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1Matemáti caMatemáti ca básica Rua General Celso de Mello Rezende, 301 – Tel.: (16) 3238·6300 CEP 14095-270 – Lagoinha – Ribeirão Preto-SP www.sistemacoc.com.br SISTEMA COC DE ENSINO Direção-Geral: Sandro Bonás Direção Pedagógica: Zelci C. de Oliveira Direção Editorial: Roger Trimer Gerência Pedagódica: Luiz Fernando Duarte Gerência Editorial: Osvaldo Govone Gerência Operacional: Danilo Maurin Gerência de Relacionamento: Danilo Lippi Ouvidoria: Regina Gimenes Conselho Editorial: José Tadeu B. Terra, Luiz Fernando Duarte, Osvaldo Govone e Zelci C. de Oliveira PRODUÇÃO EDITORIAL Autoria: Clayton Furukawa, Frederico R. F. do Amaral Braga e Jeferson Petronilho Editoria: José F. Rufato, Marina A. Barreto e Paulo S. Adami Coordenação editorial: Luzia H. Fávero F. López Assistente Editorial: George R. Baldim Projeto gráfico e direção de arte: Matheus C. Sisdeli Preparação de originais: Marisa A. dos Santos e Silva e Sebastião S. Rodrigues Neto Iconografia e licenciamento de texto: Cristian N. Zaramella, Marcela Pelizaro e Paula de Oliveira Quirino. Diagramação: BFS bureau digital Ilustração: BFS bureau digital Revisão: Flávia P. Cruz, Flávio R. Santos, José S. Lara, Leda G. de Almeida e Maria Cecília R. D. B. Ribeiro. Capa: LABCOM comunicação total Fechamento: Matheus C. Sisdeli Su m ár io CAPÍTULO 01 POTENCIAÇÃO E RADICIAÇÃO 7 1. Potenciação 7 2. Radiciação 10 CAPÍTULO 02 PRODUTOS NOTÁVEIS 17 1. Quadrado da soma de dois termos 17 2. Quadrado da diferença de dois termos 17 3. Produto da soma pela diferença de dois termos 17 4. Cubo da soma de dois termos 17 5. Cubo da diferença de dois termos 17 CAPÍTULO 03 FATORAÇÃO 19 1. Definição 19 2. Casos de fatoração 20 CAPÍTULO 04 PORCENTAGEM 22 1. Introdução 22 2. Definição 22 3. Forma decimal 22 4. Porcentagem de quantias 22 5. Lucro 24 6. Aumento percentual 25 7. Desconto percentual 26 8. Aumentos e descontos sucessivos 28 CAPÍTULO 05 MÚLTIPLOS E DIVISORES 30 1. Conceitos básicos 30 2. Propriedades 33 3. Máximo divisor comum 35 4. Mínimo múltiplo comum 36 5. MDC e MMC pelo método da decomposição isolada 36 6. MMC e MDC pelo método da fatoração simultânea 36 7. MDC pelo método das divisões sucessivas 37 8. Propriedades do MDC e do MMC 37 CAPÍTULO 06 EQUAÇÕES 39 1. Introdução 39 2. Equação matemática 39 3. Raiz (ou solução) de uma equação 39 4. Resolução de equações 39 5. Equações equivalentes 40 6. Equação do 1º grau 40 7. Problemas matemáticos 40 8. Passos para resolver um problema matemático 40 9. Equação do 2º grau 43 10. Resolução de equações com mudança de variável 47 11. Equações irracionais 48 CAPÍTULO 07 TEORIA DOS CONJUNTOS 50 1. Introdução 50 2. Notação e representação 50 3. Relação de pertinência 50 4. Relação de inclusão 51 5. Conjuntos especiais 51 6. Conjunto universo 52 7. Conjunto de partes 52 8. Igualdade de conjuntos 52 9. Operações com conjuntos 52 10. Número de elementos da união e da intersecção de conjuntos 55 11. Conjuntos numéricos 56 12. Operações com intervalos 57 EXERCÍCIOS PROPOSTOS 59 Capítulo 01 61 Capítulo 02 66 Capítulo 03 68 Capítulo 04 70 Capítulo 05 78 Capítulo 06 83 Capítulo 07 93 GABARITO 102 Teoria PV -1 3- 11 Matemáti ca básica 7 Matemáti ca Exemplos 1. 105 · 102 = 105 + 2 = 10.000.000 2. (–10)5 · (–10)2 = (–10)5 + 2 = – 10.000.000 • P2: Quociente de potências de mesma base Para dividirmos potências de mesma base, conservamos a base e subtraímos os expoentes. a a m n m n = ≠a a= ≠a am n= ≠m na am na a= ≠a am na am n= ≠m n–m n= ≠m na am na a= ≠a am na a–a am na a= ≠a am na a, 0= ≠, 0= ≠a a= ≠a a, 0a a= ≠a a Justificativa a a a a e a a a am m vezes n n vezes = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅... ...� �� �� ��� �� 1º) Sendo m > n, temos: a a a a a a a a a a a a a m n m vezes n vezes = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ... ... ... upcurlybracketleft upcurlybracketmid� upcurlybracketright� � �� �� (( )m n vezes m na – – ��� �� = 2º) Se m = n: a a a a m n m n = = = =1 10( )– 3º) Se m < n: a a a a a a a m n n m vezes n m m n = ⋅ ⋅ ⋅ = = 1 1 ... ( ) ( ) ( ) – – – � �� �� Exemplos 1. 5 5 5 5 125 7 4 7 4 3 = = = – 2. 2 2 2 2 1 2 3 4 1 = = = 3 4– – 3. 2 2 2 2 x = 2 x– • P3: Produto de potências de mesmo expoente Para multiplicarmos potências de mesmo ex- poente, conservamos o expoente e multipli- camos as bases. an · bn = (a · b)n 1. Potenciação A. Defi nições Em todas as definições apresentadas abaixo, a representa um número real e n, um número natural diferente de zero. 1. Para n maior que 1, an é igual ao produ- to de n fatores idênticos a a, isto é: a a a a an n = · · ... fatores idênticos � �� �� Notação: O elemento a é chamado base, n é denominado expoente e an, potência. 2. Para n= 1, define-se: a1 = a. 3. Para n = 0 e a ≠ 0, define-se: a0 = 1. 4. Expoente inteiro e negativo: a a n n – = 1 , com a ≠ 0. Exemplos 1. 105 = 10 · 10 · 10 · 10 · 10 = 10.000 2. 51 = 5 3. (–2)0 = 1 4. 3 1 3 1 3 3 3 3 1 81 4 4 – = = ⋅ ⋅ ⋅ = B. Propriedades Consideremos os números reais a e b e os números naturais m e n. Então, são válidas as seguintes propriedades: • P1: Produto de potências de mesma base Para multiplicarmos potências de mesma base, conservamos a base e somamos os expoentes. am · an = am + n os expoentes. Justificativa a a a a a a a a a a a m m vezes n n vezes = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ... ... � �� �� � �� �� mm n m vezes n vezes m n a a a a a a a a a a a a ⋅ = = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ... ...� �� �� � �� �� ⋅⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + a a a m n vezes ... ( ) � �� �� Assim: am · an = am + n CAPÍTULO 01 POTENCIAÇÃO E RADICIAÇÃO Matemáti ca básica PV -1 3- 11 8 Matemáti ca Justificativa a a a a a e b b b b b a n n vezes n n vezes n = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ... ... ( ) � �� �� � ��� ��� bb a a a a b b b b ab ab n n vezes n vezes = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = ⋅ ... ...� �� �� � ��� ��� ⋅⋅ ⋅ ⋅ab ab n vezes ...� ���� ���� Assim: an · bn = (ab)n Exemplos 1. 23 · 33 = (2 · 3)3 = 63 2. (a · b · c)2 = a2 · b2 · c2 • P4: Quociente de potências de mesmo expoente Para dividirmos potências de mesmo expoente, conservamos o expoente e dividimos as bases. a b a b b n n n = , 0b, 0b ≠, 0≠ Justificativa a a a a a e b b b b b a b n n vezes n n vezes n n = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ... ...� �� �� � ��� ��� aa a a a b b b b a b a b n vezes n vezes n n ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ... ... upcurlybracketleft upcurlybracketmid� upcurlybracketright� � ��� ��� ⋅ ⋅ = a b a b a b Assim a b n vezes n n ... : � ���� ���� aa b n Exemplos 1. 2 11 2 11 2 2 2 = 2. a b c a b c a b c 3 3 3 3 3 3 ⋅ = ⋅( ) = ⋅ • P5: Potência de uma potência Para elevarmos uma potência a um novo ex- poente, conservamos a base e multiplicamos os expoentes. (am)n = am · n Justificativa a a a a a a a a m n m m m n vezes m n m m m m n m ( ) = ⋅ ⋅ ⋅ ( ) ⋅ = ⇒( ) =+ + + ⋅ ... ... � ��� ��� nn n vezesupcurlybracketleft upcurlybracketmid���� upcurlybracketright���� Exemplos 1. (25)2 = 25 · 2 = 210 2. 5 5 55 2 3 5 2 3 30( )( ) = =⋅ ⋅ ObservaçãoAs propriedades apresentadas podem ser es- tendidas para os expoentes m e n inteiros. Exemplos a. 23 · 2–2 = 23 + (–2) = 21 (P1) b. 5 5 2 3– = 52 – (–3) = 52 + 3 = 55 (P2) c. 5–3 · 2–3 = (5 · 2)–3 = 10–3 (P3) d. 7 5 7 5 2 2 2 4 – – – = ( )P e. (2–2)–3 = 2(–2) · (–3) = 26 C. Situações especiais A. (–a)n e –an As potências (–a)n e –an, em geral, apresentam resultados diferentes, pois: ( ) ( ) ( ) ( ) ... ( ) ... – – – – – – – a a a a a a a a a n n vezes n = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ � ���� ���� ⋅⋅a n vezes � ��� ��� Exemplos 1. (–2)2 = (–2) · (–2) = 4 2. –22 = –(2) · (2) = –4 PV -1 3- 11 Matemática básica 9 Matemática B. a e am n m( ) n As potências a e am n m( ) n , em geral, apresentam resultados diferentes, pois: a a a a am n m m m m n vezes ( ) = ( ) ⋅ ( ) ⋅ ( )⋅ ⋅( )...� ����� ����� e a am m m m n vezes n = ⋅ ⋅ ⋅... upcurlybracketleftupcurlybracketmid� upcurlybracketright� Exemplos 1. (25)2 = 25 · 2 = 210 2. 