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Prof. Joaquim Rodrigues 1 PARTE I PRÉ-CÁLCULO NÚMEROS FUNÇÕES E LOGARITMO 2 Prof. Joaquim Rodrigues 3 SUMÁRIO Teoria dos números 05 Conjunto dos números naturais 05 Operações com números naturais 06 Expressões numéricas 09 Exercícios 12 Conjunto dos números inteiros 14 Conjunto dos números racionais 14 Operações com frações 15 Regras para transformação de decimal exato em fração 17 Regras para transformação de uma dízima em fração 18 Conjunto dos números irracionais 18 Conjunto dos números reais 18 Racionalização de denominadores 20 Igualdades em IR 21 Identidades notáveis 21 Fatoração de polinômios 21 Equações 25 Equação de 1º grau 26 Sistemas de 1º grau 26 Problemas 26 Equação de 2º grau 29 Relações entre coeficientes e raízes 30 Estudo das funções 31 Exercícios 43 Função de 1º grau 53 Zero ou raiz da função de 1º grau 54 Gráfico da função de 1º grau 55 Coeficiente angular 56 Exercícios 62 Função de 2º grau 69 Cálculo dos zeros da função quadrática 70 Gráfico 71 Coordenadas do vértice 72 Exercícios 73 Função exponencial 79 Exercícios 82 Logaritmo 97 Consequências da definição 99 Sistemas de logaritmos 100 Condição de existência 100 Propriedades operatórias 100 Cologaritmo 100 Mudança de base 100 Exercícios 101 4 Prof. Joaquim Rodrigues 5 TEORIA DOS NÚMEROS Número: é o resultado da comparação de uma grandeza com a unidade. Grandeza: é tudo aquilo que pode ser pesado, medido ou contado. Unidade: é uma grandeza que serve para medir outras grandezas da mesma espécie. A grandeza es- colhida é arbitrária, mas é necessário que seja perfeitamente definida. Algarismos: são símbolos que representam os números. CONJUNTO DOS NÚMEROS NATURAIS Número natural é um conceito primitivo, originário da necessidade dos homens contarem quantidade de coisas ou objetos. Posteriormente foi estabelecida a sucessão dos números naturais, que se constitui num conjunto infi- nito de números, denominado conjunto dos números naturais. IN = {0, 1, 2, 3, 4, 5, ...} Esse conjunto tem as seguintes características: • é representado pela letra N (maiúscula) • é um conjunto infinito • todo número natural tem um sucessor • todo número natural, exceto o zero, tem um antecessor • zero é o menor dos números naturais NOTA: � sucessor de um número natural é outro número natural acrescido de um (1) Exemplos: O sucessor de 0 é 1 O sucessor de 1 é 2 etc � antecessor de um número natural, exceto o zero, é outro número natural, subtraído de um (1) Exemplos: O antecessor de 1 é 0 O antecessor de 2 é 1 etc Importante: não confundir algarismo com número. (Por exemplo: 738 é um número representado pelos algarismos 7, 3 e 8; já 6 é um número representado pelo único algarismo 6). 6 Exemplos: 7, 8 e 9 são consecutivos 1 e 2 são consecutivos O algarismo zero (0) é o único número natural que não possui antecessor, isto é, não há nenhum nú- mero natural antes dele. Observações 1. Quando se exclui o zero do conjunto dos números naturais, obtém-se o conjunto IN* = {1, 2, 3, ...} 2. Os números que usamos {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} são chamados algarismos indo-arábicos e a partir deles, podemos formar qualquer outro número. Exemplos: 7 é um número formado pelo algarismo 7 21 é um número formado pelos algarismos 2 e 1 103 é um número formado pelos algarismos 1, 0 e 3 etc 3. Lembre-se que número é uma ideia de quantidade, mas numeral é simplesmente o símbolo que representa essa ideia. Exemplo: ideia de quantidade numeral indo-arábico cinco bolas 5 bolas OPERAÇÕES COM NÚMEROS NATURAIS 1. ADIÇÃO: adição é a operação que determina um número natural para representar o total de obje- tos de duas ou mais coleções. 2. SUBRAÇÃO: é a operação inversa da adição 3. MULTIPLICAÇÃO: é uma soma de parcelas iguais. Observe: 3 + 3 + 3 + 3 = 12 Podemos representar a mesma igualdade de uma forma diferente, assim: 4 x 3 = 12 ou 4 ▪ 3 = 12 que se lê, quatro vezes três igual a doze. Essa operação chama-se multiplicação e é indicada pelo sinal x ou ▪ Na multiplicação 4 x 3 = 12, dizemos que: • 4 e 3 são os fatores • 12 é o produto IMPORTANTE: Um número natural e seu sucessor ou o seu antecessor são chamados consecu- tivos Prof. Joaquim Rodrigues 7 4. DIVISÃO: é a operação inversa da multiplicação Quando o resto da divisão for igual a zero, dizemos que a divi- são é exata. Quando o resto da divisão for diferente de zero, a divisão não é exata. Algumas observações importantes: � No conjunto IN não se pode dividir um número menor por um número maior. Exemplo: ∃/=÷105 (ou seja, 5 dividido por 10 não existe) � Zero dividido por qualquer número (diferente de zero) dá sempre zero. 0100 =÷ � Mas, é impossível dividir qualquer número por zero, ou seja, não existe divisão por zero. ∃/=÷ 010 5. POTENCIAÇÃO: Consideremos uma multiplicação em que todos os fatores são iguais: 5 x 5 x 5, que vamos indicar por 35 , ou seja: 12555553 =××= Desta forma, temos que: Onde: • 5 é a base (que é o fator que se repete) • 3 é o expoente (o número de vezes que repetimos a base) • 125 é a potência (que é o resultado da operação) 12 3 4 0 dividendo divisor quociente resto 17 3 5 2 dividendo divisor quociente resto 5 3 = 125 base potência expoente 8 Casos particulares: NÃO ESQUEÇA VIU!!! � qualquer número elevado ao expoente 1 é igual a ele próprio. Exemplos: a) 771 = b) 20201 = � qualquer número (exceto o zero) elevado a zero é igual a 1. Exemplos: a) 180 = b) 12350 = (viu, não importa o tamanho do número) � para resolver uma potência de base 10, basta repetir o número 1 e acrescentar tantos zeros quantas forem as unidades do expoente. Exemplos: a) 10101 = (1 zero) b) 100102 = (2 zeros) c) 000.100105 = (5 zeros) INFORMAÇÕES COMPLEMENTARES � Não é preciso escrever o expoente quando o número é elevado a 1, pois fica subentendido. � Quando o expoente é 2, lê-se ao quadrado. � Quando o expoente é 3, lê-se ao cubo. � Quando o expoente é 4, lê-se à quarta potência. � etc Assim, podemos dizer que a POTENCIAÇÃO EM IN, é definida como: 2,... ≥∈⋅⋅⋅⋅= neINnaaaaa vezesn n 4434421 • Se n = 0 ⇒ )0(10 ≠= aa • Se n = 1 ⇒ )(1 aaa ∀= PROPRIEDADES 1. nmnm aaa +=⋅ 2. )0( nmeaa a a nm n m ≥≠= − 3. ( ) nmnm aa ⋅= 4. nnn baba ⋅=⋅ )( 5. )0( ≠= b b a b a n nn Prof. Joaquim Rodrigues 9 6. RADICIAÇÃO: Consideremos o caso particular de um númeronatural elevado ao quadrado. Por exemplo: quanto dá o número 3 elevado ao quadrado? 932 = E se fizermos agora, a pergunta inversa: qual é o número que elevado ao quadrado dá 9? A resposta é 3. E sua operação é chamada de radiciação e indicada assim: • o símbolo chama-se radical • o número 9 é o radicando • o número 3, que é o resultado da operação chama-se raiz quadrada de 9 Obs.: quando o índice do radical é 2, como nesse caso que examinamos, a raiz chama-se quadrada e não há a necessidade de se escrevê-la. Então podemos fazer simplesmente assim: 39 = EXPRESSÕES NUMÉRICAS Numa expressão numérica com adição e subtração, o que devemos fazer primeiro? Devemos efetuar essas operações na ordem em que aparecem na expressão. Exemplos: 1) 35 − 18 + 13 = 17 + 13 = 30 2) 57 + 35 − 42 − 15 = 92 − 42 − 15 = 50 − 15 = 35 E se a expressão tiver parênteses ( ), colchetes [ ] e chaves { }? Em primeiro lugar, devemos resolver as operações indicadas entre parênteses, depois as operações entre colchetes e por último as operações entre chaves. Exemplos: 1) 35 + [80 − (42 + 11)] = 35 + [80 − 53] = 35 + 27 = 62 2) 18 + {72 − [43 + (35 − 28 + 13)]} = 18 + {72 − [43 + 20]} = 18 + {72 − 63} = = 18 + 9 = 27 2 9 = 3 índice do radical radicando raiz 10 Para calcular o valor de expressões numéricas com as operações de adição, subtração e multiplicação: 1º ) efetuamos as multiplicações. 2º ) efetuamos as adições e as subtrações, na ordem em que aparecerem, da esquerda para a direita. Exemplos: 1) 341852184012928543 =−=−+=⋅−⋅+⋅ 2) 201461448542712469 =+=+−=⋅+⋅−⋅ 3) =⋅+⋅++−⋅−⋅−⋅− )}76()]53()4810(212[7)618{(75 =++−⋅−−=++⋅−⋅−−= }42]151212[7108{75}42]156212[7108{75 304575}42105108{75}42157108{75 =−=+−−=+⋅−−= 4) =−−+++=⋅−⋅−⋅+⋅++ }72]21)3648[(12{22}98)]73()9486[(12{22 25322}726312{22}72]2184[12{22 =+=−++=−−++= Para calcular o valor das expressões numéricas com as quatro operações: 1º ) efetuamos as multiplicações e divisões na ordem em que aparecem. 