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ANÁLISE DAS VARIAÇÕES PROF MARIO BALTHAR CONTEÚDO DESTA AULA ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 1)Repres. gráfica de fenôm. variáveis 2) Plano cartesiano 3) Gráficos de linha 4) Variação linear 5) Função afim/polinomial do 1º grau ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 1) Representação gráfica de fenômenos variáveis • Vários fenômenos físicos têm comportamento repetitivo, semelhantes ou que podem ser representados usando equações matemáticas, que por sua vez podem ser representados em gráficos que descrevem estas equações matemáticas; • Eixos cartesianos e posicionamento: dois eixos, X na horizontal, chamado de Abscissa e, fazendo um ângulo de 90o (ângulo reto) com ele temos o eixo Y, chamado de ordenada, estes dois eixos formam um plano que irá representar figuras e gráficos bidimensionais, como na figura ao lado. -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6EI X O Y ( O R D EN A D A ) EIXO X (ABSCISSA) GRÁFICO EM UM PLANO CARTESIANO X x Y Figura 1.1: Exemplo de um gráfico construído nos eixos cartesianos plano X x Y, onde os pontos marcados indicam o posicionamento dos pontos que deram a origem a este gráfico . Figura gerada pelo Prof com o software Excel ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 1) Representação gráfica de fenômenos variáveis • Os pontos são marcados na forma de um Par Ordenado (X,Y), onde o primeiro valor representa a posição no eixo dos X (Abscissa – horizontal) e o segundo representa o valor no eixo Y (Ordenada – vertical). A junção destes pontos formam os pontos correspondente no par ordenado. • Para a confecção deste gráfico foram usados os seguintes pontos, pares ordenados (-1,-1), (1,0), (3,1), (5,2) -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6EI X O Y ( O R D EN A D A ) EIXO X (ABSCISSA) GRÁFICO EM UM PLANO CARTESIANO X x Y Figura 1.1: Exemplo de um gráfico construído nos eixos cartesianos plano X x Y, onde os pontos marcados indicam o posicionamento dos pontos que deram a origem a este gráfico . Figura gerada pelo Prof com o software Excel ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 1) Representação gráfica de fenômenos variáveis Ligando os pontos: • Vemos o gráfico com seus pontos ligados indicando a forma final da função; Aproximando os pontos por uma curva Existe uma função matemática que nos permite obter o gráfico 1 e é: y = (0,5).a – 0,5 Figura 1.2: Exemplo de gráfico construídos unindo os pontos. Uma reta. Figura gerada pelo Prof com o software Excel -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 EI X O Y ( O R D EN A D A ) EIXO X (ABSCISSA) GRÁFICO EM UM PLANO CARTESIANO X x Y ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 1) Representação gráfica de fenômenos variáveis Exercício: 1) Um par ordenado no plano cartesiano, será sempre identificado pela interseção das coordenadas: A) (X, Y,Z) nesta ordem; B) (Y, X) em qualquer ordem; C) (Y,X) nesta ordem; D) (X,Y) nesta ordem; E) Conjunto de quaisquer números Resposta: D) ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 1) Representação gráfica de fenômenos variáveis Exercício: 2) Represente no plano cartesiano os pontos a seguir: • A(1,0) • B(0,1) • C(-2,3) • D(3,-2) Figura 1.3: Resposta do exercício. Figura gerada pelo Prof com o software GeoGebra ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 2) PLANO CARTESIANO • A figura 2.1 representa o sistema de eixos do plano cartesiano bidimensional X e Y, onde a origem destes eixos fica no único ponto em que os eixos X e Y se tocam; • Este sistema de eixos no plano se divide em 4 quadrantes, conforme representado na figura; • Estes quadrantes auxiliam na interpretação e orientação dos pontos de gráficos a serem representados neste sistema de coordenadas cartesianas e, sua numeração segue a orientação apresentada na figura 2.1. Figura 2.1: Representação dos Eixos Cartesianos X e Y e sua divisão em quadrantes EIXO Y Ordenada I Q 1o Quadrante II Q 2o Quadrante EIXO X Abscissa III Q 3o Quadrante IV Q 4o Quadrante Origem 0 dos eixos Figura feita pelo Prof. no editor de texto. ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 2) PLANO CARTESIANO Par Ordenado • Para representarmos um ponto qualquer no plano cartesiano, precisaremos dos valores das suas coordenadas em cada eixo, X e Y. Esta representação é dada por: P(a,b) Onde: • a será o valor correspondente deste ponto a ser representado no eixo X e; • b será o valor correspondente deste ponto no eixo Y, portanto (a,b) é chamado de PAR ORDENADO no plano cartesiano. 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 Pares Ordenados no Plano Cartesiano (X,Y) Ponto P Ponto Q Ponto R Figura feita pelo Prof. no software Excel. Figura 2.3: Representação dos pontos P, Q, R usando os seus respectivos pares ordenados. ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 2) PLANO CARTESIANO Exemplos: Sejam os pontos P, Q, R no plano cartesiano: • P(1,2): Significa que o ponto P tem valor 1 na abscissa (eixo X) e valor 2 na ordenada (eixo Y) e o par ordenado que o representa é (1,2); • Q(2,1): Significa que o ponto Q tem valor 2 na abscissa (eixo X) e valor 1 na ordenada (eixo Y) e o par ordenado que o representa é (2,1); • R(3,4): Significa que o ponto R tem valor 3 na abscissa (eixo X) e valor 4 na ordenada (eixo Y) e o par ordenado que o representa é (3,4). 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 Pares Ordenados no Plano Cartesiano (X,Y) Ponto P Ponto Q Ponto R Figura feita pelo Prof. no software Excel. Figura 2.3: Representação dos pontos P, Q, R usando os seus respectivos pares ordenados. ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 2) PLANO CARTESIANO OBS.: Existem alguns pares ordenados particulares que podem causar confusão no momento de sua representação nos eixos cartesianos. Estes pontos são os que possuem uma de suas coordenadas, X ou Y igual a zero, como por exemplo: • A(0,4): Este ponto tem abscissa 0 (zero) e ordenada 3, significa que ele será representado SOBRE o eixo Y. • B(3,0): Este ponto tem abscissa 3 e ordenada 0 (zero), significa que ele será representado SOBRE o eixo X. Figura feita pelo Prof. no software GeoGebra Figura 2.4: Representação dos pontos A e B sobre os eixos Y e X, respectivamente ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 2) PLANO CARTESIANO Par Ordenado – Quadrantes • Para sabermos a qual quadrante um dado ponto pertence, devemos representar os mesmos no plano cartesiano, por exemplo: • A quais quadrantes pertencem os pontos a seguir? • P1(1, 2), P2(-1, 3), P3(-2, -3), P4(2, -4) Resposta: Lembrando que um ponto qualquer pode ser representado no plano cartesiano como P(a,b) onde a é sua coordenada no eixo X e b sua coordenada no eixo Y, temos: Figura feita pelo Prof. no software GeoGebra Figura 2.5: Representação dos pontos P1, P2, P3 e P4 nos seus respectivos quadrantes. P2 P1 P3 P4 ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 2) PLANO CARTESIANO Par Ordenado – Quadrantes • Para sabermos a qual quadrante um dado ponto pertence, devemos representar os mesmos no plano cartesiano, por exemplo: • A quais quadrantes pertencem os pontos a seguir? • P1(1, 2), P2(-1, 3), P3(-2, -3), P4(2, -4) Resposta: P1(1,2):Pertence ao I Quadrante: a>0 e b>0; P2(-1,3):Pertence ao II Quadrante: a<0 e b>0; P3(-2,-3):Pertence ao III Quadrante: a<0 e b<0; P4(2,-4):Pertence ao IV Quadrante: a>0 e b<0. Figura feita pelo Prof. no software GeoGebra Figura 2.5: Representação dos pontos P1, P2, P3 e P4 nos seus respectivos quadrantes. P2 P1 P3 P4 ANÁLISE DAS VARIAÇÕES2) PLANO CARTESIANO Exercício: 1) A quais quadrantes pertencem os pontos, respectivamente: A(-3,4); B(3,-2); C(2,3); D(-2,-1) A) II, IV, I e III; B) I, II, III e IV; C) IV, III, II e I D) II, IV, III e I E) IV, I, II e III Resposta: A) ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 2) PLANO CARTESIANO Exercício: 2) Qual a Ordenada e Abscissa dos pontos: A(0,2) B(1,-1) C(-2,2), Respectivamente. A) Ponto A: Ordenada=0; Abscissa=2; Ponto B: Ordenada=-1; Abscissa=1; B) Ponto A: Ordenada=0; Abscissa=2; Ponto B: Ordenada=-1; Abscissa=1; C) Ponto B: Ordenada=-1; Abscissa=1; Ponto C: Ordenada=-2; Abscissa=2; D) Ponto A: Ordenada=0; Abscissa=2; Ponto C: Ordenada=-2; Abscissa=2; E) Ponto A: Ordenada=2; Abscissa=0; Ponto C: Ordenada=2; Abscissa=-2; Resposta: E) ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 3) Gráfico de Linha • Gráficos de linhas são ideais para exibir tendências ao longo