2 2 25 5 5 252 = =⋅ EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 01. UFMG O valor da expressão (a–1 + b–1)–2 é: a. ab a b( )+ 2 b. ab a b( )2 2 2+ c. a2 + b2 d. a b a b 2 2 2( )+ Resolução a b a b b a ab b a ab − − − − − +( ) = + = + = + 1 1 2 2 21 1 1 = + = +( ) 2 2 2 2 2 ab a b a b a b Resposta D 02. UECE Se a = 32 e b = a2, então o valor do produto ab é igual a: a. 36 b. 38 c. 96 d. 98 Resolução a · b = a · a2 = a3 = ( )3 32 3 6= Resposta A 03. UFRGS Sabendo-se que 6x + 2 = 72, tem-se que 6–x vale: a. – 4 b. – 2 c. 0 d. 1 2 e. 2 Resolução 6x + 2 = 72 → 6x · 62 = 72 → 6x = 72 36 → 6x = 2 6–x = 1 6 1 2x = Resposta D 04. ENEM A resolução das câmeras digitais modernas é dada em megapixels, unidade de medida que representa um milhão de pontos. As informa- ções sobre cada um desses pontos são arma- zenadas, em geral, em 3 bytes. Porém, para evitar que as imagens ocupem muito espaço, elas são submetidas a algoritmos de compressão, que reduzem em até 95% a quantidade de bytes necessários para armazená-las. Considere 1 KB = 1.000 bytes, 1 MB = 1.000 KB, 1 GB = 1.000 MB. Utilizando uma câmera de 2.0 megapixels cujo algoritmo de compressão é 95%, João fotogra- fou 150 imagens para seu trabalho escolar. Se ele deseja armazená-las de modo que o espa- ço restante no dispositivo seja o menor espaço possível, ele deve utilizar: a. um CD de 700 MB. b. um pendrive de 1 GB. Matemática básica PV -1 3- 11 10 Matemática c. um HD externo de 16 GB. d. um memory stick de 16 MB. e. um cartão de memória de 64 MB. Resolução • 1 megapixel = 106 pontos • 1 ponto = 3 bytes Após compressão, 1 ponto ocupará: 5 100 · 3 bytes = 0,15 byte Trabalho de João: 150 · 2 · 106 · 0,15 = 45 · 106 bytes = = ⋅45 10 10 6 6 MB = 45 MB Resposta E 05. Ibmec-SP Os astrônomos estimam que, no universo vi- sível, existem, aproximadamente, 100 bilhões de galáxias, cada uma com 100 bilhões de es- trelas. De acordo com esses números, se cada estrela tiver, em média, 10 planetas a sua vol- ta, então existem no universo visível, aproxi- madamente: a. 1012 planetas. b. 1017 planetas. c. 1023 planetas. d. 10121 planetas. e. 10220 planetas. Resolução 100 bilhões de galáxias: 102 · 109 = 1011 galáxias 100 bilhões de estrelas: 102 · 109 = 1011 estrelas em cada galáxia Logo, temos: (nº de galáxias) · (nº estrelas/galáxias) 1011 galáxias · 1011 estrelas = 1022 estrelas Cada estrela tem, em média, 10 planetas. Assim, (nº de estrelas) · (nº de planetas/estrelas) 1022 · 10 = 1023 planetas Resposta C 2. Radiciação A. Definições 1. Considere a um número real não negativo e n um número natural diferente de zero. O símbolo an representa um número real b, não negativo, que satisfaz a igualdade bn = a. Notação: O número a é chamado radicando, n é denominado índice e an é a raiz n-ésima de a. Observação: O símbolo a representa o mesmo que a2 . Exemplos 1. 25 = 5, pois 52 = 25 (raiz quadrada de 25) 2. 21 = 2, pois 21 = 2 (raiz primeira de 2) 3. 03 = 0, pois 03 = 0 (raiz cúbica de zero) 2. Considere a um número real e n um número natural ímpar. O símbolo an representa um número real b que satisfaz a igualdade bn = a. Exemplos 1. 8 23 = , pois 23 = 8 2. – –8 23 = , pois (–2)3 = –8 PV -1 3- 11 Matemáti ca básica 11 Matemáti ca B. Raiz quadrada do quadrado de um número real a a2 = , se a for um número real não negativo. a a2 = – , se a for um número real negativo. Costuma-se indicar: a a2 = (valor absoluto de a), Exemplos 1. 5 52 = 2. – –(–5 5 5 2( ) = =) 3. 2 3 2 3 2 3 0 2 – – –( ) = >, pois 4. 2 5 2 5 5 2 2 5 0 2 – – – – –( ) = ( ) = <pois Observação Não devemos confundir 4 2 4 2= = ±com , pois é falso, de acordo com a definição. Então, 2 = 4 e –2 = – 4. Se considerarmos a equação x2 = 4, teremos como solução as raízes 2 e –2, pois: x2 = 4 ⇒ x = ± 4 ⇒ x = ± 2 C. Potências com expoente racional Definição a a com a n k nk= >, 0, n inteiro e k inteiro positivo. Exemplo 5 5 5 1 2 12= = Observação Todas as propriedades apresentadas para po- tências de expoentes inteiros são válidas para expoentes racionais. D. Propriedades Consideraremos os números reais a e b não negativos e os números naturais não nulos m, n e p. Então: • P1: Produto de radicais de mesmo índice Para multiplicarmos radicais com o mes- mo índice, conservamos o índice e multipli- camos os radicandos. a ba b abn nn na bn na b n⋅ =a b⋅ =a ba b⋅ =a b Justificativa a b a b a b a bn n n n n n⋅ = ⋅ = ⋅( ) = ⋅1 1 1 Exemplos 1. 10 10 10 10 10 1023 3 2 13 33⋅ = ⋅ = = 2. 2 64 2 64 2 8 8 2⋅ = ⋅ = ⋅ = P2: Divisão de radicais de mesmo índice Para dividirmos radicais com o mesmo índice, conservamos o índice e dividimos os radicandos. a b a b n n = ≠= ≠= ≠n= ≠n ( )b( )b= ≠( )= ≠b= ≠b( )b= ≠b( )0( ) Justificativa a b a b a b a b n n n n n n= = = 1 1 1 Exemplos 1. 128 4 128 4 32 2 5 5 5 5= = = 2. 4 25 4 25 2 5 0 4= = = , • P3: Potência de uma raiz Para elevarmos uma raiz a um expoente, basta elevarmos o radicando a esse expoente. a aa a m mna ana a( )( )a a( )a an( )n a a=a a Justificativa a a a an m n m m n mn( ) = = = 1 Observação A propriedade P3 também é válida quando o expoente m é inteiro negativo. Matemáti ca básica PV -1 3- 11 12 Matemáti ca Exemplos 1. ( )5 5 52 2= = 2. ( )2 2 43 2 23 3= = • P4: Raiz de outra raiz Exemplos a. 10 10 1046 4 26 2 23= =:: b. 2 2 2208 20 48 4 5= =:: c. 5 5 548 12= = E. Simplifi cação de radicais Simplificar um radical significa transformá-lo em uma expressão equivalente ao radical dado, porém escrita de forma mais simples. Obtemos essa transformação através da apli- cação das propriedades anteriormente vistas. Exemplos a. 81 3 3 3 3 5 7 33 4 5 7 33 3 3 2 6 33 33 33 6 ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = ⋅ ⋅ x y z x y z x x y y z x y33 33 23 2 23 3 3 3 ⋅ ⋅ ⋅ = = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ z x y x y z x y b. a b c a b b c b a bc2 65 2 55 25⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = c. 324 2 3 2 3 3 3 2 3 3 12 3 2 43 2 33 23 3 = ⋅ = ⋅ ⋅ = = ⋅ = F. Redução de radicais ao mesmo índice Para reduzirmos dois ou mais radicais a um mesmo índice, inicialmente, calculamos o MMC de todos os índices, obtendo, assim, o índice comum a todos os radicais. Em seguida, dividimos o novo índice por todos os índices anteriores, multiplicandoo resultado pelos ex- poentes dos fatores do respectivo radicando. Exemplos a. xy x e y23 34; MMC (3, 4, 2) = 12, então: xy x y x x y y 23 4 812 34 912 612 = = =; ; b. 2 3 53 4, e MMC (2, 3, 4) = 12, então: 2 2 3 3 5 5 612 3 412 4 312 = = =; ; Para obtermos a raiz de uma outra raiz, bas- ta conservarmos o radicando e multiplicar- mos os índices. a aa amn n ma a=a an m⋅n m Justificativa a a a a amn m n m n n m n m = = = = ⋅ ⋅ 1 1 1 Exemplos 1) 7 7 754 2 4 5 40= =⋅ ⋅ 2) 3 3 32 2 4= =⋅ • P5: Simplificação de radicais Quando multiplicamos ou dividimos o índice de uma raiz e o expoente de seu radicando por um mesmo número natural não nulo, o valor da raiz não se altera. a a pma ama an m pn p= ≠= ≠a a= ≠a aa a= ≠a am p= ≠m pn p= ≠n pa an pa a= ≠a an pa am p= ≠m p⋅m p= ≠m pn p⋅n p ( )p( )p= ≠( )= ≠p= ≠p( )p= ≠p( )0( ) Justificativa a a a amn m n m p n p m pn p = = = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Exemplos 1. 5 5 53 3 42 4 128= =⋅⋅ 2. 2 2 2 226 1 23 2 13 3= = =⋅⋅ Observação Como podemos observar nos exemplos, o valor de uma raiz não se altera quando dividimos o índice do radical e o expoente do radicando por um fator comum natural não nulo. a amn m pn p= :: PV -1 3- 11 Matemática básica 13 Matemática Observações 1. Conforme vimos nas propriedades P1 e P2, a multiplicação e a divisão de raízes só devem ser efetuadas se os radicais tiverem índices iguais, então esta pro- priedade, que permite reduzir os radi- cais ao mesmo índice, é bastante im- portante nesses casos. Exemplo 5 2 3 5 2 3 5 2 33 4 412 612 312 4 6 312⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ 2. Para que possamos comparar raízes, também devemos tê-las com os índices iguais, e a maior raiz será aquela que tiver o maior radicando. Exemplos 2 2 4 3 3 3 3 2 3 1 23 2 6 1 32 3 36 3= = = = ⇒ > ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 01. Dê o valor de: a. 81 b. 164 c. 1253 d. –1253 e. 06 Resolução a. 81 9= , pois 92 = 81 b. 16 24 = , pois 24 = 16 c. 125 53 = , pois 53 = 125 d. − = −125 53 , pois (–5)3 = –125 e. 0 06 = , pois 06 = 0 02. UECE A expressão numérica 5 54 3 163 3– é igual a: a. 1 4583 . b. 7293 c. 2 703 d. 2 383 Resolução 5 54 5 2 3 5 3 2 15 2 3 16 3 2 3 2 2 3 2 2 6 2 5 54 3 3 33 3 3 3 43 33 3 3 3 = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = = ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ = – 116 15 2 6 2 9 2 9 2 1458 3 3 3 3 33 3 = = = = ⋅ = – Resposta A 03. UFAL A expressão 10 10 10 10+ ⋅ – é igual a: a. 0 b. 10 c. 10 – 10 d. 3 10 e. 90 Resolução 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 100 10 90 3 102 2 + − = +( ) −( ) = − = − = = . Resposta D 04. Forme uma sucessão decrescente com os números reais 2 3 3 2, e 2. Resolução 2 3 2 3 12 12 3 2 3 2 18 18 2 2 2 16 18 16 12 2 4 2 4 1 1 41 4 4 4 4 4 ⋅ = ⋅ = = ⋅ = ⋅ = = = = = > > ⋅ ⋅ Resposta 3 2 2 2 3⋅ > > ⋅ Matemáti ca básica PV -1 3- 11 14 Matemáti ca 05. UFC-CE Dentre as alternativas a seguir, marque aquela que contém o maior número. a. 5 63 ⋅ b. 6 53 c. 5 63 d. 5 63 e. 6 53 Resolução 5 6 30 30 6 5 6 5 1080 1 080 5 6 5 6 750 750 5 6 3 3 6 3 33 3 6 3 33 3 6 3 ⋅ = = ⋅ = ⋅ = = ⋅ = = = = · 55 6 150 150 6 5 5 180 180 23 3 6 3 3 3 6 ⋅ = = = ⋅ = =6 O maior número é 1.080 2 6 == 6 53 . Resposta B G. Racionalização de denominadores Racionalizar um denominador de uma fração significa transformá-lo em outra sem radicais irra- cionais no denominador, a fim de facilitar o cálculo da divisão. Em termos práticos, racionalizar um denominador significa eliminar o radical do denominador. A racionalização pode ser feita multiplicando-se o numerador e o denominador da fração por um mesmo fator, obtendo, assim, uma fração equivalente à anterior. Esse fator é chamado fator de racionalização ou fator racionalizante. 