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Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 1 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Índice 1. Progressão Aritmética 2 2. Progressão Geométrica 6 3. Função do 1º Grau 11 4. Conjuntos 18 5. Princípio Multiplicativo e Permutações 29 6. Probabilidade 41 7. Gráfico Estatístico 42 8. Estatística 46 9. Geometria Analítica 50 10. Geometria Plana 58 11. Áreas 68 12. Geometria Espacial 1 77 13. Geometria Espacial 2 81 14. Trigonometria 84 15. Aritmética 94 Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 2 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Progressão Aritmética Progressão Aritmética: P.A. Definição: Sequência numérica onde excetuando-se o primeiro e o último todos os termos são médias aritméticas dos seus vizinhos. Ex.: 1, 6, 11, 16, 21, 26, 31, 36. 2 2616 21 2 2111 16 2 166 11 2 111 6 1. Nomenclatura. 2. Razão de uma P.A. Constante formada a partir da diferença de um termo pelo seu antecessor. Ou seja: 1 nn aar Ex.: 1, 6, 11, 16, 21, 26, 31, 36. r = 6 -1 = 11 – 6 = 16 – 11 = ... A Progressão Aritmética será crescente se, e somente, se r > 0. A Progressão Aritmética será decrescente se, e somente, se r < 0; A Progressão Aritmética será monótona ou constante se e somente se r = 0. 3. Termo Geral de uma Progressão Aritmética. razãor termoésimona termoprimeiroa n : : :1 Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 3 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Ex.: 1, 6, 11, 16, 21, 26, 31, 36. rnaa a a a a a n )1( 5.991 5.31 5.21 51 1 1 100 4 3 2 1 ATENÇÃO! Poderíamos utilizar como referência outro termo da progressão não sendo, necessariamente, o primeiro. Repare que: raa rraa rraa raa a r 49 4950 4950 99 51100 1100 99 1100 1100 51 Utilizando o mesmo raciocínio, teríamos: raa raa raa .60 .75 .90 40100 25100 10100 Portanto, poderíamos utilizar uma generalização do modelo numérico acima: yxp Para ryaa xp : . 4. Representação Prática de uma Progressão Aritmética. Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 4 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila 3 termos: x – r, x , x + r 5 termos: x-2r, x – r, x, x + r, x + 2r 7 termos: x – 3r, x – 2r, x – r, x, x + r, x + 2r, x + 3r 5. Soma dos termos de uma Progressão Aritmética n aa Sn n . 2 1 Observação: A soma dos termos equidistantes será constante. Ex.: 1, 6, 11, 16, 21, 26, 31, 36. 1 + 36 = 6 + 31 = 11 + 26 = 16 + 21 = 37. Exercícios Resolvidos 1. Calcule o 17º termo de uma PA cujo primeiro termo é 3 e cuja razão é 5. Solução: a1 = 3 e r = 5 , utilizando o termo geral, temos: a17 = a1+ 16r a17 = 3 + 16 . 5 a17 = 83 2. Determine a PA onde a5 = 15 e a8 = 21. Solução: Para determinar a PA precisamos achar a, e r. a5 = a1+ 4r = 15 a8 = a1+ 7r = 21 Resolvendo o sistema, temos: a1 = 7 e r = 2 Logo, a PA é: Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 5 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila (7,9,11,13, 15, ...) 3. Qual é o primeiro termo negativo da PA (60, 53, 46,...)? Solução: an < 0 a1 + (n - 1) r < 0 60 + (n - 1) (-7) < 0 n – 1 > 60/7 n > 67/7 9,5 Como n tem que ser um número natural, o primeiro termo negativo será quando n = 10. a10 = 60 + (10 – 1) ( - 7) a10 = - 3 4. Em uma PA de 3 termos, a soma deles vale 21 e o produto 231. Determine esta PA. Solução: x - r + x + x + r = 21 3x = 21 x=7 (7 - r) . 7(7 + r) = 231 (7 - r) (7 + r) = 33 49 - r2 = 33 r2 = 16 r = ± 4 Logo, temos: r = 4 ou r = -4 (3,7, 11) (11,7,3) Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 6 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Progressão Geométrica Definição: Sequência numérica onde excetuando-se o primeiro e o último todos os termos são médias geométricas dos seus vizinhos. Ex.: 2, 6, 18, 54, 162, 486... 486.54162 162.1854 54.618 18.26 1. Nomenclatura 2. Razão de uma P.G. Constante formada a partir do quociente entre um termo e o seu antecessor. Ou seja: 1 n n a a q Ex.: 2, 6, 18, 54, 162, 486... 162 486 54 162 6 18 2 6 q 3. Termo Geral de uma Progressão Geométrica. Ex.: 2, 6, 18, 54, 162, 486... razãoq termoésimona termoprimeiroa n : : :1 Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 7 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila 1 1 99 100 3 4 2 3 2 1 . 3.2 3.2 3.2 3.2 2 n n qaa a a a a a ATENÇÃO! Poderíamos utilizar como referência outro termo da progressão não sendo, necessariamente, o primeiro. Repare que: 49 51100 4950 1100 99 1100 . .. . 99 qaa qqaa qaa q Utilizando o mesmo raciocínio, teríamos: 60 40100 75 25100 90 10100 . . qaa qaa qaa Portanto, poderíamos utilizar uma generalização do modelo numérico acima: yxp Para qaa rxp : . 4. Representação Prática de uma Progressão Geométrica. 3 termos: xqx q x ,, 5 termos: x.qx.q,x,, q x , q x 2 2 Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 8 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila 7 termos: x.q,x.qx.q,x,, q x , q x , 32 23q x 5. Soma dos termos de uma Progressão Geométrica Finita. 1 1.1 q qa Sn n n 1 . 1 q aqa Sn n 6. Soma dos termos de uma Progressão Geométrica Infinita e Decrescente. q a S 1 1 Observação: O produto dos termos equidistantes será constante. Ex.: 2, 6, 18, 54, 162, 486... 2.486 = 6.162 = 18.54 = 972Exercícios Resolvidos 1. Obtenha o 10º termo da PG (1, 2, 4, 8, ...) Solução: a1 = 1 q = 2 a10 = a1 . q9 = 1 . 29 a10 = 512 2. Em uma PG de termos positivos a3 = 45 e a5 = 405, calcule o primeiro termo e a razão desta sequência. Solução: a5 = a1 . q4 = 405 a3 = a1 . q2 = 45 Dividindo uma pela outra, temos: Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 9 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila 4 1 2 1 405 45 a q a q q2 = 9 (Como todos os termos são positivos) q=3 Substituindo em a3, temos: a1 . 32 = 45 9a1 = 45 a1 = 5 3. Calcular a soma dos 10 termos iniciais da PG (1,3,9,27, ...) Solução: S10 = 101. 3 1 59049 1 29524 3 1 2 4. Calcular a soma dos termos da PG 1 1 1 1, , , ,... 3 9 27 Solução: a1 = 1 q = 1 3 1 1 3 1 2 21 3 3 a S 5. Em uma PG de 3 termos, a soma deles vale 21 e o produto 216. Determine esta PG. Solução: Neste tipo de exercício, deveremos fazer a seguinte notação: , , x x xq q pois quando fizermos o produto, eliminaremos uma variável. . . 216 x x xq q x3 =216 x = 6 Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 10 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila 6 6 6 21q q 6 6 15 0q q 26 15 6 0q q 22 5 2 0q q q = 2 ou q = ½ PG PG (3,6,12) (12, 6, 3) Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 11 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Função do 1º Grau Síntese Teórica FUNÇÃO AFIM f: RR x f(x) = ax + b, a 0 ZERO DA FUNÇÃO AFIM f (x) = ax + b = 0 x = b a REPRESENTAÇÃO GRÁFICA O gráfico da função afim é uma reta, que intercecta: * o eixo das abscissas (Ox) em 0 , a b * o eixo das ordenadas (Oy) em (0, b). Exemplos: Representar graficamente a função afim f : R R tal que f(x) = 2x - 3 Tendo em vista que: b = 3 é a ordenada do ponto que a reta intercecta Oy e 2x - 3 = 0 x = 2 3 é a abscissa do ponto onde a reta intercecta Ox, a representação gráfica da função f será: Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 12 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila b) g : R R tal que g(x) = 6 - 3x Tendo em vista que: b = 6 é a ordenada do ponto onde a reta intercecta Oy e 6 - 3x = 0 x = 2 é a abscissa do ponto onde a reta intercecta Ox. A representação gráfica da função g será: Atenção: I) a > 0 f é crescente Veja a função f do exemplo anterior. II) a < 0 f é decrescente Veja a função g do exemplo anterior. A função afim é bijetiva. VARIAÇÃO DOS SINAIS Observe os gráficos dados a seguir: Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 13 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Em resumo: Exemplos: Estudar a variação dos sinais da função: f : R R tal que f(x) = 2x - 3 Determinação da raiz: f(x) = 2x -3 = 0 x = 2 3 Já que a = 2, portanto a > 0, vem: isto é, x, x R e x > 2 3 f(x) > 0 x, x R e x < 2 3 f(x) < 0 g: R R tal que g(x) = 6 - 3x Determine a raiz g(x) = 6 - 3x = x = 2 Já que a = 3, portanto a < 0, vem: isto é, x, x R e x > 2 f(x) < 0 x, x R e x < 2 f(x) < 0 Função Constante A função f : R R x f(x) = k, k R é dita função constante e o seu gráfico é uma reta paralela ao eixo Ox. Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 14 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Casos Particulares FUNÇÃO LINEAR f(x) = ax Termo independente de x é nulo. OBERVAÇÃO I) O gráfico da função linear é uma reta que contém a origem do sistema de eixos cartesianos, já que para x= 0 y = f (0) = a . 0 = 0 II) Se a = 1, tem-se f(x) = x e o seu gráfico é a reta suportes das bissetrizes do 1º e 3º quadrantes do sistema de eixos cartesianos. III) Se a = -1, tem-se f(x) = -x e o seu gráfico é a reta suporte das bissetrizes do 2º e 4º quadrantes do sistema de eixo cartesianos. DESIGUALDADES São relações da forma: Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 15 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila (I) a> b ou (II) a b (III) c < d (IV) c d Em (I) e (III) lemos respectivamente: a é maior do que b, c é menor do que d. Os termos a e c estão no primeiro membro e os termos b e d estão no segundo membro da desigualdade. As desigualdades entre expressões algébricas que são verdadeiras indepen-dentemente dos valores atribuídos às variáveis são conhecidas como desigualdades incondicionais. Exemplo: (a + b)2 >-1 Existem também as desigualdades que se verificam apenas para determinados valores de incógnitas que nelas se encontram. Neste caso temos, as desigualdades condici-onais ou inequações. Exemplo: (a + b)2 > 25 INEQUAÇÕES O conjunto de valores da incógnita que ao ser substituída torna a inequação uma sentença verdadeira, constitui a solução da inequação. PROPRIEDADES I) Uma inequação não se altera quando somamos ou diminuímos aos dois membros a mesma quantidade. II) Uma inequação não se altera quando multiplicamos ou dividimos os dois membros pelo mesmo número positivo. III) Alteramos os sentidos da inequação quando multiplicamos ou dividimos os dois membros pelo mesmo número negativo. IV) Podemos elevar os dois membros de uma desigualdade à mesma potência (ou deles extrair raízes de mesmo índice) desde que eles sejam positivos. INEQUAÇÕES DO 1º GRAU Chamamos de inequação do 1º grau as sentenças reduzidas as formas: ax + b > 0, ax + b < 0, ax + b 0, ax + b 0. Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 16 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila INEQUAÇÕES SIMULTÂNEAS Para acharmos o conjunto solução das inequações devemos resolvê-las separadamente e depois encontrarmos a intersecção das respostas. Nos seguintes exemplos tomaremos U = R 5 3x2x3x 7 2x3 ( I ) 4 5x11 2 115x 2x ( II ) Resolvendo a inequação (I) encontramos x> 2 11 Resolvendo a inequação (II) encontramos x>11 S = {x R x > 11} 4 x 5x 2 x 8 x ( I ) )2( 7 1 )2( 8 1 xx ( II ) Resolvendo a inequação (I) encontramos x >- 8 Resolvendo a inequação (II) encontramos x<30 S={x R -8 < x < 30} 2 815x 58x ( I ) Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 17 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila 4 3 5x3)2(x ( II ) Resolvendo a inequação (I ) encontramos x > 2 Resolvendo a inequação (II) encontramos x < 4 7 S = 5 2 1x 2 equivalente a: 2 1x 2 ( I ) 5 2 1x ( II ) Resolvendo a inequação (I) encontramos x > 5 Resolvendo a inequação (II) encontramos x<11 S = {x R 5< x <11} Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 18 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Conjuntos SS II MMBB OOLL OO GGII AA DDEE CC OO NN JJ UUNN TT OOSS = igual a pertence a ≠ diferente de não pertence a > maior do que < menor do que maior do que ou igual a menor do que ou igual a e ou contém está contido implica se e somente se , { } conjunto vazio c B A complementar de B em relação à A união interseção existe para todo não existe CCAA RR DDII NNAA LL II DDAA DDEE DDEE UU MM CC OO NNJJ UUNN TT OO A cardinalidade de um conjunto A, finito, indica a quantidade de elementos deste conjunto. Notação: A ou Card(A) ou nA. Exemplo: Sendo A = {a, b, c } e B = ( a, b, d, e } temos: A= 3 e B =4. CCOO NN JJ UU NN TT OO DD AA SS PPAA RR TTEE SS Chama-se conjunto das partes de um conjunto A, P (A), o conjunto cujos elementos são todos os subconjuntos de A. P (A) = {B B A} Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 19 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Exemplos: I) A= {a} P (A) ={, {a}} II) A= {a,b} P (A) ={, {a}, {b}, {a,b}} III) A= {a,b,c} P (A) ={,{a}, {b}, {c}, {a,b}, {a,c}, {b,c}, {a,b,c}} De um modo geral temos # P(A) = 2n onde n = #A. UUNNII ÃÃ OO DDEE CCOO NNJJ UU NNTT OO SS -- A união de dois conjuntos A e B é o conjunto A B, formados pelos elementos de A e pelos elementos de B. A B ={x x A v x B} Exemplo: Sendo A={a, b, c} e B={a, b, d, e} então A B ={a, b, c, d, e} IINNTTEE RRSS EE ÇÇÃÃ OO DDEE CC OONN JJ UU NN TT OOSS -- A interseção de dois conjuntos A e B é o conjunto A B, formado pelos elementos que pertencem a esses dois conjuntos simultaneamente. A B= {x x Ax B} Exemplo: Sendo A= {a, b, c} e B= {a, b, d, e} então A B = {a, b} CCOO NN JJ UU NN TT OOSS DD II SS JJ UU NN TT OOSS Dois conjuntos A e B, são disjuntos quando A B = . Exemplo: A = {conjunto dos torcedores do vasco} B = conjunto dos seres que possuem mais de um neurônio CCAA RR DDII NNAA LL II DDAA DDEE DDAA UUNNII ÃÃ OO DDEE CCOO NNJJ UU NNTT OO SS De um modo geral temos: # (A B) = #(A) + # (B) - # (A B) # (A B C) = # (A) + # (B) + # (C) - # (A B) - #(A C)- # (B C) + (A B C) Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 20 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila DD II FFEE RREE NNÇÇ AA DD EE CCOO NNJJ UUNN TT OOSS A diferença entre conjuntos A e B é o conjunto A - B, formado pelos elementos que a A que a B. A - B= {x x A x B} Exemplo: Sendo A= {a, b, c, j }, B= {a, b, d, e}, C={0, 5, 7} e D = {0, 3, 5, 7} então: A-B={c, j} B-A={d, e} C-D= C-A={0, 5, 7} OOBB SS EE RRVV AA ÇÇÃÃ OO Se A B = então A –B = A e B - A= B. Se A B então A -B= . Em geral, temos: A - B B - A ( a diferença de conjuntos não é uma operação comutativa). CCOO MM PP LL EE MM EE NN TTAA RR DDEE BB EE MM RREE LL AA ÇÇ ÃÃ OO ÀÀ AA Quando temos B A, o conjunto A-B é chamado de complementar de B em relação à A e escreve-se: A – B = CAB Note que x CAB x A e x B Atenção!!! "O complementar de B em relação à A é o que falta em B para B se tomar igual a A." CONJUNTOS NUMÉRICOS IINNTTRROODDUUÇÇÃÃOO Os primeiros números que conhecemos quando aprendemos a contar são: 1, 2, 3, 4, 5, ... Estes números surgiram como resultado da comparação de diferentes conjuntos que tinham algo em comum. Certo conjunto de pedras colocadas numa sacola podia ser colocado em correspondência com o conjunto das ovelhas de um rebanho; o conjunto das pedras tinha algo em comum com o das ovelhas: este algo em comum é o mesmo número de elementos. Paulatinamente a ideia de número se tornou menos concreta e os números passaram a ser tratados como entes em si, independentes dos conjuntos dos quais, num certo sentido, eram representantes. E por serem necessários surgiram o zero: 0, e os números negativos: -1, -2, -3, . . . Os números considerados até aqui são atualmente "organizados" do seguinte modo: Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 21 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila CCOONNJJUUNNTTOO DDOOSS NNÚÚMMEERROOSS NNAATTUURRAAIISS:: IINN IN = {0, 1, 2, 3,4, ...