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Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 1 3 FUNÇÃO POLINOMIAL DO 1º GRAU O objetivo deste capítulo é o estudo das funções polinomiais de 1º grau. Porém, abordam-se inicialmente diferentes conceitos que são essenciais para a compreensão deste conteúdo. 3.1 EQUAÇÕES E INEQUAÇÕES DO 1º GRAU Toda equação do tipo ax + b = 0 é uma equação do 1º grau onde: 𝐚 e 𝐛 são números Reais e 𝐚 ≠ 0. O maior expoente da incógnita nesta equação é 1. Exemplos: a) 2x + 5 = 21 2𝑥 − 16 = 0 b) 1 2 x + 5 = 3 5 x – x + 4 9 10 x + 1 = 0 A solução de uma equação é o valor para o qual a equação é verdadeira. O valor numérico da equação é o valor da incógnita que satisfaz a igualdade. Exemplo: a) Para provar que x = −2 é uma solução da equação x3 − x + 6 = 0, deve-se substituir o valor −2 na equação e encontrar como resultado zero. x3 − x + 6 = 0 (−2)3 – (−2) + 6 = − 8 + 2 + 6 = 0. Logo, −2 é raiz da equação. Para resolver uma equação do 1º grau devem-se utilizar os princípios aditivo e multiplicativo, definidos como: a) Princípio aditivo: quando se adiciona um mesmo número aos dois membros de uma equação obtêm-se uma nova equação de mesmo valor que a primeira. b) Princípio multiplicativo: quando se multiplica um mesmo número aos dois membros de uma equação obtêm-se uma nova equação de mesmo valor que a primeira. Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 2 Uma equação de 1º grau pode ser “comparada” com uma balança de dois pratos em equilíbrio. Fonte: http://www.objetivo.br/ConteudoOnline/mp/ Expressando-se a situação apresentada na balança temos: 750 + x = 3x + 100. Aplicam- se os dois princípios (aditivo e multiplicativo) para resolvê-la. 750 + x = 3x + 100 750 -100 + x = 3x + 100 - 100 Princípio aditivo: eliminar “100” 650 + x = 3x 650 + x – x = 3x – x Princípio aditivo: eliminar “x” 650 = 2x 650 2 = 2𝑥 2 Princípio multiplicativo: eliminar “2” 325 = x Raiz da equação; solução da equação. Verificando se a solução encontrada está correta: 750 + x = 3x + 100 (Substituindo x pelo valor encontrado, isto é, x = 325) 750 + 325 = 3. 325 + 100 1 075 = 1075, logo a resolução está correta. 3.1.1 Resolução de Equações do 1º grau ou Equações lineares Considere o conjunto Universo os números Reais. Determine o conjunto verdade da equação ou o conjunto solução resolvendo a equação utilizando os princípios aditivo e multiplicativo. Exemplos: 1) Dado U = ℝ, resolva as equações: Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 3 a) x + 5 = 12 x + 5 = 12 Subtrair “5” dos dois lados da equação. x + 5 − 5 = 12 − 5 x = 7 V = {7} b) −x + 6 = 1 −x + 6 = 1 Subtrair “6” dos dois lados da equação. −x + 6 − 6 = 1 − 6 −x = −5 Multiplicar por (-1) x = 5 V = {5} c) 3x 2 + 4 = 2x − 6 3x 2 + 4 = 2x − 6 Multiplicar por “2” 3x 2 . 2 + 4 . 2 = 2x . 2 − 6 . 2 3x + 8 = 4x − 12 Adicionar “12” 3x + 8 + 12 = 4x − 12 + 12 3x + 20 = 4x Subtrair “3x” 3x − 3x + 20 = 4x − 3x 20 = x V = {20} 3.1.2 Inequações do 1º grau ou Inequações lineares Usa-se desigualdade para descrever, por exemplo, a ordem dos números sobre a reta dos números Reais. A definição de uma inequação linear em x pode ser escrita na forma: ax + b ≤ 0; ax + b ≥ 0; ax + b < 0; ax + b > 0. As desigualdades possuem propriedades que devem ser observadas quando vamos resolvê-las. São elas: a) Princípio aditivo: quando se adiciona um mesmo número aos dois membros de uma desigualdade, obtêm-se uma nova desigualdade de mesmo sentido que a primeira. b) Princípio multiplicativo: Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 4 1) Quando se multiplica ou se divide os dois membros de uma desigualdade por um mesmo número positivo, obtêm-se uma nova desigualdade de mesmo sentido que a primeira. 2) Quando se multiplica ou se divide os dois membros de uma desigualdade por um mesmo número negativo, obtêm-se uma nova desigualdade com sentido invertido. Resolver uma inequação em x significa encontrar todos os valores de x para os quais a inequação é verdadeira. Uma solução de uma inequação em x é um valor de x que satisfaz a desigualdade. O conjunto de todas as soluções de uma inequação é o que chamamos de conjunto verdade ou conjunto solução. O conjunto das soluções de uma inequação linear forma um intervalo de números Reais. Exemplos: 1) Dado U = ℝ, resolva as inequações: a) 3(x − 1) + 2 ≤ 5x + 6 3(x − 1) + 2 ≤ 5x + 6 Resolver os parênteses 3x − 3 + 2 ≤ 5x + 6 Operar com os termos semelhantes 3x − 1 ≤ 5x + 6 Subtrair 3x 3x − 3x − 1 ≤ 5x − 3x + 6 −1 ≤ 2x + 6 Subtrair 6 −1 − 6 ≤ 2x + 6 − 6 −7 ≤ 2x Dividir por 2 − 7 2 ≤ 2x 2 − 7 2 ≤ x V = {x ∈ ℝ|x ≥ − 7 2 } ou [− 7 2 , +∞[ b) −3 < 2x+5 3 ≤ 5 −3 < 2x+5 3 ≤ 5 Multiplicar por 3 3. (−3) < 3 . 2x+5 3 ≤ 3.5 −9 < 2x + 5 ≤ 15 Subtrair 5 −9 − 5 < 2x + 5 − 5 ≤ 15 − 5 −14 < 2x ≤ 10 Dividir por 2 −14 2 < 2x 2 ≤ 10 2 −7 < x ≤ 5 V = {x ∈ ℝ| − 7 < x ≤ 5} ou ]−7, 5] Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 5 c) −2x + 7 > 0 −2x + 7 > 0 Subtrair 7 −2x + 7 − 7 > 0 − 7 −2x > −7 Dividir por 2 −2x 2 > − 7 2 −x > −7 Multiplicar por (-1). Cuidado! Inverter o sinal de desigualdade. (−1). (−x) > (−1). (−7) x < 7 V = {x ∈ ℝ| x < 7} ou ]−∞, 7[ 3.2 RELAÇÃO Para compreender uma função é necessário que se compreenda o que é uma relação. Porém, para a compreensão de relação necessita-se de outros conceitos, como o de par ordenado, produto cartesiano e relação binária. 3.2.2 Par ordenado Denomina-se par todo conjunto formado por 2 elementos. Temos então que {1, 2}, {2, 1}, {3, 2}, {2, 3} são pares de modo que {1, 2}={2, 1} e {3, 2}={2, 3}, ou seja a ordem dos elementos do conjunto não influencia na definição do mesmo. Determinadas situações necessitam que sejam consideradas a ordem dos elementos. Quando dizemos que um terreno tem as dimensões de 10m de frente e 20m de comprimento dizemos que o terreno mede 10x20, ou seja, a primeira informação é referente à dimensão frontal do terreno e a segunda refere-se ao comprimento. A informação 20x10 significa que o terreno tem 20m de frente e 10 de comprimento. Na Matemática nas situações em que são utilizadas 2 informações em conjunto, onde a ordem é importante, faz-se uso do par ordenado (a, b) para designar o elemento que tem as informações a e b, e cuja ordem é relevante, de modo que: (a, b) = (c, d) ⟺ a = c e b = d. Dessa maneira para a ≠ b, temos que (a, b) ≠ (b, a), como no exemplo: (a, b) = (largura, comprimento) ⟺ a = largura e b = comprimento (a, b) = (x, y) ⟺ a = x e b = y, para x e y as coordenadas do ponto no plano cartesiano. Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 6 3.2.3 Produto cartesiano Sejam A e B conjuntos não vazios. O conjunto de pares ordenados (x, y) quepode ser formado, tal que x pertence a A e y pertence a B, denomina-se produto cartesiano de A e B. Notação: A x B = {(x, y)|x ∈ A e y ∈ B}. Note que todos os elementos de A estão relacionados com todos os elementos de B, como nos exemplos: 1) Para A = {1, 2, 3} e B = {−2 , 2}, o produto cartesiano de A em B é dado por: A x B = {(1, −2); (1 , 2); (2, −2); (2 , 2); (3 , −2); (3 , 2)} 2) Para A = {1, 2, 3} e B = {−2 , 2}, o produto cartesiano de B em A é dado por: B x A = {(2 , 1); (2 , 2); (2 , 3); (−2, 1); (−2, 2); (−2 , 3)} _________________________________________________________________________ ATIVIDADES 1) Para A = {1, 2, 3} e B = {−2 , 2}, o produto cartesiano de A em A é dado por: 1 2 3 2 -2 (1,2) (1,-2) (2,2) (2,-2) (3,2) (3,-2) A B Domínio Imagem (2,1) (2,2) (2,3) (-2,1) (-2,2) (-2,3) 1 2 3 A 2 -2 B Domínio Imagem Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 7 2) Para A = {1, 2, 3} e B = {−2 , 2}, o produto cartesiano de B em B é dado por: RESPOSTAS 1) A x A = A2 = {(1,1); (1,2); (1,3); (2,1); (2,2); (2,3); (3,1); (3,2); (3,3)} 2) B x B = B2 = {(−2, −2); (−2,2); (2, −2); (2,2)} ___________________________________________________________________________ 3.2.4 Relação Binária Dados os conjuntos A, B denomina-se relação binária de A em B, todo subconjunto R de A x B, de maneira que R ⊂ A x B, de modo que R é o conjunto composto dos pares ordenados (x, y), tal que x ∈ A e y ∈ B, onde x e y estão associados entre si mediante um critério de relacionamento ou seja, R = {(x, y) ∈ A x B|x se relaciona com y}. Exemplos: 1) Para A = {2, 3, 4} e B = {2, 3, 4, 5} temos que: A x B = {(2,2), (2,3), (2,4), (2,5), (3,2), (3,3), (3,4), (3,5), (4,2), (4,3), (4,4), (4,5)} (Estes são todos os pares possíveis do produto cartesiano A x B). 1a) Para R1, composto pelos pares ordenados de A x B, tal que x = y, ou seja: (Dentre todos os pares formados escolhe-se os que obedecem à lei de formação desta relação, ou seja, todos os pares em que x = y). R1 = {(x, y) ∈ A x B|x = y}, temos R1 = {(2,2), (3,3), (4,4)}. b) Para R2 de A x B composto pelos pares ordenados tal que x ≠ y, ou seja: (Dentre todos os pares formados escolhe-se os que obedecem à lei de formação desta relação, ou seja, todos os pares em que x ≠ y). R2 = {(x, y) ∈ AxB|x ≠ y}, temos: R2 = { (2,3), (2,4), (2,5), (3,2), (3,4), (3,5), (4,2), (4,3), (4,5)} Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 8 3.2.5 Gráfico de uma relação O plano cartesiano é representado por duas retas Reais orientadas (eixos), perpendiculares entre si, com a sua intersecção denominada Origem. O eixo horizontal é denominado eixos das abscissas e o eixo vertical é denominado eixo das ordenadas. A representação gráfica de uma relação é realizada pela marcação dos pares ordenados (x, y) ∈ R no plano cartesiano, de modo que (x, y) corresponde às coordenadas de um ponto no plano, para x representado nas abscissas e y nas ordenadas. A origem é representada pelo par ordenado (0, 0), ou seja, x = 0 e y = 0. Exemplos: 1) Para a relação R = { (2,3), (2,4), (2,5), (3,2), (3,4), (3,5), (4,2), (4,3), (4,5)}, temos a representação gráfica dada por: (Observe cada um dos pares da relação R representados no gráfico). 2) Para a relação W = {(x, y) ∈ ℝ2|1 < x ≤ 3 e 2 ≤ y < 4} temos a representação gráfica dada por: (Observe que x é aberto em 1 e fechado em 3, enquanto y é fechado em 2 e aberto em 4. (Por isso, no gráfico, no contorno do quadrado hachurado, utiliza-se tracejados e linhas contínuas). x y Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 9 3) Para a relação G = {(x, y) ∈ ℝ2 | 1 < x ≤ 4 e y = x} temos a representação gráfica dada por: (Outra vez tome cuidado com “aberto” e “fechado”). 3.2.6 Domínio e Imagem Seja R uma relação em A x B, ou seja, R = {(x, y) ∈ A x B|xRy}, denomina-se Domínio de R o conjunto de todos os valores de 𝐱 dos pares ordenados da relação R. Seja R uma relação em A x B, ou seja, R = {(x, y) ∈ A x B|xRy}, denomina-se Imagem de R o conjunto de todos os valores de 𝐲 dos pares ordenados da relação R. Exemplos: a) Para R = {(−2,1), (−2, 2), (0,1), (1, 2), (1, 3)}, determine o Domínio e a Imagem da relação. D = {−2, 0, 1} (Todos os valores de x, sem repetir os elementos do conjunto). x y x y Aberto em x Aberto em y Aberto Fechado Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 10 Im = {1, 2, 3} (Todos os valores de x, sem repetir os elementos do conjunto). b) Para a relação W dada pelo gráfico, determine o domínio e a imagem. (Cuidado com as linhas fechadas e as tracejadas). D = {x ∈ ℝ|3 < x < 8} ou D = ]3, 8[ Im = {y ∈ ℝ|1 ≤ y ≤ 7} ou Im = [1, 7] c) Para a relação H dada pelo gráfico, determine o domínio e a imagem. (Outra vez tome cuidado com o aberto ou fechado). D = {x ∈ ℝ|−1 ≤ x ≤ 4} ou D = [−1, 4] Im = {y ∈ ℝ| − 0,5 ≤ y ≤ 2} ou Im = [−0,5 , 2] d) Para a relação I dada pelo gráfico, determine o domínio e a imagem. x y x y Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 11 D = {x ∈ ℝ|0 ≤ x ≤ 3} ou D = [0; 3,5] (Observe no gráfico o primeiro ponto e o último ponto no eixo x). Im = {y ∈ ℝ|0 ≤ y ≤ 2} ou Im = [0, 2] (Observe no gráfico o primeiro ponto e o último ponto no eixo x). __________________________________________________________________________ ATIVIDADES 1) Dados os gráficos, determine o Domínio e a Imagem. a) b) c) d) x y x y x y x y x y Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 12 RESPOSTAS a) D = {x ∈ ℝ|0,5 ≤ x < 2} ou [0,5; 2[ Im = {y ∈ ℝ|1 ≤ y < 2} ou [1; 2[ b) D = {x ∈ ℝ|0,5 ≤ x < 3,5} ou [0,5; 3,5[ Im = {y ∈ ℝ|0,5 ≤ y < 2,5} ou [0,5; 2,5[ c) D = {x ∈ ℝ|1 ≤ x ≤ 4} ou [1, 4] Im = {y ∈ ℝ|1 ≤ y ≤ 1} ou [1, 5] d) D = {x ∈ ℝ|2 ≤ x < 4} ou [2, 4[ Im = {y ∈ ℝ|1 < y ≤ 5} ou ]1, 5]__________________________________________________________________________ 3.3 FUNÇÕES Em várias situações do cotidiano depara-se com a necessidade de relacionarem-se duas grandezas. Por exemplo, ao se colocar uma chaleira com água no fogo e, se for feito o acompanhamento da temperatura