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MMAATTEEMMÁÁTTIICCAA BBÁÁSSIICCAA Universidade Católica de Brasília – UCB 2 SUMÁRIO 1. Conjuntos Numéricos ______________________________________________ 4 1.1. Conjunto dos Naturais _______________________________________________ 4 1.2. Conjunto dos Inteiros Relativos – Negativos e Positivos____________________ 4 1.3. Conjunto dos Racionais ______________________________________________ 4 1.4. Conjunto dos Irracionais _____________________________________________ 4 1.5. Conjunto dos Reais __________________________________________________ 4 2. Operações Fundamentais no Conjunto dos Números Reais ________________ 5 2.1. Sinais Resultantes nas Operações ______________________________________ 5 2.1.1. Regra dos Sinais nas Operações de Adição e Subtração ___________________________5 2.1.2. Regra dos Sinais nas Operações de Multiplicação e Divisão _______________________5 2.1.3. Propriedades Básicas para Realizar Operações no Conjunto dos Reais. _______________5 3. Operações e Suas Inversas _________________________________________ 12 3.1. Regra das Operações Adição e Subtração ______________________________ 12 3.2. Regra das Operações Multiplicação e Divisão ___________________________ 13 3.3. Regra das operações Potenciação – Radiciação - Logaritmação ____________ 14 4. Prioridades nas Operações _________________________________________ 17 5. Relações e Funções _______________________________________________ 19 5.1. Plano Cartesiano___________________________________________________ 19 5.2. Função do 1º Grau _________________________________________________ 20 5.3. Função do 2º grau ou quadrática _____________________________________ 23 5.4. Função Exponencial ________________________________________________ 27 5.5. Função Logarítmica ________________________________________________ 28 5.6. Funções Trigonométricas ____________________________________________ 29 6. Soluções de Sistemas de Equações ___________________________________ 30 7. Razão - Proporção – Regra de três – Porcentagens – Médias ______________ 33 7.1. Razão ____________________________________________________________ 33 7.2. Proporção ________________________________________________________ 33 7.3. Números e grandezas proporcionais simples e compostas._________________ 33 7.3.1. Diretamente Proporcionais ________________________________________________33 7.3.2. Inversamente Proporcionais________________________________________________35 7.3.3. Regra de três compostas com grandezas diretas e inversamente proporcionais. ________36 7.3.4. Porcentagens ___________________________________________________________37 7.3.4.1. Taxa de Porcentagem (i) ________________________________________________37 7.3.4.2. Porcentagem _________________________________________________________37 7.4. Média ____________________________________________________________ 39 7.4.1. Média Aritmética Simples _________________________________________________39 7.4.2. Média Aritmética Ponderada _______________________________________________39 7.4.3. Média Geométrica _______________________________________________________39 8. Operações com Expressões Algébricas e Polinomiais ____________________ 40 8.1. Adição e subtração de expressões _____________________________________ 40 3 8.2. Multiplicação de Expressões Algébricas Polinomiais e Produtos Notáveis. ___ 40 8.2.1. Produtos Notáveis _______________________________________________________41 8.3. Divisão de expressões Algébricas e Polinomiais__________________________ 41 8.4. Fatoração e Simplificação ___________________________________________ 42 9. Trigonometria e Relações Métricas no Triângulo Retângulo ______________ 44 9.1. Relações Trigonométricas ___________________________________________ 44 9.2. Relações Métricas __________________________________________________ 46 10. Medidas e Grandezas Físicas – Propriedades e Operações ______________ 47 10.1. Grandezas Físicas __________________________________________________ 47 10.2. Fenômenos Físicos__________________________________________________ 47 10.3. Medição __________________________________________________________ 47 10.4. Sistemas de Unidades _______________________________________________ 47 10.5. Fatores que interferem na medição____________________________________ 48 10.6. Precisão de um Instrumento de Medida ________________________________ 48 10.7. Algarismo significativo______________________________________________ 48 10.8. Arredondamentos __________________________________________________ 48 10.8.1. Operações com Algarismos Significativos __________________________________49 10.8.1.1. Adição e Subtração ____________________________________________________49 10.8.1.2. Multiplicação e Divisão:________________________________________________49 10.9. Notação Científica__________________________________________________ 49 10.10. Ordem de grandeza. ______________________________________________ 50 10.11. Grandezas Físicas ________________________________________________ 50 10.11.1. Grandezas Escalares ___________________________________________________50 10.11.2. Grandezas Vetoriais ___________________________________________________50 10.11.2.1. Operações com grandezas vetoriais _____________________________________51 10.11.2.1.1. Adição ___________________________________________________________51 10.11.2.1.1.1. Regra da poligonal _______________________________________________51 10.11.2.1.1.2. Regra do paralelogramo ___________________________________________51 10.11.2.1.1.3. Regra da decomposição cartesiana ___________________________________52 10.11.2.1.2. Subtração ou Diferença ______________________________________________53 10.11.2.1.2.1. Regra da poligonal _______________________________________________53 10.11.2.1.2.2. Regra do paralelogramo ___________________________________________53 10.11.2.1.2.3. Regra da Decomposição Cartesiana __________________________________54 4 MMAATTEEMMÁÁTTIICCAA BBÁÁSSIICCAA Para podermos nos comunicar, por escrito, precisamos do alfabeto, sílabas, palavras, frases, vírgulas, pontos, etc. Semelhantemente, na matemática precisamos dos algarismos, números, símbolos, sinais, prioridades e propriedades nas operações para que possamos equacionar, criar fórmulas, realizar cálculos tão necessários em nosso quotidiano e em todas as atividades que realizamos. Mesmo quando usamos a calculadora ou computador, precisamos de conhecimento básico de matemática para o uso adequado destes instrumentos e nos procedimentos a serem seguidos. 1. Conjuntos Numéricos O conjunto dos números Reais (R) é o que melhor atende a solução dos problemas básicos de nosso quotidiano e é composto pelos seguintes subconjuntos: 1.1. Conjunto dos Naturais { },...4,3,2,1,0=N 1.2. Conjunto dos Inteiros Relativos – Negativos e Positivos { }...3,2,1,0,1,2,3... −−−=Z 1.3. Conjunto dos Racionais { }...3...2...1...0...1...2...3... −−−=Q 2 9− 2 3− 2,0 25,2 ...555,0− 1.4. Conjunto dos Irracionais }{ ......3...2...2... π−=I 1.5. Conjunto dos Reais Juntando: N, Z, Q, I formamos o conjunto dos Reais (R). Note que: R I QZN ⊂ ⊂⊂ ou RIQ ⊂∪ )( está contido N Z Q I R Obs.: Não conseguimos escrever na forma de fração Obs.: Conseguimos escrever na forma de fração decimal exatas, dizimas periódicas simples e compostas. 