} Todo número natural n, n 2 pode ser decomposto como um produto de fatores primos, isto é, n 2a . 3b . 5c . 7d ... Dados dois números naturais a e b, chama-se mínimo múltiplo comum entre a e b e representa-se mmc (a, b) o menor dos múltiplos comuns entre a e b. Dados dois números naturais a e b, chama-se maior divisor comum entre a e b e representa-se mdc (a, b) o maior dos divisores comuns entre a e b. Exemplo: 120 e 360 840= 23. 3 . 5 . 7 360 = 23 . 32 . 5 . mmc (840, 360) = 23 . 32 . 5. 7 = 2520 . mdc (840, 360) = 23 . 3 . 5 = 120 Propriedades: mdc (a, b) = a . b CCOO NN JJ UU NN TT OO DDOOSS NNÚÚ MM EE RR OOSS IINNTT EE II RR OOSS :: ZZ Z= {..., -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4...} Graficamente: Atenção! O conjunto dos números naturais é um subconjunto do conjunto dos números inteiros, isto é: OO SS ÍÍ MMBB OO LL OO (+): como índice de um conjunto, indica a exclusão dos seus elementos negativos; (-): como índice de um conjunto, indica a exclusão dos seus elementos positivos; (*): como índice de um conjunto, indica a exclusão do zero. Como exemplos:Z+ = {0, 1, 2, 3, 4...} é o conjunto dos inteiros não negativos. Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 22 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Z*+ = {1, 2, 3, 4 ...} é o conjunto dos inteiros positivos. Z - = {...-3, -2, -1, 0} é o conjunto dos inteiros não positivos. Z*- = {..., -3, -2, -1} é o conjunto dos inteiros negativos. NNÚÚ MMEE RR OOSS RRAA CCII OONN AA II SS O conjunto dos números inteiros pode ser representado sobre uma reta ordenadamente conforme o esquema: Nesta reta há muito mais pontos que os que representam os números inteiros. A idéia de dividir um objeto em partes iguais levou-nos aos números fracionários que são números da forma p/q com q 0. O nome racional deve-se ao fato deles terem origem na razão entre dois números inteiros. No conjunto dos números racionais, destacamos os subconjuntos: Q+ = conjunto dos racionais não negativos Q- = conjunto dos racionais não positivos Q* = conjunto dos racionais não nulos. RREE PP RREE SS EE NNTT AAÇÇ ÃÃ OO DDEE CCII MM AALL Todo número racional pode ser representado por um número decimal. Este número decimal pode aparecer de 2 modos: CCOOMM AA QQUUAANNTTIIDDAADDEE FFIINNIITTAA DDEE CCAASSAASS DDEECCIIMMAAIISS Exemplo: 3 22 3 16 2 ; 10 16 1,6 ; 100 5 0,05 ; 2 3 6 Nestes casos, o denominador da fração será da forma: 2x . 5y com x e y N Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 23 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila CCOOMM UUMMAA QQUUAANNTTIIDDAADDEE IINNFFIINNIITTAA DDEE AALLGGAARRIISSMMOOSS Que se repetem periodicamente, isto é, uma dízima periódica. Exemplo: 30,0,333... 3 1 (período: 3) 2857140,714...0285714285 7 2 (período 285714) 31,8...8333,1 6 11 = (período) As dízimas periódicas dividem-se em 2 grupos: a) Dizima periódica simples: Formada pela fração irredutível p/q onde q possui fatores primos da forma q = 3a . 7b...(a, b, ... N) e q 1. Exemplo: ... 11 1 , 21 5 , 3 2 b) Dízima periódica composta: Formada pela fração irredutível p/q onde q possui fatores primos da forma q = 3a . 7b associados a fatores primos (2a) ou (5b) ou ambos com a 0 ou b ≠0. Definimos geratriz como a fração que origina a dízima periódica. MMÉÉTTOODDOO PPAARRAA OOBBTTEENNÇÇÃÃOO DDEE UUMMAA FFRRAAÇÇÃÃOO GGEERRAATTRRIIZZ Exemplo: x = 0,777 ... x = 0,777... 10x = 7,777... x = 9 7 (Geratriz) Exemplo: x = 6,4343... 100x - x = 637 100x = 643, 4343... 99x = 637 Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 24 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila 99 637 x (Geratriz) Exemplo: x = 2,133... 10x = 21,3333... 5 1 32 45 96 90 192 x (Geratriz) CCOO NN JJ UUNNTT OO DD OOSS NNÚÚMM EE RR OOSS II RRRR AACC II OONN AAII SS Sabendo-se que entre 2 números racionais sempre há um número racional (por exemplo entre 2 1 e 3 1 existe 2 1 3 1 : 12 5 2 durante muito tempo, achou-se que seria possível preencher a reta somente com a presença de números racionais. Observemos a seguinte construção: Se o ponto A representa o número zero e o ponto B representa o número 1, o segmento AB tem comprimento 1. Construindo BC perpendicular a AB e de comprimento 1, o teorema de Pitágoras dá o comprimento de AC que será 2 . Marcando na reta AD de mesmo comprimento que AC, o ponto D representará o número 2 ; o número 2 não é racional, o que pode ser mostrado com alguns recursos de Aritmética. Números que não podem ser representados da forma p / q com p z e q z* são números irracionais. Também não são racionais os números 3 e 3 9- , e alguns mais extravagantes como (pi = 3,14159...) e outros. Todos eles têm representação na reta onde já estão colocados os números racionais e é muito importante o fato de que a completam. 10x – x = 19,2 9x = 19,2 10 192 9x Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 25 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila OOBB SS EE RRVV AA ÇÇÃÃ OO A representação decimal de um número irracional é infinita e não-periódica, CCOO NN JJ UUNNTT OO DD OOSS NNÚÚMM EE RR OOSS RREE AAII SS IR = {x / x é racional ou x é irracional} naturais inteiros negativos racionais números não-inteiros reais irracionais Os números reais podem ser representados pelos pontos de uma reta r, de tal modo que: Essa correspondência biunívoca entre elementos de IR e os pontos de r é denominada sistema de coordenadas abscissas; a reta r é chamada de reta real ou do eixo dos números reais, e o ponto O, corresponde ao número zero, é a origem desse sistema. Observe que são reais todos os números naturais, inteiros, racionais e irracionais, assim: CCOOMMPPAARRAAÇÇÃÃOO DDEE NNÚÚMMEERROOSS RREEAAIISS Dados dois números reais a e b, então ocorre somente uma das seguintes situações: a = b a – b = 0 a > b a – b > 0 ou (a – b) IR*+ a < b a – b < 0 ou (a – b) IR*- a < b - a > - b a > b - a < - b Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 26 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila DDEEMMOONNSSTTRRAAÇÇÃÃOO a < b a - (a + b) < b - (a + b) - b < - a - a > - b Observe que devemos mudar o sentido da desigualdade se multiplicarmos seus dois membros por -1. IINNTT EE RRVV AALL OOSS No conjunto dos números reais destacaremos alguns subconjuntos importantes, determinados por desigualdades, chamados intervalos. Quaisquer que sejam os números reais a e b, a < b, temos: IINNTTEERRVVAALLOOSS LLIIMMIITTAADDOOSS {x IR a x b} é o intervalo fechado de extremos a e b Notação: [a; b] {x IR a < x < b} é o intervalo aberto de extremos a e b Notação: b:a {x IR a x < b} é o intervalo fechado em a e aberto em b. Notação: [a; b[ {x IR a < x b} é o intervalo aberto em a e fechado em b. Notação: ]a; b] IINNTTEERRVVAALLOOSS IILLIIMMIITTAADDOOSS {x R x a} = [a, + [ = [a, + ) Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 27 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila {x R x > a} = ]a, + [ = (a, +){x R x b} = ] - , b] = (- , b) {x R x < b} = ] - , b[ = (- , b) Exemplo: Sendo A = ] - ; 2 ] e B = ] - ; + [, temos: Portanto, A B =] -; 2 ], A B = IR A – B = ]- ; -] e B -A= 2 ; + [. OOBB SS EE RRVV AA ÇÇÃÃ OO Módulo de um número real: Definimos módulo de um número real x (x) como a distância da origem da reta real ao número x. De um modo geral temos. x se x 0 x = -x se x < 0 Exemplo: 5 = 5 pois 5 0 Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 28 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila -3 = 3 pois -3 < 0 x -3 se x 3 x-3 = -x + 3 se x < 3 Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 29 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Princípio Multiplicativo e Permutações A origem desse assunto está ligada ao estudo dos jogos de azar, tais como: lançamento de dados, jogos de carta etc. Atualmente, você também pode perceber a utilização da Análise Combinatória nas estimativas de acerto em jogos populares tais como: loteria esportiva, loto, loteria federal etc., além de aplicações mais específicas, como confecções de horários, de planos de produção, de número de placas de automóveis etc. Fatorial Introduziremos, inicialmente, o conceito de fatorial que será de grande utilidade nos exercícios de Análise Combinatória. DEFINIÇÃO n! =n . (n - 1) . (n - 2). ... 