2º ) efetuamos as adições e as subtrações, também na ordem em que aparecem. Exemplos: 1) 49445936153 =+=÷+⋅ 2) 1732038121030826105682318 =−=−+=÷−+⋅=÷⋅−+⋅÷ 3) =+++=+⋅+÷+⋅ 16)]728(144[16)]126972()436[( 2401622416]80144[ =+=++= 4) =÷−+⋅−÷⋅+÷− )}10120()]143()452[(3)246{(11 =−+−⋅+−= }12)]112(13[323{11 =−⋅+−=−−⋅+−= }120323{11}12]1313[323{11 01111}1223{11}12023{11 =−=−−=−+−= IMPORTANTE: não se esqueça da ordem de resolução numa expressão numérica 1º) potenciação 2º) multiplicação e divisão 3º) adição e subtração Obs.: Ao resolver uma expressão numérica, devemos eliminar parênteses, colchetes e chaves, nessa ordem. A ordem de resolução das operações deve ser, potenciação e radiciação, na ordem em que aparecerem, multiplicação e divisão, na ordem em que aparecerem e finalmente, adição e subtração, na ordem em que aparecerem. Para ficar mais fácil, começamos pelas expressões que estão dentro dos parênteses, colchetes ou chaves, a partir do mais interno, no caso de estar um dentro do outro. IMPORTANTE Veja que, em uma expressão numérica, a posição dos parênteses, colchetes e chaves alteram o resul- tado da expressão. Prof. Joaquim Rodrigues 11 EXEMPLOS Resolva as expressões: a) 271885 22 ⋅−−+ Resolução 57328914186425 =−=−−+ b) ( ) 271885 22 ⋅−−+ Resolução 1282642)2589(2)7186425( =⋅=⋅−=⋅−−+ c) ]3)2:6(7[83 222 −+++ Resolução 816417]367[17]31849[17]3)2:36(49[89 =+=−+=−++=−+++ d) )]}89(2064[285{237 −⋅−⋅−÷+⋅− Resolução =−⋅−=−−⋅−=⋅−−+⋅− }49{237]}2024[9{237]}12024[45{237 2710375237 =−=⋅−= e) [ ]{ }5)233(27321 22 ⋅⋅−+−⋅⋅+ Resolução =+−⋅+=⋅+−⋅+=⋅−+−⋅+ ]}154[21{21]}534[21{21]}5)69(4[21{21 541221}1921{21 =+=⋅+=−⋅+ 12 EXERCÍCIOS Questão 01 Calcule o valor das expressões: a) 9 + 7 − 2 b) 18 + 12 − 13 c) 23 − 14 + 35 d) 320 − 150 + 230 − 270 e) 10 − 1 + 8 − 4 f) 12 − 8 + 9 − 3 g) 25 − 1 − 4 − 7 h) 45 − 18 + 3 + 1 − 2 i) 75 − 10 − 8 + 5 − 1 j) 10 + 5 − 6 − 3 − 3 + 1 Questão 02 Calcule o valor das expressões: a) 12 − (6 + 4) b) (12 − 6) + 4 c) (15 + 9) − 8 d) 15 + (9 − 8) e) 30 − (5 + 3) f) 15 + (8 + 2) g) 25 − (10 −1 − 3) h) 23 − (2 + 8) − 7 i) (10 + 5) − (1 + 6) j) 7 − (8 − 3) + 1 k) 9 + [13 − (6 + 4 − 7)] l) 57 − [64 − (23 + 7 − 8) + 15] m) 17 + {42 + [26 − (9 + 5)] − 10} n) 72 − {25 + [34 − (18 + 9 − 5)] + 15} Questão 03 Calcule o valor das expressões: a) 1770 −÷ b) 2320 ×+ c) 101030 ÷+ d) 127150 ×− e) 4201648 ÷+÷ f) 13220 +×− g) 32810 +÷− h) 321530 ×+−÷ Prof. Joaquim Rodrigues 13 Questão 04 Calcule o valor das expressões: a) )89()43( −×+ b) )43()820( +÷+ c) )32(815 +×+ d) 1)235( −×+ e) 1)128(25 −+÷+ f) )]268(5[15 ÷−×+ g) ]2)210(13[50 ÷−−− h) 202)]57(240[ −×−×+ Questão 05 Calcule o valor das expressões: a) ]5)2318(10[16 ++÷−+ b) )]123(12[25 +×−− c) ]3)125(25[90 +−×+− d) )]2618()21058[(45 −÷+÷−×+ e) }])45(39[287{250 −×−−÷+×− f) }])67(38[285{3100 −×−−÷+×− g) )25(35}]6)1735[(21060{ +÷−÷−⋅+÷ Questão 06 Calcule o valor das expressões: a) 472 − b) 1023 + c) 652 − d) 02 74 + e) 30 55 + Questão 07 Calcule o valor das expressões: a) )52(104 32 −+− b) 32 2)12(30 ++− c) ]1)35(6[30 2 +−÷+ d) 1)310(46[20 2 +−×−− e) ]34)21(3[50 3 ×++÷+ f) ]12)510(5[100 42 ×+−÷− g) 332 )79(])35(4[ −÷−+ h) ]14)13([27 322 ×−+×+ i) }])52(353[93{25 1323 −×−×+÷+ 14 CONJUNTO DOS NÚMEROS INTEIROS Os números inteiros formam um conjunto que se indica por Z = { ..., −3, −2, −1, 0, 1, 2, 3, ...} OPERAÇÕES EM Z 1. Adição e subtração 2. Multiplicação e divisão Regra de sinais Sinais iguais (resultado positivo) Ex.: 6)3()2( +=+⋅+ e 6)3()2( +=−⋅− Sinais opostos (resultado negativo) Ex.: 6)3()2( −=+⋅− e 6)3()2( −=−⋅+ 3. Potenciação com expoente natural • Base positiva (expoente par ou ímpar) dá resultado positivo; Ex.: 4)2( 2 +=+ e 8)2( 3 +=+ • Base negativa (expoente par) dá resultado positivo; Ex.: 4)2( 2 +=− Obs.: cuidado, pois 4)2( 2 +=− , mas 422 −=− , pois nesse caso, somente o 2, é que está ele- vado ao quadrado, o sinal de menos não. • Base negativa (expoente ímpar) dá resultado negativo. Ex.: 8)2( 3 −=− CONJUNTO DOS NÚMEROS RACIONAIS Os números racionais formam um conjunto que se indica por: ∈∈== *,/ ZqeZp q p xxQ Um número racional )0( ≠q q p , ele pode ser: i. um número inteiro Ex.: ... 4 12 3 9 2 6 1 33 ===== ii. um número decimal exato Ex.: 5,3 2 7 = iii. um número decimal periódico (dízima periódica) Ex.: ...333,0 3 1 = Prof. Joaquim Rodrigues 15 OPERAÇÕES EM Q (COM FRAÇÕES) 1. Adição e subtração (com o mesmo denominador) Conserve o denominador e efetue a operação indicada no numerador Ex.: a) 3 7 3 52 3 5 3 2 = + =+ b) 5 4 5 711 5 7 5 11 = − =− 2. Adição e subtração (com os denominadores diferentes) É só tirar o mmc dos denominadores; depois dividir o novo denominador, que é o mmc, por cada um dos denominadores e o resultado multiplicar pelo numerador de cada fração correspondente. Ex.: a) 5 1 12 5 3 2 −+ tirando o mmc (3, 12,5) encontramos 60, assim: 60 23 60 122510 60 112 60 55 60 25 5 1 12 5 3 2 = −+ = ⋅ − ⋅ + ⋅ =−+ b) 12 52 8 3 +− , note que podemos fazer 12 52 8 3 +− igual a 12 5 1 2 8 3 +− e tirando o mmc (8, 1, 12) encontramos 24, logo: 24 29 24 10489 24 52 24 224 24 33 12 5 1 2 8 3 −= +− = ⋅ + ⋅ − ⋅ =+− 16 3. Multiplicação e divisão Na multiplicação, devemos multiplicar numerador com numerador e denominador com denomi- nador. Ex.: a) 21 10 73 52 7 5 3 2 = ⋅ ⋅ =⋅ b) 4 5 3 2 ⋅ (note que nesse caso, é possível simplificar antes o 2 com o 4) 6 5 2 5 3 1 4 5 3 2 =⋅=⋅ c) 7 3 2 5 3 ⋅⋅ (vamos simplificar 3 com 3) 1 7 1 2 5 17 3 2 5 3 ⋅⋅=⋅⋅ (veja que temos 1 22 = e 1 77 = ) 5 14 1 7 1 2 5 17 3 2 5 3 =⋅⋅=⋅⋅ Obs.: veja que essa fração 5 14 pode ser escrita como uma fração mista, assim: 5 42 5 14 = (o que significa que são 2 inteiros e 5 4 ) e para retornar à fração, basta fazer 5 14 5 410 5 425 5 42 =+=+⋅= Na divisão, devemos conservar a primeira fração e multiplicar pelo inverso da outra. Ex.: a) 15 14 5 7 3 2 7 5 : 3 2 =⋅= b) 9 7 3 7 3 1 7 3 : 3 1 =⋅= c) 7 9 1 3 7 3 3 1 : 7 3 =⋅= d) 7 1 3 1 7 3 1 3 : 7 33: 7 3 =⋅== Prof. Joaquim Rodrigues 17 4. Potenciação • com expoente natural Basta elevar o numerador e o denominador ao expoente, seguindo a propriedade n nn b a b a = Ex.: 9 4 3 2 3 2 2 22 == • com expoente inteiro negativo Nesse caso, devemos inverter a fração para depois elevar ao mesmo expoente com o sinal tro- cado, conforme a propriedade nn a b b a = − Ex.: a) 4 9 2 3 3 2 22 = = − b) 273 1 3 3 1 3 33 == = − c) 23− note que nesse caso, 3 é o mesmo que 1 3 , logo: 9 1 3 1 1 33 22 2 = = = − − REGRAS PARA TRANSFORMAÇÃO DE DECIMAL EXATO EM FRAÇÃO Devemos colocar um traço de fração, em seguida, escrevemos no numerador, o número sem a vírgula e no denominador o número 1 seguido de tantos zeros quantos forem as casas após a vírgula. Ex.: a) 10 133,1 = (1 casa após a vírgula, colocamos 1 zero) b) 100 23737,2 = (2 casas após a vírgula, colocamos 2 zeros) c) 000.1 171 1000 0171171,0 == (3 casas após a vírgula, colocamos 3 zeros) d) 10 55,0 = (veja que nesse caso, é possível simplificar) 2 1 10 55,0 == e) 000.1 3 000.1 0003003,0 == 18 REGRAS PARA TRANSFORMAÇÃO DE UMA DÍZIMA EM FRAÇÃO Dízima simples: uma dízima periódica simples é igual à parte inteira mais uma fração cujo numera- dor é o período e cujo denominador é um número formado de tantos noves quantos forem os algaris- mos do período. Ex.: a) 3 1 9 3 9 30...333,0 ==+= b) 99 122 99 2399 99 231...232323.1 =+=+= c) 999 454.3 999 457997.2 999 4573999 999 4573457,3 =+=+⋅=+= (observe que o traço acima do número nas casas decimais, indica que ele é o número que repete, ou período) Dízimas compostas: uma dízima periódica composta é igual à parte inteira mais uma fração cujo numerador é formado pelo ante-período, seguido de um período, menos o ante-período e cujo deno- minador é formado de tantos noves quantos forem os algarismos do período, seguidos de tantos zeros quantos forem os algarismos do ante-período. Ex.: a) 990 229 990 22310...23131,0 =−+= b) 900.99 218.235 900.99 418.352900.99 900.99 418.352 99900 35354532...35453453,2 =+⋅=+=−+= CONJUNTO DOS NÚMEROS IRRACIONAIS São todos os números decimais não exatos e não periódicos. Ex.: a) ...41421,12 = b) ...1413,3=pi c) ...7182,2=e CONJUNTO DOS NÚMEROS REAIS É a união entre os racionais e os irracionais Expoentes fracionários: n mn m aa = Ex.: a) 5 35 3 22 = b) 333 2 12 1 == c) 3 2 3 2 3 2 2 3 2 3 3 2 = = − Prof. Joaquim Rodrigues 19 PROPRIEDADES DOS RADICAIS 1. nnn baba ⋅=⋅ 2. )0( ≠= b b a b a n n n 3. mnn m aa ⋅= 4. ( ) n ppn aa = 5. pn pmn m aa ⋅ ⋅= 6. n mn m aa = Obs.: As propriedades 1 e 2 só valem se os índices forem iguais, caso contrário, é preciso tirar o mmc dos índices para depois aplicarmos as propriedades, assim: 523 ⋅ observe que os índices são 3 e 2 e o mmc entre eles é 6 (este será o novo índice) 2 13 13 5252 ⋅=⋅ devemos pegar o mmc que é 6, dividir pelo índice do primeiro radical e multi- plicar pelo expoente do respectivo radicando e fazer o mesmo com o segundo radical. 