1º caso: Denominadores do tipo amn Observamos que: a aa a a a a aa a a ma ama an n mna ana a m na am na a mn m na am na ama ama an nna ana a ⋅ =a a⋅ =a aa a⋅ =a an m⋅ =n m ⋅ =a a⋅ =a am n⋅ =m na am na a⋅ =a am na a m⋅ =m = =a a= =a aa a= =a an= =n+m n+m na am na a+a am na a n m–n m – –a a–a a Assim, nas frações que apresentarem denominador do tipo amn , basta multiplicarmos o seu numerador e o seu denominador por an mn n m–n m (fator racionalizante) para eliminarmos o radical (número irracional) do denominador. Exemplos Racionalizar os denominadores: a. 1 5 1 5 5 5 5 5 = ⋅ ⋅ = b. 2 4 2 2 2 2 2 2 2 2 8 2 2 2 2 3 23 3 23 3 3 3 3 3 = = ⋅ ⋅ = = = Notemos que, se no denominador aparecer uma raiz quadrada, o fator racionalizante é outra raiz quadrada igual à existente no denominador da fração. PV -1 3- 11 Matemática básica 15 Matemática 2º caso: Denominadores do tipo a b± Neste caso, vamos relembrar o produto notável (A + B) · (A – B) = A2 – B2. Notamos que este pro- duto notável, aplicado aos denominadores deste caso, produz resultado racional. Ou seja: a b a b a b a b+( )( ) = ( ) ( ) =– – –2 2 Portanto, se tivermos que racionalizar denominadores do tipo a b± , basta multiplicarmos o numerador e o denominador da fração pelo conjugado do denominador, eliminando assim o radical (número irracional) do denominador. Assim: denominador: a b+ → conjugado: a b– denominador: a b– → conjugado: a b+ Exemplos 1) 1 3 2 1 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 – – – = ⋅ +( ) ( )⋅ +( ) = +( ) = +( ) 2) 2 6 2 1 2 6 2 1 6 2 1 6 2 1 6 2 2 36 2 1 12 2 + = ⋅( ) +( )⋅ ( ) = ⋅( ) ⋅ = – – – – – 71 Observação A racionalização permite fazer divisões com erros menores. Por exemplo, na fração 1 5 há a divisão de 1 por 5 =2,2360679774.... Como o denominador é um decimal infinito e não periódi- co, fica difícil saber qual é a melhor aproximação para a 5 , mas, ao utilizar a fração equivalente 5 5 , não só teremos o trabalho facilitado como também conseguiremos uma melhor aproximação. EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 01. Racionalize os denominadores e simplifique, se possível, as frações. a. 1 5 b. 14 7 c. 6 7 d. 4 44 e. 3 7 3 7 + – Resolução a. 1 5 5 5 5 5 · = Matemática básica PV -1 3- 11 16 Matemática b. 14 7 7 7 14 7 7 2 7· · ·= = c. 6 7 7 7 42 7 · = d. 4 4 4 4 4 4 4 2 2 2 2 4 34 34 34 64 3· · ·= = = = e. 3 7 3 7 3 7 3 7 9 6 7 7 9 7 8 3 7 +( ) −( ) +( ) +( ) = + + − = +· 02. UCSal-BA Se x = − + + − − 3 3 1 3 3 1 3 3 , então: a. x ≥ 5 b. 3 ≤ x < 5 c. 1 ≤ x < 3 d. 0 ≤ x < 1 e. x < 0 Resolução x = 3 3 1 3 + 3 1 3 3 x = 3 3 + 1 3 + 3 3 3 – – – – – + ( ) ( ) ( ) ( ) · 33 3 x = 3 3 + 9 3 · 3 3 9 – – – – – – – ( ) ( ) +( ) +( ) ( ) + 1 3 3 3 3 3 3 3 3 3 · x = 3 3 + 6 3 6 x = 3 3 + 3 6 x = 3 3 – – – – – – 3 3 3 3 3 3 6 6 4 3 + + + + + =x xx x ≅ ≅ 4 1 7 2 3 – , , Resposta C 03. Fuvest-SP 2 3 3 + = a. 2 2 6 3 3 + + b. 5 2 6 3 + c. 2 6 6 + d. 3 6 3 + e. 6 3 6 + Resolução 2 3 3 3 3 6 3 3 6 3 32 +( ) = + ( ) = +· · Resposta D PV -1 3- 11 Matemáti ca básica 17 Matemáti ca CAPÍTULO 02 PRODUTOS NOTÁVEIS Os produtos notáveis obedecem a leis espe- ciais de formação e, por isso, sua utilização permite agilizar determinados tipos de cálcu-los que, pelas regras normais da multiplicação de expressões, ficariam mais longos. Apresen- tam-se em grande número e dão origem a um conjunto de identidades de grande aplicação. Considere a e b, expressões em R. 1. Quadrado da soma de dois termos (a + b)2 = (a + b) · (a + b) = a2 + 2ab + b2 (a + b)2 = a2 + 2ab + b2 2. Quadrado da diferença de dois termos (a – b)2 = (a – b) · (a – b) = a2 – 2ab + b2 (a – b)2 = a2 – 2ab + b2 3. Produto da soma pela diferença de dois termos (a + b) (a – b) = a2 – ab ab b+ – 2 (a + b) (a – b) = a2 – b2 4. Cubo da soma de dois termos (a + b)3 = (a + b) · (a + b)2 = (a + b) · (a2 + 2ab + b2) (a + b)3 = a3 + 2a2b + ab2 + a2b + 2ab2 + b3 (a + b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 5. Cubo da diferença de dois termos (a – b)3 = (a – b) · (a2 – 2ab + b2) (a – b)3 = a3 – 2a2b + ab2 – a2b + 2ab2 – b3 (a – b)3 = a3 – 3a2b + 3ab2 – b3 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 01. Desenvolva os produtos notáveis abaixo: a. (3x + 2)2 b. 1 2 x x+ c. (3x – 2y)2 d. x x 2 2 3 4 – Resolução a. (3x + 2)2 = (3x)2 + 2 · (3x) · 2 + 22 = 9x2 + 12x + 4 Resposta 9x2 + 12x + 4 b. 1 1 2 1 1 2 1 2 2 2 2 2 2 2 x x x x x x x x x x x x + = + ⋅ ⋅ + = = + + = = + + 22 Resposta 1 2 2 2 x x+ + c. (3x – 2y)2 = (3x)2 – 2(3x) · (2y) + (2y)2 = = 9x2 – 12xy + 4y2 Resposta 9x2 – 12 xy + 4y2 d. x x x x x x x 2 2 2 2 2 2 4 3 4 3 2 3 4 4 – – = ⋅ + = = yy x x x x x – – 2 12 4 9 6 4 3 2 4 3 2 + = = + Resposta x x x4 3 2 9 6 16 – + Observe que, quando desenvolvemos o qua- drado da soma ou da diferença de um binô- mio, produzimos um trinômio chamado trinô- mio quadrado perfeito. Matemática básica PV -1 3- 11 18 Matemática 02. Desenvolva os produtos notáveis abaixo: a. (3xy + 5) (3xy – 5) b. 3 5 2 3 5 2+( )( )– c. (x + 2)3 d. (2x – 2)3 Resolução a. (3xy + 5) · (3xy – 5) = (3xy)2 – 52 = 9x2y2 – 25 Resposta 9x2y2 – 25 b. 3 5 2 3 5 2 3 5 2 9 5 4 41 2 2 +( )⋅( ) = = ( ) = ⋅ = – – – Resposta 41 c. (x + 2)3 = x3 + 3 · x2 · 2 + 3 · x · 22 + 23 = x3 + 6x2 + + 12x + 8 Resposta x3 + 6x2 + 12x + 8 d. (2x – 2)3 = (2x)3 – 3 · (2x)2 · 2 + 3 · 2x · 22 – 23 = = 8x3 – 3 · 4 · x2 · 2 + 3 · 2 · x · 4 – 8 = = 8x3 – 24x2 + 24x – 8 Resposta 8x3 – 24x2 + 24x – 8 03. Desenvolva: (x – 1)2 – (2x + 4) (2x – 4). Resolução (x – 1)2 – (2x + 4) (2x – 4) = = (x – 1)2 – ((2x)2 – 42) = = (x – 1)2 – (4x2 – 16) = = x2 – 2x + 1 – (4x2 – 16) = = x2 – 2x – 4x2 + 17 = = –3x2 – 2x + 17 Resposta –3x2 – 2 x + 17 04. Calcule 31 · 29 usando produto notável. Resolução 31 · 29 = = (30 + 1) · (30 – 1) = = (30)2 – 12 = = 900 – 1 = = 899 Resposta 899 05. Sendo x x + = 1 2, determine x x 3 3 1 + . Resolução x+ 1 x =2 x + 3x · 1 x + 3 · x · 1 x + 1 x = 8 x + 3x + 3 x + 1 x = 3 3 3 2 2 3 3 3 88 x x + 3 2 + 1 x = 8 x + 1 x = 2 3 3 3 3 3 + + + = ⋅ 3 1 1 8 3 x x x PV -1 3- 11 Matemáti ca básica 19 Matemáti ca CAPÍTULO 03 FATORAÇÃO 1. Defi nição Fatorar uma expressão algébrica é modificar sua forma de soma algébrica para produto, isto é, obter outra expressão que: a. seja equivalente à expressão dada; b. sua forma equivalente se apresente na forma de produto. Na maioria dos casos, o resultado de uma fato- ração é um produto notável. Nas técnicas de fatoração que estudaremos a seguir, suponha a, b, c, x e y expressões não fatoráveis. 2. Casos de fatoração A. Fator comum Devemos reconhecer o fator comum, seja ele numérico, literal ou misto; em seguida, coloca- mos em evidência esse fator comum e simplifi- camos a expressão deixando entre parênteses a soma algébrica. Observe os exemplos abaixo. a. ab + ac = a · (b + c) b. 3x3y – 6x2y3 = 3x2y(x – 2y2) B. Agrupamento Devemos dispor os termos do polinômio de modo que formem dois ou mais grupos entre os quais haja um fator comum e, em seguida, colocar o fator comum em evidência. Observe: ax + ay + bx + by = = a · (x + y) + b · (x + y) = = (a + b) · (x +y) C. Diferença de quadrados Utilizamos a fatoração pelo método de dife- rença de quadrados sempre que dispuser- mos da diferença entre dois monômios cujas literais tenham expoentes pares. A fatoração algébrica de tais expressões é obtida com os seguintes passos: 1º) Extraímos as raízes quadradas dos fato- res numéricos de cada monômio; 2º) Dividimos por dois os expoentes das li- terais; 3º) Escrevemos a expressão como produto da soma pela diferença dos novos mo- nômios assim obtidos. Por exemplo, a expressão a2 – b2 seria fatorada da seguinte forma: a2 – b2 = (a + b) · (a – b) D. Trinômio quadrado perfeito Uma expressão algébrica pode ser identificada como trinômio quadrado perfeito sempre que resultar do quadrado da soma ou diferença entre dois monômios. Por exemplo, o trinômio x4 + 4x2 + 4 é quadrado perfeito, uma vez que corresponde a (x2 + 2)2. São, portanto, trinômios quadrados perfeitos todas as expressões da forma a2 ± 2ab + b2, fatoráveis nas formas seguintes: a2 + 2ab + b2 = (a + b)2 e a2 – 2ab + b2 = (a – b)2 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 01. Fatore a expressão: 8x3 – 6x2 Resolução 8x3 – 6x2 = 2x2(4x – 3) Resposta 2x2(4x – 3) 02. Fatore a expressão: x3 – x2 + x – 1 Resolução x3 – x2 + x – 1 = x2(x – 1) + 1(x – 1) = (x – 1) · (x2 + 1) Resposta (x – 1) · (x2 + 1) Matemática básica PV -1 3- 11 20 Matemática 03. Fatore a expressão: x2 – 25y2 Resolução x2 – 25y2 = x2 – (5y)2 = (x + 5y) · (x – 5y) Resposta (x + 5y) · (x – 5y) 04. Fatore: (x2 + 2xy + y2) + 2(x + y) + 1 Resolução (x2 + 2xy + y2) + 2(x + y) + 1 = (x + y)2 + 2(x + y) + 1 = [(x + y) + 1]2 = (x + y + 1)2 Resposta (x + y + 1)2 05. Vunesp Por hipótese, considere a = b. Multiplique ambos os membros por a. a2 = ab. Subtraia de ambos os membros b2. a2 – b2 = ab – b2 Fatore os