da água, verifica-se que, com o passar do tempo, a temperatura da água aumenta. Logo se tem uma relação entre a temperatura da água e o tempo, ou seja, a temperatura da água pode ser determinada em função do tempo. Em uma viagem de carro a distância percorrida, ou os quilômetros rodados, aumentam conforme passa o tempo da viagem, estabelece-se então a relação entre quilômetros percorridos e o tempo, ou seja, a distância percorrida pode ser determinada em função do tempo. Um alpinista, ao subir uma montanha, verifica que a temperatura diminui conforme a altura em que se encontra. Logo se pode estabelecer uma relação entre altura e temperatura, ou seja, pode-se determinar a temperatura em função da altura. Deste modo a noção intuitiva de função é a relação de duas grandezas, de maneira que o valor de uma delas pode ser determinado em função do valor da outra. Definição: Dados 2 conjuntos A e B não vazios, uma função é uma relação f de A em B, onde cada elemento de A tem um único elemento correspondente de B. Exemplos: Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 13 a) Para as relações f = {(x, y) ∈ AxB |xRy}, para R o critério de relacionamento entre x e y, temos que: Esta relação é uma função, pois para cada x ∈ A existe um y ∈ B. Note que existem elementos em B que “sobram” na relação. Isto não impede que seja uma função. Esta relação é uma função, pois para cada x ∈ A existe um y ∈ B. Note que para cada elemento de A se tem somente uma seta partindo do mesmo. Esta relação não é uma função, pois alguns x ∈ A se relacionam com mais de um y ∈ B. Note que para x = 2 se tem y = 2 e y = 4. b) Para as relações 𝑓 = {(𝑥, 𝑦) ∈ ℝ2 |𝑥𝑅𝑦}, para 𝑅 o critério de relacionamento entre 𝑥 e 𝑦, temos que: A relação é função, pois para cada x ∈ ℝ existe um y ∈ ℝ. A relação é função, pois para cada 𝑥 ∈ ℝ existe um 𝑦 ∈ ℝ. A relação não é função, pois para cada 𝑥 ∈ ℝ se tem dois 𝑦 ∈ ℝ. No ponto 𝑥 = 1, temos 𝑦 = 2 e 𝑦 = 4. Note que para todos os valores de 𝑥 se tem dois valores em 𝑦, logo não é uma função. O critério de relacionamento geralmente é uma sentença aberta y = f(x) que expressa a lei, ou regra, mediante a qual para um dado valor x, determina-se um valor de y tal que (x, y) ∈ f, isto é, a relação f = {(x, y)|x ∈ A, y ∈ B e y = f(x)}. Notação: Para representarmos uma função 𝑓, definida em A com imagem em B de acordo com a lei de correspondência 𝑦 = 𝑓(𝑥), usamos: x y x y x y Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 14 𝑓: 𝐴 → 𝐵 𝑥 ↦ 𝑓(𝑥) ou 𝐴 𝑓 → 𝐵 𝑥 ↦ 𝑓(𝑥) Exemplos: a) Seja A = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6} e a função 𝑓: 𝐴 → ℕ e 𝑥 ↦ 𝑥 + 1 Observe que o conjunto A tem poucos elementos, e por isso é possível representar por extensão o conjunto dos pares ordenados que pertença a função f de A em ℕ, para x ∈ A e y = x + 1. Logo: f(x) = {(0,1), (1,2), (2,3), (3,4), (4,5), (5,6), (6,7)}. Este conjunto de pares ordenados foi formado da seguinte maneira: Elementos de A valor de x 𝒚 = 𝒙 + 𝟏 Par ordenado (x, y) 0 y = 0 + 1 = 1 (0, 1) 1 y = 1 + 1 = 2 (1, 2) 2 y = 2 + 1 = 3 (2, 3) 3 y = 3 + 1 = 4 (3, 4) 4 y = 4 + 1 = 5 (4, 5) 5 y = 5 + 1 = 6 (5, 6) 6 y = 6 + 1 = 7 (6, 7) O Domínio e a Imagem são dados por: D = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6} (Todos os valores de x). Im = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} (Todos os valores de y). A representação da função 𝑓(𝑥) no plano cartesiano é dada pelo gráfico: Observação: No gráfico da representação de f(x) note que apenas foram “marcados” os pontos que representam o par ordenado (sem uní-los). Isso se deve a estarmos trabalhando, neste x y Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 15 exemplo, com o conjunto dos números Naturais. Isto é, estamos trabalhando com uma grandeza discreta. b) Para a mesma função f de A em ℝ, para x ∈ A e y = x + 1 com A, um intervalo fechado, dado por A = {x ∈ ℝ|0 ≤ x ≤ 6}, temos que: f: A → ℝ, x ↦ x + 1 Como o conjunto A é um subconjunto dos Reais, o mesmo tem infinitos elementos, não sendo possível representar a função por extensão como no exemplo anterior. No plano cartesiano a função é representada pelo gráfico: Para função f(x), temos que os conjuntos Domínio e Imagem são respectivamente dados por D = {x ∈ ℝ|0 ≤ x ≤ 6} e Im = {y ∈ ℝ|1 ≤ y ≤ 7}. Observação: Neste gráfico unimos os pontos, isto é, traçamos uma reta ligando-os. Neste exemplo estamos trabalhando no conjunto dos números Reais e, portanto, com grandezas contínuas. 3.3.1 Características das funções A análise matemática das características das funções permite uma compreensão do comportamento das grandezas representadas pelas mesmas. Por exemplo, para uma chaleira com água no fogo por um determinado período de tempo, podemos determinar uma função que relaciona a temperatura da água e o tempo, de maneira que podemos realizar análises sobre o comportamento da temperatura. No caso podemos afirmar, com base na experiência empírica do dia a dia, que a temperatura aumentará com o passar do tempo. x y Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 16 Para um experimento onde se coloca um recipiente com água a 25ºC em um congelador temos que, com o passar do tempo, a temperatura da água diminuirá até 0ºC, a água mudará do estado líquido para o sólido, e depois a temperatura continuará diminuindo até -5ºC (temperatura mínima média para um congelador residencial). Desta maneira as características de uma função f de A em B, f = {(x, y)|x ∈ A, y ∈ B e y = f(x)}, são determinadas pela análise dos valores de y para um dado valor x. 3.3.1.1 Intervalo para função crescente e decrescente Considerando que para cada valor de 𝑥 tem-se um valor correspondente para 𝑦, definido por y = f(x). Adotando-se uma variação crescente de 𝑥 em um dado intervalo (𝑥1, 𝑥2), temos a noção intuitiva de que a função é: a) crescente no intervalo [x1, x2], se os valores de y também são crescentes no dado intervalo; b) decrescente no intervalo [x1, x2] se os valores de y decrescem no dado intervalo. Definindo tem-se: a) para f de A em B, definida por y = f(x), f é crescente quando f(x1) < f(x2) no intervalo [x1, x2] para x1 e x2 ∈ A tal que x1 < x2. b) para f de A em B, definida por y = f(x), f é decrescente quando f(x1) > f(x2) no intervalo[x1, x2] para x1 e x2 ∈ A tal que x1 < x2. Exemplos: a) Dada a função 𝑓(𝑥) representada no gráfico a seguir, analise o intervalo onde a função é crescente e decrescente. Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 17 Observe a tabela: x y x y -2 -3 3 2 -1 -2 4 1 0 -1 5 0 1 0 6 -1 2 1 3 2 3.3.1.2 Raiz da função Denomina-se raiz ou zero da função, todo número 𝑥 para o qual 𝑓(𝑥) = 0, ou seja, o conjunto de valores de 𝑥 para 𝑦 = 0. Observe o exemplo do gráfico: O gráfico corta o eixo do x em dois pontos: (1 , 0) e (5 , 0). Esses pontos estão sobre o eixo da abscissa e, portanto, temos os valores de y = 0, logo as raízes da função são dadas pelo conjunto solução, ou conjunto verdade, 𝑉 = {1, 5}. Algebricamente o(s) valor(es) da(s) raiz(es), são determinados pela solução da equação 𝑓(𝑥) = 0. x y x y Observe o gráfico e a tabela: Temos que a função é crescente no intervalo {𝑥 ∈ ℝ| − 2 ≤ 𝑥 < 3} e decrescente no intervalo {𝑥 ∈ ℝ|3 < 𝑥 ≤ 6}. No intervalo {𝑥 ∈ ℝ| − 2 ≤ 𝑥 < 3}, os valores de x e y crescem, portanto a função é crescente neste intervalor. No intervalo {𝑥 ∈ ℝ|3 < 𝑥 ≤ 6}, os valores de x crescem e os de y decrescem, logo a função é decrescente neste intervalo. O ponto (3, 2) é chamado de ponto de inflexão. Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 18 Exemplos: a) Determine a raiz ou zero da função f(x) = 2x − 1. (A raiz é determinada pela solução de f(x) = 0, ou seja, é necessário substituir f(x) por zero e depois determinar o valor de x). f(x) = 2x − 1 0 = 2x − 1 1 = 2x 1 2 = x Logo o conjunto verdade é V = { 1 2 } b) Para f(x) = x2 − 3x + 2 a raiz é determinada pela solução de f(x) = 0, ou seja, x2 − 3x + 2 = 0 { x′ = 1 x′′ = 2 Aplique Baskara para solucionar a equação de 2º grau Encontre os valores de x′e x′′. Logo o conjunto solução, ou conjunto verdade é V = {1, 2}. 3.3.1.3 Intervalo para função positiva e negativa (sinais da função) Considerando que para cada valor de x tem-se um valor correspondente para y, definido por y = f(x), o estudo dos sinais da função significa determinar se f(x) > 0 ou se f(x) < 0 em um dado intervalo [x1, x2]. Logo temos que a função é: a) Positiva (+) no intervalo [x1, x2], se f(x) > 0 , ou seja, y > 0 para x variando no intervalo [x1, x2] ; b) Negativa (-) no intervalo [x1, x2], se f(x) < 0 , ou seja, y < 0 para x variando no intervalo (a, b). Exemplo: a) Dada a função 𝑓(𝑥) representada pelo gráfico, determine os intervalos onde a função é positiva e negativa. Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 19 Para resolver este problema precisamos testar valores. a) Vamos “analisar” os pontos assinalados no gráfico: x y -2 -3 -1 -2 0 -1 1 0 2 1 3 2 4 1 5 0 6 -1 Algebricamente podemos determinar o intervalo no qual a função é positiva solucionando a inequação f(x) > 0 e negativa solucionando a inequação f(x) < 0. Exemplos: a) Para f(x) = 2x + 1 a função é positiva para f(x) > 0, ou seja, 2x − 1 > 0 2x > 1 x > 1 2 Logo o conjunto verdade é V = {x ∈ ℝ|x > 1 2 } b) Para f(x) = 2x + 1 a função é negativa para f(x) < 0, ou seja, 2x − 1 < 0 2x < 1 x < 1 2 Logo o conjunto verdade é V = {x ∈ ℝ|x < 1 2 } x y Os valores em y negativos indicam que neste intervalo de x a função é negativa. Portanto: A função é negativa para o intervalo {x ∈ ℝ| − 2 ≤ x < 0 ou 5 < x ≤ 6} Os valores em y positivos indicam que neste intervalo de x a função é positiva. Portanto: A função é positiva para o intervalo {x ∈ ℝ|1 < x < 5}. Nos valores de y = 0 a função não é nem negativa, nem positiva. Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 20 c) Para a função dada pelo gráfico a seguir determine as características da função: OBS: Note que a função segue até a “borda” da imagem, isto denota a ideia de que a mesma continua para o infito, ou seja, a função continua para 𝑥 < 2 e para 𝑥 > 4. 1) Determine as raízes ou zeros da função. (Raízes ou zero da função são os pontos em que y = 0, ou seja, pontos que estão sobre o eixo das abscissas). f(x) = 0 em x = −1 e x = 3, logo V = {−1,3} 2) Determine o intervalo onde a função é crescente. A função é crescente no intervalo {𝑥 ∈ ℝ|𝑥 > 1} 3) Determine o intervalo onde a função é decrescente. A função é decrescente no intervalo {𝑥 ∈ ℝ|𝑥 < 1} 4) Determine o intervalo onde a f(x) é positiva. Observe no gráfico ou faça uma tabela com valores dos pontos cartesianos. A f(x) é positiva no intervalo para f(x) > 0, V = {x ∈ ℝ|x < 1 ou x > 3} 5) Determine o intervalo onde a f(x) é negativa. Observe no gráfico ou faça uma tabela com valores dos pontos cartesianos. x y Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 21 A f(x) é negativa no intervalo para 𝑓(𝑥) < 0, 𝑉 = {𝑥 ∈ ℝ| − 1 < 𝑥 < 3} 6) Determine o intervalo onde a f(x) é crescente e positiva. Este intervalo é determinado pela intersecção do intervalo no qual a função é crescente e do intervalo no qual a função é positiva. Portanto, a função é crescente e positiva no intervalo {𝑥 ∈ ℝ|𝑥 > 3} 7) Determine o intervalo onde a f(x) é crescente e negativa. Este intervalo é determinado pela intersecção do intervalo no qual a função é crescente e do intervalo no qual a função é negativa. A função é crescente e negativo no intervalo ]1, 3[. ___________________________________________________________________________ Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 22 ATIVIDADES 1) Classifique a relações dadas como para funções ou não funções. a) b) c) 2) Para a função dada no gráfico, determine a raiz e o intervalo para 𝑓(𝑥) crescente. 3) Para a função dada no gráfico, determine o intervalo para 𝑓(𝑥) < 0 e o intervalo em que a função crescente. 4) Para a função dada no gráfico, determine o intervalo para intervalo para 𝑓(𝑥) > 0 e o x y x y x y x y x y Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 23 intervalo para 𝑓(𝑥) decrescente. 5) Para a função dada no gráfico, determine as raízes e o intervalo no qual a função é decrescente. RESPOSTAS 1a) Função b) Não função c) Não função 2) A raiz da função é x = 1. A função é crescente no intervalor [−1, 5[. 3) A 𝑓(𝑥) é < 0 no intervalo [−1, 0[. A f(x)é crescente no intervalo [−1, 3[. 4) 𝑓(𝑥) > 0 no intervalo ]−1, 3[ e 𝑓(𝑥) decrescente no intervalo ]1, +∞[. 