6 36 26 316 212 13 13 52525252 ⋅=⋅=⋅=⋅ ⋅⋅ agora já temos os índices iguais. Então, nos valemos da propriedade 1 ( nnn baba ⋅=⋅ ) 666 326 36 26 316 212 13 13 50012545252525252 =⋅=⋅=⋅=⋅=⋅=⋅ ⋅⋅ 20 RACIONALIZAÇÃO DE DENOMINADORES Quando o denominador é irracional, é útil transformar a fração numa equivalente de denominador racional. Essa transformação denomina-se racionalização do denominador. A racionalização é obtida multiplicando-se ambos os termos da fração por uma expressão convenien- temente escolhida e denominada fator racionalizante. 1º caso: o denominador é um radical de 2º grau. Multiplicaremos os dois termos da fração pelo de- nominador. Ex.: Racionalizar o denominador de 3 2 multiplicamos o numerador e o denominador por 3 , assim: 23 32 33 32 3 3 3 2 = ⋅ ⋅ =× aqui devemos simplificar o índice do radical com o expoente do radican- do 332 2 = , logo: 3 32 3 32 33 32 3 3 3 2 2 == ⋅ ⋅ =× 2º caso: o denominador é um radical de grau qualquer. Multiplicaremos os dois termos da fração pela potência do denominador que tornar o expoente do radicando igual ao índice. Ex.: Racionalizar o denominador de 7 23 2 multiplicamos o numerador e o denominador por 3 , assim: 3 32 3 32 33 32 33 32 3 3 3 2 7 5 7 7 7 5 7 52 7 5 7 57 2 7 5 7 5 7 5 7 2 == ⋅ = ⋅ ⋅ =× 3º caso: denominador binômio em que um só termo, ou ambos, são radicais de 2º grau. Multiplicare- mos os dois temos da fração pela expressão conjugada do denominador, baseando-se no princípio: “o produto da soma pela diferença de dois termos é igual à diferença de seus quadrados”. Ex.: Racionalizar o denominador de 35 2 − A expressão conjugada de 35 − é 35 + logo ( ) ( ) ( ) ( ) 35 2 352 35 352 35 )35(2 35 35 35 2 22 += + = − + = − + = + + × − Note que ao racionalizarmos uma expressão como 35 2 − , estamostransformando essa expressão numa equivalente que nesse caso é: 35 + Prof. Joaquim Rodrigues 21 IGUALDADES EM IR Uma relação muito importante definida em IR (conjunto dos números reais) é a relação de igualdade. Na igualdade BA = , A é o primeiro membro e B é o segundo membro. As igualdades entre duas expressões algébricas podem se de dois tipos: 1. Identidades: são igualdades que se verificam quaisquer que sejam os valores atribuídos às variá- veis. 2. Equações: são igualdades condicionais que se verificam apenas para determinado(s) valor(es) atribuído(s) às variáveis. IDENTIDADES NOTÁVEIS As igualdades entre expressões algébricas que independem das variáveis são chamadas de identida- des. Dada a frequência com que são usadas, algumas identidades são ditas notáveis. 1. Quadrado da soma: 222 2)( bababa ++=+ 2. Quadrado da diferença: 222 2)( bababa +−=− 3. Produto da soma pela diferença: 22))(( bababa −=−+ 4. Cubo de uma soma: 32233 33)( babbaaba +++=+ 5. Cubo de uma diferença: 32233 33)( babbaaba −+−=− 6. Soma de dois cubos: ))(( 2233 babababa +−+=+ 7. Diferença de dois cubos: ))(( 2233 babababa ++−=− FATORAÇÃO DE POLINÔMIOS Fatorar um polinômio é escrevê-lo na forma de um produto, cujos fatores devem ser os mais simples possíveis. Casos de fatoração: 1. Fator evidência 2. Fatoração por agrupamento 3. Diferença de dois quadrados 4. Quadrado da soma ou da diferença 5. Trinômio quadrado perfeito 22 Questão 01 Desenvolva: a) 2)23( yx + Resolução Temos um quadrado da soma de dois termos 22222 4129)2(232)3()23( yxyxyyxxyx ++=+⋅⋅+=+ b) 2)3( ba − Resolução Agora, temos um quadrado da diferença de dois termos 22222 96)3(32)()3( bababbaaba +−=+⋅⋅−=− c) )23)(23( −+ bb Resolução Agora, temos um produto da soma pela diferença de dois termos 492)3()23)(23( 222 −=−=−+ bbbb d) )469)(23( 22 bababa ++− Resolução Diferença de dois cubos 333322 89)2()3()469)(23( bababababa −=−=++− e) )255)(5( 22 ymymym +−+ Resolução Soma de dois cubos 333322 125)5()()255)(5( ymymymymym +=+=+−+ f) 3)32( b+ Resolução Cubo da soma 32233 )3()3()2(3)3()2(3)2()32( bbbb +⋅⋅+⋅⋅+=+ 32323 2754368279233438)32( bbbbbbb +++=+⋅⋅+⋅⋅+=+ g) 32 )25( y− Resolução Cubo da diferença 322222332 )2()2()5(3)2()5(3)5()25( yyyy −⋅⋅+⋅⋅−=− 64264232 86015012584532253125)25( yyyyyyy −+−=−⋅⋅+⋅⋅−=− Prof. Joaquim Rodrigues 23 Questão 02 Fatore as expressões: a) yzxyxyx 2232 52015 −+ Resolução Colocamos x, y e 5 em evidência )43(552015 22232 xzyxxxyyzxyxyx −+=−+ b) 3223 xyayxa + Resolução Colocamos 2a , x e y em evidência )( 223223 yaxxyaxyayxa +=+ c) yxyx 3155 −+− Resolução Fatoramos por agrupamento )5)(3()3()3(53155 yxxyxyxyx +−=−+−=−+− d) yxyyxxxx 624936 223 −+−+− Resolução Fatoramos mais uma vez por agrupamento, só que agora, agrupamos de 3 em 3 )32(2)32(3624936 22223 +−−+−=−+−+− xxyxxxyxyyxxxx e agora colocamos 32 2 +− xx em evidência; )23)(32(624936 2223 yxxxyxyyxxxx −+−=−+−+− e) 249 x− Resolução Diferença de dois quadrados )23)(23()2(349 222 xxxx +−=−=− f) 62 16 81 25 ba n − Resolução Diferença de dois quadrados + −=− =− babababa nnnn 4 9 54 9 5)4( 9 516 81 25 2 2 62 g) 22 96 yxyx ++ Resolução Trinômio quadrado perfeito 222 )3(96 yxyxyx +=++ 24 h) 632 9124 nmnm +− Resolução Trinômio quadrado perfeito 2632 )32(9124 nmnmnm −=+− i) 222 164129 nbaba −++ Resolução Note que nesse caso, temos uma mistura de duas fatorações. Primeiro, um trinômio quadrado per- feito e depois uma diferença de dois quadrados. 22222222 16)23(16)4129(164129 nbanbabanbaba −+=−++=−++ [ ][ ]nbanbanbaba 2)23(4)23(164129 222 ++−+=−++ )423)(423(164129 222 nbanbanbaba ++−+=−++ Prof. Joaquim Rodrigues 25 EQUAÇÕES Sentença é um conjunto de palavras que tem sentido completo. Por exemplo: “Eu estudo para passar no concurso” Quando uma sentença envolve números, ela é chamada de sentença matemática. Por exemplo: “3 + 2 = 5” As sentenças matemáticas podem ser fechadas ou abertas. Sentença matemática fechada: são aquelas que apresentam valores desconhecidos, podendo ser falsas ou verdadeiras. Por exemplo: a) 4 = 7 b) 15 − 7 = 5 Sentença matemática aberta: são aquelas que apresentam valores desconhecidos e, por isso, não podemos dizer se são verdadeiras ou falsas. Por exemplo: a) x − 7 = 13 b) 1432 =+ yx EQUAÇÃO é, portanto, uma sentença matemática aberta expressa por uma igualdade. Variável ou incógnita é um símbolo que está ocupando o lugar de um elemento desconhecido em uma expressão ou equação. PROPRIEDADES DAS EQUAÇÕES 1. Princípio aditivo: quando adicionamos ou subtraímos o mesmo número aos dois membros de uma equação, obtemos outra equação equivalente à anterior, ou seja: se ba = , então kbka +=+ . Esta propriedade permite: i. cancelar um termo comum aos dois membros de uma equação. 10571075 22 =⇔−=− xx ii. transpor um termo de um membro para outro, trocando seu sinal. 426246 +=⇔=− xx NOTA: Por que princípio aditivo quando estamos subtraindo? Porque matematicamente subtrair é o mesmo que somar o oposto. 353353 −=−+∴=+ xx E como a soma de dois números opostos é igual a zero, que é o elemento neutro da adição, temos que: 2350 =∴−=+ xx 26 2. Princípio multiplicativo: quando multiplicamos ou dividimos ambos os membros de uma equa- ção por um mesmo número, diferente de zero, encontramos uma nova equação, equivalente à an- terior, ou seja: se ba = , então kbka ⋅=⋅ )0( ≠k . Esta propriedade permite: i. cancelar um fator não nulo comum aos dois membros de uma equação. 2)2( 22 +=⇔+= xxxaax , para 0≠a ii. transpor um fator não nulo de um membro para o denominador do outro membro 3 663 =⇔= xx iii. eliminar os denominadores de uma equação, multiplicando ambos os membros pelo mmc dos denominadores. 