3.2.1 para n N e n > 1 O símbolo n! (lê-se fatorial de n ou n fatorial) Exemplos • 2! = 2 x 1 = 2 • 4!= 4 x 3 x 2 x 1 = 24 • 7! = 7 x 6 x 5 x 4 x 3 x 2 x 1 = 5040 Exemplos • 6! = 6 x 5! • 9! = 9 x 8! Simplifique as expressões: a) 7! 6! b) 8! 8.6! c) 20!8!3! 4!19!7! Solução a) 7! 6! = 7.6! 7 6! Por definição temos: 01 = 1 e 1! =1 n! = n . (n – 1)! Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 30 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila b) 8! 8.6! = 8.7.6! 7 8.6! c) 20!8!3! 4!19!7! = 20!19!8!7!3! 20.8 40 4!.3!.19!.7! 4 Simplifique as expressões: a) 2 ! ! n n b) 2 ! 2 2 ! n n Solução a) 2 ! ! n n = 2 1 ! 2 . 1 ! n n n n n n b) 2 ! 2 2 ! n n = 2 2 1 2 2 ! 2 2 1 2 2 ! n n n n n n PRINCÍPIO MULTIPLICATIVO Se um determinado evento A pode ocorrer de m maneiras' e um evento independente B pode ocorrer de n maneiras, então, a ocorrência sucessiva dos eventos A e B pode acontecer de m . n maneiras distintas. Um rapaz possui cinco camisas e duas calças. De quantos modos diferentes ele poderá se vestir? Solução A escolha de uma calça poderá ser feita de duas maneiras diferentes. Escolhida a primeira calça, o rapaz poderá escolher qualquer uma das cinco camisas, formando portanto, cinco conjuntos diferentes. Se tivesse escolhido a segunda calça, novamente poderia combinar essa calça com as cinco camisas que possui, formando outros cinco conjuntos diferentes. Portanto, o número total de maneiras diferentes de se vestir nesse caso será: 2 x 5 = 10. Poderíamos esquematizar o problema desse modo: • escolha de uma calça: 2 possibilidades diferentes; • escolha de uma camisa: 5 possibilidades diferentes. Total: 2 x 5 = 10 Quantos números de dois algarismos podemos formar com os algarismos de 1 a 9? Solução • escolha de um algarismo para a casa das dezenas: 9 possibilidades; • escolha de um algarismo para a casa das unidades: 9 possibilidades. Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 31 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Total: 9 x 9 =81. Podemos portanto, formar 81 números algarismos com os algarismos de 1 a 9. Num grupo de 5 rapazes e 4 moças, de quantos modos distintos podem ser escolhidos um rapaz para presidente e uma moça para secretária do grêmio estudantil? Solução • escolha de um rapaz para presidente: 5 possibilidades; • escolha de uma moça para secretária: 4 possibilidades. Total: 5 x 4 = 20 Quantos números de dois algarismos podem ser formados no sistema de numeração decimal? Solução • escolha de um algarismo para a casa das dezenas: 9 possibilidades (o zero não pode ocupar essa posição); • escolha de um algarismo para a casa das unidades: 10 possibilidades. Total: 9 x 10 = 90 Observação Quando alguma das escolhas que iremos fazer possuir restrição, devemos começar por esta escolha. Quantos números pares de dois algarismos podem ser formados com os algarismos de 1 a 9? a) Podendo ocorrer a repetição de algarismos. b) Sem ocorrer a repetição de algarismos. Solução a) • escolha de um algarismo para a casa das unidades: 4 possibilidades (o número deve terminar em 2, 4, 6 ou 8, para ser par); • escolha de um algarismo para a casa das dezenas: 9 possibilidades. Total: 9 x 4 = 36 b) • escolha de um algarismo para a casa das unidades: 4 possibilidades (2, 4, 6, 8); • escolha de um algarismo para a casa das dezenas: 8 possibilidades, já que do total de 9 algarismos que podem ser escolhidos não podemos utilizar aquele que estiver ocupando a casa das unidades, para que não haja repetição. Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 32 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Total: 8 x 4 = 32 Quantos são os divisores do número 72? Solução Cada divisor de 72 é da forma 2x.3Y pois 72 = 23.32, onde x (0,1,2,3) e y (0,1,2). • escolha de um valor para x: 4 possibilidades (0,1,2,3); • escolha de um valor para y: 3 possibilidades (0,1,2). Total: 4 x 3 = 12 divisores No sistema decimal, quantos são os números de três algarismos distintos que podemos formar? Solução • escolha de um algarismo para a casa das centenas: 9 possibilidades (pois o zero não pode ocupar essa posição); • escolha de um algarismo para a casa das dezenas: 9 possibilidades, pois embora o zero possa ocupar essa posição, não podemos repetir o algarismo que se encon-tra na casa das centenas; • escolha de um algarismo para a casa das unidades: 8 possibilidades já que não podemos repetir o algarismo das centenas e nem o das dezenas. Total: 9 x 9 x 8 = 648 Quantos são os resultados possíveis para um teste da loteria esportiva com 16 jogos? Solução Para cada um dos 16 jogadores, temos três resultados possíveis (coluna 1, coluna do meio e coluna 2). Pelo multiplicativo, teremos que o total de resultados possíveis será: T = 3x 3 x 3 x 3 x ... x 3 = 316 = 430467721 resultados distintos. PERMUTAÇÃO SIMPLES Uma permutação simples de um grupamento com n elementosdistintos é uma ordenação destes elementos onde cada um aparece uma única vez. O número de permutações simples destes n elementos é dada por: Exemplos • P3= 3! = 3 x 2 x 1 = 6 • P2 = 2! = 2 x 1 = 2 Pn = n! Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 33 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Quantos números com 5 algarismos distintos podemos formar com os algarismos 1, 2, 3, 4, 5? Solução Verificando que n = p = 5, vamos obter: P5 = 5! = 5 x 4 x 3 x 2 x 1 = 120 Portanto, poderemos formar 120 números. Observação Note que na permutação utilizamos todos os elementos. Apenas arrumamos. Então não se esqueça: arrumar é o mesmo que permutar. Quantos são os anagramas da palavra "cola"? Solução Anagramas são palavras obtidas, efetuando-se todas as trocas possíveis entre as letras de uma palavra dada e que podem ter ou não significado na linguagem corrente. A palavra em questão, "cola", possui 4 letras distintas, logo o total de anagramas será igual ao total de permutações que podem ser feitas com essas 4 letras, isto é: Total de anagramas: P4 = 4! = 4 x 3 x 2 x 1 = 24. Permutando os algarismos 2, 4, 6 e 8, formamos números. Dispondo esses números em ordem crescente, qual o número que ocupa a 22ª posição? Solução 2 _____ _____ _____ P3 =3!=6 4 _____ _____ _____ P3 =3!=6 6 _____ _____ _____ P3 =3!=6 8 2 _____ _____ P2 =2!=2 8426 é o 21º número, portanto, o 22º será: 8462. PERMUTAÇÃO COM REPETIÇÃO Quando temos n elementos com as repetições de um tipo, b repetições de outro, q de outro, etc. O número de permutações que podemos formar é dada por: Quantos são os anagramas da palavra: a) ELEGER b) CANDIDATA , , ,... ! ! ! !...n n P Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 34 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Solução Já sabemos que cada anagrama corresponde a uma permutação das letras da palavra. Neste exemplo, ocorrem letras repetidas. a) ELEGER 6 letras, sendo 3 E, 1 L, 1 G, 1R. O número de anagramas é: 3 6 6! 