1,4159 5 2. Operações Fundamentais no Conjunto dos Números Reais 2.1. Sinais Resultantes nas Operações 2.1.1. Regra dos Sinais nas Operações de Adição e Subtração ( + ) com ( + ) dá ( + ). Veja: + 3 + 4 = 7 Obs. Quando é positivo, podemosdeixar sem o sinal na resposta. ( - ) com ( - ) dá ( - ). Veja: - 3 - 4 = - 7 (+) com ( - ) pode dar ( + ) ou ( - ). Veja: =+=−+ −=−+ 2213 253 ( - ) com ( + ) pode dar ( + ) ou ( - ). Veja: −=+− =+=+− 123 2253 2.1.2. Regra dos Sinais nas Operações de Multiplicação e Divisão ( + ) com ( + ) dá ( + ). Veja: =+=÷=+÷+ =+=⋅=+⋅+ 3326)2(6 6623)2(3 Obs. Quando o número é positivo, podemos deixar sem o sinal na multiplicação e divisão. ( - ) com ( - ) dá ( + ). Veja: =+=−÷− =+=−⋅− 5,15,1)2(3 66)2(3 ( + ) com ( - ) dá ( - ). Veja: −=−÷+ −=−⋅+ 3)2(6 6)2(3 ( - ) com ( + ) dá ( - ). Veja: −=+÷− −=+⋅− 3)2(6 6)2(3 Nos símbolos de multiplicação e divisão podemos usar: −=− ⋅==÷ =⋅= − b a b a bababa abbaaxb 1/ 2.1.3. Propriedades Básicas para Realizar Operações no Conjunto dos Reais. 1º) Todo o número elevado ao expoente zero vale (1). 10 =a Divisão Deixar o sinal negativo da fração, quando tiver, sempre no numerador. Multiplicação 6 Veja: 120 = ; ( ) 12 0 =− ; 1 5 3 0 = ; ( ) 12 0 = 2º) Não tem divisão de número por zero Veja: ? 0 7 = (impossível, confira na calculadora). 3º) Zero dividido por qualquer número dá zero. Veja: 0 7 0 = (confira na calculadora). 4º) Não tem raiz quadrada ou de índice par de números negativos. Ran ∉− R∉− 4 R∉−4 4 Obs. Cuidado, se o índice for impar, tem raiz. Veja: 283 −=− 5º) Um número negativo elevado ao quadrado ou expoente par, o resultado fica positivo. expoente par Maior que zero (positivo) Índice impar Índice par Não pertence ao conjunto dos Reais Não tem solução em R Índice (2) não se escreve Índice par )( 0 impossívela = 00 = a ( ) 0>− na 7 Veja: ( ) ( ) ( ) 44222 2 =+=−⋅−=− ( ) 813 4 =− Cuidado: ( ) 22 22 −≠− É diferente, pois: ( ) ( ) ( ) −=⋅−=− =−⋅−=− 4222 4222 2 2 ( ) ( ) ( ) ( ) 82222 3 −=−⋅−⋅−=− (número negativo elevado ao expoente impar, o resultado fica negativo). 6º) Potência de potência, multiplicamos os expoentes. Veja: 15 8 5 4 3 25 4 3 2 3 2 3 2 3 2 − −⋅ − = = 7º)Uma potência troca de sinal quando muda de posição subindo para o numerador ou descendo para o denominador. Veja: a) 3 3 2 12 =− b) 55 33 1 =− 8º) O expoente de uma fração muda de sinal quando invertemos a fração. Veja: 9 16 3 4 4 3 22 = = − ; 8 1 2 2 1 33 = = − 9º) Equivalência - potenciação - radiciação (como tirar do radical e retornar) Veja: a) 2 5 2 5 33 = ( ) nmnm aa ⋅= n n a a −= 1 nn aa 1=− nnnn a b b aou a b b a = = −− n m n m aa = 8 b) 7 3 7 3 3 2 3 2 = c) 55 15 1 777 == 10º) Para somar e subtrair frações precisamos reduzir ao mesmo denominador. Veja: a) 5 4 4 2 + Achando o m.m.c (mínimo múltiplo comum) de 4 e 5, fatoramos assim: 5 2 2 1 5 1 2 4 Logo: m.m.c = 2 · 2 · 5 = 20 20 é o m.m.c de 4 e 5. 2÷ 10 13 02 62 20 1610 5 4 4 2 =// //=+=+ 2÷ Divide 20 pelo denominador 4 e a resposta que dá ( 5 ) multiplica pelo numerador 2 dando 10 etc. Ao simplificar 20 26 você deve dividir o numerador e o denominador por um mesmo número. b) 60 23 60 3512 12 7 15 3 −=−=− m.m.c de 15 e 12: 5 3 2 2 1 3 6 12 1 5 15 Logo: m.m.c = 2 · 2 · 3 · 5 = 60 c) 5 42 2 3 +− lembre que 1 22 −=− logo, o m.m.c de 2, 1, 5 é: 5 2 111 512 Logo: m.m.c = 2 · 5 = 10 9 10 3 10 82015 5 42 2 3 =+−=+− 11º) Para multiplicação de frações, multiplicamos numerador pelo numerador e denominador pelo denominador. Veja: a) 15 8 5 4 3 2 =⋅ b) 7 24 7 38 −=⋅− Lembre que 1 88 −=− 4÷ c) 15 1 06 4 4 1 3 2 5 2 −=// /−=⋅ −⋅ 4÷ 12º) Para dividir frações multiplicamos a 1º fração pela inversa da 2ª fração. Veja: 2÷ a) 6 5 21 01 4 5 3 2 5 4 3 2 =// //=⋅=÷ ou 6 5 21 01 4 5 3 2 5 4 3 2 =// //=⋅= 2÷ b) 2 15 2 53 5 23 = −⋅= −÷ lembre que 1 33 = c) ( ) 15 2 3 1 5 23 5 2 = −⋅−=−÷− lembre que -3 = 1 3− 13º) Na multiplicação de potências de mesma base permanece a base e somam-se os expoentes nmnm aaa ⋅=⋅ (a = base; m e n = expoentes). Veja: a) 127575 3333 ==⋅ + b) 1515 1 15 109 3 2 5 3 3 2 5 3 222222 ====⋅ −−− c) 2 3 2 3 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 2 1 2 1 2 12 2 11 2 11 = = = = = ⋅ −+−+−− d) 10122122 10101010 −−− ==⋅ 10 14º) Na divisão de potências de mesma base permanece a base e subtraem-se os expoentes nmnm aaa −=÷ (a = base; m e n = expoentes). Veja: a) 9 1 3 13333 2 27575 ====÷ −− b) 10373 7 55 5 5 −−−− == c) 15 2 15 1210 5 4 3 2 5 4 3 2 5 4 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 = = = = ÷ +−+− −−−−− d) 5151015 10 1010 10 10 −− == 15º) Decimal Exata: valor resultante de uma operação divisão de resto zero. Veja: a) →= 4,0 5 2 tem uma casa decimal (casa depois da vírgula) b) →= 25,0 4 1 tem duas casas decimais c) →353,2 tem três casas decimais Para obter a fração que deu origem (geratriz) a uma decimal exata, fazemos: • Numerador: colocamos o número todo sem a vírgula. • Denominador: colocamos 1 seguido de tantos zeros quantas forem as casas decimais (casas depois da vírgula). Veja: a) 5 2 01 44,0 =// /= b) 4 1 001 5225,0 =/// //= c) 1000 2353353,2 = 16º) Dízima Periódica Simples: valor resultante de uma operação divisão que não dá exata e logo depois da vírgula aparece um número que se repete, denominado de período. Veja: a) 0,33... Também representado por 3,0 b) 0,272727...ou 27,0 11 c) 2,444... ou 4,2 Para obter a fração que deu origem (geratriz) de uma dízima periódica simples fazemos: Numerador: Colocamos o período (parte que se repete) Denominador: Colocamos tantos noves quantos forem os algarismos do período. Veja: a) 3 1 9 333,0 =/ /= b) 11 3 33 9 99 27...272727,0 === c) 9 23 9 518 9 52...555,02...555,2 =+=+=+= Parte inteira não entra na regra. 17º) Dízima Periódica Composta: Valor resultante de uma operação que não dá exata e depois da vírgula aparece uma parte que não se repete (parte não periódica) seguida de um período (parte que se repete). Veja: Parte não periódica (que não se repete) (4) a) 0,4333... Parte periódica (que se repete) (3) Não periódica (23) b) 2,23717171... Periódica (71) Para obter a fração que deu origem(geratriz) de uma dízima periódica composta, fazemos: Numerador: colocamos a parte não periódica seguida de um período menor, a parte não periódica. Denominador: colocamos tantos noves quantos forem os algarismos do período seguido de tantos zeros quantos forem os algarismos da parte não periódica. Veja: Parte não periódica Periódica Parte não periódica a) 30 13 09 93 90 443...4333,0 =// //=−= Parte não periódica (23) Período (71) b) 2475 5872 2475 5872 0594 47112 0099 84322 9900 2323712...23717171,2 +⇒+=//// ////+=//// ////+=−+= Parte inteira não entra na regra (2) 2475 5537 2475 5874950 =+ Um zero só, pois a parte não periódica só é constituída de um algarismo que é o 4. Um nove só, pois a parte periódica só é constituída de um algarismo que é o 3. 