termos de ambos os membros. (a + b) · (a – b) = b (a – b) Simplifique os fatores comuns (a + b) = b. Use a hipótese que a = b. 2b = b Simplifique a equação e obtenha 2 = 1. A explicação para isso é: a. A álgebra moderna, quando aplicada à teoria dos conjuntos, prevê tal resultado. b. A hipótese não pode ser feita, pois como 2 = 1, a deveria ser (b + 1). c. Na simplificação dos fatores comuns, ocorreu divisão por zero, gerando o absurdo. d. Na fatoração, faltou um termo igual a – 2ab, no membro esquerdo. e. Na fatoração, faltou um termo igual a +2ab, no membro esquerdo. Resolução (a + b) · (a – b) = b (a – b) ⇔ a + b = b A equivalência acima só é possível se dividir- mos os dois membros por (a – b), porém da hipótese a = b, assim a – b = 0, e a divisão por zero não é definida. Resposta C 06. Simplifique a expressão: a a a a 4 2 2 1 1 + + + + . Resolução a a a a a a a a a a a a a a a 4 2 2 4 2 2 2 2 4 2 2 2 1 1 1 1 2 1 1 + + + + = + + + − + + = + + − + + a a a a a a a a a a 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 +( ) − + + = + +( ) + −( ) + + = = a2 - a + 1 Resposta a2 – a + 1 E. Trinômio do 2º grau Considerando o trinômio do 2º grau ax2 + bx + c, a ≠ 0 e suas raízes reais x1 e x2, a seguinte igual- dade é verdadeira: ax2 + bx + c = a · (x – x1) · (x – x2) F. Soma e diferença de cubos Observe a multiplicação: (a + b) · (a2 – ab + b2) = = a3 – a2b + ab2 + ba2 – ab2 + b3 = = a3 + b3 PV -1 3- 11 Matemática básica21 Matemática 01. Fatore a expressão: x x2 1 2 2− + +( ) . Resolução x x S P x x x x 2 1 2 1 2 2 0 1 2 2 1 2 1 2 – – – ( ) ; ( )( ) + + = = + = = = ∴ Resposta ( ) · ( )x x– –1 2 02. Fatore a expressão: x6 – y6. Resolução x6 – y6 = (x2)3 – (y2)3 = = (x2 – y2) · (x2 + x2y2 + y2) = = (x + y) · (x - y) · (x2 + (xy)2 + y2) Resposta (x + y) · (x – y) · (x2 + (xy)2 + y2) EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 03. Simplifique a expressão: x y x y x y x y 3 3 3 3 − − − + + Resolução x y x y x y x y x y x xy y x y x y x xy y x y 3 3 3 3 2 2 2 2 − − − + + = = −( ) + +( ) − − +( ) − +( ) + = = xx xy y x xy y xy2 2 2 2 2+ +( ) − − +( ) = 04. Sendo (a + b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 e (a – b)3 = = a3 – 3a2b + 3ab2 – b3, fatore as expressões: a. 8x3 + 12x2 + 6x + 1 b. 8a3 – 12a2b + 6ab2 – b3 Resolução a. 8x3 + 12x2 + 6x + 1 = = (2x)3 + 3 · (2x)2 · 1 + 3 · 2x · 12 + 13 = = (2x + 1)3 Como também já foi dado no enunciado, pode-se obter esse resultado sem esse proce- dimento. b. 8a3 – 12a2b + 6ab2 – b3 8a3 – 12a2b + 6ab2 – b3 = = (2a)3 – 3 · (2a)2 · b + 3 (2a) · b2 – b3 = = (2a – b)3 A partir deste resultado, podemos fatorar a soma de dois cubos: a3 + b3 = (a + b) · (a2 – ab + b2) Pode-se mostrar, de modo semelhante, que a3 – b3 = (a – b) · (a2 + ab + b2). Matemática básica PV -1 3- 11 22 Matemática CAPÍTULO 04 PORCENTAGEM 1. Introdução Em uma empresa há três categorias de fun- cionários, A, B e C, que possuem salários di- ferentes reajustados na mesma época. Para não haver desconforto, é necessário fazer o aumento de maneira proporcional. O funcio- nário responsável pelos cálculos consegue aplicar uma proporção idêntica a cada catego- ria, recorrendo apenas à regra de três simples. Tal procedimento pode ser até viável nessa si- tuação, porém, se aumentarmos a quantidade de salários distintos, este procedimento será inadequado, por isso foi preciso desenvolver uma técnica matemática para calcular propor- ções equivalentes; tal técnica, utilizada desde o século XVII, é conhecida por porcentagem. 2. Definição A porcentagem (ou percentagem) é uma for- ma de apresentar frações em que o denomina- dor é igual a 100, podendo também ser consi- deradas as formas equivalentes. Para facilitar a sua representação foi criado o símbolo % que se lê: “por cento” e que significa: “dividir por cem”. A representação 30% é o mesmo que 30 100 . 3. Forma decimal A forma percentual 30% pode ter outras repre- sentações equivalentes: 30 30 100 3 10 0 3% ,= = = • 30% é a representação percentual. • 30 100 3 10 = são representações fracionárias. • 0,3 é sua representação decimal. 4. Porcentagem de quantias O cálculo x% de P é efetuado da seguinte ma- neira: x P 100 ⋅ x% de P x P= ⋅100 Exemplo 35% de 200 = 35 100 200 70 ⋅ = EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 01. Calcule o valor de: a. 30% de 84 b. 2,5% de 44 Resolução a. 30% de 84 = 0,30 · 84 = 25,20 b. 2,5% de 44 = 0,025 · 44 = 1,10 Resposta a. 25,20 b. 1,10 02. Fuvest-SP (10%)2 é igual a: a. 100% b. 20% c. 5% d. 1% e. 0,1% Resolução ( %) . %10 10 100 10 100 100 10 00 0 1 100 12 = ⋅ = = = Resposta D PV -1 3- 11 Matemática básica 23 Matemática 03. Quatro é quantos por cento de cinco? Resolução Sendo x% a taxa percentual, temos, pela defi- nição, que: x 100 5 4⋅ = x 100 4 5 = Ou, de outra forma: 4 5 0 8 80 100 80= = =, % Resposta 80% 04. Unicap-PE Determine, em reais, 10% do valor de um bem, sabendo que 15% do preço do citado bem é R$ 18,00. Resolução Valor do bem = x 15% · x = 18 0,15x = 18 x = 18 0 15, x = R$ 120,00 ∴10% de R$ 120,00 = R$ 12,00 Resposta R$ 12,00 05. UFRGS-RS O gráfico abaixo representa o valor de um dó- lar em reais em diferentes datas do ano de 2003. 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 R$ 01/1 31/1 28/2 31/3 30/4 31/5 30/6 31/7 31/8 Dia 3,53 3 2,89 0 2,96 6 2,87 2 2,96 6 2,96 7 3,52 6 3,56 3 3,35 3 Evolução das cotações da moeda norte-americana A partir desses dados, pode-se afirmar que, no primeiro semestre de 2003, o real, em relação ao dólar: a. desvalorizou 0,661. b. desvalorizou mais de 10%. c. manteve seu valor. d. valorizou menos de 10%. e. valorizou mais de 20%. Resolução No início do semestre: 1 dólar = R$ 3,533 Logo: 1 real = 1 3 533, No final do semestre: 1 dólar = 2,872 reais Logo: 1 real = 1 2 872, Montando a equação da variação do real, temos: 1 3 533 1 2 872 3 533 2 872 1 23 , · , , , ,x x x= → = → ≅ Portanto, uma valorização de 23%. Resposta E 06. ENEM Para se obter 1,5 kg do dióxido de urânio puro, matéria-prima para a produção de combustível nuclear, é necessário extrair-se e tratar-se 1,0 tonelada de minério. Assim, o rendimento (dado em % em massa) do tratamento do miné- rio até chegar ao dióxido de urânio puro é de: a. 0,10% b. 0,15% c. 0,20% d. 1,5% e. 2,0% Resolução Massa do minério = 1,0 t = 1.000 kg Massa do dióxido de urânio puro = 1,5 kg 1.000 kg –––––– 100% 1,5 kg –––––– x x = 0,15% Resposta B Matemáti ca básica PV -1 3- 11 24 Matemáti ca 07. Unicamp-SP modificado Quando uma determinada marca de café custa R$12,00 o quilo, seu preço representa 40% do preço do quilo de outra marca de café. Qual o preço do quilo desse café? Resolução Seja x o preço do quilo do café, assim 12 = 0,4 x ∴ x = = 12 0 4 30 , . Resposta O preço do quilo é R$ 30,00. 08. ENEM A escolaridade dos jogadores de futebol nos grandes centros é maior do que se imagina, como mostra a pesquisa abaixo, realizada com os jogadores profissionais dos quatro princi- pais clubes de futebol do Rio de Janeiro. 0 Fu nd am en tal inc om ple to 20 40 60 14 Fu nd am en tal 16 Total: 112 jogadores Mé dio inc om ple to 14 Mé dio 54 Su pe rio r inc om ple to 14 O Globo, 24/7/2005. De acordo com esses dados, o percentual dos jogadores dos quatro clubes que concluíram o Ensino Médio é de, aproximadamente: a. 14% b. 48% c. 54% d. 60% e. 68% Resolução Observando o gráfico, o número de jogadores que concluiu o Ensino Médio é 68, sendo 54 apenas do Ensino Médio e 14 do Superior in- completo (que concluíram obrigatoriamente o Ensino Médio). Assim, num total de 112 jogadores, o percen- tual dos jogadores dos quatro clubes que con- cluiu o Ensino Médio é 68 112 0 607= , . Logo, a melhor alternativa é a que traz 60%. Resposta D 5. Lucro Chamamos de lucro a diferença entre o preço de venda e o preço de custo. Lucro = preço de venda – preço de custo. Caso essa diferença seja negativa, ela será chamada de prejuízo. Assim, podemos escrever: Preço de custo + lucro = preço de venda Preço de custo – prejuízo = preço de venda Podemos expressar o lucro na forma de porcentagem de duas formas: Lucro sobre o custo = lucro preço de custo · %· %100· % Lucro sobre a venda = lucro preço de venda · %· %100· % Observação – A mesma análise pode ser feita para o caso de prejuízo. PV -1 3- 11 Matemáti ca básica 25 Matemáti ca 01. PUC-SP A semirreta representada no gráfico seguinte expressa o custo de produção C, em reais, de n quilos de certo produto. C (reais) 180 80 200 n (quilogramas) Se o fabricante vender um quilo desse produto a R$ 102,00, a porcentagem de lucro sobre o preço de custo será de: a. 25% b. 20% c. 18% d. 15% e. 14% ResoluçãoSe para 20 quilos o preço aumenta R$ 100,00, para cada 1 quilo, aumenta R$ 5,00. Custo de 1 quilo = R$ 102,00 L = R$ 17,00 L C = = = 17 85 0 2 20, % Resposta B 02. Fuvest-SP Um vendedor ambulante vende os seus pro- dutos com lucro de 50% sobre o preço de ven- da. Então, o seu lucro sobre o preço de custo é de: a. 10% b. 25% c. 33,333...