120 3!P b) CANDIDATA 9 letras, sendo 3A, 2D, 1C, 1N, 1 I, 1T. O número de anagramas é: 3,2 9 9! 30240 3!2!P Quantos números pares obteremos, permutando-se os algarismos 1, 2, 2, 3, 3, 3 e 4 ? Devemos contar as permutações que terminam por 2 e as que terminam por 4. Terminado por 2: Deixando um algarismo 2 fixo na casa das unidades, devemos permutar nas outras casas os algarismos 1, 2, 3, 3, 3 e 4. O número de permutações é: 3 6 6! 120 3!P Terminando por 4: Deixando o 4 fixo na casa das unidades, permutamos nas outras casas os algarismos 1, 2, 2, 3, 3 e 3. O número de permutações é: 3,2 6 6! 60 3!2!P Logo, o total de números pares é 120 + 60 = 180. Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 35 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila PERMUTAÇÃO CIRCULAR “De quantas formas podemos colocar quatro pessoas em fila?” Responder esta pergunta é simples: para a 1ª posição da fila, temos 4 possibilidades, para a 2ª, 3 possibilidades, para a 3ª, 2 possibilidades e para 4ª, 1 possibilidade. Logo, o total de possibilidades é 4.3.2.1 = 4! = 24. Agora, responda o seguinte "De quantas formas podemos colocar quatro pessoas em uma mesa circular?" A primeira vista parece que estas perguntas possuem a mesma resposta, mas repare o esquema a" seguir: 4 das possibilidades que estávamos considerando representam uma única arrumação visto que, de uma arrumação para outra, basta girarmos a mesa. Logo, como consideramos cada arrumação quatro vezes, basta dividir o resultado por quatro: 4! 3! 6 4 De uma forma geral, dizemos que o número de permutações circulares de n elementos é dada por: Se não quisermos decorar a fórmula, basta pensar o seguinte: Em uma mesa circular vazia com quatro cadeiras ao redor, de quantas formas diferentes a primeira pessoa pode sentar-se? Antes de responder, pense o seguinte: O problema cita mesa circular para mostrar uma ausência de referencial. Como a mesa está vazia, é indiferente para primeira pessoa onde ela sentará, logo, só existe urna forma de escolha. Já a segunda pessoa a sentar à mesa possui referência. Ela pode sentar-se à frente da primeira, ou à sua esquerda ou à sua direita, logo, a segunda pessoa possui três possibilidades. 1ª pessoa - 1 possibilidade 2ª pessoa - 3 possibilidades 3ª pessoa - 2 possibilidades 4ª pessoa - 1 possibilidade 1 x 3 x 2 x 1 = 6 arrumações possíveis ARRANJO E COMBINAÇÃO Arranjos Simples Pc = (n-1)! Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 36 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Todos os problemas de Arranjos Simples também poderão ser resolvidos pelo Princípio Multiplicativo. Seja o conjunto A = (1, 2, 3). Quantos números com 2 algarismos distintos podemos formar com os elementos de A? Teremos como resposta do problema os seguintes números: 12, 13, 21, 23, 31 e 32. Cada número obtido será chamado de agrupamento. Note, então, que obtivemos 6 agrupamentos distintos. A ordem dos elementos que formam cada agrupamento é considerada, isto é, os agrupamentos 12 e 21, por exemplo, são diferentes embora formados pelos mesmos elementos (os algarismos 1 e 2). Tais agrupamentos, formados por elementos distintos e cuja ordem é levada em conta, chamam-se Arranjos Simples. CÁLCULO DO NÚMERO DE ARRANJOS SIMPLES Sendo n o número de elementos de um conjunto A, o número de arranjos simples de n elementos tomados p a p será dado por: ,n pA : lê se arranjo de n elementos tomados p a p Quantos números de três algarismos distintos podemos formar com os elementos do conjunto {1,2,3,4,5}? Solução Nesse caso n = 5, que indica o total de elementos que temos para usar, e p = 3, que é a forma segundo a qual os elementos vão ser associados, já que o problema pede números de três algarismos. Aplicando a fórmula vamos obter: 5,3 5! 5.4.3.2! 60 5 3 2!A Portanto, poderemos formar 60 números com três algarismos distintos. Com os algarismos 0, 1, 2, 5 e 6, sem os repetir, quantos números compreendidos entre 100 e 1000 poderemos formar? Atenção: Arranjos Simples não há repetição de elementos; a ordem dos elementos é considerada. , ! n p n n pA Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 37 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila , ! ! !n p n n p pC Solução Como os números devem estar compreendidos entre 100 e 1000, terão 3 algarismos. Como não pode haver repetição de elementos e a ordem dos elementos em cada agru-pamento é considerada (por exemplo, o número 123 é diferente do número 132), trata-se de um problema de arranjos simples. Números iniciados por 1: 1 ___ ___ A4,2 =12 Números iniciados por 2: 2 ___ ___ A4,2 =12 Números iniciados por 5: 5 ___ ___ A4,2 =12 Números iniciados por 6: 6 ___ ___ A4,2 =12 Portanto, o total de números pedido é 4 x 12 = 48. Em um campeonato de futebol, participam dez clubes, todos com a mesma possibilidade de vencer. De quantas maneiras diferentes poderemos ter a classificação para os três primeiros lugares? Solução Note que a ordem dos elementos em cada agrupamento é importante, pois o clube A em primeiro, B em segundo e C em terceiro é diferente de B em primeiro, A em segundo e C em terceiro. Não há repetição de elementos, pois o mesmo clube não pode ocupar duas posições diferentes simulta-neamente. Portanto, trata-se de um problema de arranjo simples. Temos um total de dez clubes para ocuparem três posições, logo: A10,3 = 720. COMBINAÇÃO SIMPLES São agrupamentos onde a ordem com que os elementos comparecem não é considerada. O número de combinações de n elementos tomados p a p, que indicamos por Cn,p será dado por: Quantas duplas distintas podemos formar com 3 pessoas A, B e C? Repare que agora, se mudarmos a posição dos elementos em um agrupamento, não obteremos um novo agrupamento. Isto é, a dupla AB é igual à dupla BA, a dupla AC é a mesma que CA e a dupla BC é a mesma que CB. Portanto, o total de duplas distintas será 3 (AB, AC e BC). Quantas comissões formadas de 4 elementos cada uma, podemos formar com 10 alunos de uma classe? Solução Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 38 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila 10,4 10! 10! 10.9.8.7.6! 120 10 4 !4! 6!4! 6!.4.3.2.1C Quantos são os resultados distintos possíveis de serem obtidos num teste da loto? Solução Cada resultado possível corresponde a um conjunto de 5 números, sem importância de ordem, obtidos de um total de cem números. Teremos então: 100,5 100! 100.99.98.97.96.95! 75287520 100 5 !5! 95!.5.4.3.2.1C Numa escola, existem 10 professores de Matemática e 7 de Física. Quantas comissões podemos formar compostas de 5 professores de Matemática e 3 de Física? Solução • escolha dos professores de Matemática: C10,5 = 252 • escolha dos professores de Física: C7,3 = 35 Pelo princípio multiplicativo, vamos ter: C10,5 x C7,3 = 252 x 35 = 8820. Poderemos portanto, formar 8820 comissões. Um químico possui 10 tipos de substâncias. De quantos modos possíveis poderá associar 6 dessas substâncias se, entre as dez, duas somente não podem ser juntadas porque produzem mistura explosiva? Solução Total de associação: C10,6 = 210 Total de associações onde aparecem juntas A e B: C8,4 = 70 Logo, o total de associações possíveis será: C10,6 - C8,4 = 210 – 70 = 140 (CESGRANRIO) Seja M um conjunto de 20 elementos. O número de subconjuntos de M que contém exatamente 18 elementos é: a) 360 b) 190 Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 39 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila c) 180 d) 120 e) 18 Solução Temos um total de 20 elementos para escolhermos 18, independendo da ordem. Logo, teremos 20,18 20! 