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1 Nivelamento Cálculo I Operações com Números e Expressões Algébricas Regras de sinais Tabela 1 Regras de sinais Operação Exemplos Multiplicação Divisão ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )248632 248632 248632 =−−=−⋅−+=−−+=−⋅− −=−−=−⋅−=−+−=−⋅+ ==⋅+=+++=+⋅+ Frações Tabela 2 Operações com frações Operação Exemplo Se a, b, c e d são números reais, então Multiplicação bd ac d c b a =× 12 15 26 35 2 3 6 5 = × × =× Divisão bc ad c d b a d c b a =×=÷ 35 8 7 2 5 4 2 7 5 4 =×=÷ Soma d c b a + resolver de acordo com os exemplos 1 5 5 5 2 5 3 ==+ 15 14 15 59 3 1 5 3 = + =+ ou 15 14 15 5 15 9 35 15 53 33 =+= × × + × × 2 Expoentes e Radicais Tabela 3 Definição de an (a > 0) Operação Exemplos Expoente inteiro Se n é um inteiro positivo, então aaaaa n ⋅⋅⋅⋅= 322222225 =⋅⋅⋅⋅= (n fatores de a) Expoente nulo Se n é igual a zero, então 10 =a 170 = ( 00 não está definido) Expoente negativo Se n é um inteiro positivo, então n n a a 1=− 36 1 6 16 2 2 ==− ( 0≠a ) Expoente fracionário a. Se n é um inteiro positivo, então na1 ou n a 41616 21 == Denotam a raiz n-ésima de a b. Se m e n são inteiros positivos, então ( )mnn mnm aaa == ( ) 488 2332 == c. Se m e n são inteiros positivos, então nm nm a a 1=− 27 1 9 19 23 23 ==− ( 0≠a ) Obs.: As três primeiras definições da tabela 3 são também válidas para valores negativos de a, enquanto a quarta definição é valida para valores negativos de a apenas quando n é impar. 3 Tabela 4 As leis da exponenciação Lei Exemplo Se a, b, m e n são números reais, então 1. nmnm aaa +=⋅ 53232 2222 ==⋅ + , 53232 xxxx ==⋅ + 2. ( )0≠= − aa a a nm n m 3474 7 33 3 3 == − , 3474 7 xx x x == − 3. ( ) nmnm aa ⋅= ( ) 1234 55 = , ( ) 1234 xx = 4. ( ) nnn baab ⋅= ( ) 444 3232 ⋅=⋅ , ( ) 444 22 xx ⋅=⋅ 5. ( )0≠= b b a b a n nn 3 33 9 4 9 4 = , 3 33 22 xx = Obs.: Leis válidas para quaisquer números reais a, b, m e n. Tabela 5 Adição, subtração e racionalização de radicais de mesmo índice Adição e subtração Para somar ou subtrair radicais de mesmo índice, basta somar ou subtrair os termos semelhantes. Exemplo: 13252513413253 +=−+− Racionalização de denominadores: Tipo de denominador 0, ≥aa Para racionalizar uma expressão cujo denominador tem uma raiz quadrada, devemos multiplicar o numerador e o denominador dessa expressão pelo fator racionalizante. Para alguns casos temos: Tipo de denominador Fator racionalizante 0, ≥aa a Exemplo: 3 3 3 3 3 1 3 1 =⋅= 4 Exercícios: 1- Resolva a) ( ) ( ) ( ) ( ) =⋅−+−⋅− 3552 b) ( ) ( ) ( ) = − −⋅⋅− 8 324 c) ( ) =+−+− 503227 d) ( ) =−−−− 5,32,14 e) ( ) =−⋅−+⋅−−−⋅+−−⋅+− )42(2422 2 18639 5 3265 2- Calcule =× 9 2 7 5)a =÷ 8 6 4 3)b 3 2 4 3 5 2) ×÷c ( ) =−⋅ −÷ 1 3 1 3 4)d = 5 4 3 2 )e =+ 9 2 9 4)f =+ 6 5 4 1)g =×− 5 23 9 5)h = +÷ − 2 3 5 1 3 2 4 3)i =+ 40 3 35 1)j =+ 500 3 360 1)k 5 3- Calcule o valor da expressão 3227)a =− 348)b 0 3 1) c =3 62)d = + ⋅ 2 14 4 1 2 14)e = − − 3 4 64 1)f =+ 2 44 3 8 2 8 16) 3 1g =−+− 81253215)h =5232)i ( ) =4217)j = −231 8 1)k = − −32 3 1)l = ⋅ − − − 1 2 25 7 77)m ( ) =− 2132125)n = 8 32)o = − 3 27 8)p =87 2185 16 1616)q =205)r =84 42)s = 5 100)t = 3 