquer: x Encontre o seu dobro: 2 . x = 2x Some 3 ao resultado: 2x + 3 Triplique o que você achou: 3.(2x + 3)=6x+ 9 Subtraia 9 ao resultado: 6x + 9 - 9 = 6x Divida tudo por 6: 6x : 6 = x Porque esse jogo dá certo? Observe que há comandos que anulam os anteriores, como por exemplo: “Achar o dobro” e “triplicar” são anulados pelo comando “divida tudo por 6”. Os comandos que se anulam são determinados pelas operações inversas. Recordando operações inversas Uma operação é inversa de outra quando desfaz o que a outra faz. A adição e a subtração são operações inversas A multiplicação e a divisão são operações inversas. A potenciação e a radiciação são operações inversas. A pessoa A diz os seguintes comandos para a pessoa B: Pense em um número par. Triplique o número escolhido. Divida o resultado por 2. Triplique o resultado. Divida o que foi encontrado por 9. Multiplique por 2. A: O resultado final é o número que você pensou. Vamos ver em linguagem matemática o que ocorreu: Comandos Linguagem matemática Pense em um número par 2x Triplique o número pensado 2x . 3 = 6x Divida o resultado por 2 6 2 x = 3x Triplique o resultado 3x . 3 = 9x Divida o que deu por 9 9 9 x = x Multiplique o resultado por 2 x . 2 = Curso Matemática Básica Algebra 44 Observe que, novamente, foram feitas operações inversas, permitindo que se retornasse ao número pensado inicialmente. Vamos ver agora um problema bastante antigo que pode ser traduzido para a linguagem da álgebra. Um cavalo e um burro caminhavam juntos levando no lombo pesados sacos. Lamentava-se o cavalo de sua pesada carga, quando o burro lhe disse: “De que te queixas? Se eu levasse um dos teus sacos, a minha carga seria o dobro. Pelo contrário, se te desse um saco, a tua carga seria igual à minha”. Qual a carga de cada um dos animais? Vamos equacionar o problema, isto é, escrevê-lo na linguagem da álgebra: Sejam x = a carga do cavalo e y a carga do burro. Linguagem corrente Linguagem matemática Se eu levasse um dos teus sacos, x – 1 A minha carga y + 1 Seria o dobro da tua y+1 = 2(x- 1) Se eu te desse um saco y - 1 A tua carga x + 1 Seria igual à minha y – 1 =x + 1 Temos, então, um sistema com duas equações do 1º grau: y + 1 = 2 (x - 1) → y - 2x = - 3 y - 1 = x + 1 → y - x = 2 Resolvendo o sistema, temos x = 5 e y = 7. Logo, a carga do burro era de 7 sacos e a do cavalo, de 5 sacos. Este é um dos mais curiosos problemas que se conhece. E também um dos mais antigos: tem mais de 2000 anos! EXERCÍCIOS PROPOSTOS 1-) Um número, sua metade e sua terça parte somam 77. Qual é o número? 2-) Pensei num número, multipliquei-o por 2 e ao resultado somei 8, obtendo 20. Em que número pensei? 3-) Descubra o valor das letras, na conta abaixo, considerando que letras iguais representam o mesmo número: AB + BA = CAC 4-) Que comandos anulam os seguintes comandos? a) Somar 8 e multiplicar por 2. b) Triplicar e multiplicar por 5. ÁLGEBRA Uma barra de rapadura pesa 1 kg mais meia barra de rapadura. Quanto pesa a barra de rapadura? Hoje, Isabel tem 40 anos e seu filho André tem 8 anos. Daqui a quantos anos a idade de André será igual à metade da idade da mãe? Na figura abaixo, a balança está em equilíbrio e as três melancias têm o mesmo peso. Nessas condições, qual é o peso (em kg) de cada melancia? Em outros capítulos, vimos que, em linguagem matemática, podemos representar um número, uma quantidade ou até mesmo uma frase, usando letras. Agora, vamos aprofundar um pouco mais esse assunto, estudando uma parte da Matemática chamada Álgebra. A álgebra se caracteriza fundamentalmente pelo uso de letras e é uma ferramenta poderosa na solução de muitos problemas. EXEMPLO 1: A soma de dois números consecutivos é 13. Quais são esses números? Este é um problema com quantidades pequenas. Por isso, é possível calcular mentalmente que os números são 6 e 7. Mas, como na vida real nós nem sempre trabalhamos com quantidades pequenas, vamos aprender a equacionar e a resolver problemas como esse. Primeiro vamos equacionar o problema: dois números consecutivos: x e x + 1 sua soma é = 13 Agora, vamos resolver a equação: x + (x + 1) = 13 x + x + 1 = 13 2x + 1 = 13 2x + 1 - 1 = 13 – 1 2x + 0 = 12 2x = 12 x = 6 Então x = 6 e x + 1 = 7. Ou seja, os números procurados são 6 e 7. O que é uma equação? Um dos significados apresentados pelo dicionário para a palavra equação é este: “qualquer igualdade entre seres matemáticos que só é satisfeita para alguns valores”. De um modo mais simples, podemos dizer que toda equação tem: Uma letra que indica um número desconhecido; Um sinal de igualdade (=). A letra é a incógnita da equação. Por exemplo: na equação, 2x + 5 = 21 , a letra x é a incógnita, isto é, o termo desconhecido. Curso Matemática Básica Algebra 45 A palavra incógnita significa desconhecida e a palavra equação significa igualdade (o prefixo -equa, em latim, quer dizer igual). Numa equação, a expressão que fica à esquerda do sinal de igual é chamada de 1º membro e a que fica à direita é chamada de 2º membro. 