190 20 18 !18!C Portanto, o total de subconjuntos com 18 elementos que podemos formar com um conjunto de 20 elementos será 190. Alternativa b. Uma organização dispõe de 10 economistas e 6 administradores. Quantas comissões de 6 pessoas podem ser formadas de modo que cada comissão tenha no mínimo, 3 administradores? a) 2400 b) 675 c) 3136 d) 60 e) 3631 Solução Teremos que considerar as seguintes comissões: • com 3 administradores e 3 economistas: C6,3 x C10,3 = 2400 • com 4 administradores e 2 economistas: C6,4 x C10,2 = 675 • com 5 administradores e 1 economista: C6,5 x C10,1 = 60 • com 6 administradores e nenhum economista: teremos só uma possibilidade. O total de comissões que poderemos formar será então: 2400 + 675 + 60 + 1 = 3136 Alternativa c. Soluções Inteiras de um Sistema Exemplo 1 Determine o número de soluções inteiras positivas da equação x + y + z =,6. Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 40 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Solução Representando cada unidade por • e colocando a barra I entre duas quaisquer das 6 bolas, obtemos uma maneira de escrever 6 como soma de três inteiros positivos. Exemplo Basta, então, colocar a barra em duas das cinco posições. Logo, temos C5,2 = 10 maneiras diferentes de escrevermos 6 como soma de 3 inteiros positivos. Exemplo 2 Determinar o número de soluções naturais da equação x+y+z=6. Solução Acrescentando 1 a cada uma das parcelas do 1º membro, Para obtermos o número de soluções naturais de x + y + z = 6, basta contar o número de soluções inteiras positivas de x'+y'+ z' = 9, ou seja: C 8,2= 28 soluções naturais de x + y + z = 6. Com 5 consoantes diferentes e 4 vogais diferentes, quantas "palavras" podemos formar tendo 3 consoantes distintas e 2 vogais distintas? Solução Escolha 3 das 5 consoantes: C5,3 Escolha 2 das 4 vogais: C4,2 No de grupos de 3 consoantes e 2 vogais: C 5,3 . C4,2 Em cada um desses grupos, devemos permutar os elementos. Portanto, teremos C5,3 . C4,2 . P5 = 7200 "palavras" com 3 consoantes distintas e 2 vogais distintas. Como as soluções são naturais (inclui o zero), somamos 1 a x, y e z e, assim, voltamos a trabalhar com soluções inteiras positivas. Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 41 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Probabilidade Dado um experimento com um número finito de possíveis resultados, definem-se: Espaço amostral do experimento É o conjunto de todos os possíveis resultados do experimento. Evento É qualquer subconjunto do espaço amostral. Probabilidade Sendo o espaço amostral de um experimento dado e A um evento (A ), a probabilidade de ocorrência do evento A é representada e definida por )n(Ω n(A) p(A) , onde )A(n número de elementos do conjunto A )(n número de elementos do conjunto . Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 42 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Gráfico Estatístico 1. Introdução O gráfico estatístico é uma forma de apresentação dos dados estatísticos, cujo objetivo é o de produzir, no investigador ou no público em geral, uma impressão mais rápida e viva do fenômeno em estudo, já que os gráficos falam mais rápido à compreensão do que as séries. O gráfico é um instrumento que possibilita transmitir muitas vezes o significado de planilhas ou tabelas complexas de uma forma mais eficiente e mais simples. Não adianta você saber efetuar a confecção de um gráfico se não souber a que finalidade se destina determinado gráfico. Desta forma você correrá o risco de apresentar um gráfico que não seja adequado a uma determinada situação. O gráfico apresenta de forma detalhada, aelaboração e utilização do fichário-imagem. Uma representação gráfica tem por objetivo fazer aparecer as relações que existem entre elementos que são representados prévia e rigorosamente de modo a garantir a monossemia que envolve a "Graphique". O exemplo utilizado é o de uma cooperativa com diferentes tipos de informações que foram representadas na forma gráfica com o auxílio do fichário-imagem. 2. Gráficos Estatísticos Para se criar um gráfico é preciso primeiro conhecer o tipo de informação que se deseja transmitir, pois um gráfico poderá informar de forma visual as tendências de uma série de valores em relação a um determinado espaço de tempo, a comparação de duas ou mais situações e muitas outras. Cada tipo de gráfico é adequado para uma diferente situação a ser analisada. Se um gráfico for definido de forma incorreta, poderá ocorrer a análise errada de uma situação, causando uma série de interpretações distorcidas do assunto em questão, tornando desta forma o desenho do gráfico sem qualquer efeito aproveitável. Para tornarmos possível uma representação gráfica, estabelecemos uma correspondência entre os termos da série e determinada figura geométrica, de tal modo que cada elemento da série seja representado por uma figura proporcional. A representação gráfica de um fenômeno deve obedecer a certos requisitos fundamentais para ser realmente útil: 2.1 Aspectos básicos no tracejado a) Simplicidade: o gráfico deve ser destituído de detalhes de importância secundária, assim como de traços desnecessários que possam levar o observador a uma análise morosa ou com erros; b) Clareza: o gráfico deve possibilitar uma interpretação correta dos valores representativos do fenômeno em estudo; c) Veracidade: o gráfico deve expressar a verdade sobre o fenômeno em estudo, ou seja, cálculos devem coincidir com as marcações Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 43 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila 2.2 Diagramas Os diagramas são gráficos geométricos de, no máximo, duas dimensões; para sua construção, em geral, faz-se uso do sistema cartesiano. Dentre os principais diagramas, destacamos: 2.2.1. Gráfico em linha ou em curva São ideais para ilustrar tendências em dados que ocorrem ao longo do tempo. Esse tipo de gráfico se utiliza da linha poligonal para representar a série estatística. Constitui uma aplicação do processo de construção do gráfico de uma função no sistema de coordenadas cartesianas. Construção: O gráfico pode apresentar linhas contínuas ou conter marcadores de dados. Exemplo: 2.2.2. Gráfico em colunas ou em barras É a representação de uma série por meio de retângulos, dispostos verticalmente (em colunas) ou horizontalmente (em barras). Quando em colunas, os retângulos têm a mesma base e as alturas são proporcionais aos respectivos dados. Quando em barras, os retângulos têm a mesma altura e os Comprimentos são proporcionais aos respectivos dados. Desse modo, estamos garantindo a proporcionalidade entre as áreas dos retângulos e os dados estatísticos. Construção: As Categorias são organizadas horizontalmente e os valores verticalmente. Quando há mais de uma sequência, é interessante inserir a legenda no gráfico; cada sequência é diferenciada por uma cor ou padrão. Exemplos: a) Gráfico em colunas O gráfico em questão terá a finalidade de demonstrar a projeção dos valores de vendas de diversos produtos durante o primeiro trimestre de um determinado ano em relação à taxa de projeção aplicada a cada mês. Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 44 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila b) Gráfico em barras Construção: As Categorias são organizadas verticalmente, para focalizar a comparação de valores. São usualmente bem ilustrados num simples gráfico de barras onde a altura da barra é igual à frequência. Dados qualitativos, particularmente quando as categorias são ordenadas, Gráficos de barras empilhadas mostram o relacionamento de itens individuais com o todo. 2.3 Gráfico em setores Construção: Esse gráfico é construído com base em um círculo, e é empregado sempre que desejamos ressaltar a participação do dado no total. O total é representado pelo círculo, que fica dividido em tantos setores quantas são as partes. Os setores são tais que suas áreas são respectivamente proporcionais aos dados da série. Obtemos Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 45 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila cada setor por meio de regra de três simples e direta, lembrando que o total da série corresponde a 360°. Os setores do gráfico são desenhados de tal forma que eles tenham área proporcional à frequência. Exemplo: Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 46 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Estatística 1- Introdução Estatística é uma ciência exata que visa fornecer subsídios ao analista para coletar, organizar, resumir, analisar e apresentar dados. Trata de parâmetros extraídos da população, tais como média ou desvio padrão. A estatística fornece-nos as técnicas para extrair informação de dados, os quais são muitas vezes incompletos, na medida em que nos dão informação útil sobre o problema em estudo. Sendo assim, é objetivo da Estatística extrair informação dos dados para obter uma melhor compreensão das situações que representam. Quando se aborda uma problemática envolvendo métodos estatísticos, estes devem ser utilizados mesmo antes de se recolher a amostra, isto é, deve-se planejar a experiência que nos vai permitir recolher os dados, de modo que, posteriormente, se possa extrair o máximo de informação relevante para o problema em estudo, ou seja para a população de onde os dados provêm. Quando de posse dos dados, procura-se agrupa-los e reduzi-los, sob forma de amostra, deixando de lado a aleatoriedade presente. Seguidamente o objetivo do estudo estatístico pode ser o de estimar uma quantidade ou testar uma hipótese, utilizando-se técnicas estatísticas convenientes, as quais realçam toda a potencialidade da Estatística, na medida em que vão permitir tirar conclusões acerca de uma população, baseando-se numa pequena amostra, dando-nos ainda uma medida do erro cometido. 2- População e amostra Qualquer estudo científico enfrenta o dilema de estudo da população ou da amostra. Obviamente teríamos uma precisão muito superior se fosse analisado o grupo inteiro, a população, do que uma pequena parcela representativa, denominada amostra. Observa-se que é impraticável na grande maioria dos casos, estudar-se a população em virtude de distâncias, custo, tempo, logística, entre outros motivos. A alternativa praticada nestes casos é o trabalho com uma amostra confiável. Se a amostra é confiável e proporciona inferir sobre a população, chamamos de inferência estatística. Para que a inferência seja válida, é necessária uma boa amostragem, livre de erros, tais como falta de determinação correta da população, falta de aleatoriedade e erro no dimensionamento da amostra. Quando não é possível estudar, exaustivamente, todos os elementos da população, estudam-se só algunselementos, a que damos o nome de Amostra. Quando a amostra não representa corretamente a população diz-se enviesada e a sua utilização pode dar origem a interpretações erradas. 3- Medidas de tendência Central As mais importantes medidas de tendência central, são a média aritmética, média aritmética para dados agrupados, média aritmética ponderada, mediana, moda, média geométrica, média Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 47 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila harmônica, quartis. Quando se estuda variabilidade, as medidas mais importantes são: amplitude, desvio padrão e variância. Medidas Média aritmética Média aritmética para dados agrupados Média aritmética ponderada Mediana 1) Se n é impar, o valor é central, 2) se n é par, o valor é a média dos dois valores centrais Moda Valor que ocorre com mais frequência. Sendo a média uma medida tão sensível aos dados, é preciso ter cuidado com a sua utilização, pois pode dar uma imagem distorcida dos dados. A média possui uma particularidade bastante interessante, que consiste no seguinte: se calcularmos os desvios de todas as observações relativamente à média e somarmos esses desvios o resultado obtido é igual a zero. A média tem uma outra característica, que torna a sua utilização vantajosa em certas aplicações: Quando o que se pretende representar é a quantidade total expressa pelos dados, utiliza-se a média. Na realidade, ao multiplicar a média pelo número total de elementos, obtemos a quantidade pretendida. 4.1- Moda Define-se moda como sendo: o valor que surge com mais frequência se os dados são discretos, ou, o intervalo de classe com maior frequência se os dados são contínuos. Assim, da representação gráfica dos dados, obtém-se imediatamente o valor que representa a moda ou a classe modal Esta medida é especialmente útil para reduzir a informação de um conjunto de dados qualitativos, apresentados sob a forma de nomes ou categorias, para os quais não se pode calcular a média e por vezes a mediana. 4.2- Mediana A mediana, é uma medida de localização do centro da distribuição dos dados, definida do seguinte modo: Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 48 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Ordenados os elementos da amostra, a mediana é o valor (pertencente ou não à amostra) que a divide ao meio, isto é, 50% dos elementos da amostra são menores ou iguais à mediana e os outros 50% são maiores ou iguais à mediana Para a sua determinação utiliza-se a seguinte regra, depois de ordenada a amostra de n elementos: Se n é ímpar, a mediana é o elemento médio. Se n é par, a mediana é a semi-soma dos dois elementos médios 4.3-Considerações a respeito de Média e Mediana Como medida de localização, a mediana é mais robusta do que a média, pois não é tão sensível aos dados. 1- Quando a distribuição é simétrica, a média e a mediana coincidem. 2- A mediana não é tão sensível, como a média, às observações que são muito maiores ou muito menores do que as restantes (outliers). Por outro lado a média reflete o valor de todas as observações. Como já vimos, a média ao contrário da mediana, é uma medida muito influenciada por valores "muito grandes" ou "muito pequenos", mesmo que estes valores surjam em pequeno número na amostra. Estes valores são os responsáveis pela má utilização da média em muitas situações em que teria mais significado utilizar a mediana. A partir do exposto, deduzimos que se a distribuição dos dados: 1. for aproximadamente simétrica, a média aproxima-se da mediana 2. for enviesada para a direita (alguns valores grandes como "outliers"), a média tende a ser maior que a mediana 3. for enviesada para a esquerda (alguns valores pequenos como "outliers"), a média tende a ser inferior à mediana. 5 - Medidas de dispersão Introdução No capítulo anterior, vimos algumas medidas de localização do centro de uma distribuição de dados. Veremos agora como medir a variabilidade presente num conjunto de dados através das seguintes medidas: 5.1- Medidas de dispersão Um aspecto importante no estudo descritivo de um conjunto de dados, é o da determinação da variabilidade ou dispersão desses dados, relativamente à medida de localização do centro da amostra. Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 49 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Supondo ser a média, a medida de localização mais importante, será relativamente a ela que se define a principal medida de dispersão - a variância, apresentada a seguir. 