12 inversa inversa inversa inversa inversa inversa inversa inversa inversa 3. Operações e Suas Inversas Para resolver problemas e calcular valores desconhecidos denominados incógnitas ou variáveis necessitamos conhecer algumas regras de relação entre as operações. Assim temos: Para isolar vaiáveis determinando assim seus valores, fazemos operações inversas. Para trocar de membro um valor qualquer, fazemos operação inversa. É errado dizer que trocamos de sinal quando passamos para outro membro. O certo é dizer que fazemos operação inversa. 3.1. Regra das Operações Adição e Subtração Veja os exemplos: a) x + 4 = 12 : isolando o x, passamos o (+ 4 ) que está fazendo adição(somando) com o ( x ) para o segundo membro fazendo operação inversa, isto é, subtração. Logo: x = 12 – 4 x = 8 b) x - 7 = 17 isolando o x, passamos o 7 que está subtraindo para o 2º membro onde estará somando fazendo assim operação inversa. Logo: x = 17 + 7 x = 24 Adição Subtração Multiplicação Divisão Potenciação Radiciação Logaritmação 1º Membro à esquerda da igualdade 2º Membro à direita da igualdade. = inversa inversa Adição Subtração 13 inversa c) 20 - x = 30, passando +20 para o 2º membro, como estava somando, passa subtraindo. 20 - x = 30 - x = 30 – 20 - x = 10 Em (-x) o valor do x isolado deve sempre ficar positivo. Para tanto, podemos multiplicar por (- 1) os dois membros da igualdade. - x = 10 (-1) x = -10 3.2. Regra das Operações Multiplicação e Divisão Veja os exemplos: a) 2 x = - 14: isolando o ( x ), passamos o ( +2 ) que está multiplicando o ( x ) para o segundo membro fazendo operação inversa, isto é, dividindo. Logo: 7 2 14 −=⇒−= xx b) 4 3 2 =x isolando o ( x ), passamos o ( +3 ) que está dividindo para o 2º membro multiplicando, operação inversa. Veja: 122432 =⇒⋅= xx e o 2 que está multiplicando o x para o 2º membro dividindo, operação inversa. 6 2 12 =⇒= xx c) 2 8 44 3 2 −−=+− xx achando o m.m.c. de 3, 8 e 1, pois 1 22 = 3 2 2 2 1 1 1 2 4 8 1 3 Logo: m.m.c = 2 · 2 · 2 · 3 = 24 ⇒−−=+− 24 481212 24 168 xx ⇒−−−=−− 481216128 xx Passamos os termos semelhantes em x para o 1º membro e os números para o 2º membro fazendo operações inversas. Mesmo denominador em ambos os membros podemos simplificar. Multiplicação Divisão 14 inversa inversa inversa inversa ⇒−=− 7620x Multiplicando por (-1) ambos os membros temos. 7620 −=− x (-1) ⇒= 7620x Isolando o x, passamos o (+ 20) que está multiplicando o x para o 2º membro dividindo e depois simplificamos: 5 19 01 83 02 67 =// //=// //=x 3.3. Regra das operações Potenciação – Radiciação - Logaritmação Determinar (b) é calcular o logaritmo (log) cab = Determinar o (c) é calcular a potência Determinar o (a) é calcular a raiz (isola a potência) Radiciação⇒=⇒= bb cxcx (isola a base) Aplicando radiciação ( )b c em ambos os membros para isolar o x, temos: bb b cx =/ de onde obtemos: b cx = ãoLogaritmaç log log ⇒=⇒= a bxba x (isola o expoente) Aplicando logaritmação (log) em ambos os membros para isolar o x, temos: ba x loglog = onde, usando uma propriedade dos logaritmos, podemos escrever bax loglog = de onde obtemos: a bx log log= . Propriedades dos logaritmos. Quando a base é 10, não representamos. AA loglog10 = Para números fatoráveis, calculamos estes valores como segue. Veja o exemplo. a) Potência822223 ⇒=⇒⋅⋅=⇒= xxx 1) yxyx logloglog +=⋅ 2) yx y x logloglog −= 3) xmxm loglog = oPotenciaçã⇒= bax Potenciação Radiciação Logaritmação 15 b) ⇒=⇒= 32282 xx Mesma base igualamos os expoentes. Fatorando (8) 32 2 2 2 1 2 4 8 ⇒ Logo: x = 3⇒ Logaritmo c) ⇒=⇒= 333 28 xx Mesmo expoente igualamos as bases. Logo: raiz2 ⇒=x . Obs. 8 (fatorando) 328 == Quando não for possível concluir a resposta pelo método da fatoração, usamos a calculadora cientifica ou as tabelas produzidas para esta finalidade. Veja alguns exemplos usando a calculadora cientifica. a) x=32 8=x b) 82 =x 2log 8log=x 3=x Obs. Nesta seqüência ou com pequenas mudanças para diferentes marcas de calculadoras. Pode usar a calculadora padrão do Windows (Iniciar > Executar > Calç). Configure para ter opções da calculadora científica (no menu Exibir > Científica) c) 83 =x 3 8=x 2=x Resolvendo outros exemplos: d) x=5,12 ...828427,2=x Tecla: 2 Tecla: yx ou ∧ Tecla: 1,5 Tecla: = Tecla: 2 Tecla: yx ou ∧ Tecla: 3 Tecla: = Tecla: log ou ln Tecla: 8 Tecla: ÷ Tecla: log ou ln Tecla: 2 Tecla: = Tecla: 3 Tecla: 2ndF ou Shift Tecla: x Tecla: 8 Tecla: = 16 e) x=− 5,12 f) 7,45,2 =x ou 5,2 7,4=x g) 32 =x ou ...584962,1 2log 3log ==x h) 7,195,1 =x 35,7 5,1log 7,19log ==x i) Veja a utilidade de saber isolar variável fazendo operações inversas para obter fórmulas. Dada a fórmula do montante no sistema de capitalização composta tiCM )1( += M = Montante no final do período de aplicação C = Capital i = Taxa t = Tempo de aplicação Isolar cada uma das variáveis M, C, i, t utilizando operações inversas. 1º) Para calcular o (M) a fórmula já está pronta, pois o mesmo já está isolado: tiCM )1( += 2º) Para calcular (C) passamos ti)1( + que está multiplicando o C para o outro lado (membro) dividindo. Logo: ti MC )1( += Tecla: 2 Tecla: ∧ ou xy Tecla: 1,5 Tecla: ± Tecla: = Tecla: 2,5 Tecla: 2ndF ou Shift Tecla: x Tecla: 4,7 Tecla: = Tecla: log Tecla: 3 Tecla: ÷ Tecla: log Tecla: 2 Tecla: = Tecla: log Tecla: 19,7 Tecla: ÷ Tecla: log Tecla: 1,5 Tecla: = 17 3º) Para calcular o (t) que é expoente, usamos logaritmos. Em tiCM )1( += passamos o (C) que está multiplicando para o outro lado dividindo, ficando assim: ( )ti C M += 1 . Agora aplicamos logaritmo em ambos os membros e depois isolamos o (t). Veja: )1log( log i C M t += 4º) Para calcular o (i) que é base, usamos radiciação. Em tiCM )1( += passamos o (C) para o outro lado, ficando assim: ( ) C Mi t =+1 . Agora aplicamos radiciação isolando o (i). Veja: 11 −=⇒=− tt C Mi C Mi Notou como precisamos das (sete) 7 operações para trabalhar com esta fórmula mais usada no mundo dos juros e montante composto. 