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Cálculo Diferencial e Integral I –Notas de Aula - Profs. Claudete Cargnin, Thelma Vecchi, Angela Mognon e Michele Barros CAPÍTULO 1 SISTEMATIZAÇÃO DOS NÚMEROS REAIS 1. ALGUNS SÍMBOLOS E NOTAÇÕES Inicialmente, vamos relembrar alguns símbolos e notações que usaremos durante o curso: : “para todo” ou “qualquer que seja” (esse símbolo é chamado quantificador universal) : “existe” (esse símbolo é chamado quantificador existencial) ! : “existe um único” : “implica” ou “acarreta” ou “se... então...” : “menor ou igual que” : “maior ou igual que” : “intersecção” : “união” : “está contido” (para dizer que um conjunto está contido em outro conjunto) : “contém” : “pertence” (para dizer que um elemento pertence a um conjunto) : não pertence : “é equivalente a” ou “se, e somente se” : conjunto vazio Se A e B são partes de um conjunto universo E , então: a∈ A : “o elemento a pertence ao conjunto A” A⊂ B : “o conjunto A está contido no conjunto B” (ou seja, A é subconjunto de B: todo elemento de A é também elemento de B) A∪ B : “A união B” = {x∈ E∨x ∈ Aou x∈ B } A∩B : “A inter B” = {x∈ E∨x ∈ Ae x∈ B } A−B : “A menos B” = {x∈ E∨x ∈ Ae x∉ B } 2. O CONJUNTO DOS NÚMEROS REAIS R 1 Cálculo Diferencial e Integral I –Notas de Aula - Profs. Claudete Cargnin, Thelma Vecchi, Angela Mognon e Michele Barros Desde o ensino fundamental alguns conjuntos numéricos nos são apresentados. Ao iniciarmos o ensino médio, alguns conjuntos são destacados, entre eles: N= {0,1,2 ,3,4 ,…} : conjunto dos números naturais +¿={0,1,2 ,3 ,… } Z ¿ : conjunto dos números inteiros não negativos +¿¿={1,2 ,3 ,…} Z ¿ : conjunto dos números inteiros positivos −¿= {0,−1,−2,−3,…} Z ¿ : conjunto dos números inteiros não positivos Q={ pq ∨p∈ Z e q∈ Z ¿} : conjunto dos números racionais Q' ou I={k ∈ R/k ∉Q } R=Q⋃Q' : conjunto dos números reais 2.1PROPRIEDADES ALGÉBRICAS DO CONJUNTO R Vamos aceitar que existe um conjunto R cujos elementos são chamados de números reais. Em R estão definidas duas operações internas: • Adição: a cada par (a ,b ) de números reais associamos um número real s que é chamado soma de ae b e indicado por a+b ; • Multiplicação: a cada par (a ,b ) de números reais associamos um número real p que é chamado produto de ae b e indicado por a∗b ou ab. Propriedades das Operações: P1. Lei associativa da adição: ∀a ,b ,c∈ R , (a+b )+c=a+(b+c ) P2. Lei comutativa da adição 2 Cálculo Diferencial e Integral I –Notas de Aula - Profs. Claudete Cargnin, Thelma Vecchi, Angela Mognon e Michele Barros ∀a ,b∈ R , a+b=b+a P3. Existência do elemento neutro da adição 0 (zero) ∀a∈ R ,a+0=a P4. Existência do oposto Todo número real a tem oposto, indicado por – a , tal que a+ (−a )=0 P5. Lei associativa da multiplicação ∀a ,b ,c∈ R , (ab ) c=a (bc) P6. Lei comutativa da multiplicação ∀a ,b∈ R , ab=ba P7. Existência do elemento neutro da multiplicação: Existe 1∈ R tal que ∀a∈ R ,a ∙1=a P8. Existência do recíproco ou inverso Todo número real a ≠0 tem recíproco, indicado por a −1 , ou 1 a , tal que a ∙a −1=1 . P9. Lei distributiva da multiplicação em relação à adição ∀ a ,b , c∈ R ,a (b+c )=ab+ac Obs.: um conjunto numérico que satisfaz os nove axiomas acima é denominado um corpo. 