2 5 21x 1º membro 2º membro Resolver uma equação sem perder o equilíbrio Podemos comparar uma equação a uma balança em equilíbrio. Isso significa que os dois pratos devem estar em equilíbrio. Se alguma coisa for acrescentada a um dos pratos, um peso igual deve ser acrescentado ao outro prato, para não se perder o equilíbrio. E o mesmo deve ser feito quando alguma coisa é retirada de um dos pratos. Na balança da figura anterior, as 2 abóboras mais um peso de 2 kg somam um peso igual a 10 kg. Isso pode ser escrito da seguinte maneira: 2x + 2 = 10, onde x é a incógnita que representa o peso de cada abóbora. Retirando o peso de 2 Kg de um dos pratos, temos que retirar um peso igual do outro prato, que ficará com 8 Kg. Substituindo o peso de 8 Kg por dois de 4 Kg, podemos perceber que cada abóbora pesa 4 Kg. Portanto, x = 4. Traduzindo para a linguagem matemática, fica assim: 2x + 2 = 10 Subtraindo 2 dos dois membros 2x + 2 – 2 = 10 – 2 2x = 8 Dividindo por 2 os dois membros 2 8 2 2 x x = 4 Uma das etapas na solução de um problema é verificar se a resposta encontrada está correta. Para isso, devemos substituir na equação valor encontrado, no caso x = 4. 2 x + 2 = 10 2 . 4 + 2 = 10 8 + 2 = 10 10 = 10 Um pouco de História A palavra Álgebra tem origem na palavra árabe al- jabr (às vezes também escrita como al-gebr), título de um livro escrito em Bagdá, por volta do ano 825, pelo matemático árabe Mohammed Al-Khowarizmi: Livro sobre as operações al-jabr e qabalah. O termo al-jabr significa restauração e refere-se à transposição de termos para o outro lado da equação: 6x = 2x + 8 Subtraindo 2x dos dois membros 6x – 2x =8 O termo qabalah significa equilíbrio e refere-se à redução de termos semelhantes: 6x - 2x = 8 4x = 8 x = 8/4 x = 2 Al-Khowarizmi resolvia as equações de modo semelhante a nós. A diferença é que tudo era expresso em palavras. O primeiro matemático a escrever as equações usando letras, por volta de 1590, foi François Viète. Por isso, ele é chamado de “Pai da álgebra”. A partir de então, as equações passaram a ser interpretada como as entendemos hoje: EXERCÍCIOS PROPOSTOS 1) A soma de dois números consecutivos é 1.349. Quais são esses números? 2) Resolva as equações: a) 4x + 2 = 14 b) 4(x - 2) = 3 (x - 1) c) x/2 – 3 = 2 3) Uma caneta custa R$ 1,00 a mais que um lápis. Comprei 2 canetas e 4 lápis e gastei R$ 3,20. a) Escreva uma equação que solucione o problema. b) Qual o valor de cada caneta? c) Qual o valor de cada lápis? 4) Somando 6 ao triplo de um número, o resultado é 42. Qual é esse número? Equação é o idioma da álgebra Curso Matemática Básica Algebra 46 ÁLGEBRA Nivelamento CAPÍTULO XI – EQUAÇÕES DO 1°GRAU EQUAÇÕES PARTE I Nos capítulos anteriores, você aprendeu a resolver algumas equações bem simples. Neste capítulo, aprofundaremos o estudo dessas equações. Portanto,é preciso que você saiba o significado: Incógnita de uma equação Membros de uma equação Termos de uma equação A importância do estudo das equações está no fato de que elas facilitam a resolução de certos problemas. Exemplo 1: Dois pacotes juntos pesam 22 kg. Quanto pesa cada um deles, se o maior tem 6 kg a mais que o menor? Já vimos que podemos representar quantidades desconhecidas usando a álgebra. Nesse caso, temos: Pacote menor = x Pacote maior = x + 6 Então, teremos a seguinte equação: x + (x + 6) = 22 Efetuando as devidas equações: x + (x + 6) = 22 Eliminar os parênteses x + x + 6 = 22 Somar os termos semelhantes 2x + 6 = 22 2x + 6 - 6 = 22 - 6 Subtrair 6 nos dois membros 2x = 16 x = 8 Efetuar uma divisão por 2, nos dois membros Desse modo, o peso do pacote menor é de 8 kg e do pacote maior é de 8 + 6 = 14 kg. A Equação e a Balança As equações têm propriedades semelhantes às transformações realizadas para manter uma balança em equilíbrio. Ao retirarmos 6 unidades de um dos pratos, devemos fazer o mesmo com o outro, caso contrário, a balança perderá o equilíbrio. Por esse motivo, indicamos a subtração de 6 nos dois membros e a divisão por 2 nos dois membros, quando resolvemos a equação x + (x + 6) = 22. A equação e a operação inversa Na prática, não costumamos resolver uma equação pensando numa balança, nem fazendo todas as operações. Observe que quando subtraímos 6 nos dois membros, na equação acima, zeramos o 6 que estava no primeiro membro: 2x + 6 - 6 = 22 – 6 2x = 22 – 6 Por isso, dizemos simplesmente que o 6 passa para o outro lado e muda de sinal. Da mesma forma, costumamos dizer que o 2 que está multiplicando um termo no primeiro membro, passa para o segundo membro dividindo. 2x = 16 x = 16 2 x = 8 É importante observar que nessa regra de “passar para o outro lado”, está embutido um conceito matemático chamado operação inversa. A operação inversa da adição é a subtração: + 6 virou - 6 A operação inversa da multiplicação é a divisão: . 