4. Prioridades nas Operações (Quem resolver primeiro?). Quando as (sete) 7 operações estão aparecendo em parteou todas numa mesma expressão numérica ou algébrica com: ( ), [ ], { }, devemos dar a seguinte preferência de resolução: 1º ( ), 2º [ ], 3º { }, e dentro de cada um desses símbolos, ou mesmo na ausência deles, devemos resolver na seguinte ordem: (1º) lugar: Potenciação – Radiciação – Logaritmação na ordem que aparecem da esquerda para a direita. (2º) lugar: Multiplicação e Divisão na ordem que aparecem. (3º) lugar: Adição e Subtração na ordem que aparecem. Exemplos: a) 33 8100log4425242 −−−÷+⋅− 1º lugar (potenciação, radiciação, logaritmação) 224285242 −⋅−−÷+⋅− 2º lugar (multiplicação, divisão) 375,17282625,082 −=−−−+− 3º lugar (adição e subtração) 0,625 8 8 22 8 18 b) 24538log416243 22 ÷⋅−−−÷−÷+ 1º lugar 24539031,01642432 ÷⋅−−−÷−÷+ 2º lugar 1531,31039031,025,029 −=−−−−+ 3º lugar c) ( )[ ]{ }342423543 2 −÷−−−⋅−⋅ 1º lugar (parênteses) ( )[ ]{ }35,0229543 −−⋅−−⋅−⋅ ( )[ ]{ }35,049543 −−−−⋅−⋅ ( )[ ]{ }35,4543 −−⋅−⋅ 2º lugar (colchetes) [ ]{ }35,2243 −−⋅−⋅ { }3903 −⋅ 3º lugar (chaves) { } 261873 =⋅ d) + + −−+ 162 8 1 3 2 4 13224 m.m.c de 3 e 8 é 24 + + −−+ 162 24 316 4 13224 + + −+ 162 24 13 4 13224 + +−+ 162 96 133224 m.m.c de 1; 96;1 é 96 + +−+ 16 96 19213307224 + ///+ 1669 325124 2 9 0,25 -10 4 16 0,9031 19 48 4211 48 960325120 48 325116 48 32514 =+=+= ++ 5. Relações e Funções As relações e funções são fórmulas úteis na análise e solução de problemas no nosso dia a dia. Todo o controle bancário, a análise da economia, os cálculos de engenharia, estatística, enfim, tudo o que envolve aspectos quantitativos usa de alguma forma relações e funções. O que a matemática denomina de ( x ) e ( y ) => variáveis e a, b, c => coeficientes, as outras áreas do conhecimento atribuem outros nome. Veja um exemplo só: ⇒+= baxy Função do 1º grau em matemática escoeficientba ⇒, ⇒yx, variáveis )(livreteindependenx ⇒ dependentey ⇒ (depende de x) As fórmulas a seguir também são funções do 1º grau que resolvem problemas nas diversas áreas de conhecimentos. ⇒+= oVatV Função da velocidade no MRUV ⇒+= oSVtS Função da posição no MRU ⇒+= baPD Função demanda de mercado ⇒+= baPS Função oferta de mercado ⇒+= baqC Função custo Etc., etc., etc. Como você percebe, cada relação e função têm infinitas aplicações no nosso quotidiano produzindo respostas numéricas e permitindo análises gráficas no plano cartesiano. 5.1. Plano Cartesiano O plano cartesiano possui dois eixos perpendiculares entre si denominados de eixo (x) (abscissas) e eixo (y) (das ordenadas) e os dois eixos permitem estabelecer as coordenadas de cada ponto. Ordenada (y) (a, b) Coordenadas do ponto (P) Abscissa (x) Vejamos a localização de alguns pontos. a b P y x 20 5.2. Função do 1º Grau É uma relação do tipo baxy += cujo gráfico no plano cartesiano é uma reta. a => Coeficiente angular ou declividade da reta em relação ao eixo ( x ) b => Coeficiente linear, onde a reta corta o eixo ( y ) ⇒−= a bx raiz, onde a reta corta o eixo ( x ) Para traçar o gráfico no plano cartesiano podemos usar um dos métodos a seguir: 1º Método: Atribuindo de forma arbitrária (livre) valores para x e depois calculando os valores de y (método da tabela) 2º Método: Determinando alguns pontos importantes como os pontos de intersecção com os eixo (x) e (y) e outras propriedades dos gráficos que veremos a seguir. -4 -6 -3 0 -5 4 2 4 6 y x A ( 0 ,0 ) B ( 4 , 2 ) C ( 0, 4 ) F ( -4 , 0) E ( -6 , -5) D ( -3, 6 ) b x a < 0 decrescente x y P ( x , y ) x b crescente x y a > 0 b y x a = 0 constante 21 1º) Atribuindo valores para (x) e calculando (y), temos: Exemplo (1) 62 −= xy b = - 6 a = 2 1º Método: Atribuímos valores para (x) e calculamos (y). Para a reta basta dois valores (pontos) 4612 6602 4 6 1 0 −=−⋅=⇒ −=−⋅=⇒ − − y y yx Ou escolha outros que achar mais fácil e útil e determine os correspondentes em (y). 2º Método: Determinando os pontos de intersecção com os eixos. Em ⇒+= baxy O coeficiente linear (b) é sempre o ponto de intersecção da reta com o eixo (y) Em 662 −=⇒−= bxy Em ⇒+= baxy Fazemos y = 0 e isolando x o valor encontrado é sempre o ponto de intersecção da reta com o eixo x que denominamos de raiz. Logo: baxy += 0=+ bax ⇒−=⇒−= a bxbax raiz ou ponto de intersecção da reta com o eixo x. Em −= =⇒−= 6 2 62 b a xy ( ) ⇒=−−=−= 3 2 6 a bx raiz Com os valores obtidos podemos traçar o gráfico a = 2 > 0 função crescente pois: x => cresce y => cresce Note que: y = ax + b y = 2x - 6 a = 2 > 0 => indica que a função é crescente Exemplo (2) y = -3x + 8 y x -4 -6 (0,-6) (1,-4) x 3 -6 y 22 Intersecção com o eixo (y) 1º Método 2º Método: baxy xy += +−= 83 ⇒+=− −=−= ⇒= ...66,2 3 8 8 a bx b ⇒<−= 03a Função decrescente, pois: x => cresce y => decresce Exemplo (3) 044 +=⇔= xyxy 1º Método: 414 4)1(4 4 4 1 1 =⋅= −=−⋅/=→ → −− y xy yx 2º Método: x y -1 1 -4 y 4 y x 8 -1 3 (0,8) (3,-1) Intersecção com o eixo (x) ou raiz 8/3 8 y x 2,66... 1833 8803 1 8 3 0 −=+⋅−=⇒ =+⋅−=⇒ − y y yx 23 baxy xy += += 04 ⇒=−=−= ⇒= 0 4 0 0 a bx b ⇒>= 04a Função crescente, pois: x => cresce y => cresce Exemplo (4) 606 +=⇔= xyy 1º Método: 6610 6600 6 6 1 0 =+⋅=→ =+⋅=→ y y yx 2º Método: y = 6 ou y = 0x + 6 ⇒−=−= ⇒= )( 0 6 6 impossível a bx b Logo a reta não tem raiz, não corta o eixo (x), É paralela a este eixo ⇒= 0a função constante pois: x => cresce y => constante (valor sempre 6) 5.3. Função do 2º grau ou quadrática É uma relação do tipo: cbxaxy ++= 2 cujo gráfico no plano cartesiano é uma curva denominada de parábola. c => indica onde a parábola corta o eixo (y) a => indica: se a > 0: CVC = Concavidade Voltada para Cima. Se a < 0: CVB = Concavidade Voltada para Baixo. Intersecção com o eixo (x) raiz 6 y x 0 1 6 y x CVB CVC Intersecção com o eixo (y) 0 x y Intersecção (y) 24 Fórmula de Báscara onde x’ e x”, indica onde a parábola corta o eixo (x) que denominamos de raízes. a bxV 2 −= a yV 4 ∆−= (Xv, YV) => indica as coordenadas do vértice da parábola. Podemos aqui também traçar o gráfico da parábola usando um dos métodos já vistos. 1º Método: Método da tabela, atribuindo valores para (x) e calculando correspondentes em y. 2º Método: Método dos pontos importantes e propriedades. Vamos traçar alguns gráficos pelos dois métodos. Exemplo (1) cbxaxy ++= 2 62 −+= xxy −= = = 6 1 1 c b a 1º Método: Atribuímosvalores para (x) e calculamos (y). Para a parábola precisamos de diversos pontos. E este método não é o mais recomendado, pois não garante o traçado completo da parábola. x’ xv c y yv x” x ⇒∆±−== a bxx 2 "' cab ⋅⋅−=∆ 42 25 764)3( 062)2( 660)0( 462)2( 664)4( 7 0 6 4 6 3 2 0 2 4 2 2 2 2 2 =−+=→ =−+=→ −=−+=→ −=−−−=→ =−−−=→ −−− − y y y y y yx 1º Método: Os pontos importantes e propriedades cbxaxy ++= 2 62 −+= xxy −= = = 6 1 1 c b a a) C = -6 => Ponto onde a parábola corta o eixo (y) b) raízes => Ponto onde a parábola corta o eixo (x) cab ⋅⋅−=∆ 42 25)6(1412 =−⋅⋅−=∆ ⇒∆±−== a bxx 2 "' =+−= −=−−= ⇒±−=⋅ ±−= 2 2 51" 3 2 51' 2 51 12 251 x x x c) vértice: 25,6 4 25 14 25 4 5,0 2 1 12 1 2 −=−=⋅ −=− ∆−= −=−=⋅ −=−= a y a bx V V d) a = 1 > 0: CVC Juntando as conclusões a, b, c, d traçamos a parábola. 