2.2A RELAÇÃO DE ORDEM EM R Em R está definida uma relação de ordem total ≤ (menor do que ou igual a), isto é, uma relação que satisfaz as seguintes propriedades: P10. Quaisquer que sejam os números reais ae b tem-se sempre: I. a≤ bou a≥b ; II. a≤ be a≥ b⟹a=b III. Se a≤ be b≤ c⟹ a≤ c 3 Cálculo Diferencial e Integral I –Notas de Aula - Profs. Claudete Cargnin, Thelma Vecchi, Angela Mognon e Michele Barros P11. Compatibilidade com a adição ∀a ,b ,c∈ R , se a≤ b⟹a+c≤ b+c P12. Compatibilidade com a multiplicação ∀ a ,b , c∈ R , se a≤ be 0≤ c⟹ac≤ bc Observação: As afirmações a<b , a>b ,a≤ b ,a≥ b são chamadas desigualdades. As desigualdades a<be a>b são chamadas desigualdades estritas, enquanto que a≤ be a≥ b são chamadas desigualdades não-estritas. EXERCÍCIO: 1. Escolha alguns números e teste as seguintes afirmações: a) ∀a ,b ,c∈ R , se ab=ac ea ≠0⟹b=c b) Se a≤ be c≥ d então a−c ≤b−d c) Se 0<a<b⟹ 1 a > 1 b d) se0<a<bentão a< a+b 2 <b e) se0<a<bentão a<√ab<b f) se0<a<bentão√ab< a+b 2 2.3VALOR ABSOLUTO DE UM NÚMERO REAL: | x | Se x é um número real qualquer, o valor absoluto de x , indicado | x |, é o número real definido por ∣x∣=√ x2 onde a raiz é positiva. Geometricamente, o número ∣x∣ representa a distância do número real x ao numero real 0 (zero), sobre a reta numérica. 2.3.1 Propriedades i. ∣x∣≥ 0 ii. ∣x∣=0 x=0 4 Cálculo Diferencial e Integral I –Notas de Aula - Profs. Claudete Cargnin, Thelma Vecchi, Angela Mognon e Michele Barros iii. ∣−x∣=∣x∣ iv. −∣x∣≤ x≤∣x∣ v. ∣xy∣=∣x∣∣y∣ vi. Se y ≠0,∣xy∣=∣x∣∣y∣ vii. ∣x+ y∣≤∣x∣+∣y∣ (Propriedade triangular) viii. ∣∣x∣−∣y∣∣≤∣x− y∣ ix. Se c>0 tem-se ∣x∣<c−c<x<c x. Se c>0 tem-se ∣x∣>c x<−c ou x>c EXERCÍCIOS 2. Teste as propriedades anunciadas no item 2.3.1. 3. Resolva as seguintes inequações: a) ∣x−7∣<9 b) ∣3x−1∣< x c) ∣2x+3∣≥10 d) ∣2 x 2+3x+3∣≤ 3 e) ∣5x∣>1 f) ∣x 2−2x+4∣>3 2.4INTERVALOS REAIS Se a e b são números reais, com a<b , são chamados intervalos reais: [a ,b ]= {x∈ R∨a≤ x≤ b } : intervalo fechado de extremos a e b ¿ {x∈ R∨a<x<b } ¿a ,b¿ : intervalo aberto de extremos a e b ¿a ,b¿¿={x∈ R∨a< x ≤b } : intervalo semi-aberto à esquerda de extremos a e b 5 Cálculo Diferencial e Integral I –Notas de Aula - Profs. Claudete Cargnin, Thelma Vecchi, Angela Mognon e Michele Barros ¿ {x∈ R∨a≤ x<b } a ,b¿ ¿ : intervalo semi-aberto à direita de extremos a e b ¿−∞ ,b¿¿={x∈ R∨ x≤ b } : intervalo infinito à esquerda ¿ {x∈ R∨a≤ x } a ,+∞¿ ¿ : intervalo infinito à direita Observação: 1. O extremo infinito sempre fica com colchete aberto ou bola – no caso da representação gráfica, aberto; 2. Todos os intervalos reais podem ser representados geometricamente. Para tanto, basta assinalar os extremos a e b sobre a reta numérica e marcar os pontos “entre” os extremos a e b. Geometricamente usamos “bolas” fechadas e abertas para representar se o extremo pertence ou não, respectivamente, ao intervalo. Note: ¿a ,b¿¿ : a b EXERCÍCIOS: 4. Represente algébrica e geometricamente os conjuntos: a) [1,+∞ [∩ ]−∞ ,4 ] b) ¿ [3,8 ]∪ ¿2,4 ¿ c) ¿ ¿−∞ ,−1¿¿∪ ¿2,+∞ ¿ 5. Expresse, usando a notação de intervalos, a solução das seguintes