12)u =+ 22 52)v =22 52)w = + 9 1 3 14) 2x = ⋅ 24 4) 2 2 y = + 24 4) 2 2 z =+6 52 1 2 23)a 6 =22)2a =5 55)3a 4- Simplifique as expressões abaixo: =+−−+− 212331)a =+⋅− 8021054)b =+ 5018)c 5- Racionalize o denominador: 5 1) 2 6) ba 6- Simplifique as expressões: ( )( )32 43) xxa ( ) =−− 223) yxb 2 41 23 ) − x yc =4 8416) yxd =nmnme 53 312) = − 3 3 3 6 8 27) y xf = −2 37 ) x xg ( ) 21249) −−xh =72 36 2 5) yx yxi ( )( ) =−− 3532) yxyxj = − 41 43 ) x xk = − − − 32 6 3 27 ) y xl = − − 42 2 3 ) x y y xm ( ) = − n n r rn 25 4 ) =− 53 2 4) xxo =−4681) yxp =423 627) tsrq 7 Operações com Expressões Algébricas Soma ou Subtração Para adicionar ou subtrair duas ou mais expressões algébricas, primeiro remova os parênteses e depois combine termos semelhantes (termos constantes e termos contendo os mesmos fatores variáveis). A expressão resultante é escrita em ordem decrescente de grau da esquerda para a direita. Exemplo: ( ) ( ) 6436 3936432 3936432 234 23434 23434 ++−−−= −−−+++= ++−+++ xxxx xxxxxx xxxxxx Multiplicação Quando se multiplica duas expressões algébricas, cada termo de uma expressão é multiplicado por cada termo da outra. A expressão algébrica resultante é então simplificada (na expressão não aparecem dois ou mais termos semelhantes). Exemplo: Efetue a operação indicada: )3103)(1( 22 +++ xxx Solução )3103(1)3103()3103)(1( 22222 +++++=+++ xxxxxxxx 310610331033103 2342234 ++++=+++++= xxxxxxxxx Algumas fórmulas frequentemente usadas em cálculos algébricos Tabela 6 Fórmula Exemplo 1. ( ) 222 2 bababa ++=+ ( ) ( ) ( )( ) ( ) 22222 91243322232 yxyxyyxxyx ++=++=+ 2. ( ) 222 2 bababa +−=− ( ) ( ) ( )( ) ( ) 22222 416162242424 yxyxyyxxyx +−=+−=− 3. ( ) ( ) 22 bababa −=−+ ( )( ) ( ) 2222 94222 yxyxyxyx −=−=−+ Colocando termos comuns em evidência Exemplo: Coloque em evidência o maior fator comum a) ( )103,033,0 2 −−=+− tttt b) ( )23 1222 222 xyeyexyey xyxyxy +=+ 8 Exercícios: 7- Efetue as operações indicadas e simplifique cada expressão. a) ( ) ( )452527 22 −+++− xxxx b) ( ) ( )22 234253 xxyyxyx −−+++ c) ( )[ ]{ }xxxx −−−−− 12 d) yxy 4 3 2 12883 −+−+ e) 22 3 16 3 16 3 2 9 8 22 +−−++ xxxxx f) ( ) ( )28 −+ xx g) ( )243 ba − h) ( )22yx + i) ( ) ( )yxyx −+ 22 j) ( ) ( ) −− + −− 21212121 2 11 2 11 xxxx 8- Coloque em evidência o maior fator comum de cada expressão. a) 345 6124 xxx −− b) 2232522 624 zyxyxzyx +− c) 3132 23 xx − d) xx xee −− − e) 22 322 xyxy exyye + f) 2325 2 32 −− − xx Fatoração Conceito: Fatorar uma expressão algébrica é escrevê-la como produto de outras expressões algébricas. Como exemplo temos: ( )133 2 −=− xxxx Fatoração de polinômios: O primeiro passo ao se fatorar um polinômio é verificar se ele contém termos em comum. O passo seguinte é expressar o polinômio como o produto de uma constante por um ou mais polinômios. Exemplo: Fatore bybxayax +++ 22 Solução: ( ) ( )yxbyxabybxayax +++=+++ 222 ( ) ( )bayx ++= 2 9 Algumas fórmulas úteis na fatoração de binômios e trinômios Tabela 7 Fórmula Exemplo Diferença de dois quadrados ( ) ( )bababa −+=− 22 ( ) ( )66362 −+=− xxx Trinômio quadrado perfeito ( )222 2 bababa +=++ ( )22 4168 +=++ xxx ( )222 2 bababa −=+− ( )222 244 yxyxyx −=+− Soma de dois cubos ( ) ( )2233 babababa +−+=+ ( ) ( )933327 2333 +−+=+=+ zzzzz Diferença de dois cubos ( ) ( )2233 babababa ++−=− ( ) ( )32363 28 yxyx −=− ( )( )4222 242 yxyxyx ++−= Fatorando polinômios do segundo grau pelo método da tentativa e erro Exemplo: Para fatorar 322 −− xx escrevemos ( ) ( )xxxx =−− 322 (Pois o coeficiente de 2x é 1) Agora se procura dois números que multiplicados forneçam o valor -3. Então tentamos: ( ) ( )31322 +−=−− xxxx que não é a escolha certa pois xxx 231 =+− e precisamos encontar o valor x2− . Fazemos outra tentativa: ( ) ( )31322 −+=−− xxxx que é a escolha certa pois xxx 231 −=− . Logo ( ) ( )31322 −+=−− xxxx . Observe que como o coeficiente de 2x é 1, os dois números que devem ser encontrados são tais que a multiplicação fornece o valor de -3 e a soma o valor -2, que no caso são os valores +1 e -3. 10 Exemplo: Fatore 443 2 −+ xx Utilizando tentativa e erro, deduzimos que a fatoração correta é ( ) ( )223443 2 +−=−+ xxxx Exercícios: 9- Fatore cada expressão. a) bdadbcac 2436 −−+ b) 224 ba − c) 22 312 yx − d) 962 ++ xx e) 11025 2 +− xx f) 22 9124 yxyx ++ g) 1256 +x h) 12 −x i) 13 −x j) 83 +x 10- Fatore cada expressão pelo método da tentativa e erro. a) 62 −− xx b) 1072 +− xx c) 562 −− xx d) 384 2 ++ xx e) 2121410 xx −− f) 2463 2 −− xx g) 30212 2 −− xx h) 22 628 baba −− 11 Expressões Racionais Quocientes de polinômios são chamados de expressões racionais. Exemplos: 32 16 + − x x , x xyyx 4 23 32 − Operações com frações racionais são efetuadas da mesma maneira que operações com frações aritméticas. Como exemplo, utilizando as mesmas propriedades dos números reais, pode-se escrever ( ) ( )( ) ( ) 2 2 32 32 − + = −− −+ x x xx xx após o cancelamento dos termos comuns. Simplificação de expressões racionais Uma expressão racional está simplificada, ou na forma reduzida, quando o numerador e o denominador não possuem fatores comuns além de 1 e -1 e a expressão não contém expoentes negativos. Exemplo: Simplifique 34 32 2 2 ++ −+ xx xx : Solução ( ) ( )( ) ( ) 1 1 13 13 34 32 2 2 + − = ++ −+ = ++ −+ x x xx xx xx xx Multiplicação e divisão com frações algébricas As operações de multiplicação e divisão com frações algébricas são efetuadas da mesma maneira que as operações correspondentes com frações aritméticas (ver tabela). Tabela 8 Operação Exemplo Se P, Q, R e S são polinômios, então Multiplicação ( )0, ≠=⋅ SQ RS PQ S R Q P ( )( ) ( ) ( ) yy xx yy xx y x y x − + = − + = − + ⋅ 2 2 22 1 12 1 12 Divisão ( )0,, ≠=⋅=÷ RSQ QR PS R S Q P S R Q P yy xx y x y x x y y x + + = + ⋅ + = + ÷ + 3 3 2 222 3 1313 Quando as expressões racionais são multiplicadas e divididas, as expressões resultantes devem ser simplificadas. 