2 162 3 26 2 12 3 2 + ⋅= −⋅⇔ + =− xxxx NOTA: Por que princípio multiplicativo quando estamos dividindo? Porque matematicamente dividir é o mesmo que multiplicar pelo inverso. 3 16 3 1363 ⋅=⋅⇔= xx E como o produto de um número pelo seu inverso é igual a 1, que é o elemento neutro da multi- plicação, temos que:: 2 3 61 =∴=⋅ xx EQUAÇÃO DE 1º GRAU COM UMA VARIÁVEL Chamamos de equação de 1º grau com uma variável, a toda equação que após efetuadas todas as simplificações possíveis, se reduz à forma: 0=+ bax . Resolver essa equação é encontrar sua raiz, ou seja, o valor de x que a satisfaz. SISTEMAS DE EQUAÇÕES DE 1º GRAU Sistema de equações é um conjunto de duas ou mais equações que são satisfeitas para os mesmos valores das incógnitas, isto é, que admitem pelo menos uma solução comum. PROBLEMAS DE 1º GRAU São problemas que podem ser resolvidos com equações ou ainda com sistemas de equações de 1º grau. Para resolver problemas de 1º grau, devemos seguir os seguintes passos: 1. traduzir o problema do português para o “matematiquês” 2. resolver a equação (ou o sistema)3. verificar se as raízes são compatíveis com o problema CONCLUSÃO: Você percebeu que resolver uma equação significa isolar a incógnita, por que quando ela fica sozinha de um dos lados da igualdade e do outro conseguimos um único valor, neste momento encontramos o valor da incógnita daquela situação. Prof. Joaquim Rodrigues 27 Exemplos: 1. Resolver as equações: a) 5 34 3 15 −= − − x x x Resolução Devemos tirar o mmc entre 1, 3, 1 e 5 que nesse caso é 15 Multiplicamos os dois lados da igualdade pelo mmc que é 15, assim: −⋅= − −⋅ 5 3415 3 1515 xxx ∴ 5 31560 3 151515 ⋅−= − ⋅− x x x 3360)15(515 ⋅−=−⋅− xxx ∴ 96052515 −=+− xxx )1(1470596010960510 −−=−∴−−=−−∴−=+− xxxxx multiplicamos ambos os membros por (−1) e temos: 70 141470 =∴= xx , que simplificando dá: 5 1 =x b) 0(2 ≠=−+− ab a bx b ax e )ba ≠ Resolução Tiramos o mmc entre b, a e 1 e temos ab. Multiplicamos os dois membros por ab. ab a bx b ax ab 2= − + − ⋅ ∴ abbxbaxa 2)()( =−+− abbbxaax 222 =−+− ∴ 22 2 bababxax ++=+ , note que a expressão do segundo membro é um produto notável 222 )(2 bababa +=++ , e colocando x em evidência no primeiro mem- bro, temos: 22 2 bababxax ++=+ ∴ 2)()( babax +=+ ∴ ba ba x + + = 2)( ∴ bax += c) )1( 1 3 1 1 1 2 2 ±≠ − = − − + x xxx Resolução Tiramos o mmc( 1,1 −+ xx e 12 −x ) que nesse caso é o próprio 12 −x , pois )1)(1(12 −+=− xxx Vamos dividir o mmc pelo denominador da primeira fração e multiplicar pelo numerador, em ca- da um dos membros, assim: )1)(1(12 −+=− xxx dividimos por 1+x , encontramos 1−x e multiplicamos por 2 )1)(1(12 −+=− xxx dividimos por 1−x , encontramos 1+x e multiplicamos por 1 )1)(1(12 −+=− xxx dividimos por 12 −x , encontramos 1 e multiplicamos por 3 Agora, temos o seguinte resultado, após as operações: 31)1(1)1(2 ⋅=+⋅−−⋅ xx (aqui cancelamos os denominadores, que é o mmc, dos dois lados da igualdade) 3122 =−−− xx ∴ 33 =−x ∴ 6=x 28 d) 0)3)(12)(13( =−+− xxx Resolução Nesse caso, temos um produto que é igual a zero, e daí temos que, se um produto é igual a zero, então os seus fatores também serão nulos. 3 113013 =∴=∴=− xxx 2 112012 −=∴−=∴=+ xxx 303 =∴=− xx E então, temos três soluções para a equação que são: 2 1 − , 3 1 e 3 2. Resolver os sistemas: a) =− =+ 332 165 yx yx Resolução Podemos usar o método da substituição, e isolamos a variável y na primeira equação xy 516 −= , agora, substituímos essa variável na segunda equação, assim 3154823)516(32332 =+−∴=−−∴=− xxxxyx 3511748317 =∴=∴+= xxx encontrado o valor de x, é só substituir em y 115163516516 =∴−=⋅−=∴−= yyxy )1,3(:S b) =− =+ 125 832 yx yx Resolução Agora, vamos usar o método da adição =− =+ ∴ =− =+ 3615 1664 )3(125 )2(832 yx yx yx yx somando membro a membro, temos: 11919 =∴= xx Substituindo o valor de x em alguma das equações, temos: 8328312832 =+∴=+⋅∴=+ yyyx 263 =∴= yy )2,1(:S 3. Se a um número somarmos o seu dobro e subtrairmos a sua terça parte, encontramos 16. Qual é esse número? Resolução 648848916 3 316 3 2 =∴=∴=−∴=−∴=−+ xxxxxxxxx Prof. Joaquim Rodrigues 29 EQUAÇÃO DO 2º GRAU É toda equação da forma 02 =++ cbxax . As equações do 2º grau podem ser completas ou incom- pletas. Por exemplo: Resolver as equações: a) 05 2 =x Resolução Note que essa equação do 2º grau, falta o termo b e c Ela pode ser resolvida facilmente assim: 0000 5 005 222 =∴±=∴±=∴=∴=∴= xxxxxx Assim, quando a equação do 2º grau for incompleta e faltar os termos b e c, então ela terá uma ú- nica raiz que é {0} b) 063 2 =− xx Resolução Nesse caso, falta o termo c. Podemos resolver essa equação, colocando alguns termos em evidên- cia. 0)2(3063 2 =−∴=− xxxx 003 =′∴= xx e 202 =′′∴=− xx Note que quando faltar o termo c, numa equação do 2º grau, uma das raízes sempre será igual a 0. c) 0364 2 =−x Resolução Agora, falta o termo b. 393640364 222 ±=∴=∴=∴=− xxxx Veja que quando faltar o termo b e o termo c for negativo (c < 0), numa equação de 2º grau, as ra- ízes sempre serão simétricas. EQUAÇÃO COMPLETA Quando a equação de 2º grau for completa, isto é, da forma 02 =++ cbxax , com todos os termos diferentes de zero, então podemos usar a fórmula de Bháskara: a b x 2 ∆±− = , onde acb 42 −=∆ é o discriminante, isto é, ele é responsável pelo número de raízes da equação: • Se 0>∆ , então teremos duas raízes reais e diferentes; • Se 0=∆ , então teremos duas raízes reais e iguais ou uma única raiz real; • Se 0<∆ , então não teremos nenhuma raiz real. Exemplos: Resolver as equações: a) 0253 2 =+− xx Resolução 12425234)5( 2 =−=⋅⋅−−=∆ , como 0>∆ , então teremos duas raízes reais Aplicamos a fórmula de Bháskara 3 2 6 4 6 15 6 15 32 1)5( == − =′∴ ± = ⋅ ±−− = xx e 1 6 6 6 15 == + =′′x 30 b) 09124 2 =++ xx Resolução 014414494412 2 =−=⋅⋅−=∆ , como 0=∆ , então teremos apenas uma raiz real 2 3 8 12 8 012 42 012 −=′′=′∴ − = ±− = ⋅ ±− = xxx c) 0853 2 =−+− xx Resolução 719625)8()3(452 −=−=−⋅−⋅−=∆ , como 0<∆ , então não temos raiz real RELAÇÕES ENTRE COEFICIENTES E RAÍZES SOMA DAS RAÍZES: a b xxS −=′′+′= PRODUTO DAS RAÍZES: a c xxP =′′⋅′= Observe que dada uma equação do segundo grau da forma 02 =++ cbxax , podemos dividir ambos os membros por “a”, assim: 00)(0 2 2 2 =++∴=++∴÷=++ a c x a b x aa c a bx a ax acbxax Agora, perceba que podemos fazer 02 =+ −− a c x a b x assim 02 =+− PSxx . Importante Temos ainda que a forma fatorada da equação do segundo grau é: ))(( 212 xxxxacbxax −−=++ Prof. Joaquim Rodrigues 31 ESTUDO DAS FUNÇÕES É muito comum ouvirmos que as fórmulas matemáticas só servem para dificultar a nossa vida, mas ao contrário, elas existem com a única finalidade de facilitar e simplificar o nosso trabalho. Em mui- tas situações, precisamos relacionar um determinado valor com um outro. Quando fazemos isso, es- tamos utilizando função, que matematicamente significa uma correspondência entre os elementos de dois conjuntos, de tal forma que alguma lei (ou regra) possa ser estabelecida. Na matemática esses dois conjuntos serão chamados de domínio e contradomínio. Os elementos usados na situação em questão são as variáveis, pois podem variar de acordo com a necessidade da situação, e como o valor de uma interfere no valor da outra, temos que uma variável é dependente e a outra independente. Os matemáticos e os profissionais nas mais diversas áreas buscam encontrar fórmulas que modelem determinados fenômenos ou experimentos. O uso da matemática para traduzir relações entre variáveis do nosso dia-a-dia permite-nos estudar determinados comportamentos, identificar e padronizar essas relações quanto à sua linearidade, para que seja possível por um lado, controlar a sua evolução ao longo do tempo e por outro, prever evolu- ções futuras. Em muitas ocasiões acreditamos que ficaria muito mais fácil, resolver alguma situação baseado apenas na nossa intuição, masé nessa hora que devemos nos valer de conhecimentos mate- máticos para modelar essa situação e fazer uma previsão do que de fato possa vir a acontecer. As empresas estão cada vez mais interessadas nesse tipo de modelagem, uma vez que evita o desperdício de tempo e de recursos. Alguns modelos se encontram associados a cada uma das funções