% d. 100% e. 120% Resolução Sejam: L : lucro, Pc : preço de custo e Pv : preço de venda L P I P L P P P P P P P P II Sub v C V C V V C V V C = + = ⇒ + = = ⇒ = 0 50 0 50 0 50 2 , · ( ) , · , · · ( ) sstituindo I em II temos L P L PC C ( ) ( ), : , · ·= ⇒ =0 5 2 Portanto, o lucro representa 100% do preço de custo. Resposta D EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 6. Aumento percentual Consideremos um valor inicial V que deve sofrer um aumento de p% de seu valor. Chamemos de A o valor do aumento e VA o valor após o aumento. Então: A p de V p V= =A p= =A p de= =de V= =V ⋅%= =%= = 100 V V A V p VA = + = + ⋅100 V p VAVAV = + = + = += += += += += += += += += += += += += += += += += += += += += += + ⋅1= +1= + 100 Matemáti ca básica PV -1 3- 11 26 Matemáti ca em que 1 100 + p é o fator de aumento. Exemplos Valor inicial Aumento percentual Fator de aumento Valor após aumento 50 24% 1,24 1,24 · 50 40 5% 1,05 1,05 · 40 70 250% 3,50 3,50 · 70 7. Desconto percentual Consideremos um valor inicial V que deve so- frer um desconto de p% de seu valor. Chame- mos de D o valor do desconto e VD o valor após o desconto. Então: D p de V p V= =D p= =D p de= =de V= =V ⋅%= =%= = 100 V V D V p VD = = ⋅– – 100 V p VDVDV = ⋅1 100– em que 1 100 – p é o fator de desconto. Exemplos Valor inicial Desconto percentual Fator de desconto Valor após desconto 50 24% 0,76 0,76 · 50 40 5% 0,95 0,95 · 40 70 1,5% 0,985 0,985 · 70 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 01. Dado o valor V, exprimir em função de V: a. o valor de um aumento de 25%; b. o valor após um aumento de 25%; c. o valor de um desconto de 45%; d. o valor após um desconto de 45%. Resolução a. 25% de V = 25 100 · V = 0,25 V b. V + 25% de V = V + 25 100 · V = V + 0,25 V = 1,25 V c. 45% de V = 45 100 · V = 0,45 V d. V – 45% de V = V – 45 100 · V = V – 0,45 V = 0,55 V Resposta a. 0,25 V b. 1,25 V c. 0,45 V d. 0,55 V 02. Fuvest-SP 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. 1,0% b. 10,0% c. 12,5% d. 8,0% e. 10,8% Resolução Seja fA o fator de aumento. Assim: 12 50 13 50 13 50 12 50 1 08, , , , ,⋅ = ⇒ = =f fA A O aumento foi de 8%. Resposta D PV -1 3- 11 Matemática básica 27 Matemática 03. Uespi Joana e Marta vendem um perfume a domi- cílio. Joana dá desconto de R$ 10,00 sobre o preço do perfume e recebe de comissão 15% do preço de venda. Marta vende o mesmo perfume com desconto de R$ 20,00 e recebe 30% de comissão sobre o preço de venda. Se as duas recebem o mesmo valor de comissão, qual o preço do perfume? a. R$ 26,00 b. R$ 27,00 c. R$ 28,00 d. R$ 29,00 e. R$ 30,00 Resolução Preço do perfume = x Joana vende por x – 10 e ganha 0,15 · (x – 10) Marta vende por x – 20 e ganha 0,3 · (x – 20) 0,15 · (x – 10) = 0,3 · (x – 20) x = R$ 30,00 Resposta E 04. Vunesp O fabricante de determinada marca de papel hi- giênico fez uma “maquiagem” no seu produto, substituindo as embalagens com quatro rolos, cada um com 40 metros, que custavam R$ 1,80, por embalagens com quatro rolos, cada um com 30 metros, com custo de R$ 1,62. Nessas condições, pode-se concluir que o pre- ço do papel higiênico foi: a. aumentado em 10%. b. aumentado em 20%. c. aumentado em 25%. d. aumentado em 10%. e. mantido o mesmo. Resolução Seja x1: preço do metro na 1ª embalagem x2: preço do metro na 2ª embalagem f: fator (aumento ou desconto) x centavos x centavos 1 2 1 80 40 0 045 1 62 30 0 054 = = = = , , , , 5,4 = f · 4,5 f = 5 4 4 5 , , f = 1,2 ∴ o aumento foi de 20%. Resposta B 05. Uespi Um artigo é vendido à vista com 15% de des- conto ou em duas parcelas iguais, sem descon- to, uma paga no ato da compra e a outra após um mês. Quais os juros mensais embutidos na compra a prazo? Indique o inteiro mais próximo. a. 41% b. 42% c. 43% d. 44% e. 45% Resolução Preço do produto = x À vista = 0,85 x A prazo parcela x parcela x 1 0 5 2 0 5 ª , ª , = = Se vendesse sem juros, na segunda parcela de- veria pagar 0,35x. Logo, os juros são: 0,35x · j = 0,5x; J = fator de aumento j @ 1,42 ∴ aumento aproximado de 42% Resposta B Matemáti ca básica PV -1 3- 11 28 Matemáti ca 8. Aumentos e descontos sucessivos A. Aumentos sucessivos Consideremos um valor inicial V, que irá sofrer dois aumentos sucessivos de p1% e p2%. Sendo V1 o valor após o primeiro aumento, temos: V V p 1 11 100 = ⋅ + Sendo V2 o valor após o segundo aumento, te- mos: V V p2 1 21 100= ⋅ + V V p p 2V V2V V 1 2p p1 2p p1 100 1 211 2 p p1 2p p1 p p1 2p p 100 = ⋅V V= ⋅V V + p pp p1 21 2p p1 2p pp p1 2p p 1 21 21 21 2p p1 2p pp p1 2p pp p1 2p pp p1 2p p ⋅ +1 2⋅ +1 21⋅ +11 211 2⋅ +1 211 2⋅ +1 2⋅ +1 2 p pp p1 21 2p p1 2p pp p1 2p p ⋅ + ⋅ +1 2⋅ +1 2 1 2 ⋅ +1 2⋅ +⋅ +⋅ +⋅ +1 2 1 21 21 2p p1 2p pp p1 2p pp p1 2p pp p1 2p p⋅ +⋅ +⋅ +⋅ +1 2⋅ +1 21 2⋅ +1 21 2⋅ +1 21 2⋅ +1 2⋅ +⋅ +⋅ +⋅ + B. Descontos sucessivos Sendo V um valor inicial, vamos considerar que ele irá sofrer dois descontos sucessivos de p1% e p2%. Sendo V1 o valor após o primeiro desconto, temos: V V p 1 11 100 = ⋅ – EXERCÍCIOS RESOLVIDOS Sendo V2 o valor após o segundo desconto, temos: V V p 2 1 21 100 = ⋅ – V V p p 2 1V V2 1V V 1 2p p1 2p p1 100 11 211 2 p p1 2p p1 p p1 2p p 100 = ⋅V V= ⋅V V p pp p1 21 2p p1 2p pp p1 2p p 1 21 21 21 2p p1 2p pp p1 2p pp p1 2p pp p1 2p p ⋅ p pp p1 21 2p p1 2p pp p1 2p p 1 21 21 21 2p p1 2p pp p1 2p pp p1 2p pp p1 2p p – –1– –1– –– –– –– –– – ⋅– –⋅ – –– –– – C. Aumento e desconto sucessivos (Desconto e aumento sucessivo) Seja V um valor inicial, vamos considerar que irá sofrer um aumento de p1 % e, sucessiva- mente, um desconto de p2%. Sendo V1 o valor após o aumento, temos: V V p 1 11 100 = ⋅ + ⋅ Sendo V2 o valor após o desconto, temos: V V p 2 1 21 100 = ⋅ – V V p p 2V V2V V 1 2p p1 2p p1 100 11 211 2 p p1 2p p1 p p1 2p p 100 = ⋅V V= ⋅V V + p pp p1 21 2p p1 2p pp p1 2p p 1 21 21 21 2p p1 2p pp p1 2p pp p1 2p pp p1 2p p ⋅ p pp p1 21 2p p1 2p pp p1 2p p 1 21 21 21 2p p1 2p pp p1 2p pp p1 2p pp p1 2p p – Observação: Se for um desconto seguido de aumento, teremos: V V p p 2 1 21 100 1 100 = ⋅ ⋅ + – 01. FGV-SP Certo capital C aumentou em R$ 1.200,00 e, em seguida, esse montante decresceu 11%, resultando em R$ 32,00 a menos do que C. Sendo assim, o valor de C, em R$, é: a. 9.600,00 b. 9.800,00 c. 9.900,00 d. 10.000,00 e. 11.900,00 Resolução Chamaremos C de capital e M de montante. Logo, teremos o sistema: M C M M CM C M C = + = ⇒ = = 1 200 0 11 32 1 200 0 89 32 . , . ,– – – – – , Multiplicando a segunda equação inteira por (–1), temos: PV -1 3- 11 Matemática básica 29 Matemática M C M C M M M M – – – = + = ⇒ = ⇒ ⇒ = ⇒ = 1 200 32 0 89 1 232 0 11 1 232 1 232 . , . , . . 0,89 00 11 11 200 , .= Como M = 11.200, temos, da primeira equa- ção: M – C = 1.200 ⇒ 11.200 – C = 1.200 ⇒ – C = 1.200 – 11.200 ⇒ C = 10.000 Resposta D 02. Vunesp Uma instituição bancária oferece um rendi- mento de 15% ao ano para depósitos feitos numa certa modalidade de aplicação finan- ceira. Um cliente deste banco deposita 1.000 reais nessa aplicação. Ao final de n anos, o ca- pital que esse cliente terá em reais, relativo a esse depósito, é: a. 1.000 + 0,15n b. 1.000 – 0,15n c. 1.000 · 0,15n d. 1.000 + 1, 15n e. 1.000 · 1,15n Resolução V p v V V A n A n A n = + ⋅ = + ⋅ = ⋅ 1 100 1 15 100 1 000 1 000 1 15 . . ( , ) Resposta E 03. Fuvest-SP O preço de uma mercadoria subiu 25%. Calcu- le a porcentagem que se deve reduzir do seu preço atual para que volte a custar o que cus- tava antes do aumento. Resolução Se a mercadoria custa x, então, com o aumento de 25%, ela custará: x x x V desconto V x D x D x x D D final inicial + = = ⋅ = = = = 1 4 5 4 5 4 5 4 4 5 0 8 · , ∴ logo, o desconto terá sido de 20%. 04. PUC-SP Descontos sucessivos de 20% e 30% são equi- valentes a um único desconto de: a. 25% b. 26% c. 44% d. 45% e. 50% Resolução V V V V V V D D D = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ = 1 20 100 1 30 100 0 8 0 7 0 56 0 56 – – , , , , VV V= ⋅1 44 100 – Assim, o valor do desconto é de 44%. Matemáti ca básica PV -1 3- 11 30 Matemáti ca CAPÍTULO 05 MÚLTIPLOS E DIVISORES 1. Conceitos básicos A. Números naturais Os números 0, 1, 2, 3, ... formam o conjunto dos números naturais, que é representado pelo símbolo . Assim: = {0, 1, 2, 3,...} Representamos o conjunto dos números naturais não nulos por *. Assim: * = (1, 2, 3, ...} = N – {0} B. Números inteiros Os números..., –3, –2, –1, 0, 1, 2, 3, ... formam o conjunto dos números inteiros, que é repres- sentado pelo símbolo ¢. Assim: ¢ = {..., –3, –2, –1, 2, 3,...} Representamos o conjunto dos números intei- ros não nulos por ¢*. Assim sendo: ¢* = {..., –3, –2, –1, 1, 2, 3, ...} Observemos algumas outras notações: • ¢ +: conjunto dos inteiros não negativos: ¢ + = (0, 1, 2, 3, ...} = • ¢–: conjunto dos inteiros não positivos: ¢– = {..., –3, –2, –1, 0} • ¢ *+ : conjunto dos inteiros positivos: ¢ *+ = {1, 2, 3, ...} = * • ¢*– : conjunto dos inteiros negativos: ¢*– : {..., –3, –2, –1}. C. Divisor de um número inteiro Dados dois números inteiros, d e n, d é um di- visor ou fator de n se existir um número intei- ro k, satisfazendo: n = k · d. Exemplos 1. 