5) Raízes S = {1, 3}. A função é decrescente no intervalo ]−2, 3[. ___________________________________________________________________________ 3.4 FUNÇÃO CONSTANTE A função f, definida no conjunto dos Reais, tal que para todo e qualquer x se tem associado um, e somente um, número Real constante c, ou seja, para ∀x ∈ ℝ com f(x) = c temos que y = c, é denominada como função constante. x y x y Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 24 Como exemplo temos a função w(x) = 3 onde, pela regra de relação, verifica-se que para x = −4, w(−4) = 3; x = 0, w(0) = 3; x = 2, w(2) = 3, logo para qualquer valor de x temos que y = 3. Exemplos: 1) Analisando as características da função exemplo 𝑤(𝑥) = 3 para 𝐷 = ℝ, temos: a) Para qualquer valor de x temos que y = 3, logo Im = {3} b) Raízes: como não se tem um ponto no qual w(x) = 0, temos que o conjunto solução, ou conjunto verdade é vazio, V = ∅; c) Intervalo no qual a função é crescente: para qualquer intervalo de x, w(x) não tem variação crescente, então não existe intervalo onde a função seja crescente, logo o conjunto verdade é vazio, V = ∅; d) Intervalo no qual a função é decrescente: para qualquer intervalo de x, w(x) não tem variação decrescente, então não existe intervalo onde a função seja decrescente, logo o conjunto verdade é vazio, V = ∅; e) w(x) > 0 ou o intervalo no qual a função é positiva: para qualquer valor de x temos y = 3, logo w(x) > 0 , ou seja, o conjunto verdade é o domínio da função, V = ℝ. f) w(x) < 0 ou o intervalo no qual a função é negativa: para qualquer valor de x temos y = 3, logo w(x) < 0, ou seja, o conjunto verdade é vazio, V = ∅. 2) Analisando as características da função exemplo 𝑡(𝑥) == 1 para 𝐷 = ℝ, temos: x y Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 25 a) Para qualquer valor de x temos que y = −1, logo Im = {−1} b) Raízes: como não se tem um ponto no qual t(x) = 0, temos que o conjunto solução, ou conjunto verdade é vazio, V = ∅; c) Intervalo no qual a função é crescente: para qualquer intervalo de x, t(x) não tem variação crescente, então não existe intervalo onde a função seja crescente, logo o conjunto verdade é vazio, V = ∅; d) Intervalo no qual a função é crescente: para qualquer intervalo de x, t(x) não tem variação decrescente, então não existe intervalo onde a função seja decrescente, logo o conjunto verdade é vazio, V = ∅; e) t(x) > 0 ou o intervalo no qual a função é positiva; para qualquer valor de x temos y = −1, logo t(x) < 0 , ou seja, o conjunto verdade é vazio, V = ∅; f) t(x) < 0 ou o intervalo no qual a função é negativa; para qualquer valor de x temos y = −1, logo t(x) < 0 , ou seja, o conjunto verdade é o domínio da função, V = ℝ. 3.5 FUNÇÃO DE 1° GRAU As funções na forma f(x) = anx n + an−1x n−1 + ⋯ + a2x 2 + a1x + a0 são denominadas funções polinomiais de grau n. Para n = 1, temos f: ℝ → ℝ, com f(x) = a1x + a0 é denominada como função polinomial do 1º grau. Dentre as funções de 1º grau temos algumas com características próprias. Este é o objeto de estudo a seguir. 3.5.1 Função identidade A função polinomial de 1° grau 𝑓(𝑥) = 𝑎1𝑥 + 𝑎0, para 𝑎1 = 1 𝑒 𝑎0 = 0 é denominada como função identidade. x y Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 26 A função identidade f de ℝ em ℝ, tal que para todo e qualquer x se tem associado o próprio x, ou seja, para ∀x ∈ ℝ com f(x) = x temos y = x, representando graficamente a função, f(x) = x, verifica-se que x = −2, f(−2) = −2; x = 0, f(0) = 0; x = 2, f(2) = 2, logo para qualquer valor de x temos que y = x. Exemplo: 1) Analisando as características da função f(x) = x para D = ℝ (Domínio nos Reais): a) Para qualquer valor de x temos que y = x, logo Im = D, ou seja, Im = ℝ. b) Raízes: para as raízes determinadas quando f(x) = 0 e para f(x) = x ⇒ 𝐱 = 𝟎, logo temos que o conjunto solução, ou conjunto verdade é V = {0}. c) Intervalo no qual a função é crescente: pela definição, se f(x1) < f(x2) no intervalo [x1, x2], com x1, x2 ∈ D e x1 < x2, temos que a função é crescente no intervalo [x1, x2]. Como a função é crescente em todo o Domínio, o conjunto solução, ou conjunto verdade é V = ℝ. d) Intervalo no qual a função é decrescente: pela definição, se f(x1) > f(x2) no intervalo [x1, x2], com x1, x2 ∈ D e x1 < x2, temos que a função é decrescente no intervalo [x1, x2]. Como a função não diminui em nenhum intervalo, o conjunto verdade é vazio, V=∅. e) Intervalo no qual a função é positiva: é determinado pela solução da inequação f(x) > 0, para f(x) = x ⇒ 𝐱 > 0 logo, o conjunto verdade é V = {x ∈ ℝ|x > 0}. f) Intervalo no qual a função é negativa: é determinado pela solução da inequação f(x) < 0, para f(x) = x ⇒ 𝐱 < 0 logo, o conjunto verdade é V = {x ∈ ℝ|x < 0}. 3.5.2 Função linear x y Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 27 A função polinomial de 1° grau f(x) = a1x + a0, para a1 ≠ 0 e a0 = 0 é denominada como função. Portanto, f(x) = ax. Uma função linear corta o plano cartesiano na origem, isto é, no ponto (0, 0). Exemplos: 1) a > 0 a) D = ℝ b) Im = ℝ c) Raiz: S = {0} c) A função é crescente para todo x ∈ ℝ. d) A função é positiva no intervalo ]0, +∞[. e) A função é negativa no intervalo ]−∞, 0[. 2) a < 0 a) D = ℝ b) Im = ℝ c) Raiz: S = {0} c) A função é decrescente para todo x ∈ ℝ. d) A função é positiva no intervalo ]−∞, 0[ e) A função é negativa no intervalo ]0, +∞[. Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 28 3.5.3Função afim A função polinomial de 1° grau f(x) = a1x + a0, para a1 ≠ 0 e a0 ≠ 0 é denominada como função afim. Por convenção adotamos a1 = a e a0 = b, então f(x) = ax + b. Denomina-se 𝐚 como coeficiente angular da função e 𝐛 como coeficiente linear da função. Portanto: Seja P = (x1, y1) e Q = (x2, y2) dois pontos da função f(x) = ax + b temos que: y1 = ax1 + b y2 = ax2 + b Subtraindo membro a membro temos que: y2 − y1 = (ax2 + b) − (ax1 + b) y2 − y1 = ax2 + b − ax1 − b y2 − y1 = ax2 − ax1 y2 − y1 = a(x2 − x1) y2−y1 x2−x1 = a Desse modo para 𝑥1 < 𝑥2 ⇒ 𝑥2 − 𝑥1 > 0, se: a) y1 < y2 ⇒ y2 − y1 > 0 então y2−y1 x2−x1 > 0 ⇒ a > 0 para a função crescente. b) y1 > y2 ⇒ y2 − y1 < 0 então y2−y1 x2−x1 < 0 ⇒ a < 0 para a função decrescente. Graficamente a função de 1º grau em ℝ é representada por uma reta que intercepta o eixo da ordenadas no ponto y = b, ou seja, para x = 0, f(0) = a. 0 + b f(0) = b y = b Para f(x) de ℝ em ℝ, ou seja, com D = ℝ tem-se como Imagem o conjunto dos números Reais, Im = ℝ, de modo que qualquer número Real x, no eixo das abscissas, tem um número Real y, correspondente no eixo das ordenadas.Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 29 Exemplos 1) Dada a função c(x) = 2x + 1, analisa-se: a) O gráfico da função: b) Para qualquer valor de x temos um y correspondente tal que y = 2x + 1, logo Im = D, ou seja, Im = ℝ. c) Para as raízes determinadas quando c(x) = 0, com c(x) = 2x + 1 2x + 1 = 0 2x = −1 𝐱 = − 𝟏 𝟐 Logo, temos que o conjunto solução, ou conjunto verdade é V = {− 1 2 }. Observe no gráfico o ponto onde a reta intercepta o eixo do x. d) Intervalo no qual a função é crescente: pela definição, se c(x1) < c(x2) no intervalo [x1, x2], com x1, x2 ∈ D e x1 < x2, temos que a função é crescente no intervalo [x1, x2]. Para a = 2, a > 0, logo a função é crescente em todo o Domínio, então o conjunto solução, ou conjunto verdade é o Domínio, V = ℝ. e) Intervalo no qual a função é decrescente: pela definição, se c(x1) > c(x2) no intervalo (x1, x2), com x1, x2 ∈ D e x1 < x2, temos que a função é decrescente no intervalo (x1, x2). Como a função é crescente em todo o Domínio, então o conjunto verdade é vazio, V=∅. f) c(x) > 0 ou o intervalo no qual a função é positiva, é determinado pela solução da inequação c(x) > 0, com c(x) = 2x + 1 x y Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 30 2x + 1 > 0 2x > −1 𝐱 > − 𝟏 𝟐 Logo, o conjunto verdade é V = {x ∈ ℝ|x > − 1 2 } g) c(x) < 0 ou o intervalo no qual a função é negativa, é determinado pela solução da inequação c(x) < 0, para c(x) = 2x + 1 2x + 1 < 0 2x < −1 𝐱 < − 𝟏 𝟐 Logo, o conjunto verdade é V = {x ∈ ℝ|x < − 1 2 } 1) Dada a função d(x) = −2x + 3, analisa-se: a) O gráfico da função: b) Para qualquer valor de x temos um y correspondente tal que y = −2x + 3, logo Im = D, ou seja, Im = ℝ. c) Para as raízes determinadas quando d(x) = 0, para d(x) = −2x + 3 −2x + 3 = 0 3 = 2x 𝟑 𝟐 = 𝐱 x y Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 31 Logo, temos que o conjunto solução, ou conjunto verdade é 𝑉 = {− 1 2 }. Observe no gráfico o ponto onde a reta intercepta o eixo do x. d) Intervalo no qual a função é decrescente: pela definição, se d(x1) > d(x2) no intervalo (x1, x2), com x1, x2 ∈ D e x1 < x2, temos que a função é decrescente no intervalo (x1, x2). Para a = −2, a < 0, logo a função é decrescente em todo o Domínio, então o conjunto solução, ou conjunto verdade é o Domínio, V = ℝ. e) Intervalo no qual a função é crescente: pela definição, se d(x1) < d(x2) aumenta no intervalo (x1, x2), com x1, x2 ∈ D e x1 < x2, temos que a função é crescente no intervalo (x1, x2). Como a função é decrescente em todo o Domínio, o conjunto verdade é vazio, V=∅. f) d(x) > 0 ou o intervalo no qual a função é positiva, é determinado pela solução da inequação d(x) > 0, com d(x) = −2x + 3 −2x + 3 > 0 3 > 2x 3 2 > x 𝐱 < 𝟑 𝟐 Logo, o conjunto verdade é V = {x ∈ ℝ|x < 3 2 }. g) d(x) < 0 ou o intervalo no qual a função é negativa, é determinado pela solução da inequação d(x) < 0, com d(x) = −2x + 3 −2x + 3 < 0 3 < 2x 3 2 < x 𝐱 > 𝟑 𝟐 Logo, o conjunto verdade é V = {x ∈ ℝ|x < − 1 2 }. Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 32 Observações: a) Quando temos uma função afim, o seu gráfico é sempre uma reta não perpendicular ao eixo x, e que não passa pela origem. Já o gráfico da função linear, também é sempre uma reta não perpendicular ao eixo x, porém passa pela origem do plano cartesiano. b) O coeficiente de x (a) é chamado de coeficiente angular e está ligado à inclinação da reta em relação ao eixo Ox. c) O termo constante (b) é chamado de coeficiente linear. Para x = 0, temos y = a . 0 + b = b. Assim, o coeficiente linear é a ordenada do ponto em que a reta corta o eixo Ou. d) Quando não é dado explicitamente o domínio D de f, deve-se subentender que D é formado por todos os números reais que podem ser colocados no lugar de x na lei de correspondência y = f(x), de modo que, efetuados os cálculos, resulte um y real. e) Uma relação matemática entre duas grandezas x e y é uma função quando para cada valor atribuído a x existe, em correspondência, um único valor de y. Dizemos que y é uma função de x e escrevemos y = f(x). _________________________________________________________________________________________ ATIVIDADES (Tente resolvê-las antes de consultar as respostas). 1) A tabela abaixo relaciona duas grandezas variáveis: a medida do comprimento do lado de um pentágono regular (l) e o seu perímetro (P). Lembre-se que um pentágono regular tem cinco lados de mesma medida. a) Complete-a: Lado (cm) 0 0,5 1 1,6 3,5 4,8 6 10 Perímetro (cm) b) Observe os dados da tabela, descubra qual é o padrão e escreva a fórmula que dá o perímetro (P) em função da medida do lado (l). c) Se l = 11,75 cm, qual é o valor de P? d) Se P(l) = 21,3 cm, determine o valor de l. 2) O estoque de minério de ferro de uma usina é hoje de 4 000 toneladas. A previsão é que sejam utilizadas 500 dessas toneladas mensalmente na fabricação de lingotes de aço. Supondo que não haja reposição de estoque, complete a tabela seguinte e depois responda: Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 33 Meses 0 1 2 3 4 Estoque (t) 4 000 a) Determine uma sentença matemática relacionando o estoque (E) ao número de meses (n). b) Quantos meses serão necessários para terminar o estoque da usina? 3) Na produção de peças, uma indústria tem um custo fixo de R$ 36,00 mais um custo variável de R$ 0,90 por unidade produzida. Sendo x o número de unidades produzidas: a) escreva a lei da função que fornece o custo total y de x peças. b) a lei de formação corresponde à de uma função afim? Justifique c) calcule o custo de 100 peças. d) qual é o número máximo de peças que podem ser fabricadas com R$ 195,20? 4) Observe o gráfico e responda: a) qual a lei de formação da função? b) a lei de formação e o gráfico correspondem a de uma função afim? c) essa função é crescente ou decrescente? d) qual o domínio dessa função? e) e a sua imagem? f) qual o valor do seu coeficiente angular? g) e do coeficiente linear? 5) A fórmula C = 2 r permite-nos calcular o comprimento C de uma circunferência, em função da medida r do raio. A medida r pode ser dada em função de C. Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 34 a) neste caso, qual é a variável dependente e qual a variável independe? b) como ficaria a lei de formação dessa função? c) qual seu domínio e sua imagem? d) essa função é crescente ou decrescente? e) qual o seu coeficiente angular? E linear? 