já conhecidas, outros nem tanto. Então é importante ter uma boa dose de ferramentas matemáticas que nos permita estabelecer regras e leis para encontrar a fórmula mais adequada. Se considerarmos uma pequena empresa e verificarmos como as vendas de determinado produto va- ria com os investimentos feitos em marketing durante um período de 12 meses, estamos estabelecen- do uma função. Resta agora analisar qual será o tipo de função mais adequada a essa situação. Aqui, queremos demonstrar que mesmo em pequenas empresas, as vendas de um produto estão fortemente influenciadas pelo seu marketing e isso com o auxílio de uma ferramenta matemática, de forma que a partir dessa situação, o gerente da empresa possa tomar uma decisão baseada na nossa estratégia. Veja que as questões colocadas aqui são basicamente três: • Qual seria a função que melhor representaria a lei de dependência entre o investimento feito em marketing e o seu respectivo retorno em venda? • Se a empresa tivesse R$ 2.000, 00 (o máximo que ela poderia dispor) para investir a cada mês em marketing, qual seria a venda esperada? • Qual seria o menor valor a ser investido em marketing para que a empresa mantivesse um mínimo de vendas? Estas e outras perguntas poderão ser solucionadas a partir dos nossos conhecimentos sobre função. 32 Veja, por exemplo, a seguinte situação: Os engenheiros eletricistas e físicos constataram que a fun- ção ttE 05,0)( = descreve a energia consumida em função do tempo para uma televisão de 50w (0, 05 kw) de potência. Se uma televisão ficar ligada 8 horas por dia, em um mês terá consumido 12 kwh. Observe os cálculos: KwhE 4,0805,0)8( =⋅= Em um mês (30 dias), temos: Kwh12304,0 =× E sabendo que a Companhia de Energia Elétrica de Minas Gerais, cobra, aproximadamente R$ 0,57 por Kwh consumi- do, então o preço a pagar por esse consumo será: 84,657,012 =× ou seja, aproximadamente R$ 7,00 por mês, só de televi- são!!! Note que a energia consumida (E) é uma função do tempo (t). Agora, vamos organizar essa relação: Se a TV ficar ligada por 1 hora, o consumo será 05,0105,0)1( =⋅=E Se a TV ficar ligada por 2 horas, o consumo será 10,0205,0)2( =⋅=E Se a TV ficar ligada por 3 horas, o consumo será 15,0305,0)3( =⋅=E E daí, teremos a seguinte tabela: Tempo (h) Consumo (Kwh) 1 0, 05 2 0, 10 3 0, 15 4 0, 20 Ou podemos ainda colocar esses dados em forma de diagrama, assim: Prof. Joaquim Rodrigues 33 Também, podemos fazer uma representação gráfica: Observe que as variáveis, nessa situação, são o tempo e o consumo, que são os nossos dois conjun- tos, onde a variável tempo será o domínio e a variável consumo, o contradomínio. Veja que o con- sumo depende do tempo de uso. Assim, o consumo é a variável dependente, enquanto que o tempo é a variável independente. Veja que a partir desse modelo, é possível fazer uma previsão de consumo e evitar um gasto maior na conta de luz. Se uma família decide gastar R$ 60, 00 por mês, com uma tolerância de R$ 4,00 para mais ou para menos, qual será a faixa de consumo para que o custo fique dentro do padrão estabelecido. Algumas perguntas podem ser feitas. • Qual será o tempo de uso da TV? • Qual será o tempo de uso do chuveiro elétrico? • Qual será o tempo de uso do computador? • etc E se transferimos esse modelo para uma situação maior, uma indústria, por exemplo, será se não po- demos verificar certos desperdícios e criar um modelo, tal qual foi feito com a casa em questão? Será se não podemos aumentar a produtividade dessa empresa, a partir de certos cortes no desperdí- cio? Assim, temos que a função pode ser aplicada a várias situações: • Filas de banco: quantos caixas seriam necessários para se ter uma fila de tamanho médio x qualquer? • Projetos de circuitos elétricos • Quais os pontos ótimos (otimização) de produção numa indústria? • Que quantidade de ônibus da mesma frota, deve estar circulando de maneira que o passa- geiro espere no máximo 5 minutos no ponto de ônibus no horário de “rush” à tarde? Então, são várias as aplicações de função. Resta agora, fazer uma definição matemática (formal) de função e encontrar os possíveis modelos. 0,05 0,10 0,15 0,20 Consumo (Kwh) 1 2 3 4 Tempo (h) 34 Para isso, vamos considerar dois conjuntos A e B e analisar: B A Não é função, pois nem todo elemento de A corresponde a algum elemento de B. Note que o elemento 3 de A ficou so- brando. a 1 b 2 c 3 d 4 B b 2 A 1 3 a c d Não é função, pois existe um elemento de A, que está corres- pondendo a mais de um elemento de B, e a definição diz que todo elemento de A, deve estar correspondendo a um único elemento. É função, pois todo elemento de A, está correspondendo a um único elemento de B. Note que não há nenhum problema em sobrar elementos em B. Nesse caso, como é função, temos: Domínio: D = {1, 2, 3, 4} Contradomínio: CD = {a, b, c, d, e} Imagem: Im = {a, b, c, d} a b c d 4 2 1 3 A B e É função, pois todo elemento de A, está correspondendo a um único elemento de B. Note que não há nenhum problema em ter mais de um ele- mento de A, correspondendo a um elemento de B. Nesse caso, como é função, temos: D = {1, 2, 3, 4, 5} CD = {a, b, c, d} Im = {a, b, c, d} 4 A B 1 2 3 a b c d 5 Prof. Joaquim Rodrigues 35 Graficamente, podemos fazer a seguinte representação: Não é função, no intervalo de a até b, pois existem elemen- tos, o k, por exemplo, que não possui imagem. Não é função, no intervalo de a até b, pois existem elemen- tos, o k, por exemplo, que possui mais de uma imagem. É função, pois no intervalo de a até b, todo elemento possui uma única imagem. No plano cartesiano, o domínio será representado pelo eixo x, enquanto que a imagem será represen- tada pelo eixo y. y x b a k y a k b x y a b x De maneira geral, para caracterizar uma função precisamos de: 1) dois conjuntos A e B não vazios; 2) uma lei de correspondência (que é a fórmula que estabelece a lei de correspondência) 36 Observe a seguinte situação: “Uma caixa de remédios custa R$ 3, 00. Quanto custa 8 caixas do mesmo remédio? Trata-se de um problema simples de multiplicação: 8 caixas de remédio a $ 3, 00 cada uma, dá: 8 x 3 = 24 Mas note que existe uma correspondência entre o preço a pagar e a quantidade comprada. Podemos observar que o preço a pagar depende da quantidade com- prada, logo, o preço a pagar será chamado de variável dependente, enquanto que a quantidade decaixas será a variável independente. Agora, já temos condições de estabelecer uma fórmula para esta situação, baseado na observação da correspondência entre o preço a pagar e a quantidade comprada: Quantidade de caixas Preço a pagar 1 313 =⋅ 2 623 =⋅ 3 933 =⋅ 4 1243 =⋅ . . . x xx 33 =⋅ Assim, temos que o preço a pagar P em função da quantidade x, pode ser representada por: xxP 3)( = que é a fórmula matemática para representar essa situação. Nessa fórmula, xxP 3)( = , o domínio é x, a imagem é P(x) e a lei de associação é 3x. Quantidade de caixas Preço a pagar 1 3 2 6 3 9 4 12 1 2 3 4 3 6 9 1 Preço a pagar Quantidade de caixas Preço a pagar 1 2 3 4 3 6 9 12 Quantidade de caixas Prof. Joaquim Rodrigues 37 Assim, quando o domínio x for igual a 1, a imagem será 313 =⋅ . Veja: P(1) = 3 P(2) = 6 P(3) = 9 Note que também poderíamos calcular 6)2()2(3)2( −=−⇒−⋅=− PP mas observe que nesse caso, não faz sentido comprar −2 caixas de remédio e pagar R$ −6, 00. Com isso, estamos estabelecendo a condição de existência (C.E.) ou simplesmente domínio (D) da função. É nesse momento que iremos verificar em qual conjunto a função irá existir. Observe outros exemplos: Exemplo 01 Uma função é definida por x xf 10)( = , calcule: a) )2(−f b) )1(−f c) )0(f d) )2(f e) 2 1f Resolução: a) 5 2 10)2( −= − =−f ou seja, a imagem de x = −2 é 5−=y b) 10 1 10)1( −= − =−f ou seja, a imagem de 1−=x é 10−=y c) 0 10)0( =f (veja que neste caso, não existe a divisão por zero) d) 5 2 10)2( ==f e) 20 1 20 1 210 2 1 10 2 1 ==⋅== f Então, aqui, o domínio será }0/{ ≠∈= xIRxD ou seja, queremos dizer que x pode ser qualquer número, exceto o zero. Exemplo 02 Dada a função 62)( −= xxf , obtenha o seu domínio. Resolução: Podemos perceber que qualquer número pode ser colocado sob o radical, exceto algum número