2 virou /2 EXEMPLO 2: Sabendo que o quádruplo de um número somado com 9 é igual ao número somado com 6, descubra qual é esse número. Um número: x Quádruplo do número: 4x Equação correspondente: 4x + 9 = x + 6 Resolução : 4x + 9 = x + 6 4x - x=6 – 9 passar + 9 para o segundo membro(fica- 9) e + x para o primeiro membro (fica –x). 3x = - 3 x = - 1( divisão é operação inversa da multiplicação) Portanto, o número procurado é -1. A Verificação da Solução A verificação da solução é tão importante quanto a própria resolução da equação. Pois ela nos dá a possibilidade de descobrir se cometemos algum erro de cálculo, por exemplo, e corrigi-lo. Para fazer a verificação, basta experimentar o valor encontrado na incógnita. Veja: 4x + 9 = x + 6 substituindo x por - 1 4 (-1) + 9 = (- 1) + 6 - 4 + 9 = - 1 + 6 5 = 5 Curso Matemática Básica Algebra 47 Logo,x = -1 é um valor que torna a equação: 4x - 9 = x – 6 verdadeira. Experimente substituir x por qualquer outro valor, e veja o que acontece. A Raiz de Uma Equação A solução de uma equação, isto é, o valor encontrado para a incógnita, é chamado, pela matemática, de raiz da equação. x = - 1 é raiz da equação 4x + 9 = x + 6 EXEMPLO 3: Uma estante custa três vezes o preço de uma cadeira. Qual o preço da estante, se as duas mercadorias juntas custam R$ 64,00? Equacionando o problema: Preço da cadeira: x Preço da estante: 3x Equação correspondente: x + 3x = 64 Resolução: x + 3x = 64 4x = 64 x = 64 4 = 16 Verificação da raiz: 16 + 3. 16 = 64. 16 + 48 = 64 64 = 64 A estante custa R$ 48,00. EXERCÍCIOS PROPOSTOS Nível 1 1) Resolva as equações: a) 4x + 8 = 3x – 5 b) 3a - 4 = a + 1 c) 9y - 11 = - 2 d) 5x - 1 = 8x + 5 2) Verifique se - 7 é raiz da equação: 2(x + 4) – 3 x = x – 1 3)Invente um problema cuja solução pode ser encontrada através da equação: 2x - 3 = 16 4) Ana e Maria são irmãs e a soma de suas idades é igual a 35. Qual a idade de Ana, se Maria é 5 anos mais nova? 5) Qual é o número que dividido por 5 é igual a 6? 6) Qual é o número que multiplicado por 7 é igual a 3? 7) Qual é o número que somado com 5 é igual a 11? 8) Qual é o número que somado com 6 é igual a - 13? 9) Uma indústria produziu este ano 600.000 unidades de um certo produto. Essa produção representou um aumento de 20%, em relação ao ano anterior. Qual a produção do ano anterior? Nível 2 1) Uma nova operação @ entre dois números A e B é definida por A@B= ( ) 2 A B . Se X@(X@14) = X, quanto vale X? 2) Qual o valor de m para que a equação (m – 1) x = m – 2 seja impossível? 3) Determine “a” para que a equação ax + 1 = 2x – a tenha uma única solução? 4) Calcule “r” e “s” na equação rx + 3 = x + s de forma que ela seja indeterminada. 5) Se a equação 4x + 3m = 2 tem raiz 1 então m vale..... 6) O terço e a metade de um número fazem juntos 75. Calcule-os. 7) O dobro de um número, aumentado de sua metade, da sua quarta parte, de uma unidade dá 100. Qual é o número? 8) Um gavião ao passar por um bando de pombas, falou: “Bom-dia minhas cem pombinhas!” Uma das pombas replicou: “Cem pombas não somos, mas se a nós for acrescentada a metade de nós mais você, gavião, cem pombas seremos nós.”Quantas eram as pombas?” EQUAÇÕES PARTE II Nas equações que estudamos até agora, os coeficientes eram sempre números inteiros. Em muitas situações, porém, precisaremos resolver equações com coeficientes fracionários.Por exemplo: 2 x + 5 x - 1 4 = 50 Antes de resolvermos esse tipo de equação, devemos igualar todos os denominadores e, em seguida, eliminá-los. Desse modo, transformamos a equação inicial em um equivalente a ela, sem denominadores. Veja, a seguir, algumas situações que deverão ser resolvidas a partir de equações com coeficientes fracionários: EXEMPLO 1: Um terço do salário de uma pessoa é utilizado para o pagamento do aluguel de R$ 110,00. Qual é o salário dessa pessoa? Escrevendo a equação do problema enunciado, temos: 1 3 . x = 110 O coeficiente do termo x é 1 3 e o termo independente (110) é um número inteiro. Curso Matemática Básica Algebra 48 Então, devemos escrever o número inteiro em forma de fração, com denominador igual a 1: 3 x = 100 1 (Igualando os denominadores) 3 x = 330 3 Numa equação, podemos multiplicar os dois membros por um mesmo número, diferente de zero. 3 . ( 3 x ) = 3 . ( 330 3 ) x =330 Portanto, o salário daquela pessoa é de R$ 330,00. Na prática, essa equação poderia ser resolvida pela chamada multiplicação em cruz: 3 x = 100 1 x = 3 . 