6) Observe o gráfico e responda: a) qual a lei de formação da função? b) essa função é crescente ou decrescente? c) qual o domínio e a imagem? d) qual o valor doseu coeficiente angular? e) qual o valor do coeficiente linear? 7) Os valores de um conjunto x estão ligados aos valores de um conjunto y por uma função com a seguinte operação: x 1 y 4 . Calcule: a) o valor de y correspondente a x = 0. b) o valor de y correspondente a x = -5. c) o valor de x correspondente a y = 0 d) f(8) e) f(-9) 8) Marcelo é vendedor em uma empresa. Seu salário mensal é a soma de duas parcelas. Uma parcela é fixa e igual a R$ 500,00 e a outra é variável, dependendo das vendas que realizar, calculada sobre 10% do total vendido. Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 35 a) Complete a tabela: Total de vendas (R$) Salário mensal (R$) 1 000,00 2 000,00 4 000,00 10 000,00 ... x b) Determine a sentença matemática que relaciona o total de vendas (T) ao salário mensal (S). c) O salário mensal pode ser expresso por qualquer número real ou há restrições? Quais? 9) Um automóvel parte de uma cidade A, situada no quilômetro 120 de uma estrada, em direção à cidade B, situada no quilômetro 520. A velocidade do automóvel pode ser considerada aproximadamente constante e igual a 80 km/h durante todo o trajeto. a) Complete a tabela seguinte com a posição do automóvel depois de decorrido alguns intervalos de tempo. Tempo (h) 0 1/4 ½ 1 2 2,5 Posição(km) b) Determine a sentença matemática que relaciona a posição P ao tempo t. c) Quanto tempo será necessário para que o automóvel faça todo percurso entre A e B? d) É correto dizer que o domínio da função é o conjunto dos números reais? Justifique. 10) (ENEM) Em uma partida, Vasco e Flamengo levaram ao Maracanã 90.000 torcedores. Três portões foram abertos às 12 horas e até às 15 horas entrou um número constante de pessoas por minuto. A partir desse horário, abriram-se mais 3 portões e o fluxo constante de pessoas aumentou. Os pontos que definem o número de pessoas dentro do estádio em função do horário de entrada estão contidos no gráfico a seguir: Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 36 Quando o número de torcedores atingiu 45.000, o relógio estava marcando 15 horas e: ___________________________________________________________________________ RESPOSTAS 1) a) Lado (cm) 0 0,5 1 1,6 3,5 3,8 6 10 Perímetro (cm) 0 2,5 5 8 17,5 19 30 50 b) P(l) = 5l (O perímetro de um pentágono regular é a soma das medidas dos seus cinco lados. Como todos tem a mesma medida, podemos determinar o perímetro multiplicando o valor do lado por 5). c) Como temos a lei de formação P(l) = 5l, vamos utilizá-la para responder esta questão. P(l) = 5l P(11,75) = 5 . 11,75 P = 58,75 cm d) Se P(l) = 21,3 cm, determine o valor de l. P(l) = 5l 21,3 = 5l 21,3 5 = l l = 4,26 cm 2) x meses (n) 0 1 2 3 4 y estoque (E) 4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 a) Determine uma sentença matemática relacionando o estoque (E) ao número de meses (n). Quando x = 0, temos que y = 4 000. Logo o gráfico não passa pela origem. Portanto, estamos trabalhando com uma função afim, cuja lei de formação geral é f(x) = ax + b. Temos que determinar o coeficiente angular a e o coeficiente linear b. Para determinar o coeficiente angular podemos proceder de diferentes formas: 1ª) Escolher dois pontos quaisquer na tabela. Por exemplo, P1 (1, 3500) e P2 (3, 2500). Temos que a lei de formação geral é f(x) = ax + b ou y = ax + b Substituindo P1 (1, 3500) em y = ax + b, temos: Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 37 3500 = a.1 + b (I) Substituindo P2 (3, 2500) em y = ax + b, temos: 2500 = a.3 + b (II) Resolvendo o sistema formado pelas equações I e II, temos: { a + b = 3500 3a + b = 2 500 Isolando b na equação I, temos: b = 3500 – a Isolando b na equação II, temos: b = 2500 – 3a Utilizando comparação temos: 3500 – a = 2500 – 3a 3500 – 2500 = -3a + a 1000 = -2 a a = - 500 (Observe que a < 0, portanto a função é decrescente. A também é a taxa de variação da função, pois a cada mês que passa são consumidos 500 kg de minério). Agora vamos substituir o valor encontrado para a, em uma das equações anteriores para determinar o valor de b (coeficiente linear). b = 3500 – (500) b = 4000 (b corresponde ao estoque inicial da indústria, ou seja quando x = 0, y = 4000). Logo: E(n) = -500n + 4000 2ª) Lembrar que o coeficiente angular pode ser determinado por: a = y2−y1 x2− x1 Substituindo os valores de P1 (1, 3500) e P2 (3, 2500) na fórmula, temos: a = 2500 −3500 3−1 a = −1000 2 a = −500 Conhecendo a, um ponto qualquer e a lei de formação geral, pode-se determinar o valor de b. a = - 500; P1 (1, 3500); y = ax + b y = ax + b (Substituindo: a, x e y) 3500 = (-500) . 1 + b Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 38 3500 + 500 = b b = 4000 E(n) = -500n + 4000 3ª) Podemos também analisar e compreender as informações dadas do problema, e encontrar a solução ou parte dela por compreensão: Sabendo que o coeficiente linear é o ponto onde o gráfico da reta corta o eixo y (0, y), ao observarmos a tabela podemos identificar o valor de b, pois o problema nos diz que o estoque inicial é de 4000. Logo b = 4000. Também o problema informa que a cada mês a indústria consome 500 toneladas do estoque. Isto é, o estoque diminui 500 kg a cada mês. Então a variação do estoque é de 500 t, por isso, a = -500. Logo a lei de formação é: E(n) = -500n + 4000. b) Quantos meses serão necessários para terminar o estoque da usina? Quando o estoque terminar temos E(n) = 0. Substituindo na lei de formação: E(n) = -500n + 4000 0 = -500n + 4000 - 4000 = - 500n −4000 −500 = n n = 8 meses 3) Na produção de peças, uma indústria tem um custo fixo de R$ 36,00 mais um custo variável de R$ 0,90 por unidade produzida. Sendo x o número de unidades produzidas: a) escreva a lei da função que fornece o custo total y de x peças. x y 0 36 1 36 + 1 . 0,90 2 36 + 2 . 0,90 3 36 + 3 . 0,90 ... x 36 + x . 0,90 b) a lei de formação corresponde à de uma função afim? Justifique. Sim, pois o maior expoente da incógnita é 1 e a ≠ 0 e b ≠ 0. f(x) = 0,90x + 36 ou y = 0,90x + 36 Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 39 c) calcule o custo de 100 peças. (Lembre-se que o custo está representado por y ou f(x) no problema). f(x) = 0,90x + 36 f(100) = 0,90 . 