6 2 3 -4 y 7 -2 -4 x 26 Exemplo (2) 532 2 +−−= xxy Resolvendo só pelo 2º método a) c = 5 => ponto de intersecção da parábola com o eixo (y) b) raízes => intersecção da parábola com o eixo (x) acb 42 −=∆ 494095)2(4)3( 2 =+=⋅−⋅−−=∆ 4 73 )2(2 49)3( 2 − ±=−⋅ ±−−=∆±−= a bx 5,2 4 73' −=− +=x 1 4 73" =− −=x c) vértice a) a = -2 < 0: Logo CVB Exemplo (3) 24xy = note que é uma função do 2º grau incompleta, pois para cbxaxy ++= 2 faltam os termos bx e c, onde concluímos que: a = 4 b = 0 c = 0 Podemos traçar o gráfico usando o 1º método (tabela) atribuindo valores ou o 2º método (pontos principais e propriedades). Vamos usar o 2º método. a) c = 0 => onde a parábola intercepta o eixo (y) b) Raízes: onde intercepta o eixo (x) acb 42 −=∆ = 004402 =⋅⋅− y x-0,5 -6,25 6 2-3 125,6 8 49 )2(4 49 4 75,0 4 3 4 3 )2(2 )3( 2 +=− −=−⋅ −=− ∆−= −=−=−=−⋅ −−=−= a y a bx V V CVB -2,5 -0,75 1 6,125 5 27 0 8 0 8 00 )4(2 00 2 ==±=⋅ ±−=∆±−= a bx c) vértice 0 16 0 44 0 4 0 8 0 42 0 2 =−=⋅ −=− ∆−= −=−=⋅ −=−= a y a bx V V d) a = 4 > 0 : CVC logo 5.4. Função Exponencial É uma relação do tipo cujo gráfico depende do valor de (a). Se a > 1, temos gráfico do tipo: Crescente. Se 0 < a< 1, temos gráfico do tipo: Decrescente. Exemplo (1) xy 2= Usando o 1º método (da tabela) atribuímos valores para (x) e calculamos (y). x y -2 0,25 25,04 1 2 1)2( 2 2 ====→ −y -1 0,5 ( ) 5,02 1 2 12 1 1 ====→ −y 0 1 1)2( 0 ==→ y 1 2 2)2( 1 ==→ y Crescente x => cresce y => cresce xay = CVC x y x y 1 1 0,5 0,25 1 -2 -1 2 y 1 x 28 Exemplo (2) x y = 2 1 : Usando o método da tabela temos: x y -2 0,25 25,04 1 2 1)2( 2 2 ====→ −y -1 0,5 ( ) 5,02 1 2 12 1 1 ====→ −y 0 1 1)2( 0 ==→ y 1 2 2)2( 1 ==→ y Decrescente x => cresce y => decresce 5.5. Função Logarítmica É uma relação do tipo cujo gráfico depende do valor de (a) se a > 1, obtemos gráfico do tipo: Se 0 < a < 1, obtemos gráfico do tipo: xy alog= 1 2 4 0,5 1-1-2 crescente y x1 decrescente y x1 29 Exemplo: xxy log2log2 10 == usando o 1º método (da tabela) atribuindo valores para x, temos: Usando (log) na calculadora científica. 401,0log22 2)1(21,0log22 0)0(21log20 21210log21 01,0 1,0 1 10 −==→− −=−⋅==→− ===→ =⋅==→ y y y y yx São infinitas as relações funções e para cada uma delas corresponde um gráfico. Vejamos só mais uma. 5.6. Funções Trigonométricas Exemplo: )(10 xseny = Ângulo Seno Pelo método da tabela temos: X Y 0º y = 10 sen 0º = 10 (0) = 0 90º y = 10 sen 90º = 10 (1) = 10 180º y = 10 sen 180º = 10 (0) = 0 270º y = 10 sen 270º = 10 (-1) = -10 360º y = 10 sen 360º = 10 (0) 0 450º y = 10 sen 450º = 10 (1) = 10 540º y = 10 sen 540º = 10 (0) = 0 630º y = 10 sen 630º = 10 (-1) = -10 720º y = 10 sen 720º = 10 (0) = 0 1 0,01 0,1 10 -4 -2 2 30 6. Soluções de Sistemas de Equações Resolver sistemas de equações significa determinar os valores de (x, y) que atendem simultaneamente ao sistema, ou seja, se são comuns às funções. Graficamente significa determinar o ponto de intersecção das curvas das funções colocadas no mesmo plano cartesiano. São inúmeras as aplicações deste campo da matemática de pontos comuns como: • Equilíbrio oferta-demanda • Ponto de nivelamento custo-receita • Ponto de encontro (cruzamento) de corpos em movimento • Pontos de mesma velocidade, aceleração, inflação, etc. São muitos os métodos utilizados para a solução de sistemas. Os básicos são: • Método da adição • Método da substituição • Método da comparação Exemplo (1) Resolva o sistema e represente no plano cartesiano. 2x - y = 6 - x + 3y = - 2 Resolvendo pelo método da adição, multiplicamos a 2ª equação por (2) para que, somando com a 1ª, possamos eliminar uma das variáveis. ( ) ⋅⇔−=+− −=− 223 62 yx yx −=+//− −=−//⇒ 462 62 yx yx 2 5 10105 −=⇒−=⇒−=⇒ yyy Substituindo o valor encontrado em uma das duas equações acharemos x correspondente. Escolhendo a 1ª temos: 540450 x y -10 10 360 7206300 27018090 y x x y2 y1 31 4 2 882 262 622 6)2(2 62 −=⇒=⇒−= −−= −=+ −=−− −=− xxx x x x yx Logo: a solução do sistema é (-4, -2) Para traçar o gráfico das duas funções no mesmo plano cartesiano podemos usar o 1º método (tabela) ou 2º método (pontos de intersecção com os eixos) já visto. Veja: Usando o 2º método, isolando (y), temos: )ª1(626262 funçãoxyxyyx ⇔+=⇒−−=−⇒−=− )ª2( 3 2 3 12323 funçãoxyxyyx −=⇒−=⇒−=+− ⇒= 6b onde corta o eixo (y) para 1ª função ⇒−= 3 2b onde corta o eixo (y) para 2ª função ⇒−− )2,4( ponto comum para a 1ª e 2ª função. Exemplo (2) ⇒=− ⇒=− )ª2(22 )ª1(42 yx yx Resolvendo pelo método da substituição, isolamos uma das variáveis de uma das equações e substituímos na outra. =− +=⇒=− 22 4242 yx yxyx Substituindo o (x) por 2y + 4 na 2ª equação. 2 3 663823284 2)42(2 −=⇒−=⇒−=⇒−=⇒=−+ =−+ yyyyyy yy Agora substituímos y = -2 em x = 2y + 4. Para determinar (x), teremos: x = 2 (-2)+4 = -4+4=0 logo (0, -2) é a solução do sistema(intersecção das retas). Para traçar o gráfico, podemos isolar o (y) nas duas equações e achar as raízes (onde cada uma corta o eixo x) 6 -4 1º 2º -2/3 -2 Isolamos (x) da 1ª equação e substituímos na 2ª 32 −=⇒+−=−⇒=− −=⇒+−=−⇒=− 222222 2 2 14242 xyxyyx xyxyyx raizfunção a bxba raizfunção a bxba )º2(1 2 )2(2;2 )º1(4 2 1 )2(2; 2 1 =−−=−=⇒−== =−−=−=⇒−== (0, -2) => ponto comum para a 1ª e 2ª função Exemplo (3) Determinar o preço de equilíbrio e a quantidade de equilíbrio para as seguintes funções de demanda e oferta. +−= −= pS pD 28 534 ou −=+−= +−=−= 8228 345534 xxy xxy Pois = = xp yD D => demanda (procura, compra de bens e serviços) S => oferta (venda de bens e serviço) P => preço por unidade Resolvendo pelo método da comparação, igualamos: D = S 34 – 5p = -8 +2p -5p -2p = -8 -34 -7p = -42 P = 6 substituindo em uma das equações, temos: D = 34 – 5p D = 34 – 5 . 6 D = 34 – 30 D = 4 Logo, para o preço P = 6 teremos as quantidades de demanda e oferta D = S = 4 em equilíbrio para a quantidade 4. logo (6, 4) solução do sistema. y x 1º f 1 4 -2 2º f onde corta o eixo x onde corta o eixo x 33 7. Razão - Proporção – Regra de três – Porcentagens – Médias 7.1. Razão É uma relação do tipo quociente entre dois valores. Lê-se a para b. Exemplo (1) Num concurso concorreram para 50 vagas 4000 candidatos. Qual a relação candidatos vagas? Resolução: 1 80 05 0004 =// ////== b a vaga candidato São 80 candidatos para dada vaga Exemplo (2) Um carro de marca (A) vende por mês 200 unidades e da marca (B) 40 unidades. Qual a razão entre (A) e (B). Resolução: 1 4 05 002 =// ///= B A . A relação é de 4 da marca (A) para 1 da marca (B) ou a marca (A) vende 4 vezes mais que a marca B. 7.2. Proporção É a igualdade entre duas razões. ⇒= d c b a a está para b assim como c está para d. Propriedade das proporções: a . d = b . c 7.3. Números e grandezas proporcionais simples e compostas. 7.3.1. Diretamente Proporcionais São diretamente proporcionais quando a razão de cada número da seqüência A (a1, a2, a3...) pela correspondente da seqüência B (b1, b2, b3...) derem origem a uma constante (K). k b a b a b a ==== ... 3 3 2 2 1 1 No caso de grandezas vale a mesma relação, pois serão diretamente proporcionais se o aumento do valor de uma leva ao aumento proporcional do valor da outra e então as 6 D S S, D 34 -8 4 P 34 razões de dois valores de uma é igual á razão dos dois valores correspondentes a eles na outra. 2 1 2 1 1221 2 2 1 1 b b a aoubaba b a b a ==⇒= Se colocarmos na mesma coluna grandezas de mesma natureza (unidade), então esta montagem é denominada de regra de três simples. No esquema prático, como são grandezas diretamente proporcionais, as setas terão mesmo sentido. 