do tempo. • Um exemplo padrão seria como as ações de uma certa empresa se comportam ao longo do tempo no mercado da bolsa. Entretanto, não necessariamente precisa ser o tempo ao longo do eixo X, qualquer dado que se comporte como um a função com respeito a variável no eixo X pode ser plotado. • Gráfico de linha enfatiza o fluxo de tempo e taxa de mudança mais do que a quantidade de mudanças. Figura 3.1: Gráficos de linhas: Soma das vendas de duas categorias diferentes de produtos ao longo de diversos anos. Figura obtida do link: https://docs.tibco.com/pub/spotfire_web_player/6.0.0-november- 2013/pt-BR/WebHelp/GUID- 60AD831A-D7C3-4407-AA54-44EBD23A29D0.html ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 3) Gráfico de Linha • Múltiplas escalas podem ser utilizadas no eixo Y para quando você quiser comparar diversas linhas com variações de valores significativamente diferentes. Exemplo: Ao lado está um gráfico de linha exibindo a soma das vendas de duas categorias diferentes de produtos ao longo de diversos anos. • No eixo Y representado a venda e no eixo X os meses dos anos de 2001, 2002 e 2003. Com este gráfico de linhas, pode-se ver que na cor mais clara há uma indicação do aumento nas vendas após Jan/2001 até julho/2001, onde vemos uma queda até Jan/2002. Figura 3.1: Gráficos de linhas: Soma das vendas de duas categorias diferentes de produtos ao longo de diversos anos. Figura obtida do link: https://docs.tibco.com/pub/spotfire_web_player/6.0.0-november- 2013/pt-BR/WebHelp/GUID- 60AD831A-D7C3-4407-AA54-44EBD23A29D0.html ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 3) Gráfico de Linha • Podemos observar que existem pontos marcados e estes são os pares ordenados contendo os dados, que neste caso, relacionam o mês (eixo X) com o valor do preço das ações (eixo Y), que possibilitarão a criação deste gráfico. Na verdade, neste tipo de gráfico, Gráfico de Linhas, ligam-se os pontos dos pares ordenados para podermos ver a tend6encia de variação do gráfico para facilitar a interpretação em intervalos e em sua tendência total. Figura 3.2: Gráfico de linhas: Variação do preço das ações de uma empresa com o passar dos meses.. Figura obtida do link: https://pt.khanacademy.org/math/statistics-probability/displaying-describing-data /more-on-data-displays/v/u08-l1-t2-we2-reading-line-graphs ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 3) Gráfico de Linha • Observando as marcações no vídeo do link do site, podemos realizar algumas análises deste gráfico de linhas: • A parte circundada na figura indica que podemos analisar como varia o valor das ações mês a mês e vemos que entre agosto e setembro (parte marcada) indica uma diminuição dos valores (queda) e entre setembro e outubro houve um aumento (crescimento) no preço; Figura 3.3: Gráfico de linhas: Variação do preço das ações de uma empresa com o passar dos meses com indicação do crescimento do preço das ações Figura obtida do link: https://pt.khanacademy.org/math/statistics-probability/displaying-describing-data /more-on-data-displays/v/u08-l1-t2-we2-reading-line-graphs ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 3) Gráfico de Linha Atividade 1) Supondo uma dada variação de temperatura média ao longo de um ano, dada na tabela a seguir, represente estes dados em um gráfico de dispersão de MÊS x TEMPERATURA (oC), diga se há alguma tendência de crescimento o diminuição. Mês Temperatura (oC) Janeiro 45 Fevereiro 35 Março 35 Abril 30 Maio 25 Junho 20 Julho 15 Agosto 20 Setembro 25 Outubro 30 Novembro 35 Dezembro 40 ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 3) Gráfico de Linha Atividade 1) Solução: Mês Temperatura (oC) Janeiro 45 Fevereiro 35 Março 35 Abril 30 Maio 25 Junho 20 Julho 15 Agosto 20 Setembro 25 Outubro 30 Novembro 35 Dezembro 40 45 35 35 30 25 20 15 20 25 30 35 40 Título do Gráfico ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 4) Variação Linear Função afim • A função que descreve uma reta em um plano: Y = a . X + b Onde: Y: serão os valores de um par ordenado no eixo Y; X: serão os valores de um par ordenado no eixo X; a: é chamado de coeficiente angular da reta, e; b: é chamado de coeficiente linear da reta. Para a construção de um gráfico de uma reta em um plano