12 Exemplo: Efetue as operações indicadas e simplifique 16 44 2 82 2 2 − ++ ⋅ + − x xx x x Solução ( ) ( )( )( )44 2 2 42 16 44 2 82 2 2 2 −+ + ⋅ + − = − ++ ⋅ + − xx x x x x xx x x ( )( )( )( )( ) ( ) 4 22 442 242 2 + + = −++ +− x x xxx xx Adição e subtração de expressões racionais No caso de expressões racionais, as operações de adição e subtração são efetuadas reduzindo as frações a um denominador comum e então adicionando-se ou subtraindo-se conforme for o caso. Exemplo: Efetue as operações indicadas e simplifique a) 2 6 2 2 + + + x x x x Solução 2 8 2 62 + = + + x x x xx b) 1 6 1 2 2 + + − xx x Solução ( )( )( ) 1 68 1 662 11 162 1 6 1 2 222 − − = − −+ = +− −+ = + + − x x x xx xx xx xx x Exercícios: 11- Simplifique a expressão: a) 4 2 2 2 − −+ x xx b) 14 31212 2 2 − ++ t tt 12- Efetue as operações indicadas e simplifique cada expressão. a) 22 22 2 4422 baba ba ab ba ++ + ⋅ − − b) 372 63 6 96 22 2 +− + ⋅ −− +− xx x xx xx c) 32 1 62 123 2 22 −+ − ÷ + −+ xx x x xx 13- Efetue as operações indicadas e simplifique cada expressão. a) ( ) 3 1 233 58 + +t b) 96 5 9 4 22 +− − − xxx c) 1 32 1 2 − + + − x x x x 13 Outras frações algébricas Simplificação As técnicas usadas para simplificar expressões racionais podem também ser usadas para simplificar frações algébricas nas quais o numerador e o denominador não são polinômios, como ilustrado nos próximos exemplos. Exemplo: Efetue as operações indicadas e simplifique a) ( )( ) ( )( )21221 2 41 2 4 1 2 4 1 1 1 1 4 1 11 222 −+ = −+ ⋅ + + = − ⋅ + + = − + + = − + + + + = − + + xx x xx x x x x x x x x x x x xx x xx x x x x b) 32 )32(612 32 32326 32 12326 32 12 2 22 2 22 2 2 2 2 2 + ++ = + ++ + + =++ + x xx x xx x xx x x 32 )34(6 32 1824 2 2 2 2 + + = + + = x x x x Racionalizando frações algébricas Quando o denominador de uma fração algébrica contém somas ou diferenças envolvendo radicais , podemos racionalizar o denominador- isto é, transformar a fração numa outra fração equivalente cujo denominador não contenha radicais. Ao fazê-lo utiliza-se o fato de que ( )( ) ( ) ( ) babababa −=−=−+ 22 Exemplo: Racionalize o denominador de x+1 1 Solução x x x x xx − − = − − ⋅ + = + 1 1 1 1 1 1 1 1 Em outras situações, pode ser necessário racionalizar o numerador de uma expressão algébrica, como no exemplo a seguir: Exemplo: Racionalize o numerador de h h 11 −+ Solução ( ) ( )( ) ( )11 11 11 11 11 111111 2 2 ++ −+ = ++ −+ = ++ ++ ⋅ −+ = −+ hh h hh h h h h h h h ( ) 11 1 11 ++ = ++ = hhh h 14 Exercícios: 14- Efetue as operações indicadas e simplifique cada expressão. a) x x 11 11 − + b) 72 722 4 2 2 2 ++ + x x x c) ( ) ( ) xx xxxx + + +++ 2 4 22 2 12126 d) ( ) ( )2 2122212 1 121 x xxx − +−+ − 15- Racionalize o denominador de cada expressão: a) yx − 1 b) a a −1 c) ba ba − + 16- Racionalize o numerador de cada expressão: a) 3 x b) 2 21 + ++ x x Mais sobre fatoração de polinômios Divisão de polinômios Exemplo: Calcule ( ) ( )3294925 2234 −−÷−+−− xxxxxx Exercícios: 17- Calcule: a) ( ) ( )432243831132 2234 +−÷+−+− xxxxxx b) ( ) ( )11446 22345 −+÷−−−++ xxxxxxx c) ( ) ( )224 24 ++÷+ xxx 15 Fatorando um polinômio pelo método da divisão de polinômios Divisibilidade por ax − Temos que: dividendo= divisor x quociente + resto Veja: Raciocinando com polinômios podemos dizer que: Dividir um polinômio A(x) por um polinômio B(x) é encontrar dois polinômios Q(x) e R(x)- respectivamente quociente e resto- tais que: )()()()( xRxQxBxA +⋅= Como exemplo, vemos do exemplo anterior que ( )( ) 577222853294925 22234 ++++−−=−+−− xxxxxxxxx Um polinômio P(x) sempre pode ser escrito como rxQaxxP +−= )()()( Se P(x) for divisível por (x-a), teremos 0=r e P(x) pode ser escrito como )()()( xQaxxP −= Observe que neste caso P(a)=0. Resumindo teremos: 0)( =aP , implica P(x) divisível por ax − ,podendo P(x) ser escrito da forma )()()( xQaxxP −= . 