nega- tivo, logo, a expressão 2x − 6 deve ser positiva ou até mesmo igual a zero, só não pode ser negativa. Assim, temos que: 362062 ≥⇒≥⇒≥− xxx E finalmente }3/{ ≥∈= xIRxD 38 Algumas aplicações práticas nos mostram que as funções podem ser modeladas no nosso dia a dia, veja: NOTA: Observe que, em situações práticas, nem sempre iremos usar as letras x e y, mas sim, letras que sugerem as grandezas em questão. Exemplo 01 Veja esse modelo sobre o custo total de fabricação de um produto: Suponha que o custo total de fabricação de q unidades de certa mercadoria seja dada pela função 20050030)( 23 ++−= qqqqC . a) Calcule o custo de fabricação de 10 unidades. b) Calcule o custo de fabricação da 10ª unidade da mercadoria. Resolução a) O custo de fabricação de 10 unidades é o valor da função custo total quando q = 10 logo, 200500010030100020010500103010)10( 23 ++⋅−=+⋅+⋅−=C 200.3200000.5000.3000.1)10( =++−=C assim, o custo para fabricar 10 unidades da mercadoria é R$ 3.200, 00 b) O custo da fabricação da 10ª unidade, é a diferença entre o custo de fabricação de 10 unidades e o custo de fabricação de 9 unidades. então, como 999.220095009309)9( 23 =+⋅+⋅−=C , temos: 201999.2200.3)9()10( =−=− CC o custo para fabricar a 10ª unidade é de R$ 201, 00 Exemplo 02 O processo mais rigoroso para determinar a frequência cardíaca máxima (FC (número de batimentos do coração por minuto nhado por um profissional. Quando realizamos algum esforço físico, para não termos dores (musculares e/ou articulares) nem problemas cardíacos, a freqüência cardíaca, não deve ultrapassar 85% de nossa FC Nessas condições, se uma pessoa tem 20 anos e é sedentário, qual será o limite máximo de bpm que deve atingir para não se sentir mal ao realizar alguma atividade física? Resolução xxFCMax −= 220)( ⇒ 20(MaxFC ⇒ 85% de 220 = 17020085,0 =⋅ Logo, 170)20( =MaxFC , ou seja, deverá atingir um máximo de 170 bpm Veja que estamos lidando com uma fórmula, onde o número de bpm é Nesse caso, o domínio é a idade e a Exemplo 03 Os dermatologistas definiram uma fórmula para calcular aproximadamente, a área poral de uma pessoa. A área, em m 3 2 11,0)( mmA ⋅= . Prof. Joaquim Rodrigues 39 O processo mais rigoroso para determinar a frequência cardíaca máxima (FC (número de batimentos do coração por minuto – bpm) é realizar um teste de esforço físico, acomp Mas, os fisiologistas, estabeleceram uma fórmula que permite qua quer pessoa conhecer o valor aproximado de sua freqüência cardí ca máxima, em função de sua idade. xxFCMax −= 220)( ou 2 205)( xxFCMax −= (esta deve ser usada por pessoas que praticam atividades físicas com regularidade) Onde x é a idade da pessoa, em anos. Quando realizamos algum esforço físico, para não termos dores (musculares e/ou articulares) nem problemas cardíacos, a freqüência cardíaca, não deve ultrapassar 85% de nossa FC e uma pessoa tem 20 anos e é sedentário, qual será o limite máximo de bpm que deve atingir para não se sentir mal ao realizar alguma atividade física? 20020220)20 =−= 170 , ou seja, deverá atingir um máximo de 170 bpm tamos lidando com uma fórmula, onde o número de bpm é função é a idade e a imagem será o número de batimentos cardíacos por minuto. Os dermatologistas definiram uma fórmula para calcular aproximadamente, a área poral de uma pessoa. A área, em m2 é calculada em função da massa ( Se uma pessoa possui 70 kg de massa, por exemplo, então sua área de superfície corporal será: 23 2 87,17011,0)70( mA =⋅= , onde o domínio é a massa (m) e a imagem Prof. Joaquim Rodrigues O processo mais rigoroso para determinar a frequência cardíaca máxima (FCMax) de um indivíduo bpm) é realizar um teste de esforço físico, acompa- Mas, os fisiologistas, estabeleceram uma fórmula que permite qual- proximado de sua freqüência cardía- (esta deve ser usada por pessoas que praticam Quando realizamos algum esforço físico, para não termos dores (musculares e/ou articulares) nem problemas cardíacos, a freqüência cardíaca, não deve ultrapassar 85% de nossa FCMax. e uma pessoa tem 20 anos e é sedentário, qual será o limite máximo de bpm que função da idade. será o número de batimentos cardíacos por minuto. Os dermatologistas definiram uma fórmula para calcular aproximadamente, a área da superfície cor- é calculada em função da massa (m) e é dada por: Se uma pessoa possui 70 kg de massa, por exemplo, então imagem será a área. Veja a situação: “ O Sr. Mário, 57 anos, apresenta diagnóstico de câncer de pulmão, estágio III B. O protocolo pr posto para essa patologia nesse estágio é CISPLATINA 50 mg/m mg/m2. Se o Sr. Mário, na última consulta estav tos. Veja que esse um problema simples de função, onde devemos inicialmente encontrar a área da s perfície corporal do Sr. Mário, para em seguida, com o uso de mais uma ferramenta matemática (regra de três simples) ter a condição para a prescrição médica. Resolução Vamos calcular a sua área de superfície corporal 23 2 11,28411,0)84( mA =⋅= Agora, resta calcular a dosagem para cada medicamento, u CISPLATINA 2, 11 m ETOPOSIDO Nos dois casos, deve ser administrado, aproximadamente105,5 mg 40 “ O Sr. Mário, 57 anos, apresenta diagnóstico de câncer de pulmão, estágio III B. O protocolo pr posto para essa patologia nesse estágio é CISPLATINA 50 mg/m2 e ETOPOSIDO também 50 Se o Sr. Mário, na última consulta estava com 84 kg, calcular a dosagem de cada um dos medicame Veja que esse um problema simples de função, onde devemos inicialmente encontrar a área da s perfície corporal do Sr. Mário, para em seguida, com o uso de mais uma ferramenta matemática e três simples) ter a condição para a prescrição médica. calcular a sua área de superfície corporal calcular a dosagem para cada medicamento, usando regra de três simples. 1 m2 50 mg 2, 11 m2 x x = 105,5 mg 1 m2 50 mg 2, 11 m2 y y = 105,5 mg Nos dois casos, deve ser administrado, aproximadamente 105,5 mg “ O Sr. Mário, 57 anos, apresenta diagnóstico de câncer de pulmão, estágio III B. O protocolo pro- e ETOPOSIDO também 50 a com 84 kg, calcular a dosagem de cada um dos medicamen- Veja que esse um problema simples de função, onde devemos inicialmente encontrar a área da su- perfície corporal do Sr. Mário, para em seguida, com o uso de mais uma ferramenta matemática regra de três simples. Prof. Joaquim Rodrigues 41 Exemplo 04 Em muitas ocasiões, o profissional, habituado a manejar o seu arsenal terapêutico no atendimento de adultos, pode ter dúvidas no estabelecimento das doses adequadas ao paciente infantil. Nesses casos, ele deve se valer de regras estabelecidas para o cálculo da dosagem em crianças, como: FÓRMULA DE CLARK (em função do peso da criança) Dppd ⋅= 70 )( onde: d é a dosagem da criança, em mg p é o peso da criança, em kg D é a dosagem do adulto, em mg FÓRMULA DE YOUNG (em função da idade da criança) D i iid ⋅ + = 12 )( onde: d é a dosagem da criança, em mg i é a idade da criança, em anos D é a dosagem do adulto, em mg FÓRMULA DE SHYRKEY (em função da área da superfície corporal) DAAd ⋅= 73,1 )( onde: d é a dosagem da criança, em mg A é área da superfície corporal, em m2 D é a dosagem do adulto, em mg a) Foi prescrito sulfato de codeina para uma criança de 3 anos de idade, sexo feminino e com desen- volvimento aparentemente normal. Sabendo-se que a posologia para adulto é de 30mg, calcular a posologia da criança. Resolução D i iid ⋅ + = 12 )( ⇒ 6 15 9030 123 3)3( ==⋅ + =d ⇒ mgd 6)3( = Veja que, o domínio é 3 e a imagem é 6. 42 b) Foi prescrito amoxil suspensão para uma criança de 3 anos de idade, pesando 13 kg e do sexo feminino. Sabendo-se que a posologia para adulto é de 500mg, calcular a posologia para essa cri- ança, em função de seu peso. Resolução Dppd ⋅= 70 )( ⇒ 86,92500 70 13)13( =⋅=d ⇒ mgd 93)13( ≅ Veja que o domínio é 13 e a imagem é 93. c) Calcular a posologia do ácido acetilsalicílico para uma criança de 4 anos de idade pesando 18kg em função de sua área de superfície corporal sabendo que a posologia para um adulto é de 500mg. Resolução 3 2 11,0)( mmA ⋅= 7555,01811,0)18( 3 2 =⋅=A DAAd ⋅= 73,1 )( mgd 36,218500 73,1 7555,0)7555,0( =⋅= Veja que o domínio é 0,7555 e a imagem é 218,36 Prof. Joaquim Rodrigues 43 EXERCÍCIOS Questão 01 Analise as relações abaixo, definidas por diagramas, e assinale com um X as letras correspondentes às funções. Nas funções, determine o domínio, o contradomínio e o conjunto imagem. 