2 é um divisor de 6, pois 2 · 3 = 6. Nesse caso, 3 seria o valor de k. 2. 5 é um fator de –35, pois 5 · (–7) = – 35, nesse caso, –7 seria o valor de k. 3. Zero é divisor de zero, pois 0 · (k) = 0, para qualquer valor inteiro de k. No entanto, 0(zero) não é divisor de 5, pois não existe um inteiro k, tal que: 0 · k = 5 Observemos que 1 é divisor de qualquer número inteiro k, pois sempre vai existir um número inteiro k tal que: 1 · k = k Indicaremos por D (n) todos os divisores inteiros do número inteiro n. Observemos algumas outras notações: • D*+ (n): divisores inteiros positivos (ou natu- rais) do número inteiro n. • D*– ( n) : divisores inteiros negativos do nú- mero inteiro n. Observação: Sendo n não nulo D*+ (n) = D* (n) = D*+ (n) = D+ + (n) e D* (n) e D*– (n) e D* (n) = D (n) e D* (n) = D (n) e D*– (n) = D– (n) e D*– (n) e D* (n) = D (n) e D*– (n) e D* – (n)– (n)– D. Múlti plos de um número inteiro Dados dois números inteiros d e n, n é um múltiplo de d se existir um número inteiro k, satisfazendo: n = k · d. 1. 35 é múltiplo de 5, pois 35 = 7 · 5. Nesse caso, 7 seria o valor de k. 2. – 38 é múltiplo de 2, pois – 38 = – 19 · 2. Nesse caso, – 19 seria o valor de k. 3. Zero é múltiplo de qualquer número in- teiro d, pois 0 = 0 · (d), para qualquer valor inteiro de d. Indicaremos por M(d) todos os múltiplos inteiros do número inteiro. Observemos algumas outras notações: • M+(d): múltiplos inteiros não negativos (ou naturais) do número inteiro d. • M– (d): múltiplos inteiros não positivos do número inteiro d. • M*+ (d): múltiplos inteiros positivos do número inteiro d. • M*+ (d): múltiplos inteiros negativos do número inteiro d. PV -1 3- 11 Matemáti ca básica 31 Matemáti ca E. Paridade de números inteiros Dizemos que um número inteiro a é par se, e somente se, a ∈M(2). Sendo, então, a um múl- tiplo de 2, temos que a forma geral de apre- sentarmos um número par é: a = 2k, em que k ∈ ¢ Dizemos que um número inteiro b é ímpar se, e somente se, b ∉ M(2). A forma geral de apre- sentarmos um número ímpar é: b = 2k + 1, em que k ∈ ¢ F. Números primos e compostos Um número inteiro é dito número primo quando na sua relação de divisores inteiros tivermos apenas quatro divisores. p é primo ⇔ n [D(p)] = 4 Um número inteiro é dito número composto quando na sua relação de divisores inteiros ti- vermos mais de quatro divisores. a é composto ⇔ n [D(a)] ≥ = 4. Para reconhecermos se um número é primo, devemos dividir este número, sucessivamente, pelos números primos: 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, ... até obtermos um quociente x menor ou igual ao divisor. Se até então não tivermos obtido divisão exata, dizemos que o número é primo. Exemplos a) Reconhecer se o número 673 é primo. 673 2 1 336 673 3 1 224 673 5 3 134 673 7 1 96 673 13 2 61 673 13 10 51 673 17 10 39 673 19 8 35 673 23 6 29 673 29 6 23 Na última divisão, o quociente já é menor que o divisor e ainda não obtivemos divisão exata, portanto o 673 é um número primo. Observações importantes 1) Os números –1, 0 e 1 não são classi- ficados nem como primo nem como número composto. 2) Todo número composto pode ser fa- torado ou decomposto num produto de fatores primos. G. Divisibilidade aritméti ca Podemos verificar quando um número é divisí- vel por outro efetuando a operação de divisão. Existem, porém, critérios que nos permitem reconhecer a divisibilidade entre dois núme- ros sem que façamos a divisão. Tais critérios se aplicam aos principais e mais usados divisores, como observaremos a seguir: • divisibilidade por 2: um número é divi- sível por 2 quando for par. • divisibilidade por 3: um número é divisível por 3 quando a soma dos algarismos que o formam resultar em um número múltiplo de 3. Exemplos 3.210 é divisível por 2, pois é par, e também é divisível por 3, pois a soma dos algarismos 3 + 2 + 1 + 0 = 6 é divisível por 3. • divisibilidade por 4: um número é divi- sível por 4 quando o número formado pelos seus dois últimos algarismos da direita for divisível por 4. Exemplo 1.840 é divisível por 4, pois os dois últimos al- garismos, 40, é divisível por 4. • divisibilidade por 5: um número é divi- sível por 5 quando o seu algarismo da unidade for zero ou cinco. • divisibilidade por 6: um número é divi- sível por 6 quando for divisível, separa- damente, por 2 e por 3. • divisibilidade por 8: um número é divi- sível por 8 quando o número formado pelos três últimos algarismos da direita for divisívelpor 8. Matemáti ca básica PV -1 3- 11 32 Matemáti ca Exemplo 35.712 é divisível por 8, pois 712 é divisível por 8. • divisibilidade por 9: um número é di- visível por 9 quando a soma dos alga- rismos que o formam resultar em um número múltiplo de 9. Exemplo 18.711 é divisível por 9, pois: 1 + 8 + 7 + 1 + 1 = 18 é múltiplo de 9. • divisibilidade por 10: um número é divisível por 10 quando o seu algarismo da unidade for zero. • divisibilidade por 11: um número é divisível por 11 quando a diferença entre as somas dos valores absolutos dos alga- rismos de posição ímpar e a dos algaris- mos de posição par for divisível por 11. Exemplo 83.765 é divisível por 11, pois a diferença da soma dos algarismos de posição ímpar (5 + 7 + 8 = 20) e a soma dos algarismos de posição par (3 + 6 = 9) é um número divisível por 11. • divisibilidade por 12: um número é divisível por 12 quando for divisível, separadamente, por 3 e por 4. H. Fatoração numérica Todo número composto pode ser decomposto ou fatorado num produto de números primos. Assim, por exemplo, o número 90, que não é primo, pode ser decomposto como: 90 = 2 · 45 O número 45, por sua vez, sendo composto, pode ser fatorado na forma: 45 = 3 · 15 Dessa forma, poderíamos apresentar o núme- ro 90 com uma fatoração: 90 = 2 · 3 · 15 Sendo o número 15 também um número com- posto, podemos apresentá-lo através do se- guinte produto: 15 = 3 · 5 Teremos, finalmente, a fatoração completa do número 90: 90 = 2 · 3 · 3 · 5 Como procedimento geral, podemos estabe- lecer uma regra para a decomposição de um número natural em fatores primos. Regra Para decompormos um número natural em fatores primos, dividimos o número dado pelo seu menor divisor primo; dividimos o quociente obtido pelo seu menor divisor primo e procedemos da mesma maneira com os demais quocientes obtidos até che- garmos a um quociente igual a 1. O produto indicado de todos os fatores primos obtidos representa o número fatorado. Exemplos 90 45 15 5 1 2 3 3 5 300 150 75 25 5 1 2 2 3 5 5 72 36 18 9 3 1 2 2 2 3 3 90 = 2 · 32 · 5 300 = 22 · 3 · 52 72 = 23 · 32 I. Número de divisores de um número natural Determinação dos divisores naturais do número 20 Decomposição prima do número 20: 20 = 22 · 5 Divisores de 20: 20 · 50 = 1 20 · 51 = 5 21 · 50 = 2 21 · 51 = 10 22 · 50 = 4 22 · 51 = 20 D(20) = {1; 2; 4; 5; 10; 20} Observação: É possível provar que: PV -1 3- 11 Matemáti ca básica 33 Matemáti ca Regra O número de divisores naturais de um nú- mero natural N é igual ao produto dos ex- poentes dos seus fatores primos aumenta- do, cada expoente, do número 1. Assim, se N = aα · bβ · cγ, com a, b e c primos, γ, com a, b e c primos, γ temos: n[D+ (N)] = (α + 1) · (β + 1) · (γ + 1) Exemplo Determinar os divisores naturais do número natural 60. 60 30 15 5 1 2 2 3 5 1 2 60 4 3 6 12 5 10 20 15 30 60 60 1 2 3 4 D D + + = ( ) , , , , , , , ( ) { , , , ,, , , , , , , , }5 6 10 12 15 20 30 60 2. Propriedades Os múltiplos e os divisores dos números na- turais apresentam algumas propriedades que nos são muito úteis e que passaremos a estu- dar a seguir. • Propriedade 1 Exemplo No exemplo anterior, n[D(20)] = (2 + 1) · (1 + 1) = 6 Como observação, podemos estabelecer que o número de divisores inteiros de um número natural é o dobro do número de divisores na- turais, pois a cada divisor natural existem dois divisores inteiros: um positivo e o oposto . Assim: n[D(N)] = 2 · n[D+ (N)] Exemplo Consideremos: 60 = 22 · 31 · 51 Temos que o número de divisores naturais de 60 é: n[D+(60)] = (2 + 1) · (1 + 1) · (1 + 1) = 12 Temos que, a partir desse resultado, o número de divisores inteiros de 60 é: n[D(60)] = 2 · n[D+(60)] = 2 · 12 = 24 J. Determinação dos divisores de um número natural Regra Para estabelecermos os divisores de um número natural, inicialmente, devemos de- compor o número em fatores primos e, à direita dessa fatoração, passamos um traço vertical. A seguir, colocamos ao lado direito do traço e acima do primeiro fator o número 1. Os demais divisores do número dado são obtidos a partir da unidade, multiplicando-se cada um dos fatores primos que estão à es- querda do traço pelos números que estão à direita e situados acima dele, evitando-se as repetições. Se um número natural P dividido por um nú- mero natural d deixa resto r, então (P – r) é múltiplo de d. Justificativa P d r q P d q r P r d q⇒ = ⋅ + ⇒ = ⋅– Portanto, (P – r) é múltiplo de d. Exemplo 45 6 3 7 45 3 42⇒ =– que é, de fato, um múltiplo do divisor 6. • Propriedade 2 Se um número natural P dividido por um nú- mero natural