100 x = 330 EXEMPLO 2: Uma pessoa quer construir uma casa que ocupará 1 4 de seu terreno, sendo que 1 3 será reservado para o jardim. Sabendo que ainda sobrará uma área de 375 m², responda: qual a área total do terreno? Área total do terreno: x Área ocupada pela casa: 4 x Área reservada para jardim: 3 x Equação do problema: 4 x + 3 x + 375 = x Igualando os denominadores: 3 12 x + 4 12 x + 375· 12 12 = 12 12 x (3 4 4500) 12 x x =12 12 x (7 4500) 12 x = 12 12 x 7x + 4500 = 12x 4500 = 12x - 7x 4500 = 5x x = 4500 5 x = 900 De acordo com a verificação da solução, substituindo x por 900 na equação, temos: 900 4 + 900 3 + 375 = 900 225 + 300 + 375 = 900 900 = 900 igualdade verdadeira. Logo, a área total do terreno é de 900 m² EXEMPLO 3: Uma pessoa diz que daqui a 18 anos, a terça parte de sua idade será a metade da sua idade atual. Qual a idade dessa pessoa? Equacionando o problema: Idade atual: x A metade: 2 x Idade daqui a 18 anos: x + 18 A terça-parte: ( 18) 3 x Equação do problema: ( 18) 3 x = 2 x Igualando os denominadores: 2( 18) 6 x = 3 6 x 2(x + 18) = 3x 2x + 36 = 3x 36 = 3x - 2x 36 = x EXEMPLO 4: Determine as medidas de um retângulo cujo perímetro é 24 m, sabendo que o lado menor é igual a 1 / 3 do lado maior. Lado maior: x Lado menor: 3 x Perímetro do retângulo: 2(x + 3 x ) Equação do problema: 2(x + 3 x ) = 24 2x + 2 3 x = 24 (tirando o mínimo) ( 6 2 3 x x ) = 72 3 8x = 72 → x = 9 O lado maior do retângulo mede 9m. O lado menor mede 9 3 = 3m EXERCÍCIOS PROPOSTOS Nível 1 1)Resolva as equações: a) ( 3) 2 x + ( 10) 3 x = 4 b) (2 5) 3 x - 3x -10 = 0 2)Uma construtora vai aproveitar um terreno de 1.275 m², reservando 1 3 dessa área para estacionamento. Determine: a) A área ocupada pela construção. b) A área reservada para o estacionamento. Curso Matemática Básica Algebra 49 3)Ao receber seu salário, André gastou 1 3 com despesas médicas, 1 3 com compras diversas e 1 4 com o aluguel de sua casa. Qual o salário de André se, após pagar todas essas contas, ele ficou com R$ 40,00? 4) Achar o número de alunos de uma classe, se 1 3 deles está lendo, 1 4 está escrevendo e os 20 restantes estão fazendo contas. 5)Duas torneiras enchem um tanque em 4 horas. Uma delas, sozinha, enchê-lo-ia em 7 horas. Em quantos minutos a outra sozinha, encheria o tanque? 6) Um jogador perdeu numa partida 1 3 do que tinha mais R$ 90,00, na 2ª perdeu 1 5 mais R$ 60,00 e na terceira perdeu R$ 60,00, ficando sem nada. Quanto possuía? 7)Uma pessoa gasta 3 5 do seu ordenado com despesas e 1 4 do resto consigo mesmo, economizando mensalmente R$ 4.500,00. Qual o ordenado? 8)Um negociante vendeu a um freguês 2 5 das laranjas que possuía mais três laranjas, e a um segundo freguês vendeu 1 4 das laranjas que possuía inicialmente mais sete laranjas. Quantas laranjas possuía o negociante, sabendo-se que o primeiro freguês recebeu oito a mais que o segundo? 9)Se M é ponto médio de AB, determine x e m(AB). 10) Resolva as equações: a) ( 4) ( 5) x x = ( 1) ( 3) x x b) ( )a bx bc + ( )b cx ac + ( ( )c ax ab = 0 c) 1 ( )ax bx – 1 ( )ax bx = ( ) b a b ² ² ² Nível 2 1) Sejam a e b dois números naturais consecutivos. Calcular o maior deles, sabendo que 1 1 13 42a b . 2) Ache o valor de x: 1 1 21 1 1 5 1 1 x x x x x x x . 3) Um operário faz um serviço em 12 dias e um outro operário faz o mesmo serviço em 24 dias. Em quantos dias os 2 juntos fariam o serviço? 4) Duas estradas de dimensões iguais começam simultaneamente a serem construídas por 15 operários cada uma delas. Mas, exclusivamente devido a dificuldades no terreno, percebe-se que enquanto uma turma avançou 2 3 na sua obra, a outra avançou 4 5 da sua. Quantos operários devem- se retirar de uma e por na outra, para que as duas obras fiquem prontas ao mesmo tempo? Curso Matemática Básica Algebra 50 ÁLGEBRA Nivelamento CAPÍTULO XII – SISTEMAS DO 1º GRAU SISTEMAS DO 1º GRAU Pedro e José são amigos. Ao saírem do trabalho, passaram por uma livraria onde havia vários objetos em promoção. Pedro comprou 2 cadernos e 3 livros e pagou R$ 17,40, no total. José gastou R$ 11,20 na compra de 2 livros e 1 caderno. Os dois ficaram satisfeitos e foram para casa. No dia seguinte, quiseram contar a um terceiro colega sobre suas compras, mas não se lembravam do preço unitário dos livros. Sabiam apenas que todos os livros, assim como todos os cadernos, tinham o mesmo preço. E agora? Será que existe algum modo de descobrir o preço de cada livro ou caderno com as informações que temos? Em capítulos anteriores, você viu que existem equações do 1º grau com duas incógnitas, como por exemplo: x + y = 5 x - y = 3 x + 2y = 8 As equações do 1º grau com duas variáveis admitem infinitas soluções: Observando as tabelas de soluções das duas equações, verificamos que o par (4; 1), isto é, x = 4 e y = 1, é solução para as duas equações. Dessa forma, podemos dizer que as equações x + y = 5 e x - y = 3 formam um sistema de equações do 1º grau que admitem uma solução comum. A Matemática utiliza o símbolo “{“ para indicar que duas (ou mais) equações formam um sistema. Veja os exemplos: 5 3 x y x y 4 2 9 x y x y 3 2 5 2 5 1 x y x y 2 1 3 4 2 x y z x y z x Observação: Aqui, vamos estudar apenas os sistemas do 1º grau com duas equações de duas variáveis. Resolução de Sistemas Resolver um sistema é encontrar um par de valores (x e y) que tornem verdadeiras as equações que o formam. Por exemplo, o par (3; 2) é solução do sistema 1 5 x y x y Para verificar substituímos os valores x = 3 e y = 2 em ambas as equações: x – y = 1 3 – 2 = 1 1=1 (verdadeiro) x + y = 5 3 +2 = 5 5 = 5 (verdadeiro) Sim, o par (3; 2) é solução do sistema, pois torna as equações verdadeiras. O Método da Substituição Esse método de resolução de um sistema