3 17 5 2 17 = 3 x 5 + 2 16 Exemplo: Simplifique 1 22 23 − +−− x xxx Solução: Como 022 23 =+−− xxx para 1=x teremos que 22 23 +−− xxx pode ser escrito como )()1(22 23 xQxxxx −=+−− onde Q(x) deverá ser um polinômio de grau 2, para que o produto forneça um polinômio de grau 3. Efetuando a divisão 23 23 22 xx xxx − − +−− 1−x 22 −− xx xx xx +− − +−− 2 2 2 22 22 +− − +− x x 0 Assim podemos escrever )2)(1(22 223 −−−=+−− xxxxxx Agora podemos simplificar a expressão 2 1 )2)(1( 1 22 2223 −−= − −−− = − +−− xx x xxx x xxx Exercício: 18- Simplifique a) 2 652 23 − −−+ x xxx b) 3 910 24 + +− x xx 17 Exercícios Extras. 1-Reduza a uma só potência. 342 3 2: 3 2) − a 23 23 2 1 2 1 2 1 ) − −⋅ − b 2-Calcule o valor de cada expressão. ( ) ( ) + −− 22 946)a ( ) 13 24 8223) −−b 3-Simplifique os radicais e reduza os termos. 2618450) −+a 125454202) +−b 4851235) −+c 408106905102) −+−−d 4-Calcule os produtos notáveis. ( )221) +a ( )257) +b ( )2321) −c ( ) ( )3535) −+d ( ) ( )51295129) +−e ( )22 4) +xf ( )22 1) −xg ( ) ( )1212) −+ xxh ( ) ( )22) 44 −+ xxi 5- Calcule o valor de cada expressão ( ) ( ) ( ) 6 2323) 222 −−+a ( ) ( )22 1717) −++b ( ) ( )1212) −+c 18 6- Calcule. ( ) ( )21 1 21 1) + − − a51 32 51 32) + − + − +b 32 1 31 21) + + + +c 15 2 15 2) + + − d 3 11 3 11 ) + − e 7- Fatore. xxa 2520) 2 + 23 64) mmb − ybxbyaxac −−+) 8- Simplifique a expressão. xx xxa 63 126) 2 45 + + 1 ) 4 3 − + x xxb ( ) ( ) yxayax yxyxc 22 2) 2 −+− −−− 12 1) 2 2 ++ − xx xd aca bcacabae − −−+ 2 2 ) 1 22) 2 23 − +−− x xxxf 1 12) 4 24 − ++ x xxg 86 4) 2 2 +− − xx xh 1610 168) 2 2 ++ ++ xx xxi a b b a a b b a j +− − 2 ) 22 zxx yzzxyxxk − −−+ 2 2 ) 1 122) 23 + +++ x xxxl ( ) ( ) ( ) ( )23 222 2 12) xxx xxxm +− −− xxx xxxxn +− +−− 23 234 2 ) 19 9-Reescreva as expressões de maneira a se poder substituir o valor dado. a) 3 3 93 = − − x x x b) 3 3 12 3 4 −= + + + x xx x c) 7 2811 56 2 2 = +− −+ x xx xx d) ( )( ) 2 2 32 2 2 −= −+ +−+ x xx xxx e) 4 2 4 = + − x x x f) 4 2 4 = −− − x xx x g) 3 3 516 2 2 = − −+ x xx x h) 1 1 13 = − − x x x i) 011 =−+ x x x j) 4 4 162 = − − x x x k) 1 1 14 = − − x x x l) 2 2 83 −= + + t t t m) 2 6 44 2 2 = −+ +− x xx xx n) 1 23 35 3 23 = +− +−+ t tt ttt o) 6 36 6 2 =− − y y y p) 9 3 9 = − − x x x q) 4 2 4 = − − y y y r) 024 =−+ x x x s) 024 2 = −+ x x x t) 2 2 164 = − − x x x u) ( ) 1 1 35 2 23 −= + −−− x x xxx v) 3 47 9 2 2 = −+ − x x x w) 122 2 = − −+ x xx xx x) 022 =−+ h h h y) 0 113 3 = −+ h h h z) 5 25 5 2 =− − θ θ θ 20 a1) 2 2 42 23 −=+ −− x xx x a2) 1 23 1 = −+ − y y y a3) 1 1 382 −= + −+ x x x a4) 1 1 1 3 4 = − − θ θ θ a5) 9 9 3 = − − t t t a6) 0554 2 = −++ h h hh a7) 061156 2 = ++− h h hh a8) 1 1 1 2 =− − x x x a9) 0392 2 = −+ t t t a10) ( ) 093 2 = −+ h h h a11) 3 3 122 −= + +− x x xx a12) 1 23 2 2 2 = +− −+ x xx xx a13) 1 1 1 2 3 = − − x x x a14) 1 1 2 = − − x x xx a15) 2 13 26 = −− −− x x x
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