cartesiano, resolvemos a equação anterior atribuindo valores a X e obtendo valores correspondentes para Y, contudo, a equação da reta tem umas particularidades com relação aos seus coeficientes angular e coeficiente linear. Figura 4.1: Reta com coeficiente angular maior do que zero. a > 0. . Figura feita pelo Prof. no software GeoGebra ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 4) Variação Linear • Para a construção de um gráfico de uma reta em um plano cartesiano, resolvemos a equação anterior atribuindo valores a X e obtendo valores correspondentes para Y; Particularidades: Coeficiente Angular (a): Inclinação da reta. • Coeficiente Angular positivo; a > 0: Significa que a inclinação da reta será positiva. • A reta apresentada na figura 4.1 foi construída usando a seguinte equação: Y = 2 . X – 3 a = 2 (a>0) Figura 4.1: Reta com coeficiente angular maior do que zero. a > 0. . Figura feita pelo Prof. no software GeoGebra ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 4) Coeficiente angular (a) • Coeficiente Angular negativo: a < 0: Significa que a inclinação da reta será negativa. O ângulo com o eixo X será maior do que 90o. A reta apresentada na figura 4.2 foi construída usando a seguinte equação: Y = – 4 . X + 2 • Podemos ver da equação da reta que a = – 4 (a < 0). Figura 4.2: Reta com coeficiente angular menor do que zero. a < 0. Figura feita pelo Prof. no software GeoGebra ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 4) Coeficiente linear (b) • Na equação da reta: Y = a . X + b • O termo b representa o ponto em que a reta irá tocar o eixo Y; • Será o par ordenado (0, b) do gráfico da reta. • Podemos ver dos gráficos da figura 4.3 e da equação desta reta, que a representa que: Y = 2 . X – 3 • Coeficiente linear é: b = – 3 • Esta reta toca o eixo Y no par ordenado (0,-3), como pode ser visto na figura 4.3. Figura 4.3: Reta com coeficiente linear b = -3. Figura feita pelo Prof. no software GeoGebra ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 4) Coeficiente linear (b) Atividade 1) Represente graficamente uma reta que possui coeficiente angular negativo (a<0) e que passa pelos pontos (1,1) e (2,0) Y = aX+b X=1 e Y=1 X=2 eY=0 Logo: Logo: a(1)+b=1 a(2)+b=0 a+b=1 2a+b=0 a+b=1 (x-1) -a-b=-1 2a+b=1 2a+b=0 Somando: a+0=-1, a=-1 então b=2 Y=-X+2 Figura 4.3: Reta com coeficiente linear b = -3. Figura feita pelo Prof. no software GeoGebra ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 4) Coeficiente linear (b) Atividade 1) Na equação Y = - X + 2, podemos afirmar que o gráfico querepresenta esta equação: A) Representa uma reta crescente e toca o eixo Y no ponto (0,-2); B) Representa uma reta decrescente e toca o eixo Y no ponto (2,0); C) Representa uma reta crescente e toca o eixo Y no ponto (2,0); D) Representa uma parábola; E) Representa uma reta decrescente e toca o eixo Y no ponto (0,2). Resposta: E) • . ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 4) Coeficiente linear (b) Atividade 2) Na equação Y = 2.X + 3, podemos afirmar que o gráfico que representa esta equação: A) É uma reta decrescente pois a=3 (a>0) e toca o eixo Y no ponto (0,2); B) É uma reta crescente pois a=2 (a>0) e toca o eixo Y no ponto (0,3); C) É uma reta crescente pois a=2 (a>0) e toca o eixo Y no ponto (3,0); D) É uma reta decrescente pois a=2 (a>0) e toca o eixo Y no ponto (3,0); E) É uma reta crescente pois a=2 (a>0) e toca o eixo Y no ponto (0,0); Resposta: B) ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 5) Relação entre dois conjuntos • Os conjuntos A e B são conjuntos de partida (CP) e contradomínio (CD) da relação R, respectivamente. • O Domínio da relação R é o conjunto: D(R) = {1, 2, 3}. • D(R) é o conjunto formado por todos os elementos de A que estão relacionados com elemento de B através da relação R. • O conjunto imagem da relação R é o conjunto; Im(R) = {9, 10, 12, 15} • Im(R) é o conjunto formado por todos os elementos de B que estão relacionados com elementos de A, através da relação R. Figura 5.1: Esquema representando a relação R de A em B. Figura obtida do Plano de Ensino da Disciplina no SIA ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 5) Funções • Sejam A, B, C e D conjuntos não vazios. Uma relação f de A em B e uma