consiste em “tirar” o valor de uma incógnita e substituir esse valor na outra equação. Veja um exemplo: 1 5 x y x y Escolhemos uma das equações e “tiramos” o valor de uma das incógnitas, ou seja, estabelecemos seu valor em função da outra incógnita, assim: x –y = 1 x = 1+ y Agora, temos o valor de x em função de y e podemos substituir esse valor na outra equação: x + y =5 1+ y +y = 5 1 + 2y = 5 2y = 5 –1 2y = 4 y =2 Como x = 1 + y x = 1 + 2 x = 3. Temos então que o par (3; 2) é solução do sistema. Qual é Mesmo o Preço do Livro? Releia o problema proposto na introdução deste capítulo e acompanhe sua resolução. Uma etapa importante na solução de um problema é a tradução dos dados em linguagem matemática. Para essa etapa, vamos usar as variáveis x e y em vez de caderno e livro. Organizamos os dados assim: Pedro: 3 livros + 2 cadernos = R$ 17,40 3x + 2y = 17,40 José: 2 livros + 1 caderno = R$ 11,20 2x + y = 11,20 Curso Matemática Básica Algebra51 Temos, assim, o sistema: 3 2 17,40 2 11,20 x y x y Estabelecendo o valor de y em função de x na 2º equação, temos: y = 11,20 - 2x Substituindo esse valor na 1º equação: 3x + 2 (11,20 - 2x) = 17,40 Temos uma equação do 1º grau, com apenas uma incógnita. Resolvendo essa equação: 3x + 22,40 – 4x = 17,40 -x = 17,40 – 22,40 -x = -5 x = 5 Como y = 11,20 - 2x y = 11,20 - 10 y = 1,20 Cada livro custou R$ 5,00 e cada caderno, R$ 1,20. Verificação: Pedro: 3 . 5 + 2 . 1,20 = 15 + 2,40 = 17,40 José: 2 . 5 + 1,20 = 10 + 1,20 = 11,20 O Método da Adição Esse outro método de resolução de um sistema consiste em somar os termos das equações. Veja o exemplo: x - y = -4 2x + y = 9 Somando as equações x – y = -4 2x + y = 9 + 3x = 5 x = 5 3 Veja que quando somamos as duas equações o termo em y se anula. Por que isso ocorreu? Pense! Para obter o valor de y, devemos substituir o valor de x, encontrado em uma das equações: x – y = -4 5 - y = -4 -y = -4 – 5 3 3 -y = -12 - 5 -y = -17 y = 17 3 3 3 A solução do sistema é o par 5 17 ; 3 3 Verificação: x – y = -4 5 – 17 = -4 -12 = -4 (verdadeiro) 3 3 3 2x +y = 9 2. 5 + 17 = 9 10 + 17 = 9 27 = 9 3 3 3 3 3 (verdadeiro) Usando um Artifício de Cálculo Vamos resolver o sistema abaixo pelo método da adição: 3x + 2y = 4 2x + 3y = 1 Se somarmos as equações do jeito que estão, não conseguiremos anular um dos termos. Por isso, vamos usar um artifício de cálculo: primeiro, multiplicamos a 1ª equação por +2; depois, multiplicamos a 2ª equação por -3. O sistema sofrerá a seguinte transformação: x 2 3x + 2y = 4 6x + 4y = 8 x (-3) 2x + 3y = 1 -6x –9y = -3 Agora, podemos somar o sistema: 6x + 4y = 8 -6x - 9y = -3 + -5y = 5 y = -1 Para obter o valor de x, devemos substituir o valor de y em uma das equações: 2x + 3y = 1 2x + 3(-1) =1 2x – 3 = 1 2x = 4 x = 2 Portanto, a solução do sistema é o par: (2; -1). Verificação: 3x + 2y =4 3.2 + 2.(-1) = 4 6 – 2 = 4 (verdadeiro) 2x + 3y =1 2.2 + 3.(-1) = 1 4 – 3 = 1 (verdadeiro) Observação: Você deve ter percebido que o artifício de cálculo, usado para resolver esse sistema, permitiu que a variável x desaparecesse. Isso ocorreu porque a variável x, nas duas equações, ficou com coeficientes simétricos. EXERCÍCIOS PROPOSTOS Nível 1 1) Resolva o sistema por substituição: 3x + 5y = 20 2x + y = 11 2) Resolva os sistemas por adição: a) x + y = 10 x - y = -6 b) 5x -2y =1 7x + 2y = 11 3) Resolva os sistemas: a) x -y = -3 x + 2y = 3 Curso Matemática Básica Algebra 52 b) 4x + y = 3 2x -2y = -1 4) Verifique se o par (1; 2) é solução para o sistema: 10x - 2y = 6 x + 5y = 11 5) Escreva um sistema que corresponda à seguinte situação: Um armário custa o triplo de uma mesa. Os dois juntos custam R$ 120,00. 6) Resolva o sistema do Exercício 5. Nível 2 1) Num quintal há galinhas e coelhos, num total de 8 cabeças e 22 pés. Quantos animais há de cada espécie? 2) Tenho o dobro da idade que tu tinhas quando eu tinha a idade que tens, quando tu tiveres a idade que tenho, a soma das nossas idades será 63 anos. Quais as idades hoje? 3) Estando todos irmãos reunidos à mesa, um menino diz: “Vejo tanto irmãos quanto irmãs” Uma menina diz: “Vejo que o número de meus irmãos é o dobro do de minhas irmãs”. Quantos são os meninos? E as meninas? Nível 3 1) Resolva o sistema: 1 x + 1 y = 1 1 2 - 2 y = -1 2-) Resolva os sistemas: a) 4 8 12 2 3 4 10 a b c a b c b) 4 5 7 3 2 594 a b c a b c c) 3 15 6 9 7680 a b c d abcd d) 2 2 10 5 12 b c b c Curso Matemática Básica Algebra 53 ÁLGEBRA Nivelamento CAPÍTULO XIII – REPRESENTAÇÃO GRÁFICA REPRESENTAÇÃO GRÁFICA I Você já percebeu que os gráficos são cada vez mais usados na comunicação. Podemos encontrá-los em vários tipos de publicação, expressando as mais diversas situações, como por exemplo, em: Relatórios de empresas Análises governamentais Relatórios de pesquisas Balanços financeiros Por isso é tão importante saber interpretar um gráfico. Neste capítulo, vamos estudar mais um tipo de gráfico: o gráfico de uma equação. Em capítulos anteriores, você aprendeu o que é uma equação e como resolvê-la. Agora