2 1 )( a a AGrandeza ↓ 2 1 )( b b BGrandeza ↓ 2 1 2 1 b b a a = ou 1221 baba = Exemplo (1) Calcular x e y se a sucessão dos números (20, x, y) são diretamente proporcionais aos números da sucessão (4, 2, 1). Resolução: 124 20 yx == ⇒=⇒⋅=⇒=⇒ 4042024 24 20 xxx 10=x ⇒⋅=⇒= 1204 14 20 yy 5=y Exemplo (2) Cinco metros de um tecido custam R$: 80,00. Quanto custam oito metros? Resolução: Comprimento (m) preço (R$) Comprimento(m) Preço (R$) 8 5↓ x 80↓ Setas no mesmo sentido por serem diretamente proporcionais. (quanto maior a compra em metros maior será o preço) 00,128:$ 5 640808580 8 5 Rxxx x =⇒=⇒⋅=⇒= Exemplo (3) Se um pedreiro rebocar 20m2 de parede em 4 dias, quanto pode rebocar em 25 dias? Dias Reboco (m2) 25 4↓ x 20↓ 2125 4 5002520420 25 4 mxx x ==⇔⋅=⇒= Exemplo (4) Se a distância no mapa, medido com a régua, entre duas cidades é de 10cm e a escala do mapa é 1/100000, qual a distância real entre elas? ==⇒⋅=⋅⇒== kmcmccmx x cm realocompriment mapaocomprimentescala 10100000010100000110 100000 1 )( )( 35 7.3.2. Inversamente Proporcionais São inversamente proporcionais quanto à razão de cada número da seqüência A (a1, a2, a3,...) pelo inverso de cada número correspondente da seqüência B(b1, b2, b3...) derem origem a uma constante (k) ou o produto de cada número da seqüência A (a1, a2, a3,...) pelo correspondente da seqüência B(b1, b2, b3...) derem origem a uma constante (k). kbababaK b a b a b a ...... 111 332211 3 3 2 2 1 1 ===⇔==== No caso de grandezas, vale a mesma relação, pois serão inversamente proporcionais se o aumento do valor de uma leva a diminuição proporcional do valor da outra e então as razões dos valores de uma pelo inverso da correspondente é igual a razão da outra pela inversa da correspondente. 2 2 1 1 11 b a b a = ou 2211 baba = Se colocarmos na mesma coluna grandezas de mesma natureza (unidade), então esta montagem é denominada de regra de três simples. No esquema prático, como são grandezas inversamente proporcionais, as setas terão sentidos contrários. 2 1 )( a a AGrandeza ↓ 2 1 )( b b BGrandeza ↑ Para igualar, invertemos a seta da grandeza (B) com seus valores fazendo com que as duas grandezas apontem para o mesmo sentido. 2 1 a a↓ 1 2 2 1 1 2 b b a a b b =⇒↓ ou 2211 baba = Exemplo (1) Calcular x e y se a sucessão de números (4, x, y) são inversamente proporcionais aos números da sucessão (9, 12, 36). Resolução: 1 3636 3694 3 1236 1294 361294 = ⋅= ⋅=⋅ = ⋅= ⋅=⋅ ⋅=⋅=⋅ y y y x x x yx Exemplo (2) Três torneiras nas mesmas condições enchem um tanque em 90 min. Quantas torneiras de mesma vazão que essas seriam necessárias para encher o mesmo tanque em 54 min? 36 Tempo(m) nº torneias 54 90↓ x 3↑ Setas em sentido contrário por se tratar de grandezas inversamente proporcionais, pois diminuindo o tempo teremos que aumentar o número de torneiras. Invertendo uma das setas para ficarem com mesmo sentido, temos: Tempo(m) nº torneias 54 90↓ x 3↓ )(539054 354 90 torneirasxxx =⇒⋅=⇒= 7.3.3. Regra de três compostas com grandezas diretas e inversamente proporcionais. Seguem as mesmas regras já vistas para as regras de três simples com grandezas diretas e inversamente proporcionais. Só que agora uma grandeza varia em dependência com duas ou mais grandezas. Exemplo (1) Dez pessoas, trabalhando 5 dias, 6h por dia produzem 400 peças. Quantas pessoas trabalhando 7dias, 8h por dia produzem 500 peças? Resolução: 1º Passo: Montamos a tabela com as grandezas do mesmo tipo em coluna x Pessoasn 10 º 7 5 º Diasn 8 6 º Horasn 500 400 º Peçasn 2º Passo: Colocamos uma seta na coluna da variável sentido qualquer e depois comparamos esta coluna com cada uma das demais colocando seta no mesmo sentido se tratar de grandezas diretamente proporcionais e sentido contrário se tratar de grandezas inversamente proporcionais, sem olhar para os números da coluna. Só pense no comportamento da idéia da coluna. x Pessoasn 10 º 7 5 º Diasn 8 6 º Horasn 500 400 º Peçasn Comentário: Deve-se pensar que (mesmo que os números da tabela não confirmem): Se aumentar o nº de pessoas diminui o número de dias (setas contrárias). Se aumentar o nº de pessoas diminui o número de horas (setas contrárias). Se aumentar o nº de pessoas aumenta o número peças. 3º Passo: Para resolver fazemos todas as setas apontarem no mesmo sentido da coluna da variável (x) x 10↓ 5 7↓ 6 8↓ 500 400↓ 37 4º Passo: A razão da coluna da variável é igualada a razão do produto das demais colunas. ⇔///⋅/⋅ ///⋅/⋅= 00365 0048710 x Simplificando 4 112 4504510112 45 11210 ≅⇒=⇒⋅=⇒= xxx x (aproximadamente 4 pessoas) 7.3.4. Porcentagens É uma razão onde o denominador é 100. Esta forma de “pensar” sobre 100 é muito utilizada no nosso quotidiano como taxa de impostos, taxa de juros,taxa previdência, etc. Exemplo (1) 10% de minha produção de soja se perdeu por falta de chuva. ⇒= 100 10%10 de cada 100 partes 10 foram perdidas. Exemplo (2) 20% dos alunos tiraram nota superior a 8. ⇒= 100 20%20 de cada 100 alunos ou sobre 100 alunos 20 obtiveram nota superior a 8. 7.3.4.1. Taxa de Porcentagem (i) Razão centesimal é toda a razão com denominador igual a 100 Exemplo: ipercentualtaxaunitáriataxacentesimalrazão =−=−=− )%(2)(02,0)( 100 2 ⇒== %202,0 100 2 (lê-se 2 por centro) e representamos i = 2% ou i=0,02 ou i=2/100. 7.3.4.2. Porcentagem Quando aplicamos uma taxa de porcentagem a um dado valor, o resultado obtido também recebe um nome especial: porcentagem. P = Porcentagem i = Taxa de porcentagem p = Valor sobre o qual aplicamos uma taxa (valor principal) Exemplo (1) Quanto é 4% de 750. Resolução: P = i . p 4 3 38 ? 750 04,0 100 4%4 = = === P p i 3075004,0 =⋅⇒⋅= piP Podemos também usar regra de três simples. Veja: %4 %100 )( mporcentageTaxa x mPorcentage 750 30 100 30007504100750 4 100 =∴=⇒⋅=⋅⇒= xxx x Exemplo (2) Quinze por cento do preço de um objeto é R$: 800,00. Qual o preço desse objeto? 800 ? 15,0 100 15%15 = = === P p i 33,5333:$ 15,0 80015,0800 RpppiP ==⇒⋅=⇒⋅= Usando regra de três: x→ → %100 800%15 ou x 800 100 15 = 33,5333:$ 15 8000080010015 Rxxx =⇒=⇒⋅=⋅ Exemplo (3) Ao pagar uma dívida no valor de R$: 1800, 00, tive que pagar R$ 130,00 de multa. De quantos por cento foi a multa? Resolução: 00,1800 130 ? = = = P p i %2,7072,0 1800 1301800130 ===⇒⋅=⇒⋅= iipiP Ou regra de três: %2,7 %1001301800 130 %1001800 = ⋅= → → x x x 39 7.4. Média É a obtenção de um resultado único partindo de uma seqüência de dados com a finalidade de obter uma informação classificatória ou para comparar com outros valores similares. 7.4.1. Média Aritmética Simples Média aritmética simples (XS) é a razão entre a soma dos valores (x1, x2, x3, ...xn) e n (quantidade destes valores). Exemplo: As notas nos (4) bimestres em matemática de um aluno foram: 1º B = 3; 2º B = 5; 3º B = 6 e 4º B = 8. Qual a média aritmética do ano? 5,5 4 8653 =+++=SX 7.4.2. Média Aritmética Ponderada Média aritmética ponderada (XP) é a razão entre a soma do produto dos pesos ( nppp ,...21 ) pelos seus respectivos valores ),...,( 21 nxxx e a soma dos pesos. Exemplo: As notas nos (4) bimestres em matemática de um aluno foram 1º B = 3; 2º B = 5; 3º B = 6 e 4º B = 8. Qual a média aritmética ponderada se os pesos dos bimestres foram: 1º B = 1; 2º B = 2; 3º B = 3; 4º B = 4 3,6 10 63 4321 84635231 ==+++ ⋅+⋅+⋅+⋅=PX 7.4.3. Média Geométrica A média geométrica de (n) números reais positivos é a raiz n-ésima do produto entre esses números, isto é: n nG xxxxX ...321 ⋅⋅= Exemplo (1) A média geométrica entre os números 7, 13, 18, 35 é dada por: 47,15573303518137 44 ==⋅⋅⋅=GX n nn P ppp xpxpxpX +++ ++= ... ... 