100 + 36 f(100) = 90 + 36 f(100) = 126 d) qual é o número máximo de peças que podem ser fabricadas com R$ 195,20? f(x) = 0,90x + 36 195,20 = 0,90x + 36 195,20 – 36 = 0,90x 159,20 = 0,90x 159,20 0,90 = x x = 176,888... Cuidado: o nº de peças é uma grandeza discreta (inteiros). Portanto, a indústria não pode fabricar número “quebrado” de peças. Como o problema pede o número máximo não podemos arredondar para “mais”, portanto a resposta correta é 176 peças. 4) Observe o gráfico e responda: a) qual a lei de formação da função? Temos que identificar pontos no gráfico. Iniciamos pelo ponto no qual x = 0, pois o valor de y neste ponto corresponde ao coeficientelinear: (0, -1). Portanto, b = -1. Agora vamos identificar mais um ponto: (1, 1). A lei de formação geral é: y = ax + b. Vamos substituir os valores: y = ax + b 1 = a . 1 + (-1) 1 + 1 = a a = 2 Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 40 y = ax + b y = 2a - 1 b) a lei de formação e o gráfico correspondem a de uma função afim? Sim. Na lei o maior expoente de x é 1 e e a ≠ 0 e b ≠ 0. c) essa função é crescente ou decrescente? Como a = 2, então a > 0. Se a > 0, então a função é crescente. d) qual o domínio dessa função? D = ℝ e) e a sua imagem? Im = ℝ f) qual o valor do seu coeficiente angular? a = 2 g) e do coeficiente linear? b = -1 5) A fórmula C = 2 r permite-nos calcular o comprimento C de uma circunferência, em função da medida r do raio. A medida r pode ser dada em função de C. a) neste caso, qual é a variável dependente e qual a variável independe? A variável independente é r (raio) e a dependente é C (comprimento da circunferência). b) como ficaria a lei de formação dessa função? C(r) = 2 r c) qual seu domínio e sua imagem? D = [0, +∞[ (não existe raio negativo) d) essa função é crescente ou decrescente? Im = [0, +∞[ e) qual o seu coeficiente angular? E linear? a = 2 e b = 0 (não temos um termo independente, por isso b = 0). A função é linear. 6) Observe o gráfico e responda: Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 41 a) qual a lei de formação da função? Como o gráfico corta o plano na origem e é uma reta, temos uma função linear, pois b = 0 A lei de formação é, portanto: f(x) = ax Ponto do gráfico: (-1, -2) f(x) = ax -2 = a(-1) a = 2 f(x) = 2x b) essa função é crescente ou decrescente? a > 0, logo a função é crescente. c) qual o domínio e a imagem? D = ℝ e Im = ℝ d) qual o valor do seu coeficiente angular? a = 2 e) e do coeficiente linear? b = 0 7) Os valores de um conjunto x estão ligados aos valores de um conjunto y por uma função com a seguinte operação: 𝑦 = 𝑥+1 4 . Calcule: a) o valor de y correspondente a x = 0. 𝑦 = 𝑥+1 4 𝑦 = 0+1 4 𝑦 = 1 4 b) o valor de y correspondente a x = -5. 𝑦 = 𝑥+1 4 𝑦 = −5+1 4 𝑦 = −4 4 𝑦 = −1 Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 42 c) o valor de x correspondente a y = 0 𝑦 = 𝑥+1 4 0 = 𝑥+1 4 0 . 4 = x + 1 0 = x + 1 -1 = x d) f(8) y = x+1 4 (Reescrevendo. Lembre-se que y = f(x)) f(x) = 𝐱+1 4 f(8) = 8+1 4 f(8) = 9 4 e) f(-9) y = x+1 4 (Reescrevendo. Lembre-se que y = f(x)) f(x) = 𝐱+1 4 f(−9) = −9+1 4 f(8) = −8 4 f(8) = −2 8) Marcelo é vendedor em uma empresa. Seu salário mensal é a soma de duas parcelas. Uma parcela é fixa e igual a R$ 500,00 e a outra é variável, dependendo das vendas que realizar, calculada sobre 10% do total vendido. a) Complete a tabela: Total de vendas (R$) Salário mensal (R$) 0 500 1 000,00 500 + 10% 1000 2 000,00 500 + 10% 2000 4 000,00 500 + 10% 4000 10 000,00 500 + 10% 10000 ... x 500 + 10% x Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 43 b) Determine uma sentença matemática relacionando o total de vendas (T) ao salário mensal (S). Cuidado! Não podemos fazer cálculos utilizando o símbolo de %. Lembre-se que 10% = 10 100 . Logo: 10% = 0,1 Portanto, a sentença matemática é: T(S) = 0,1x + 500 c) O salário mensal pode ser expresso por qualquer número real ou há restrições? Quais? Não pode ser expresso por qualquer número já que o menor salário do funcionário é 500. O salário só pode ser expresso no intervalo [500, +∞[. 9) Um automóvel parte de uma cidade A, situada no quilômetro 120 de uma estrada, em direção à cidade B, situada no quilômetro 520. A velocidade do automóvel pode ser considerada aproximadamente constante e igual a 80 km/h durante todo o trajeto. a) Complete a tabela seguinte com a posição do automóvel depois de decorrido alguns intervalos de tempo. Tempo (h) 0 1/4 ½ 1 2 2,5 Posição(km) 120 140 160 200 280 320 b) Determine a sentença matemática que relaciona a posição P ao tempo t. P(t) = 80t + 120 c) Quanto tempo será necessário para que o automóvel faça todo percurso entre A e B? P(t) = 80t + 120 520 = 80t + 120 520 – 120 = 80t 400 = 80t 400 80 = 𝑡 t= 5h d) É correto dizer que o domínio da função é o conjunto dos números reais? Justifique. Não, pois existem restrições, como por exemplo, tempo negativo. 10) (ENEM) Em uma partida, Vasco e Flamengo levaram ao Maracanã 90.000 torcedores. Três portões foram abertos às 12 horas e até às 15 horas entrou um número constante de pessoas por minuto. A partir desse horário, abriram-se mais 3 portões e o fluxo constante de pessoas aumentou. Os pontos que definem o número de pessoas dentro do estádio em função Profª Tania Elisa Seibert CURSO DE NIVELAMENTO – PRÉ-CÁLCULO UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3 44 do horário de entrada estão contidos no gráfico a seguir. Quando o número de torcedores atingiu 45.000, o relógio estava marcando 15 horas e: Observe que o número de torcedores (45000) está na segunda função do gráfico. Como é uma função polinomial de 1º grau, podemos resolver o problema com regra de três. Horário (em horas – intervalo) Nº de torcedores (que ingressaram no intervalo dado) 2 (entre 15h e 17h) 60000 x 15000 60000 . x = 2 . 15000 x = 2 .15000 60000 x = 30000 60000 x = 0,5h = 30min Logo 15h30min ________________________________________________________________ REFERÊNCIAS HOMA, A. I. Laboratório de Matemática. Canoas/RS: ULBRA, 2013. JACKSON, R. Matemática: ciência, linguagem e tecnologia. v. 1. São Paulo: Scipione, 2010. LOGEN, A. Matemática: uma atividade humana. Ensino Médio. v.1. Curitiba: Base, 2003.
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