vai aprender a resolver graficamente uma equação do 1º grau, ou seja, a representá-la no plano cartesiano. Vamos começar com um exemplo bem simples. EXEMPLO 1: A soma de dois números é igual a 5. Quais são esses números? Equacionando o problema: Dois números: x e y Equação correspondente: x + y = 5 Existem muitos números que satisfazem essa equação. Esses números são representados pelas variáveis (x e y). Vamos criar uma tabela com alguns valores das variáveis e os respectivos pares ordenados. x y = 5 – x (x; y) 0 5 (0;5) 0,5 4,5 (0,5;4,5) 1 4, (1;4) 1,5 3,5 (1,5;3,5) 2 3 (2;3) 3 2 (3;2) 4 1 (4;1) 5 0 (5;0) 6 -1 (6;-1) Como a cada par ordenado obtido corresponde um ponto no gráfico, vamos marcar alguns pontos no plano cartesiano. Observe que todos os pontos do gráfico estão alinhados, portanto, ligando esses pontos, temos uma reta. Essa reta é a representação gráfica da equação: x + y = 5. Como a reta é uma figura geométrica formada por infinitos pontos, podemos concluir que existem infinitos valores que satisfazem a equação x + y = 5. A Equação do 1º Grau Equação do 1º grau é toda equação que pode ser escrita na forma: ax + by = c, onde a, b e c são os coeficientes, x e y são as incógnitas (ou variáveis) e têm sempre expoente 1. Observação: As equações do 1º grau estudadas em capítulos anteriores são equações do 1º grau com uma variável; já as equações estudadas nesta aula são equações do 1º grau com duas variáveis. Quantos pontos determinam uma reta? Imagine um plano e um ponto, como mostra a figura: Quantas retas passam por esse ponto? Experimente desenhar! … isso mesmo! Se você quiser traçar todas as retas, não vai acabar nunca... No plano, existem infinitas retas que passam por um ponto. Agora, se desenharmos mais um ponto nesse plano, quantas retas, você conseguirá desenhar? Experimente! Curso Matemática Básica Algebra 54 Você somente conseguirá desenhar uma reta! No plano,existe apenas uma reta que passa, ao mesmo tempo, por dois pontos. Por esse motivo, podemos dizer que dois pontos determinam uma reta. A Equação do 1º Grau e a Reta Vamos representar graficamente a equação:x + 2y = 8. Para isso, precisamos construir uma tabela com os valores das variáveis e os respectivos pares ordenados. (Agora você já sabe: bastam dois pontos, e a reta está determinada). x y = 8 2 x (x;y) 0 4 (0;4) 1 7 3,5 2 (1;3,5) Marcando esses pontos no plano cartesiano, temos: A reta que aparece é a reta da equação x + 2y = 8. Veja algumas consideráveis sobre esse gráfico: A reta corta o eixo dos x no ponto (8; 0); À medida que os valores de x aumentam (crescem), os valores de y diminuem, (decrescem); Utilizando o gráfico, podemos determinar outros pontos que pertencem à reta, como por exemplo, (2; 3), (4; 2), (6; 1), (10; -1) etc. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 1) Construa as tabelas e os respectivos gráficos das equações seguintes. Sugestão: use uma folha quadriculada. a) x + y = 1 c) 2x + 2y = 4 b) y + 2x = 5 d) 3x - y = 0 2) Represente num mesmo gráfico as equações: A: x + y = 0 B: x - y = 0 O que você pode concluir observando as retas? 3) Observando o gráfico abaixo, responda: a) Quais as coordenadas dos pontos A, B, C e D? b) No instante em que a reta corta o eixo dos x, qual a abscissa do ponto? c) O que acontece com os valores de y à medida que os valores de x aumentam? 4) Represente num mesmo gráfico as equações: A: 2x + y = 1 B: 2x + y = 2 C: 2x + y = 3 D: 2x + y = 0 E: 2x + y = 5 O que você pode concluir observando as retas? 5) Analisando os gráficos abaixo, o que podemos afirmar sobre os valores de y à medida que os valores de x aumentam? 6) Invente uma equação do 1º grau com duas variáveis. Construa o gráfico dessa equação. 7) Represente num mesmo gráfico as equações: x + y = 4 e 2x - y = 1 O que você concluiu? REPRESENTAÇÃO GRÁFICA II Você já deve ter observado a freqüência com que os gráficos aparecem em jornais, revistas e livros. Usados em diversas áreas de conhecimento, eles facilitam a visualização dos dados e nos permitem uma melhor interpretação dos resultados. Curso Matemática Básica Algebra 55 Já apresentamos vários tipos de gráficos. Agora, faremos uma revisão desses gráficos, por meio de suas construções e interpretações. Gráfico de Segmentos O gráfico abaixo, mostra a variação do consumo de energia elétrica de uma residência, em kWh (quilowatt-hora) entre os meses de janeiro e agosto de 1994. Esse tipo de gráfico é feito, geralmente, em papel quadriculado, com duas retas perpendiculares - uma horizontal e outra vertical. Na reta horizontal marcamos os meses em que foram anotados os consumos e na reta vertical marcamos o consumo de cada mês. Os segmentos de reta que ligam o consumo de um mês ao outro tem inclinações diferentes. No período de março a abril, por exemplo, a queda do consumo foi bastante acentuada (de acordo com a inclinação correspondente a esse período, ou seja, para baixo). Sabemos que o consumo de energia elétrica varia em função de