21 2211 n xxxx X nS ...321 +++= 40 Exemplo (2) Qual o retângulo de menor perímetro com área de 64 cm2? 64=⋅ ba A média geométrica de ba ⋅ fornece este valor: ⇒== 864GX É o quadrado de lado 8 cujo perímetro vale 32 cm. 8. Operações com Expressões Algébricas e Polinomiais As expressões algébricas contêm parte numérica e parte literal (letras) e são usadas na solução de problemas e demonstrações de fórmulas em todas as áreas do conhecimento quantitativo. Polinômios: As expressões algébricas são denominadas de polinômios quando possuírem só um tipo de variável na forma dos exemplos a seguir: ⇒x3 Monômio (um termo) ⇒+ 23x Binômio (dois termos) ⇒−+ 122 2 xx Trinômio (três termos) ⇒+−+ 2325 23 xxx Polinômio (denominação genérica). 8.1. Adição e subtração de expressões Só podemos operar (juntar) termos semelhantes, isto é, que tem a mesma parte literal com mesmo expoente. Exemplo (1) )4323()342()3( zyxxyzyxzyxy −++=−++−− Exemplo (2) 58311)642545()6425()45( 33333 −+−=++−−+−=−−+−+− yxxyxyyxyxxyxyzxyxxy 8.2. Multiplicação de Expressões Algébricas Polinomiais e Produtos Notáveis. Multiplicamos parte numérica com parte numérica e parte literal com literal. Exemplo (1) xyyx 15)3()5( −=−⋅ Exemplo (2) 4734343)1()43( 2222222 +−+−⇒+−++−=+⋅+− yxxyxyxxxyxxyx Exemplo (3) )2()222( 223 −⋅−−− xxxx Podemos também usar o algoritmo em colunas. semelhantes semelhantes semelhantes semelhantes 41 Obs. O (-2) e o (x2) multiplicam cada termo e os resultados são postos em colunas por semelhança para somarmos em seguida. 2 43 2 23 − −−− x xxx 8226 23 +++− xxx 2345 43 xxxx −−− 82273 2345 ++−−− xxxxx 8.2.1. Produtos Notáveis Denominamos de produtos notáveis quando multiplicamos binômios iguais. Veja: 22222 2)()()(º1 bababbaababababa ++=+++=+⋅+=+⇒ 22 2))(()()(º2 babababababa +−=−−=−⋅−⇒ 22)()(º3 bababa −=−⋅+⇒ Desenvolva usando produtos notáveis. Exemplo (1) 22222 25309)5(532)3()53( yxyxyyxxyx ++=+⋅⋅+=+ Exemplo (2) Usando o 2º produto notável 2222 44222)2( xxxxx −−=+⋅−=− Exemplo (3) Usando o 3º produto notável 9253)5()35)(35()53()53( 222 −=−=+−=+⋅+− xxxxxx 8.3. Divisão de expressões Algébricas e Polinomiais a b b2 a2 2ab a2- 2ab + b2 a b a2 – b2a b a b 42 Dividimos número por número e parte algébrica por parte algébrica de cada termo do numerador pelo termo do denominador. Exemplo (1) xxxx xx x xxx 33 4 21412 3 2 32 =/// ///=// ///=÷ Exemplo (2) yxxy x yxyx x yx yxyxxyx 2222 3 33 3 8 3 4 3 4 3 8 3 4 3 43)844( ++=++⇒÷++ Exemplo (3) )2()233( 23 −÷−−− xxxx Podemos também usar o algoritmo, neste caso, para a divisão de polinômios. Lembre: CR RCBABA +⋅=⇔ A = Dividendo B = Divisor C = Quociente R = Resto 2 210 512 − 22512 +⋅= 23 23 63 233 xx xxx −//− −−−// 1793 2 2 +− − xx x xx xx 189 29 2 2 +//+ −−//− 3471 271 +///− −/// x x 32 Podemos provar que: 32)2()1793(233 223 +−⋅+−=−−− xxxxxx Divide sempre 1º termo do dividendo pelo 1º do divisor e a resposta que dá no quociente multiplica por cada termo do divisor colocando o resultado de baixo do dividendo com sinal contrário em colunas semelhantes para somar e retornar ao mesmo procedimento podendo sobrar no final resto diferente de zero. 8.4. Fatoração e Simplificação A resposta da divisão é 1793 2 +− xx com resto 32 43 Sempre que for possível fatorar e simplificar para tornar mais simples uma expressão numérica ou algébrica devemos fazê-lo com os seguintes procedimentos. • Colocando em evidência o que é comum a cada termo (fatoração) • Cancelando fatores do numerador com fatores do denominador da fração que sejam semelhantes (simplificação) • Dividindo numerador e denominador por um mesmo valor (simplificação) • Juntando (adição e subtração) termos semelhantes (fatoração) Fatore e ou simplifique as expressões a seguir sempre que for possível. Exemplo (1) 1º) Colocando em evidência (3xy) no numerador por serem comuns a cada termo e (y) do denominador por ser comum a cada termo. )1( )2(3 2 − − xy yxy 2º) Dividimos cada termo dado inicialmente pela parte posta em evidência. Vejamos. 2 3 6 3 3 2 =//////=/// // / yx yxy yx yx Veja denominador 12 2 ==/ / y yx y xy 3º) Simplificamos (y) (parte comum em evidência do numerador e denominador) e obtemos a resposta )1( )2(3 2 −/ −/ xy yyx 1 )2(3 2 − − x yx Exemplo (2) ⇒ − 9 116 2a (Fatoramos) lembrando o produto notável 22)()( bababa −=−⋅+ . É só extrair a raiz para obter os valores anteriores. 3 1 9 1 416 2 = = aa Logo: −⋅ +=− 3 14 3 14 9 116 2 aaa yyx xyxy − − 2 2 63 44 Exemplo (3) ⇒+− 1682 xx vem de um produto notável do tipo: bababababa +−=−=−⋅− 2)()()( 22 . Para achar a e b é só extrair a raiz de x2 e 16. xx =2 416 = Logo: )4()4(1682 −⋅−=+− xxxx Exemplo (4) ⇒+− − 96 9 2 2 xx x Fatorando numerador e denominador com os produtos notáveis temos: )3()3(92 −⋅+=− xxx )3()3(962 −⋅−=+− xxxx xx =2 39 = Logo: 3 3 )3)(3( )3)(3( 96 9 2 2 − +=−− −+=+− − x x xx xx xx x Exemplo (5) Cuidado nas simplificações numéricas. • Nas adições e subtrações, todos os termos do numerador devem ser simplificados com o denominador, pois equivale a pôr em evidencia. Veja: yxyx 84 5 4020 +=+ pois yxyxyx 84)2(4 5 )2(20 +=+=+ • Na multiplicação e divisão, é um fator do numerador com um do denominador. Veja: xyyxyx 160 1 404 5 4020 =⋅=/ ⋅ y x y xyx 31 5 124 20)124(20 −=−=−÷ pois: )31( 5 )31(4 20 yy −=− 9. Trigonometria e Relações Métricas no Triângulo Retângulo A trigonometria básica do triângulo é uma das partes da matemática mais antiga e aplicada pelos povos antigos em suas construções de pirâmides, cálculos de distâncias, alturas, topografia, etc. Estudaremos aqui só as relações métricas e trigonométricas do triangulo retângulo. 9.1. Relações Trigonométricas 45 (Relações lados - ângulos) tggente seno senoseno alfaângulo ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ tan coscos )(α α αα αα cos 1cos22 sentg sen = =+ c asen =α ⇒a cateto oposto ao ângulo )(α hipotenusac ⇒ c b=αcos ⇒b cateto adjacente ao ângulo )(α hipotenusac ⇒ b atg =α ⇒a cateto oposto ao ângulo )(α ⇒b cateto adjacente ao ângulo )(α Exemplo: Calcular o seno, cosseno e tangente do ângulo (α ) e comprovar as demais relações. 75,0 4 3 8,0 5 4cos 6,0 5 3 == == == α α α tg sen 1cos 22 =+ ααsen α a c b α 3 5 4 46 1 25 16 25 91 5 4 5 3 22 =+⇒= + α αα cos sentg = 75,0 4 3 4 5 5 3 5 4 5 3 4 3 ==/⋅/== O ângulo α vale 36,86989765º, usando sen-1 (0,6) na calculadora podemos obter este valor. sen 36,86989765º= 0,6 cos 36,86989765º=0,8 tg 36,86989765º=0,75 9.2. Relações Métricas Pitágoras A soma dos quadrados dos catetos (a2 + b2) é igual ao quadrado da hipotenusa (c2) 222 cba =+ Relações secundárias hcba nmc nmh ncb mca cba ⋅=⋅ += ⋅= ⋅= ⋅= =+ 2 2 2 222 Exemplo: Conferir as relações métricas do triângulo retângulo. α m n b = 4 h a = 3 c = 5 h n α m b a c 47 25169543 222 =+⇒=+ 5 1654 5 953 22 22 =⇒⋅=⇒⋅= =⇒⋅=⇒⋅= nnncb mmmca ==+ =+ 5 5 25 5 16 5 9 cnm 4,2 5 12 5 43 5 16 5 92 ==⋅=⋅=⋅=⇒⋅= nmhnmh 12124,2543 =⇒⋅=⋅⇒⋅=⋅ hcba 10. Medidas e Grandezas Físicas – Propriedades e Operações 10.1. Grandezas Físicas Grandezas físicas (físicas, químicas, biológicas, etc) são todas as grandezas que podemos medir ou contar e que para tal tem instrumentos de medição e contagem e um significado físico padrão também denominado de unidade. 