d deixa resto r, então P + (d – r) é um múltiplo de d. Justificativa P d P d q r igualdade I r q ⇒ = ⋅ + ( ) Matemáti ca básica PV -1 3- 11 34 Matemáti ca Adicionando-se (d – r) aos dois membros da igualdade I, teremos: P + (d – r) = d · q + r + (d – r) P + (d – r) = d · q + d Assim: P + (d – r) = d · (q + 1) Portanto, P + (d – r) é um múltiplo de d. Exemplo 45 6 45 6 3 48 3 7 ⇒ + =( )– , que é, de fato, um múltiplo do divisor 6. • Propriedade 3 Se um número A é múltiplo de um número B, então o número A será múltiplo de todos os divisores de B. Justificativa Sendo A um múltiplo de B, temos que: A = k · B, onde k ∈ ¢ (I). Sendo d um divisor qualquer de B, temos que: B = k1 · d, em que k1 ∈ ¢ (II) Substituindo (II) em (I), temos: A = k · k1 · d, em que k · k1 ∈ ¢ Portanto, A é um múltiplo de d. Exemplo O número 40 é múltiplo de 20, pois 40 = 20 · 2. Os divisores naturais de 20 são: 1; 2; 4; 5; 10 e 20. O número 40 também é múltiplo dos divisores de 20. • Propriedade 4 Para um conjunto com n números naturais não nulos consecutivos, um deles é múltiplo de n. Justificativa Consideremos a sequência dos números natu- rais não nulos: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16,... Observemos que os múltiplos do número 3 aparecem de três em três nesta sequência e que, portanto, qualquer conjunto com três números consecutivos vai apresentar, neces- sariamente, um múltiplo de 3. Podemos extrapolar a ideia para todos os nú- meros naturais, confirmando a propriedade. EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 01. Dado o número inteiro 60: a. decomponha-o em fatores primos; b. determine o seu número de divisores naturais; c. determine o seu número de divisores inteiros; d. determine todos os seus divisores na- turais; e. determine todos os seus divisores inteiros. Resolução a. 60 30 15 5 1 2 2 3 5 ∴ 60 = 22 · 3 · 5 b. D(60) = (2+1) · (1+1) · (1+1) = 12 c. D(60) = 12 ·2 = 24 d. 1 60 2 2 30 2 4 15 3 3, 6, 12 5 5 5, 10, 20, 15, 30, 60 1 D+(60) ={1, 2, 4, 3, 6, 5, 10, 12, 15, 20, 30, 60} e. D(60) = {±1, ±2, ±3, ±4, ±5, ±6, ±10, ±12, ±15, ±20, ±30, ±60} PV -1 3- 11 Matemáti ca básica 35 Matemáti ca 02. UEPB Se k é um número inteiro positivo, então o conjunto A formado pelos elementos k2 + k é, necessariamente: a. o conjunto dos inteiros não negativos. b. um conjunto de múltiplos de 3. c. um conjunto de números ímpares. d. um conjunto de números primos. e. um conjunto de múltiplos de 2. Resolução k2 + k = k(k + 1) Número par para qualquer k. Resposta E 03. Mostre que se a divisão de um número natural n, com n positivo, por 5, dá resto 1, então (n – 1) · (n + 4) é múltiplo de 25. Resolução Sabemos que: n n q q 5 5 1 1 ⇒ = ⋅ + Pelas propriedades dos divisores: • n – 1 é múltiplo de 5 n – 1 = 5 K1 (1) • n + (5 – 1) é múltiplo de 5 n + 4 = 5 K2 (2) Multiplicando 1 por 2:(n – 1) (n + 4) = 5 K1 · 5 K2 (n – 1) (n + 4) = 25 K1 · K2 K1 · K2 = K ∈ ¢ Logo, (n – 1) (n + 4) = 25 K Assim, (n – 1) (n + 4) é múltiplo de 25. 04. UEPE O número N = 63 ·104 · 15x, sendo x um inteiro positivo, admite 240 divisores inteiros e posi- tivos. Indique x. Resolução A fatoração em primos de N é: 27 · 33+x · 54+x, logo seu número de divisores é 8(4 + x)(5 + x) = 240. Segue que (4+x)(5+x) = 30 ⇒ 20 + 4x + 5x + x2 = 30 ⇒ x2 + 9x + 10 = m0 ∴ x = 1 ou x = – 10 (não convém) Resposta x = 1 05. Fuvest-SP Um número natural N tem três algarismos. Quando dele subtraímos 396, resulta o número que é obtido invertendo-se a ordem dos algaris- mos de N. Se, além disso, a soma do algarismo das centenas e do algarismo das unidades de N é igual a 8, então o algarismo das centenas de N é: a. 4 b. 5 c. 6 d. 7 e. 8 Resolução N abc abc cba a b c c b a a c a c a = − = + + − = + + − = − = 396 100 10 396 100 10 99 99 396 4 ++ = = = c a c 8 6 2 Resposta C 3. Máximo divisor comum O máximo divisor comum (MDC) de dois ou mais números é o maior número, que é divisor comum de todos os números dados. Matemáti ca básica PV -1 3- 11 36 Matemáti ca Podemos estabelecer uma sequência de eta- pas até determinarmos o valor do máximo di- visor comum de dois ou mais números como veremos a seguir, num exemplo. Consideremos: 1. O número 18 e os seus divisores naturais: D+ (18) = {1, 2, 3, 6, 9, 18} 2. O número 24 e os seus divisores naturais: D+ (24) = {1, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 24} Podemos descrever, agora, os divisores comuns a 18 e 24: D+ (18) ∩ D+ (24) = {1, 2, 3, 6} Observando os divisores comuns, podemos identificar o maior divisor comum dos números 18 e 24, ou seja: MDC (18, 24) = 6 4. Mínimo múlti plo comum O mínimo múltiplo comum (MMC) de dois ou mais números é o menor número posi- tivo que é múltiplo comum de todos os nú- meros dados. Podemos estabelecer uma sequência de eta- pas até determinarmos o valor do mínimo múltiplo comum de dois ou mais números, como veremos a seguir, num exemplo. Consideremos: 1. O número 6 e os seus múltiplos positivos: M*+ (6) = {6, 12, 18, 24, 30, 36, 42, 48, 54,...} 2. O número 8 e os seus múltiplos positivos: M*+ (8) = (8, 16, 24, 32, 40, 48, 56, 64,...} Podemos descrever, agora, os múltiplos posi- tivos comuns: M*+ (6) ∩ M*+ (8) = {24, 48, 72, ...} Observando os múltiplos comuns, podemos identificar o mínimo múltiplo comum dos nú- meros 6 e 8, ou seja: MMC (6, 8) = 24. 1) O máximo divisor comum (MDC) dos núneros é o produto de todos os fatores comuns às fatorações com os menores expoentes com os quais eles se apresentam nas suas respectivas decomposições. 2) O mínimo múltiplo comum (MMC) dos números é o produto de todos os fatores existentes nas decomposições, comuns ou não, considerados com os maiores ex- poentes com os quais eles se apresentam nas suas respectivas decomposições. Exemplo Consideremos os números A, B e C já fatorados: A = 23 · 3 · 52 B = 22 · 5 · 7 C = 24 · 32 · 53 Teremos que: MDC (A, B, C) = 22 · 5 e MMC (A, B, C) = 24 · 32 · 53 · 7 6. MMC e MDC pelo método da fatoração simultânea Podemos determinar o MDC e o MMC de dois ou mais números pelo uso de um procedimen- to que prevê a fatoração simultânea de todos os números dados. Para este procedimento, inicialmente, decom- pomos, simultaneamente, os números, divi- dindo sucessivamente pelo menor fator primo e, no caso de algum número ou quociente não ser divisível pelo fator primo, o número deve ser repetido no algoritmo. Obtemos o MMC multiplicando todos os fatores primos da de- composição. Podemos, à medida que efetuamos fatoração simultânea, ir assinalando quais são os farores primos que dividem, ao mesmo tempo, todos os números ou quocientes. Obtemos o MDC multiplicando todos esses fatores assinalados. 5. MDC e MMC pelo método da decomposição isolada Para determinarmos o MDC e o MMC de vários números, devemos colocar todos os números na forma fatorada. Após esse procedimento, podemos estabelecer: PV -1 3- 11 Matemáti ca básica 37 Matemáti ca Exemplo Consideremos os números 2.520 e 2.700: 2 520 2 700 1 260 1 350 630 375 315 675 105 225 35 75 35 25 7 5 7 . , . . , . , , , , , , ,11 1 1 2 2 2 3 3 3 5 5 7 , * * * * * Teremos que: MDC (2.700, 2.520) = 22 · 32 · 5 e MMC (2.700, 2.520) = 23 · 33 · 52 · 7 7. MDC pelo método das divisões sucessivas A determinação do MDC pelo método das divisões sucessivas é um processo desenvol- vido por Euclides e consiste, basicamente, em dividir o número maior pelo número me- nor. Se a divisão for exata, o MDC será o me- nor número. Porém, caso a divisão apresente resto diferente de zero, deveremos dividir o menor número pelo resto e, assim, sucessiva- mente, até chegarmos a uma divisão exata. O último divisor será o MDC dos números. Exemplos a) Determinar o MDC dos números 252 e 140. 