vários fatores, por exemplo: o uso de aparelhos elétricos - ventiladores, ferro de passar roupa, chuveiros elétricos, etc. - e o número de pessoas da casa. Baseando-se nas informações da conta de energia, podemos construir um gráfico que nos permite observar a variação do consumo de energia. Gráfico de Barras (ou de Colunas) Esse tipo de gráfico também é utilizado para representar comparações entre elementos semelhantes, da mesma forma que o de segmentos. No entanto, há situações cuja representação fica mais adequada em gráfico de barras: a variação do número de empregados de uma fábrica, por exemplo, num período de cinco anos. Assim, representamos o período numa reta horizontal e o número de empregados numa reta vertical. Tanto o espaço entre as barras quanto à largura delas devem ser iguais. Gráfico de Setores (ou Gráfico Circular) Esse tipo de gráfico é usado para representar as relações das partes de um todo entre si e entre as partes e o todo. Desse modo, quando os resultados de uma pesquisa são marcados em um círculo, que representa o todo (o universo pesquisado), as partes são representadas por setores desse círculo. Para analisar esse tipo de gráfico, precisamos calcular o arco, em graus, relativo a cada uma das partes. Numa pesquisa de opiniões foi feita a seguinte pergunta: “Você acha que o brasileiro respeita as leis de trânsito?”. O resultado obtido foi o seguinte: Sim : 55% Não: 34,5% Não responderam: 10,5% Para representar esse resultado num círculo, precisamos calcular que parte do círculo representa cada resposta fornecida pela pesquisa. Então, teremos: 55% de 360° = 198° 34,5% de 360° = 124,2° 10,5% de 360° = 37,8° Assim, desenhamos um círculo e marcamos com um transferidor, a partir um ponto inicial P, os arcos calculados: Curso Matemática Básica Algebra 56 Mostraremos, a seguir, um exemplo de gráfico de um sistema de equações do 1º grau. Esse gráfico pode ser utilizado para resolver problemas que resultam em duas equações, com duas incógnitas. No gráfico cartesiano representaremos as duas retas que correspondem às equações do sistema e determinaremos sua solução, caso exista. Seja o sistema: x + 3y = 34 -x + 5y = 30 Faremos as tabelas contendo os pares ordenados (x, y) de cada uma das equações, para representá-las no gráfico: Esse gráfico facilita a determinação da solução do sistema, que é representada pela intersecção das duas retas, no ponto (10,8). EXERCÍCIOS PROPOSTOS 1) Uma família gasta 30% de sua renda familiar em alimentos, 20% em roupas, 20% em aluguel, 20% em despesas diversas e guarda 10%. Represente essa situação num gráfico de setores. 2) Resolva graficamente o sistema: 3x + 2y = 6 x - y =7 3) O gráfico abaixo representa o rendimento de um carro, em função da velocidade desenvolvida. Responda: a)Quando a velocidade constante é de 80 km/h, quantos quilômetros por litro faz o automóvel? b) E se a velocidade constante for de 120 km/h? c) Qual é a velocidade mais econômica? 4) O gráfico abaixo representa a folha de pagamento do Estado de São Paulo, de janeiro a maio de 1995. Responda: a) Em que mês a folha de pagamento tem o menor valor? b) Em que mês a folha de pagamento tem o maior valor? c) Em que meses houve aumento na folha de pagamento? d) De quanto foi a diferença dos valores entre os meses de março e abril? Curso Matemática Básica Algebra 57 ÁLGEBRA Nivelamento CAPÍTULO XIV – NOTAÇÃO CIENTÍFICA NOTAÇÃO CIENTÍFICA As medidas associadas a certas grandezas podem ser representadas por números gigantescos, como a massa da Lua, estimada em 73.400.000.000.000.000.000 t ou por números minúsculos, como a medida de 0,0000002 m das menores bactérias conhecidas. A dificuldade de trabalhar com esses números levou os cientistas a estabelecerem uma notação simplificada para representá-los: a notação cientifica. Por exemplo, o número 73.400.000.000.000.000.000 pode ser escrito da seguinte forma: 7,34x10x10x10x10 x10x10x10x10x10x10x10x10x10x10x10x10x10x10x1 0. Dessa forma, podemos representar a massa da Lua sob a notação cientifica 7,34. 1019 t. Analogamente, observando que 0,0000002 = 2 / (10 . 10 . 10 . 10 . 10 . 10 . 10) = 2. 71 10 podemos representaro comprimento das menores bactérias conhecidas sob a notação cientifica 2x10-7 m. Todo número decimal não nulo, com infinitas casas decimais, pode ser representado sob a forma K.10m e, que m é um número inteiro e k é um número real com módulo menor que 10 e maior ou igual a 1. Essa forma de representação do número é chamada de notação cientifica. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 1) Escreva usando notação científica: a)3000 b)100,32 c)0,0001 d)0,13232 Curso Matemática Básica Algebra 58 GABARITO Nivelamento- Álgebra Cap.I OPERAÇÕES: Organizando os números: 1) -1,-2,-3,-4... 