relação g de C em D serão considerados funções se e somente se: • todos elemento de A estiver associado através de f a um único elemento de B. • E g será uma função se todo elemento de C estiver associado a um único elemento de D através de g. Figura 5.2: Exemplo de funções. F é uma função de A em B. g é uma função de C em D. Figura obtida do Plano de Ensino da Disciplina no SIA ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 5) Funções • Observando a figura 5.3, vemos que t não é uma função de P em O pois o elemento 4 está associado a mais de um elemento de O, no caso esta associado a dois elementos 1 e 6, logo t não é uma função de P em O. Figura 5.3: Exemplo de funções. t é uma função de P em O. t é uma função de P em O. Figura obtida do Plano de Ensino da Disciplina no SIA ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 5) Função 1º grau Atividade 1) A função f é definida por f(x) = ax + b. Sabe-se que f(-1) = 3 e f(1) = 1. O valor de f(3) é: a) 0 b) 2 c) -5 d) -3 e) -1 Solução: Como f(-1) = 3, devemos substituir -1 no lugar do X na equação ax + b e igualar a 3, logo: a.(-1) + b = 3, fazendo isso quando f(1) = 1, temos: a.(1) + b = 1 ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 5) Função 1º grau Atividade 1) Continuação Logo teremos 2 equações e duas incógnitas: -a + b = 3 a + b = 1 Somando as duas equações temos: 0 + 2b = 4, logo: 2b = 4 b = 4/2 b = 2, substituindo na 2a equação, encontraremos o valor de a: a + (2) = 1 a = 1 – 2 logo: a = - 1 Então a função afim tem a equação: f(x) = – X + 2 Então f(3), substituímos X=3 f(3) = – (3) + 2 f(3) = – 1 Resposta letra e) ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 5) Função 1º grau Atividade 2) A função f:R definida por Y = f(x) = a . X + b tem o gráfico esboçado. O coeficiente linear e o zero da função são, respectivamente: a) 3 e 3 b) 5 e 3 c) 3 5 d)5 e 5 e) 5/3 e 3/5 Solução: Observando o gráfico, vemos que ele toca o eixo Y no ponto 3, logo este será o coeficiente linear esta função b=3, par ordenado (0,3). Então temos: Y = a . X + 3 Figura: Representando uma reta do exercício 4. Figura obtida do Plano de Ensino da Disciplina no SIA ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 5) Função 1º grau Atividade 2) Continuação Observando o gráfico vemos que ele toca o eixo X em 5 (par ordenado (5,0). Significa que a raiz desta função é 5, ou seja, quando Y = 0, X = 5, então: X = 5 e Y = 0; a . (5) + 3 = 0 a . 5 = – 3 a = – 3/5 – significa inclinação negativa como vemos na figura. A resposta correta seria: 3 e (–3/5), não há esta opção. ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 5) Função 1º grau Atividade 3) Construir o gráfico da função f(x) = 2x – 4 e discutir a variação de sinal de f com o auxílio do gráfico. Solução: Para construir o gráfico vamos atribuir valores a X e obter o valor de Y correspondente formando pares ordenados (X,Y) Y = 2X – 4 Fazendo X = 0 – teremos o coeficiente linear da reta o b que corresponde ao ponto onde ela toca o eixo Y no par (0,-4) Figura representando a reta deste exercício. Figura gerada pelo Prof com o software GeoGebra ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 5) Função 1º grau 3) Continuação Fazendo X = 1, teremos: Y = 2.(1) – 4 Y = 2 – 4 Y = - 2 Par ordenado: (1,-2) Fazendo X = 2 Y = 2.(2) – 4 Y = 4 – 4 Y = 0 Que é a raiz desta equação, ponto onde a reta irá tocar o eixo X Par ordenado (2,0) Já podemos traçar a reta que é a figura ao lado. (continua) ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 5) Função 1º grau 3) Continuação Para analisar o sinal da função do 1ograu da reta, observamos sua raiz, que é o ponto onde ela toca o eixo X, neste caso no X=2. Se observarmos os valores de X > 2 vemos que seus valores de Y crescem Se observarmos os valores de X < 2 vemos que seus valores de Y decrescem Então de sua equação fazemos: 2.X – 4 > 0 2.X – 4 < 0 Isso para que o resultado desta função (valor de Y) venha a ser > 0 e < 0 ANÁLISE DAS VARIAÇÕES 5) Função 1º grau 3) Continuação Resolvendo as duas: 2.X > 4 2.X < 4 X > 4/2 X < 4/2 X > 2 X < 2 Então para: Valores de X > 2 a função (valor de Y) será crescente Valores de X < 2 a função (valor de Y) será decrescente
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