10.2. Fenômenos Físicos O homem observa os fenômenos para descobrir as leis que os regem. As descobertas científicas se traduzem em aplicações tecnológicas como o avião, o carro, o telefone celular, etc. 10.3. Medição A medição é a operação pela qual associamos um número a uma grandeza física. Ex: massa de uma porção de ouro, m = 3 kg, medida com a balança. 10.4. Sistemas de Unidades Sistema Internacional (SI) – grandezas fundamentais da física. Uma unidade física é um padrão de comparação. O sistema internacional de medidas (SI) também é denominado MKS (metro-kilograma segundo) que constituem as grandezas fundamentais da mecânica. Existem, ainda, dois outros sistemas em uso, veja a seguir. Unidades e subunidades 1 tonelada = 1t = 1.000 kg 48 tempo: 1h = 60 min = 3.600s Exemplos: 1 km = 1.000 m 1 kg = 1.000 g 8 h = 28.800 s 5,80 m = 580 cm 600 g = 0,6 kg 1 mm = 0,001 m 1 m3 = 1.000 dm3 = 1.000 l 2 km2 = 2.000.000 m2 500 l = 0,5 m3 s m s m h km 10 600.3 600.336 == 10.5. Fatores que interferem na medição É impossível medir uma grandeza física com precisão absoluta devido a fatores como incompetência e desatenção do medidor, imperfeições do aparelho, grau de precisão do instrumento, etc. Fenômenos como dilatações, temperatura, umidade do ar e outros interferem no valor da medida. 10.6. Precisão de um Instrumento de Medida A precisão de um instrumento de medida corresponde à menor divisão do instrumento. Ex.: uma régua graduada em milímetros tem precisão de milímetros e uma balança graduada em dg (decigrama) tem precisão de decigrama. 10.7. Algarismo significativo É todo o algarismo relacionado com a medição e o instrumento utilizado. Os algarismos corretos e o primeiro algarismo duvidoso, isto é, que vai além da menor divisão oferecida pelo instrumento, são chamados de algarismos significativos. Exemplo: Em uma régua cuja menor divisão é o milímetro, deve-se obter medidas até décimos de mm. Assim, por exemplo, ao se medir o comprimento de um lápis com esta régua podemos obter valores como: duvidoso em décimos de mm (vai além do instrumento) precisão do instrumento em (mm) 10.8. Arredondamentos Os valores das grandezas são arredondados para manter o número de algarismos significativos da medição. Assim, o procedimento mais simples utilizado é o seguinte: se o algarismo imediatamente à direita do último algarismo a ser conservado for inferior 15,32 cm 49 a 5, suprimimos o algarismo e todos os subseqüentes a ele, e o anterior fica como está; se for igual ou superior a 5, o anterior é aumentado de uma unidade. Ex.: se desejamos uma precisão de duas casas decimais, fazemos: 10.8.1. Operações com Algarismos Significativos 10.8.1.1. Adição e Subtração O resultado deverá ter o número de casas decimais da parcela que menos os tiver: Exemplos: a) b) c) 10.8.1.2. Multiplicação e Divisão: O resultado deverá ter o número de algarismos significativos do fator que menos os tiver. Exemplos: a) { { 2 .2 2 .2.4 49443,492,342,15 cmcmcmcm signsignsignif →///=⋅321 b) { {mmmm signsignsignif .3.2 2 .4 82,15975681,141,2378,4 →/=÷321 10.9. Notação Científica Notação científica de uma grandeza física é escrever este valor num produto de dois fatores, onde o 1° é um número situado entre 1 e 10 e o 2° é uma potência de 10. 20,345 cm = 20,35 cm. 20,3449 cm = 20, 34 cm. 7,49 kg → 2 casas – 3,2 kg → 1 casa 4,29 kg 4,3 kg → 1 casa 8,389 m → 3 casas + 0,40 m → 2 casas 8,789m 8,79 m → 2 casas 125,12 cm → 2 casas + 40,3 cm → 1 casa 165,42 165,4 cm → 1 casa 50 Ex.: 0,0003s = 3,0 . 10-4s. 1231m = 1,231 . 103m. 0,0021g = 2,1 . 10-3g. carga elétrica elementar 1,6 . 10-19 coucomb Ano-luz 9,46 . 1015 metros. N° de Avogadro 6,02 . 1023 Massa da Terra 5,983 . 1024 quilogramas. Operações: Adição: 2⋅107 + 23⋅106 = 2⋅107 + 2,3⋅107 = 4,3⋅107 Subtração: 4⋅108 – 4⋅107 = 4⋅108 – 0,4⋅108 = 3,6⋅108 Multiplicação: (2.103).(4.106)=8.109 Divisão: 43 7 37 102 102 104102104 ⋅=⋅ ⋅=⋅÷⋅ 10.10. Ordem de grandeza. É a potência de dez mais próxima do valor da medida. Para facilitar a obtenção da ordem de grandeza de um número adotamos os seguintes passos: 1º passo: escrevemos o número em notação cientifica. 2º passo: se o número que multiplica a potência de dez for igual ou superior a 5,5, isto gera 101 que vai se juntar à potência já existente. Caso for inferior a 5,5, gera 100 que não vai alterar a potência anterior. Ex.: 822 Æ 8,22 · 102 Æ 101 · 102 Æ 103 110 Æ 1,10 · 102 Æ 100 · 102 Æ 102 2,5 · 104 Æ 100 · 106 Æ 106 5,8 · 106 Æ 101 · 106 Æ 107 0,0055 Æ 5,5 · 10-3 Æ 101 · 10-3 Æ 10-2 10.11. Grandezas Físicas É toda a grandeza que podemos medir. 10.11.1. Grandezas Escalares são as que ficam bem definidas quando expressas por: – um número – um significado físico (unidade) Ex.: 10.11.2. Grandezas Vetoriais são as que ficam bem definidas quando expressas por: – um número – um significado físico (unidade) 3kg, 2 s significado físico número 51 – uma orientação (direção e sentido que é dado por uma flecha que denominamos de vetor.) Ex.: 3 → número (intensidade) N → Newton (unidade de força) direção: horizontal sentido: para direita 10.11.2.1. Operações com grandezas vetoriais 10.11.2.1.1. Adição 21 VVS rrr += ou 21 VVR rrr += Seja a soma dos vetores 1V r e 2V r Vejamos três métodos para determinar o vetor resultante. 10.11.2.1.1.1. Regra da poligonal Os vetores são postos um após o outro. 08,63712916 120cos34234 cos2 22 21 2 2 2 1 ≅=++= °⋅⋅−+= −+= R R VVVVR α 10.11.2.1.1.2. Regra do paralelogramo Os vetores têm a mesma origem. 52 08,6 60cos34234 cos2 22 21 2 2 2 1 = °⋅⋅++= ++= R R VVVVR θ 10.11.2.1.1.3. Regra da decomposição cartesiana V2x = V2 cos 60º = 3 . 0,5 = 1,5 V2y = V2 sen 60º = 3 . 0,866 = 2,598 Note que: V2 = 3 foi projetado sobre o eixo x e sobre o eixo y, já o vetor V1 = 4 já está sobre o eixo ou seja, já se encontra projetado onde: V1x = V1 = 4 (sobre o eixo x) V1y = 0 (sobre o eixo y) Logo: θ = 60º Rx = V2x + V1 = 1,5 + 4 = 5,5 resultante sobre o eixo x 53 08,69996,36 7496,625,30 )598,2()5,5( 22 22 ≅= += += += R R R RRR yx 10.11.2.1.2. Subtração ou Diferença 21 VVD rrv −= Procede-se como na adição, bastando inverter o vetor. Veja: 10.11.2.1.2.1. Regra da poligonal 61,3131225 60cos34234 cos2 22 21 2 2 2 1 ≅=−= °⋅⋅−+= −+= D D VVVVD θ 10.11.2.1.2.2. Regra do paralelogramo 61,3 )5,0(34234 120cos2 22 21 2 2 2 1 =≅ −⋅⋅⋅++= °++= D D VVVVD ou Ry = V2y = 2,598 resultante sobre o eixo y 54 61,3 5,034234 60cos2 22 21 2 2 2 1 ≅ ⋅⋅⋅−+= °−+= D D VVVVD 10.11.2.1.2.3. Regra da Decomposição Cartesiana V2x = –V2 cos 60º = –3.0,5 = –1,5 V2y = –V2 sen 60º = –3.0,866 = –2,598 Rx = V1 + V2y = 4 – 1,5 = 2,5 Ry = V2y = –2,598 61,3 9996,12 7496,625,6 22 ≅ = += += D D D RRD yx
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