2) qualquer numero da forma a/b onde a e b são inteiro e a dividido por b seja maior que 2 ex: 5/2 3) VVVF 4) -1,33 e -1,22 são exemplos 5) A reta e os números reais: 2) VFFVFVF Revendo as operações: Nível 1: 1) 1000-(127+356)=517 2) 2) some (300+700)+895=1985 3) ((180-40):5)-6=22 180-(40:5)-6=166 4) A) 72+(60:(12-8))=87 b)((10-2).3)+1=25 5) 117 Nível 2 1) 639 2) 8 3) 4671 4) 34 5) 639 6) 396 7) 142857 8) 42 Cap.II DIVISIBILIDADE: Cap.III MDC e MMC: Nível 1: 1) a) MMC=10 MDC=5 b) MMC=840 MDC=4 c) MMC=300 MDC=50 Nivel 2: 1) MDC= 2 metros 2) MMC= 120 minutos 3) 810, 1620 4) 2 5) 14 6) 360 7) m=3, n=2 Cap. IV FRAÇÕES: Operações com frações: Nível 1: 1) 104m 2) 3/10 3) 2/3<11/12<15/16<18/19<47/48<1 4) 2/3 1/12 1/2 1/4 5/12 7/12 1/3 3/4 1/6 5) a) 2/5 b) 2/15 c) 17/15 d) 3/5 6) 1 7) 5/6 8) a)104/567 b) 29/55 Nível 2: 1) 8/15 Dízimas periódicas: Nível 1: 1) a) 0,1313... b) 0,35 c) 6,222... d) 4,2666.. 2) a) 0,111... b) 0,222... c) 0,333... 3) a) 0,444... b) 0,555... c) 0,666... 4) a) 3/1 b) 5/2 c) 5/9 d) 0/1 5) a) 2/5 b) 4/9 c) 8/25 d) 32/99 e) 271/5 f) 602/111 6) a) finita b) finita, c) finita d) infinita não-periódica e) infinita e periódica f) infinita e não-periódica 7) a) racional b) racional c) racional d) irracional e) racional f) racional Nível 2: 1) a) 139/150 b) 25/297 c) 25/13 d) 52/57 e) 1 f) 1,999... g) 2000/297 h) 50/17 Cap. V RAZÕES E PROPORÇÕES: Nível I 1) A B Razão A/B Forma mais simples de A/B a) 12 14 12/14 6/7 b) 18 21 18/21 6/7 c) 30 35 30/35 6/7 d) 600/7 100 (600/7)/100 6/7 e) 100 700/6 100/(700/6) 6/7 2) B 3) C 4) B 5) a)15 b) 42 c)15 d)16/3 6) A 7) D 8) 1 e 3 9 ) C 10) B 11) A 12) a) 2/5 b) 3/5 c) 2/3 13) 0,4m 14) 10,50 15) A 16) x=12; y=36 z=60 Curso Matemática Básica Algebra 59 Nível II 1) 2) 180 e 300 3) 4) C Cap.VI REGRA DE TRÊS Nível I 1) A 2) C 3) 9562,5 4) 252 dias 5) 5 h 6) 22968 7) 40 8) 24 9) 20 m 10) 300 11) 12) 45% Nível II 1) 48 m e 60 m 2) 3) 2000 m 4) 20 5) 35 6) 170 dias 7) 4 8) 12 9) 10) 11) 12) Cap.IIV PORCENTAGEM E JUROS Nível I 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) Nível II 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) 130% 15) Cap.VIII OPERANDO COM POTÊNCIAS 1) a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) 2) a) b) c) d) 3) 4) a) b) c) d) e) f) g) h) 5) a) 1 b) 1 c) 1 d) 1 e) 1/4 f)1 g) 1 h) 1 i) 1 j) 1 h) indefindo 6) a) b) c) d) e) f) g) h) i) 7) a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) l) 8) a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) l) 9) 10) a) b) c) d) RADICIAÇÃO 1) a) b) 2) a) b) c) 3) a) b) c) d) e) 4) a) b) c) d) e) 5) a) b) c) d) e) 6) a) b) c) d) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) a) b) c) 14) a) b) c) d) 15) Cap. IX FATORAÇÃO: Expressões algébricas: 1) 5X 2) a+b=b+a 3) a) 2xy b) -7a² 4) x(2y-x) 5) 3 Produtos notáveis: 1) a) x²+2xy+y² b) x²+2xy+y² c) x²-2xy+y² d) 9a²-6a²b+a²b² e) 4x²/9 – xy/3+ y²/4 f) 9x²/4+12xy/5+16y²/25 g) x²-y² h) 4x²-9b² i) x³+3x²y+3xy²+y³ j) 8a³+36a²b+54ab²+27b³ k) x³-3x²y+3xy²-y³ l) -x³-3x²y-3xy²-y³ m) -8a³-60a²b-150ab²-125b³ n) 4x²+12xy+9y² o) x4-4x²y² p) x²-xy+y²/4 2) a) -12a²-12ab+b² b) -2a²-2ª+1 c) 9(a²-a+1) d) 4xy 3) a) 7 b) 10 c) 2 e 5 4) 4ª+8 5) a) (x+a)² b) (2x+1)² 6) a²+b²+c²+2ab+2ac+2bc 7) 28 6 3 Fatoração: Nível 1: 1) 5(36+24+15)=15(12+8+5)=375 2) a) x(x+11) b) ab(a+4+b) 3) não, pois fazendo x²-12x+64=(x+a)² a=-6 e a²=64, impossível 4) (ax+1)² 5) (x²+4)(x+2)(x-2) 6) a+5 7) x²-6xy+9y² Nível 2: 1) A 2) C 3) D 4) (X+1)(X-1)² 5) (a-1)(a+7) 6) 8 e 288 Nível 3: 1) B 2) E 3) B 4) E 5) E 6) 2 Curso Matemática Básica Algebra 60 7) a) ( 2 ) ( 2 ) x y z x y z b) x-y c) ( ) ( ) x y z x y z d) ² 1 b y 8) a+2b+3c Cap.X FATORAÇÃO: Linguagem matemática: 1) 674 e 675 2) a) x=3 b) x=5 c) x=10 3) a) seja l=preço do lápis e c= preço da caneta então: I) c=l+1 II) 2c+4l=3,20 b) R$ 1,20 c) R$ 0,20 4) 3x+6=42 logo x=12 Cap.XI EQUAÇÕES DO 1º GRAU: Parte I: Nível I: 1) a) x=-13 b) a=5/2 c) y=1 d) x=-2 2) não é raiz 3) --- 4) 20 anos 5) 30 6) 3/7 7) 6 8) -19 9) 500.000 Nível 2: 1) 14 2) m=1 3) a≠2 4) r=1, s=3 5) m=-2/3 6) 90 7) 36 8) 66 pombas Parte II Nível I: 1) a) x=7 b) x=-25/7 2) a) 850 m² b) 425 m² 3) R$ 480,00 4) 48 alunos 5) 9 horas e 20 minutos 6) R$ 450,00 7) R$ 10.000,00 8) 80 laranjas 9) x=5 e m(AB)=22 10) a) x=7 b) ² ² ²a b c x ab ac bc c) 2/b Nível 2: 1) 6 e 7 2) x=2 3) 8 dias 4) 5 homens Cap.XII SISTEMAS DO 1º GRAU: NIVEL 1: 1) X=5, Y=1 2) a) x=2, y=8 b) x=1, y=2 3) a) x=-1, y=2 b) x=1/2, y=1 4) (1;2) é solução 5) seja a e m preço do armário e da mesa 3 120 a m a m 6) a=R$ 90,00 e m=R$ 30,00 Nível 2: 1) 3 coelhoes e 5 galinhas 2) 21 e 28 anos 3) 4 meninos e 3 meninas Nivel 3: 1) x=4, y=4/3 2) a) a=0,5, b=1, c=1,5 b) a=264, b=330, c=462 c) a=4, b=20, c=8, d=12 d) b=4, c=2 ou b= - 4 e c=-2 Cap.XIII REPRESENTAÇÃO GRÁFICA: PARTE I: 3) a) A=(4;5), B=(2;3), C=(0;1), D=(-3;-2) b) y=-1 c) aumentam 5) a) y aumenta b) y diminui c) y permanece inalterado PARTE II: 3) a) 4 km/l b) 7,5 km/l c) 120 km/h obs( os valores do gráfico estão invertidos se considerássemos invertidos teríamos: 8 km/l b) 4,5 km/l c) 60 km/h, o que faz mais sentido). 4) a) fevereiro b) maio c) março e maio d) 45 milhões Cap.XIV NOTAÇÃO CIENTÍFICA: 1) a) 3,0x10³ b) 1,0032x10² c) 1,0x10-4 d) 1,3232x10-1