1 1 4 252 140 112 28 112 28 0 quocientes restos MDC (252, 140) = 28 b) Determinar o MDC dos números 330, 210 e 165. Tomemos, inicialmente, os dois maiores números: 1 1 1 3 330 210 120 90 30 120 90 30 0 MDC (330, 210) = 30 Posteriormente, tomamos o terceiro número com o MDC dos dois primeiros: 5 2 165 30 15 15 0 MDC (330, 210, 165) = 15 8. Propriedades do MDC e do MMC • Propriedade 1 MDC (A, B) · MMC (A, B) = A · B Justificativa Consideremos os números A e B decompostos em fatores primos: A a b c p e B a b c p = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅⋅⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅⋅⋅ α β γ ε α β γ δ 1 1 1 2 2 2 2 1 Para o cálculo do MDC (A, B), tomamos os fatores comuns com os menores expoentes; para o cálculo do MMC (A, B), tomamos to- dos os fatores comuns ou não comuns com os maiores expoentes. Vamos considerar o caso do fator a: α1 < α2, teremos α1 no MDC e α2 no MMC. α1 > α2, teremos α1 no MMC e α2 no MDC. No produto A · B, o fator a terá expoente (α1 + α2). No produto MDC (A, B) · MMC (A, B), o fator a também terá expoente (α1 + α2). Fazendo a mesma consideração para todos os outros fatores primos, verificaremos que os mesmos fatores, com os mesmos expoentes, que compõem o produto dos números A e B, compõem, também, o produto do MDC e o MMC desses números e, portanto: MDC (A, B) · MMC (A, B) = A · B • Propriedade 2 MDC (k · A, k · B) = k · MDC (A, B) • Propriedade 3 MMC (k · A, k · B) = k · MMC (A, B) Matemática básica PV -1 3- 11 38 Matemática • Propriedade 4 Os divisores comuns de dois ou mais números naturais são os divisores do MDC desses números. • Propriedade 5 Os múltiplos comuns de dois ou mais números naturais são os múltiplos do MMC desses números. • Propriedade 6 Dois números são considerados primos entre si se o MDC deles é igual a 1. Os números 5 e 7 são primos entre si, bem como 4 e 9, pois MDC (5, 7) = 1 e MDC (4, 9) = 1. Notemos que, para que os números sejam primos entre si, não é necessário que eles sejam primos. • Propriedade 7 Dois números naturais consecutivos são, sem- pre, primos entre si. • Propriedade 8 Para os dois números primos entre si, o MMC é o produto deles. EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 01. Unisul-SC Num painel de propaganda, três luminosos se acendem em intervalos regulares: o primeiro a cada 12 segundos, o segundo a cada 18 segun- dos e o terceiro a cada 30 segundos. Se, em um dado instante, os três se acenderem ao mesmo tempo, os luminosos voltarão a se acender, si- multaneamente, depois de: a. 2 minutos e 30 segundos. b. 3 minutos. c. 2 minutos. d. 1 minuto e 30 segundos. e. 36 segundos. Resolução Os luminosos se acendem simultaneamente em um tempo múltiplo dos intervalos, pela primeiravez no menor múltiplo . mmc(12, 30, 18) = 180 s = 3 min Resposta B 02. Os restos das divisões de 247 e de 315 por x são 7 e 3, respectivamente. Os restos das divisões de 167 e de 213 por y são 5 e 3, respectivamente. O maior valor possível para a soma x + y é: a. 36 b. 34 c. 30 d. 25 e. 48 Resolução 247 – 7 é múltiplo de x ⇒ x é divisor de 240. 315 – 3 é múltiplo de x ⇒ x é divisor de 312. O número x é o maior divisor comum de 240 e de 312. 240 2 3 5 312 2 3 13 240 312 2 3 24 24 4 3 3 = = ⇒ ( ) = = ∴ =. . . . , .mdc x 167 – 5 é múltiplo de y ⇒ y é divisor de 162 213 – 3 é múltiplo de y ⇒ y é divisor de 210 O número y é o maior divisor comum de 162 e de 210. 162 2 3 210 2 3 5 7 160 210 2 3 6 6 4 = = ⇒ ( ) = = ∴ = . . . . , .mdc y Assim, o valor máximo de x + y é 30. Resposta C 03. Unicamp-SP Uma sala retangular medindo 3 m por 4,25 m deve ser ladrilhada com ladrilhos quadrados iguais. Supondo que não haja espaço entre la- drilhos vizinhos, pergunta-se: a. Qual deve ser a dimensão máxima, em centímetros, de cada um desses ladri- lhos para que a sala possa ser ladrilha- da sem cortar nenhum ladrilho? b. Quantos desses mesmos ladrilhos são necessários? Resolução Sala: 300 cm x 425 cm a. Seja n o lado do ladrilho n = mdc (300, 425) ∴ n = 25 cm b. No lado de 425 cm : 425 ÷ 25 = 17 No lado de 300 cm : 300 ÷ 25 = 12 Número de ladrilhos: 17 · 12 = 204 ladrilhos Resposta a. 15 cm b. 204 ladrilhos PV -1 3- 11 Matemática básica 39 Matemática 1. Introdução Observemos as igualdades abaixo: I. 4 + 7 = 10 II. 4 + 7 = 11 III. 4 + x = 7 As duas primeiras igualdades são sentenças matemáticas fechadas, uma vez que cada uma delas admite uma, e somente uma, das se- guintes classificações: FALSA ou VERDADEIRA. No caso acima, a sentença (I) é FALSA e a (II) é VERDADEIRA. A igualdade (III) é uma sentença matemática aberta, pois não podemos classificá-la como FALSA ou VERDADEIRA, porque não sabe- mos o valor que a letra x representa. Na sen- tença matemática aberta, o ente matemáti- co desconhecido, geralmente representado por uma letra, recebe o nome de incógnita, ou variável. Dependendo do valor que se atribui à incógnita em uma sentença aberta, pode-se obter uma sentença FALSA ou VER- DADEIRA. Por exemplo, em (III), se atribuir- mos o valor 3 para a letra x, teremos uma sentença VERDADEIRA, mas, se atribuirmos o valor 4, teremos uma sentença FALSA. 2. Equação matemática As sentenças matemáticas abertas com uma ou mais incógnitas são denominadas equa- ções matemáticas. Exemplos de equações matemáticas: 01. 2x + 10 = 0 02. x2 + 1 = 0 03. x + x = 2 04. 1 x + 1 = 1 05. x2 – 11x + 28 = 0 06. 0 · x = 1 07. 2x = 4 08. 0 · x = 0 3. Raiz (ou solução) de uma equação É o número do conjunto universo que, quando colocado no lugar da incógnita, transforma a sentença matemática aberta em uma sen- tença matemática fechada verdadeira. De maneira prática, podemos dizer que raiz é o número que, substituído no lugar da incógni- ta, “torna” a igualdade verdadeira. Observação – Conjunto universo de uma equação é o conjunto constituído dos possí- veis valores que a incógnita pode assumir. Exemplo 1 – Observe a equação 2x + 10 = 0 de- finida em . a. O conjunto universo é o conjunto , conjunto dos números reais. b. Se substituirmos x por – 5 na equação 2x + 10 = 0, teremos 2(– 5) + 10 = 0, que é uma igualdade verdadeira. Dize- mos, então, que – 5 é raiz da equação. c. O número 5, mesmo sendo um elemen- to pertencente ao conjunto universo, não é solução da equação 2x + 10 = 0, pois 2(5) + 10 = 0 é falsa. Exemplo 2 – Observe a equação 2x + 10 = 0 de- finida em . a. O conjunto universo é o conjunto , conjunto dos números naturais. b. Se substituirmos x por – 5 na equação 2x + 10 = 0, teremos: 2(– 5) + 10 = 0, que é uma igualdade verdadeira, mas – 5 não é raiz da equação, pois o número – 5 não é elemento pertencente ao conjunto . 4. Resolução de equações Encontrar todas as raízes (ou soluções) da equa- ção e representá-las em um conjunto denomi- nado conjunto solução. Ao resolver uma equação, é preciso estar aten- to ao conjunto universo em que está definida a equação. CAPÍTULO 06 EQUAÇÕES Matemática básica PV -1 3- 11 40 Matemática 5. Equações equivalentes São aquelas que possuem as mesmas raízes, isto é, o mesmo conjunto solução, no mesmo universo. Exemplo As equações 2x + 10 = 0 e x + 5 = 0 são equi- valentes, pois ambas possuem uma única raiz, que é –5. Os teoremas a seguir permitem transformar uma equação em outra equação equivalente. T1. Adicionar (subtrair) um mesmo número, do conjunto universo, em ambos os membros da igualdade. a = b ⇔ a + c = b + c ou a = b ⇔ a – c = b – c T2. Multiplicar (dividir) um mesmo número dife- rente de zero, do conjunto universo, em ambos os membros da igualdade. a = b ⇔ a · c = b · c ou a = b ⇔ a c b c= Exemplo Observe a equação 2x + 10 = 0 definida em . Considere os procedimentos a seguir: 2x + 10 = 0 2x + 10 = 0 (vamos subtrair 10 dos dois mem- bros da igualdade, T1.) 2x + 10 – 10 = 0 – 10) 2x = – 10 (agora, vamos dividir os membros da igualdade por 2, T2) 2 2 10 2 x = – x = – 5 Pelo teorema T1, a equação 2x + 10 = 0 é equi- valente à equação 2x = – 10 e, pelo teorema T2, esta é equivalente à equação x = – 5. Assim, podemos dizer que as três equações são equi- valentes entre si, sendo que a última é a mais simples e nos leva à solução. O uso de teore- mas de equivalência é de grande auxílio na re- solução de equações matemáticas. 6. Equação do 1º grau Observando os oito exemplos de equações ci- tados anteriormente, percebemos que há di- versos tipos distintos de equações, por isso é preciso organizar as equações em grupos com características semelhantes. O primeiro grupo que iremos organizar para estudo é o das equações do 1º grau. Denominamos equação do 1º grau em , na incógnita x, toda equação que pode ser escrita na forma ax + b = 0, com a ≠ 0, a ∈ e b ∈. Dentre os oito exemplos de equações citados anteriormente, apenas a primeira equação é do 1º grau, e comparando a forma geral ax + b = 0 com a equação 2x + 10 = 0, verifica- mos que a = 2 e b = 10. Observe que a 6ª e a 8ª equações, embora possam ser escritas na forma ax + b = 0, não são equações do 1º grau, pois a = 0. Os dois teoremas citados anteriormente nos auxiliam na resolução de equações do 1º grau. Observe: Forma geral: ax + b = 0 (T1) Subtraindo b dos dois membros da igualdade: ax + b – b = 0 – b Equação equivalente: ax = – b (T2) Dividindo os dois membros por a: ax a b a = – Equação equivalente: x = – b a (descobrimos o valor do x) S = b a– 7. Problemas matemáticos Proposição a ser resolvida a partir dos dados do problema, os quais são informações conti- das no enunciado da questão de forma explí- cita ou implícita. Um problema matemático pode ter uma solução, mais de uma solução ou não ter solução. Para resolver um problema matemático, preci- samos encontrar todos os possíveis valores das incógnitas propostas no enunciado da questão. 8. Passos para resolver um problema matemático 01. Equacionar o problema (organizar os dados da questão em uma ou mais equações matemáticas). PV -1 3- 11 Matemática básica 41 Matemática 02. Resolver as equações. 03. Analisar os resultados encontrados avaliando se algum serve, se todos ser- vem ou se nenhum deles serve. 04. Apresentar a resposta final. Exemplo A soma das idades de dois irmãos é 30. A idade do mais velho excede a idade do mais novo em 10 anos. Quais são as idades dos irmãos? Podemos organizar os dados do problema em uma tabela, que é um artifício
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