7 9 11 4 A B c) 2 6 5 4 7 10 13 15 21 A B b) 2 3 4 5 8 15 A B a) 1 7 11 44 a) b) c) d) 1 2 3 4 a b c A B A B A B 1 2 3 4 a b c 5 d 1 2 3 a b c d e 1 2 3 4 a b c A B Questão 02 Verifique se os diagramas abaixo definem função de A em B. Questão 03 Sejam os conjuntos dados A = {−1, 0, 1, 2} e B = { −3, 0, 3, 6, 9, 10}. Quais das relações a seguir são funções de A em B? a) {(−1, −3); (0, 0); (1, 3); (2, 6)} b) {(−1, 10); (0, 10); (1, 10); (2, 10)} c) {(−1, 0); (0, 0); (−1, 9); (2, 10); (1, 6)} d) {(−1, −3); (1, 3); (2, 9)} e) {(−1, 4); (2, 0); (0, 3); (3, 6); (1, 9)} Questão 04 Sejam A = {a, b, c, d} e B = {1, 2, 3, 4, 5}. Assinale a ÚNICA alternativa que define uma função de A em B. a) {(a, 1); (b, 3); (c, 2)} b) {(a, 3); (b, 1); (c, 5); (a, 1)} c) {(a, 1); (b, 1); (c, 1); (d, 1)} d) {(a, 1); (a, 2); (a, 3); (a, 4); (a, 5)} e) {(1, a); (2, b); (3, c); (4, d); (5, a)} Prof. Joaquim Rodrigues 45 a) b) c) d) y x y y y x x x a b a b a b a b Questão 05 Das figuras a seguir, a ÚNICA que representa o gráfico de uma função real )(xfy = , sendo [ ]bax ,∈ é: Questão 06 Qual dos gráficos abaixo constitui função no intervalo [1, 5]? Questão 07 Considere os conjuntos A = {−2, −1, 0, 1, 2} e B = {0, 1, 2, 3, 4, 5}. Determine o domínio, o contradomínio e o conjunto imagem da função f = {(x, y) ∈ A x B / 2xy = } Questão 08 Se 353)( 2 +−= xxxf , calcule: a) f(2) b) f(−1) c) f(0) Questão 09 Dadas as funções f e g, reais, definidas por 53)( 2 −= xxf e 14)( += xxg , determine o valor de )1()2( −− gf . 46 0 1 3 9 10 y 6 1 x Questão 10 Se 1 12)( + − = x x xf , então f(1): a) não existe b) é 2 c) é 2 1 d) vale zero Questão 11 Seja a função dada por 12)( 3 −= xxf . Nessas condições f(0) + f(−1) + f(1) vale: a) −3 b) −1 c) 0 d) 1 e) 3 Questão 12 A figura abaixo mostra o gráfico de uma função real cujo domínio e imagem são, respectivamente: a) [ ]10,1 e [ ]6,1 b) ] ]10,1 e [ [6,1 c) [ [10,1 e ] ]6,1 d) ] ]10,1 e [ ]6,1 Questão 13 Considere a função cuja lei é dada pela fórmula xxxf += 2)( . Obtenha: a) f(0) b) f(−1) c) o valor de x, tal que f(x) = 6 Questão 14 Dada a função 124)( 2 −−= xxxf , determine os valores reais de x para que se tenha: a) f(x) = 0 b) f(x) = −15 Prof. Joaquim Rodrigues 47 Questão 15 Seja − =∈= 24 2/),( x yIRxIRyxf uma relação. O domínio desta relação é igual a: a) IR+ b) IR c) −≠∈ 2 1/ xIRx d) {x ∈ IR / x ≠ 2} e) {x ∈ IR / x ≠ 2 e x ≠ −2} Questão 16 O domínio real da função 23)( += xxf é: a) IR+ b) −>∈ 3 2/ xIRx c) −≥∈ 3 2/ xIRx d) −<∈ 3 2/ xIRx e) −≠∈ 3 2/ xIRx Questão 17 Considere o gráfico da função f: A → B, e os conjuntos A = {−1, 0, 1, 2} e B = {−3, −1, 0 1}. Determine: a) f(−1) b) f(0) c) f(1) d) f(2) e) )1()2( )1(3 −+ ff f y x 1 2 −1 −3 1 48 y 7 6 −3 −4 45 x 0 Questão 18 O gráfico abaixo é de uma função de [ ]5,3− . Classifique como V ou F cada uma das afirmações: a) f(−3) = 7 b) f(0) = 0 c) f(4) = 0 d) f(5) = 0 e) 0 2 9 < f f) f(3) < 0 g) f(5) − f(−3) = −11 h) [ ]7,4)(Im −=f Questão 19 Um estudo sobre a eficiência de operários do turno da manhã de certa fábrica indica que um operário médio, que chega ao trabalho às 8 horas da manhã, monta, x horas depois de iniciado o expediente, um número de rádios transistores, que é determi- nado pela função xxxxf 156)( 23 ++−= . a) Quantos rádios o operário terá montado às 10 horas da manhã? b) Quantos rádios o operário terá montado entre 9 e 10 horas da manhã? Questão 20 Durante a última campanha de vacinação, representantes do Ministério da Saúde constataram que o custo para vacinar x% da população infantil era de aproximadamente x x xf − = 200 150)( milhões de reais. a) Qual o domínio da função f? b) Para que valores de x, no contexto do problema, f(x) tem interpretação prática? c) Qual foi o custo para vacinar os primeiros 50% das crianças? d) Qual foi o custo para que os 50% restantes fossem vacinados? e) Que porcentagem foi vacinada, ao terem sido gastos 37, 5 milhões de reais? Absorção (mg / dia) Ingestão (mg / dia)20 18 A B Questão 21 Uma instituição iniciou um programa para arrecadação de fundos. Estima x x xf − = 150 10)( semanas para arrecadar a) Qual o domínio da função f? b) Para que valores de x, no contexto do problema, c) Qual o tempo necessário para arrecadar 50% do valor desejado? d) Qual o tempo necessário para arrecadar 100% do valor desejado? Questão 22 Através de um estudo sobre o consumo de energia elétrica de uma fábrica, chegou C = 400t, em que C é o consumo em kWh e t é o t a) Qual o consumo de energia elétrica dessa fábrica em oito dias? b) Quantos dias são necessários para que o consumo atinja 4800 kWh? c) Se a empresa adquirir uma nova máquina que consuma 200 kWh diários, qual deve ser a equação que descreve o consumo total da fábrica em função do tempo? Questão 23 Observe o gráfico, em que o segmento AB é paralelo ao eixo das abscissas. Esse gráfico representa a ingestão de certo composto, em mg/dia, e sua absorção pelo organi mo,também em mg/dia. A única afirmativa FALSA relativa ao gráfico é a) A razão entre a quantidade absorvida e a quantidade ingerida é constante. b) A absorção resultante da ingestão de mais de 20 mg/dia é igual a absorção resultante da ingestão de 20 mg/dia. c) Para ingestão acima de 20 mg/dia, quanto maior a ingestão, menor a porcentagem absorvida do composto ingerido. d) Para ingestão de até 20 mg/dia, a absorção é proporcional à quantidade ingerida. Prof. Joaquim Rodrigues 49 Ingestão (mg / dia) B iciou um programa para arrecadação de fundos. Estima-se que serão necessários semanas para arrecadar x% do valor desejado. , no contexto do problema, f(x) tem interpretação prática? para arrecadar 50% do valor desejado? Qual o tempo necessário para arrecadar 100% do valor desejado? Através de um estudo sobre o consumo de energia elétrica de uma fábrica, chegou C = 400t, em que C é o consumo em kWh e t é o tempo em dias. Qual o consumo de energia elétrica dessa fábrica em oito dias? Quantos dias são necessários para que o consumo atinja 4800 kWh? Se a empresa adquirir uma nova máquina que consuma 200 kWh diários, qual deve ser a equação e o consumo total da fábrica em função do tempo? Observe o gráfico, em que o segmento AB é paralelo ao eixo das abscissas. Esse gráfico representa a ingestão de certo composto, em mg/dia, e sua absorção pelo organi A única afirmativa FALSA relativa ao gráfico é A razão entre a quantidade absorvida e a quantidade ingerida é constante. A absorção resultante da ingestão de mais de 20 mg/dia é igual a absorção resultante da ingestão de 20 mg/dia, quanto maior a ingestão, menor a porcentagem absorvida do Para ingestão de até 20 mg/dia, a absorção é proporcional à quantidade ingerida. Prof. Joaquim Rodrigues se que serão necessários tem interpretação prática? Através de um estudo sobre o consumo de energia elétrica de uma fábrica, chegou-se à equação Se a empresa adquirir uma nova máquina que consuma 200 kWh diários, qual deve ser a equação Esse gráfico representa a ingestão de certo composto, em mg/dia, e sua absorção pelo organis- A absorção resultante da ingestão de mais de 20 mg/dia é igual a absorção resultante da ingestão de 20 mg/dia, quanto maior a ingestão, menor a porcentagem absorvida do Para ingestão de até 20 mg/dia, a absorção é proporcional à quantidade ingerida. 