inequações: a) 3x−2≥ 7 b) 4−5x<−6 c) 2≤ x+3<8 d) 2+3x<5x+8 e) 3+7x<8x+9 6 Cálculo Diferencial e Integral I –Notas de Aula - Profs. Claudete Cargnin, Thelma Vecchi, Angela Mognon e Michele Barros f) 4x+3≥ 2x−5 g) 7<5x+3≤ 9 h) −5< 4−3x 2 <1 OBSERVAÇÃO: mais informações a respeito desse assunto poderão ser obtidas em livros de ensino médio, em especial dos autores Bianchini e Paccola – matemática – volume único. RESPOSTAS DOS EXERCICIOS 3. A) −2<x<16 b) 1 4 <x< 1 2 c) x ≤ −13 2 ou x ≥ 7 2 d) −3 2 ≤ x ≤ 0 e) x< −1 5 ou x>1 5 f) x ≠1 4. A) [1,4 ] b) ¿2,8¿¿ c) ¿ ¿−∞ ,−1¿¿∪ ¿2,+∞ ¿ 5. A) ¿ 3,+∞ ¿ ¿ b) ¿ 2,+∞¿ ¿ c) ¿ −1,5¿ ¿ d) ¿ ¿−3,+∞¿ e) ¿ ¿−6,+∞¿ f) ¿ −4,+∞ ¿ ¿ g) ¿ 4 5 , 6 5 ¿¿ h) ¿ ¿ 2 3 ; 14 3 ¿ 7 Cálculo Diferencial e Integral I –Notas de Aula - Profs. Claudete Cargnin, Thelma Vecchi, Angela Mognon e Michele Barros LISTA DE EXERCÍCIOS N.1 SISTEMATIZAÇÃO DOS NÚMEROS REAIS 1. Calculea) 3 5 + 8 7 b) 1 2 ∙( 23−14 ) 2 c) 2+(3.5−12)÷3 d) 2−3+4−( 35 ) −2 2. Resolva: a) x−2 4 −2=3 b) 1 x + 2 3 x =4− 1 7x c) 5−9 x=0 d) x 2+4 x=¿ e) x 2+x=3 x3 f) 2x+1≥ 5 ( x−2 ) g) x 3 − x 2 < x 5 +4 h) x+3 2 < 2−x 5 i) x 2− x+8≤ 0 j) 3 x 2+2x+5>0 k) ∣1−2x∣=4 l) ∣2x+1∣=∣2x−1∣ Obs.: escreva a solução das inequações sob a forma de intervalos reais, usando as representações na forma de colchetes ou chaves. 3. Utilizando os símbolos de ∈ ,∉ ,⊂ ,⊃ , relacione: a) 2……N b) N …… . Z c) 2 5 ………Z 8 Cálculo Diferencial e Integral I –Notas de Aula - Profs. Claudete Cargnin, Thelma Vecchi, Angela Mognon e Michele Barros d) +¿……R Q ¿ e) π 4 …… ..Q f) Q……Z g) −4……Z h) √5……Q i) √16 3√8 ……N j) R……N 4. Considerando os conjuntos A= {x∈N ; x<4 } , B={x∈ Z ;2x+3=7 } e C= {x∈ R ; x2+5x+6=0 } , é verdade que: a. A∪ B=A b. A∩C= {2,3 } c. A−B= {0,1,3 } d. A∪C=R e. (B∩C )⊂ A 5. Determine e represente na reta numérica o conjunto solução das seguintes inequações: a) 5x+2>x−6 b) 3− x<5+3x c) 2 3 x−1 2 ≤ 0 d) 3−2x≥ 9+4x e) 13≥ 2x−3≥ 5 f) −2<6−4x≤ 8 g) 2>−3−3x≥−7 h) 2≤ 5−3x<11 i) 3≤ 2x−3 5 <7 9 Cálculo Diferencial e Integral I –Notas de Aula - Profs. Claudete Cargnin, Thelma Vecchi, Angela Mognon e Michele Barros j) −5< 4−3x 2 <1 k) 3 ( x−4 )+1≥ 2x−12 l) 2 ( x−2 )+3<5( x+1) 10 Cálculo Diferencial e Integral I –Notas de Aula - Profs. Claudete Cargnin, Thelma Vecchi, Angela Mognon e Michele Barros 6. Determine o conjunto solução das seguintes equações modulares: a) ∣4x+3∣=7 b) ∣3x−8∣=4 c) ∣5x−3∣=∣3x+5∣ d) ∣x−2∣=∣3−2x∣ e) ∣7x∣=4− x f) 2x+3=∣4x+5∣ g) ∣ x+2x−2∣=2 h) ∣3x+82x−3∣=4 7. Determine o conjunto solução das seguintes inequações modulares: a¿∣x+4∣<7 b) ∣2x−5∣<3 c) ∣3x−4∣≤ 2 d) ∣3x+2∣≥ 1 e) ∣5− x∣>7 f) ∣3− x∣<5 g) ∣7−4x∣≤9 h) ∣6−2x∣≥7 i) ∣x+4∣≤∣2x−6∣ j) ∣ x+22x−3∣<4 k) ∣6−5x3+ x ∣≤ 12 Observação 2: outros exercícios podem ser encontrados: • no capítulo 1 do livro Matemática Aplicada, de Seiji Hariki e Oscar Abdounour, ed. Saraiva. • Nos capítulos 1 e 3 do livro : Curso de Matemática, de Bianchini e Paccola, volume único, editora moderna. • Qualquer outro livro de ensino médio... 11 Cálculo Diferencial e Integral I –Notas de Aula - Profs. Claudete Cargnin, Thelma Vecchi, Angela Mognon e Michele Barros 12
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