50 Questão 24 A densidade do ar seco à pressão de uma atmosfera e à temperatura de T graus centígrados é dada pela expressão litrogramas T D / 0036,01 308,1 + = Nessas condições, uma densidade de 1, 2 grama / litro corresponde a uma temperatura de: a) 24, 5º C b) 25º C c) 25, 5º C d) 26º C Questão 25 O comprimento de uma barra de metal varia com a temperatura T de acordo com a equação TTL ⋅+= 001,0100)( , sendo T em graus Celsius (º C) e L em centímetros (cm). Com base na informação acima, responda: a) Qual é o comprimento dessa barra a 10º C b) A que temperatura o comprimento é de 100, 01 cm? Questão 26 Uma caixa d’água tem capacidade para 1.000 litros. Quando ela está com 200 litros, uma torneira é aberta e despeja na caixa 25 L/min. a) Obtenha uma fórmula que relaciona a quantidade de água na caixa y (em litros) em função do tempo x ( em minutos). b) Quanto tempo transcorre do momento em que a torneira é aberta até o enchimento total da caixa? Questão 27 Um clínica de fisioterapia cobra R$ 50, 00 de matrícula e mais R$ 10, 00 por sessão de fisioterapia. Qual a expressão que representa a quantia y (em reais) a ser paga por um paciente que fez x sessões de fisioterapia? a) xy )1050( += b) 5010 += xy c) 1050 += xy d) 5010 += xy e) 1050 −= xy Questão 28 Em uma experiência com camundongos foi observado que o tempo requerido para um camundongo percorrer um labirinto era dado pela função += n nf 123)( minutos. Com relação a essa experiên- cia, pode-se afirmar que um camundongo: a) consegue percorrer o labirinto em menos de três minutos; b) gasta 5 minutos e 40 segundos para percorrer o labirinto na quinta tentativa; c) gasta 8 minutos para percorrer o labirinto na terceira tentativa; d) percorre o labirinto em 4 minutos na décima tentativa; e) percorre o labirinto, numa das tentativas, em 3 minutos e 30 segundos. Prof. Joaquim Rodrigues 51 Questão 29 O índice de massa corporal, indicado por IMC, é dado pela fórmula: 2)(altura pesoIMC = (peso em kg e altura, em m). Considere a seguinte tabela: IMC Situação 18, 5 a 24, 9 peso normal 25 a 29 sobrepeso (acima do peso) 30 a 39 Obeso Maior que 40 obesidade grave Com base nas informações anteriores, se uma pessoa pesa 60 kg e tem altura igual a 1,60m, então essa pessoa: a) está com obesidade grave b) está com sobrepeso c) está com peso normal d) é obesa Questão 30 A área da superfície corporal pode ser calculada aproximadamente pela fórmula de Mosteller, 60 hp A ⋅ = , onde A é a área em m2, p é o peso em kg e h, é a estatura em cm. Assim sendo, calcule: a) a área da superfície corporal de uma pessoa que pesa 80 kg e tem 1,8 m de altura. b) o percentual de aumento da área corporal de uma pessoaadulta, caso o seu peso altere de 70 kg para 84,7 kg. Questão 31 No que se refere a dosagem de medicamentos para crianças, a informação mais segura é a fornecida pelo fabricante e que está contida na bula. Na ausência de uma dose específica poder-se-á fazer uma aproximação com base na idade, peso ou superfície corporal. A fórmula de Clark, Dppd ⋅= 70 )( , onde d é a dosagem da criança, em mg, p é o peso da criança, em kg e D é a dosagem do adulto em mg, calcula a dose em função do peso. Um médico receitou à Ana, que tem 6 anos, 30 mg de um medicamento em que a dosagem para um adulto é de 84 mg. Qual o peso de Ana? Questão 32 Pesquisas desenvolvidas por matemáticos e indústrias de calçados determinaram que existe uma fun- ção, relacionado o número do calçado e o tamanho do pé da pessoa. A função tem a seguinte expres- são matemática 4 285 + = pN (onde N representa o número do calçado e p o tamanho do pé). a) De acordo com a função, qual seria o número do calçado de uma pessoa cujo pé mede 24 cm (a- proximadamente)? b) Ainda pela fórmula, qual o tamanho do pé (aproximadamente) de uma pessoa que calça 42? 52 Prof. Joaquim Rodrigues 53 FUNÇÃO DE 1º GRAU Veremos, a partir daqui algumas funções elementares, a primeira delas é a função de 1º grau, que estabelece uma relação de proporcionalidade. Podemos então, definir a função de 1º grau ou função afim, como sendo aquela função que tem a forma nmxxf +=)( , sendo m e n números reais. Exemplos: a) f(x) = −3x + 12 onde m = −3 e n = 12 b) y = 2x − 6 onde m = 2 e n = −6 NOTA � Se m ≠ 0 e n = 0, então f(x) = mx é denominada função linear. � Se m = 1 e n = 0, então f(x) = x é denominada função identidade. � Se m = 0, então f(x) = n é denominada função constante. Questão 01 Dadas as funções f de IR em IR, identifique com um X, aquelas que são do 1º grau. a) ( ) 173)( −= xxf b) ( ) 17)( +−= xxf c) ( ) 123)( 2 −= xxg d) ( ) xxf 1734)( −= e) ( ) 3 23)( −= xxh f) ( ) 5 7 3 2 −= xy g) ( ) 5 12)( += x xf h) ( ) 53 += xy Questão 02 Identifique como (A) afim, (L) linear, (I) identidade ou (C) constante, cada uma das funções a seguir: a) ( ) 53 += xy b) ( ) xy 17−= c) ( ) xy 33 −= d) ( ) xy 5 2 = e) ( ) xxf =)( f) ( ) 13=y g) ( ) 1)( −=xf h) ( ) 3 )( xxf −= i) ( ) xxf −=)( j) ( ) 7)( −=xf k) ( ) 5 173)( +−= xxf 54 Questão 03 Dada a função 23)( −= xxf , calcule: a) )1(f b) )2(f c) )0(f d) )2(−f e) 3 2f f) )3(f ZERO OU RAIZ DA FUNÇÃO DE 1º GRAU Como o próprio nome diz zero ou raiz da função de 1º grau f(x) = mx + n é o valor de x que anula esta função, isto é, que torna f(x) = 0 ou 0=y . Exemplo: Calcular o zero (ou raiz) de 82)( += xxf . Resolução: basta igualar a função f(x) a zero, assim: f(x) = 0 ⇒ 082 =+x ⇒ 82 −=x ⇒ 4−=x Note que o valor encontrado (−4) é o que torna a função nula, observe: 82)( += xxf ⇒ 0888)4(2)4( =+−=+−⋅=−f ⇒ 0)4( =−f Perceba que nesse caso, para 4−=x , temos 0=y ou )0,4(− Questão 04 Calcular o zero (ou raiz) das seguintes funções: a) 3)( −= xxf b) 42)( +−= xxf c) xxf 3)( = d) xy 5−= e) xy = f) 6 5 3 2 += xy Prof. Joaquim Rodrigues 55 GRÁFICO DA FUNÇÃO DE 1º GRAU A representação gráfica de uma função de 1º grau é feita através de uma reta. Para fazer o esboço desse gráfico, basta determinar dois pontos quaisquer no plano cartesiano. Para uma melhor comodi- dade, procuramos tomar pontos mais fáceis de trabalhar, de forma que favoreça o esboço. Exemplo Fazer o esboço do gráfico da função 62)( −= xxf Resolução: A função é 62 −= xy Podemos tomar aleatoriamente dois pontos quaisquer, mas é claro que não vamos tomas valores pe- quenos demais, ou grandes demais, ou com radicais, etc, para não termos o trabalho de fazer muitas contas. Assim, vamos escolher 2 e 4, por exemplo. Para 2=x ⇒ 264622 −=−=−⋅=y ⇒ 2−=y , cujo ponto será )2,2( − Para 4=x ⇒ 268642 =−=−⋅=y ⇒ 2=y , cujo ponto será )2,4( Veja que agora, temos a seguinte tabela de valores, com o respectivo gráfico: x y 2 −2 4 2 NOTA: Se calcularmos o zero (ou raiz) desta função 62)( −= xxf , teremos: 062 =−x ⇒ 62 =x ⇒ 3=x cujo ponto será )0,3( e que é, exatamente onde a reta corta o eixo x. CONCLUSÃO: A raiz de uma função é o ponto onde o seu gráfico corta o eixo x. −2 −1 1 2 1 2 3 4 x y 56 COEFICIENTE ANGULAR Vamos considerar a função 62)( −= xxf e o seu gráfico, e vamos ampliar um pouco a tabela de valores: x y −2 −10 −1 −8 0 −6 1 −4 2 −2 3 0 4 2 Agora, vamos chamar de variação de y, a diferença entre dois valores quaisquer de y e representar por ∆y. Exemplo: 2108)10(8 =+−=−−−=∆y 286)8(6 =+−=−−−=∆y 264)6(4 =+−=−−−=∆y 242)4(2 =+−=−−−=∆y . . . . . . . . . Note que, também nesse caso, a diferença é sempre uma constante. Se dividirmos a variação de y, pela variação de x, temos 1 2 = ∆ ∆ x y ⇒ 2= ∆ ∆ x y . Essa razão x y ∆ ∆ é uma taxa, chamada taxa de variação. Perceba que uma característica particular das funções de 1º grau, é que elas crescem sempre a uma taxa constante. Vamos chamar de variação de x, à diferença entre dois valores quaisquer de x e vamos representar por ∆x. Exemplo: 121)2(1 =+−=−−−=∆x 110)1(0 =+=−−=∆x 101 =−=∆x 112 =−=∆x . . . Note que essa diferença é sempre constante. Prof. Joaquim Rodrigues 57 Veja o gráfico: Veja que α é o ângulo formado entre o eixo x e a reta no sentido anti-horário (esse ângulo é chamado inclinação da reta). No triângulo APB formado, podemos observar que o ângulo α=BAP ˆ , já que são ângulos corres- pondentes. Nesse triângulo APB, a taxa de variação 1 2 = ∆ ∆ x y , nada mais é que a tangente do ângulo α, observe: x y PA PB tg ∆ ∆ ===α 1 2 e como AB yyy −=∆ e AB xxx −=∆ , então AB AB xx yy tg − − =α . Se representarmos αtg por m, temos α= tgm , e dizemos que m é o coeficiente angular da reta. Veja, então, que o coeficiente angular da reta é a taxa de variação. 2 4 y 3 4 5 ∆x = 5 − 4 = 1 ∆y = 4 − 2 = 2 x P A B α y x α α P A B 3 58 Vamos analisar as seguintes situações: Situação 1 Sabe-se que a função baxxf +=)( , passa pelos pontos (2, 4) e (5, 13). a) Escreva essa função b) Calcule f(4) Resolução a) a função baxxf +=)( ou baxy += passa pelos pontos (2, 4) e (5, 13), cuja taxa de variação ou coeficiente angular é: 3 9 25 413 = − − =a ⇒ 3=a agora,
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