5.2- Variância Define-se a variância, como sendo a medida que se obtém somando os quadrados dos desvios das observações da amostra, relativamente à sua média, e dividindo pelo número de observações da amostra menos um. 5.3- Desvio-padrão Uma vez que a variância envolve a soma de quadrados, a unidade em que se exprime não é a mesma que a dos dados. Assim, para obter uma medida da variabilidade ou dispersão com as mesmas unidades que os dados, tomamos a raiz quadrada da variância e obtemos o desvio padrão: O desvio padrão é uma medida que só pode assumir valores não negativos e quanto maior for, maior será a dispersão dos dados. Algumas propriedades do desvio padrão, que resultam imediatamente da definição, são: O desvio padrão será maior, quanta mais variabilidade houver entre os dados. Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 50 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Geometria Analítica PPoonn ttoo nnoo RR22 Um ponto é um par ordenado (x, y) onde x é a abscissa e y é a ordenada. Exemplo: Observe no gráfico abaixo os pontos A (xA, yA) e B (xB, yB). DD II SS TT ÂÂ NNCC II AA EE NNTT RREE DD OOII SS PP OONNTT OOSS Dados dois pontos A (xA, yA) e B (xB, yB), como calcular a distância entre eles? Para calcular a distância entre os pontos A e B, nós criamos um triângulo retângulo de catetos conhecidos e utilizamos o teorema de Pitágoras. Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 51 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Assim: dAB2 = (xA - xB)2 + (yA - yB)2 Temos que a distância entre eles é: 2BA 2 BAAB yyxxd PPOONN TT OO MMÉÉ DDII OO Dados dois pontos: A(xA,yA) e B(xB, yB), como descobrir as coordenadas do ponto médio entre eles? Para isso vamos criar dois triângulos retângulos: Note que os triângulos TMA e MBR são congruentes, pois têm dois ângulos iguais, o que garante que são semelhantes MAMB . O que garante que a razão de semelhança seja 1 é o fato de eles serem congruentes. Logo, MTBR e MRAT , ou seja, mammb xxxxx é o ponto médio de xa e xb mamma yyyyy é o ponto médio de ya e yb xm- xb = xa - xm 2xm =xa + xb xm –xb = yb - ym 2ym =ya + yb Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 52 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Portanto, M = (Xm, Ym) = 2 yy , 2 xx BABA BBAARR II CC EE NNTT RR OO DDEE UUMM TTRR II ÂÂNN GG UULL OO Seja G o baricentro do triângulo ABC, podemos dizer que as coordenadas de G são as médias das coordenadas dos vértices do triangulo. G= A + B + C 3 EEqquuaaççããoo ddaa RReettaa Neste momento, iremos ver que uma reta do plano cartesiano pode sempre ser representada por uma equação do tipo ax + by + c = 0, onde a, b e c são constantes e as variáveis x e y são as coordenadas dos pontos P (x, y) da reta. Dados dois pontos: A (xA, yA) e B (xB, yB), temos que a equação da reta que os contem pode ser obtida da seguinte forma: Se um ponto P (x, y) pertence à reta Temos pela semelhança dos triângulos RPB e TAB que: ba ba b b xx yy xx yy Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 53 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Obtenha a equação da reta determinada por A (2, 3) e B (3, 5). tg xx yy m BA BA y - 5 = 2 (x -3) 2x - y + 1 = 0 CCOO EE FF II CC II EE NNTT EE AANN GG UU LL AARR DDEE UUMM AA RREE TT AA Se A (xA,yA) e B (xB, yB) são dois pontos distintos do plano cartesiano e xA ≠ xB (isto é, a reta AB não é paralela a 0y), define-se o coeficiente angular m da reta AB, como: tg XX YY m BA BA temos que o coeficiente angular é a tangente do ângulo de inclinação da reta em relação ao eixo x. Equação da Reta dados o Coeficiente Angular e um Ponto Se forem dados o coeficiente angular m= tg a, e um ponto A (xA,yA) da reta podemos obter sua equação fazendo: m xx yy a a donde y – yA = m (x – xA) y = mx +yA - mxA Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 54 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Chamando yA–mxA=n teremos a Equação reduzida da reta y = mx+ n Caracterizada por ter o y isolado no 1º membro da equação: PPRROOPPRRIIEEDDAADDEESS I) Coeficiente linear n. O ponto de interseção da reta com o eixo y é (0, n). II) Coeficiente angular m = tg III) Dado um ponto (x0,y0) e o coeficiente angular m, a equação da reta poderá ser obtida por: y – y0 = m (x – x0) PPOOSS II ÇÇÃÃ OO RREE LL AATT II VV AA DDEE DDUU AASS RREE TT AASS • CCOONNCCOORRRREENNTTEESS Sabemos que s e r são concorrentes se tiverem um só ponto comum. Isto ocorre se o sistema formado pelas suas equações é satisfeito por um único par (x, y), isto é, se o sistema e possível e determinado. Caso particular: retas perpendiculares. •• PPAARRAALLEELLAASS No plano cartesiano, duas retas paralelas têm coeficientes angulares iguais ou são ambas verticais. Se forem r e s paralelas então não existe par ordenado (x, y) que satisfaz ao sistema formado pelas equações das retas (então um sistema impossível). Se r e s forem coincidentes (r = s), o sistema formado por suas equações é satisfeito por uma infinidade de pares (x, y). Neste caso, as equações de s e r são equações equivalentes, formam um sistema indeterminado. PPAARR AALLEE LL II SS MM OO Duas retas são paralelas se possuem o mesmo coeficiente angular (ou seja, tem a mesma inclinação em relação ao eixo x). Obter a equação da reta s que passa pelo ponto A (1, -2) e é paralela a reta r de equação x + y - 3 = 0. Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 55 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila Resolução 1º modo: A equação reduzida de r é y= - x + 3; então, o seu coeficiente angular é m = - 1. 1 1x 2y y + 2 = - x +1 equivalente a x + y + 1= 0 (equação geral) 2° modo: Como a equação reduzida de r é y=- x + 3, a equação reduzida de s, paralela a r, seja y = - x + p. O ponto A (1,-2) pertence a s; substituindo x = 1 e y =-2 temos -2 = -1 + P e daí, p = -1. Então, a equação de s é y = -x -1 (equação reduzida) PPEE RR PP EE NN DDII CCUU LL AARRII SS MM OO Se duas retas r e s são perpendiculares, então mr . ms = -1. CC II RR CCUU NN FFEE RRÊÊ NNCC II AA É o conjunto dos pontos do plano que são equidistantes de um ponto fixo (a, b), chamado centro da circunferência. A distância comum é o raio r. EEQQUUAAÇÇÃÃOO DDEE UUMMAA CCIIRRCCUUNNFFEERRÊÊNNCCIIAA Em geral, seja P (x, y) um ponto da circunferência de centro (a, b) e raio r. Temos que a distância entre P e C é d = r. Então, temos a equação em x e y: 22 byaxr da qual obtemos a equação reduzida da circunferência: (x – a )2 + ( y – b )2 = r2 Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 56 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila EEQQUUAAÇÇÃÃOO GGEERRAALL Desenvolvendo-se a equação reduzida (os produtos notáveis) obtemos a equação geral da circunferência: x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0 Onde: D = - 2a E = - 2b F = a2+ b2- r2 PPOOSS II ÇÇÃÃ OO RREE LL AATT II VV AA DDOO PPOONNTT OO EE CC II RR CCUU NN FFEE RRÊÊ NN CCII AA Com um ponto P (x, y) em relação a uma circunferência de centro C (a, b) e raio r, pode ocorrer uma das três situações que estudaremos a seguir: a) Ponto P pertencente à circunferência A distância entre P e C é igual ao raio: dC,P = R Logo, satisfazem equação da circunferência (x – a)2 + ( y – b)2 = r2 b) O ponto P esta no interior do círculo definido pela circunferência, quando diremos que e interno a circunferência. A distância entre P e C é menor do que o raio: dC,P < R Portanto, suas coordenadas satisfazem a inequação: (x - a)2+ (y - b)2 < r2 Este conteúdo pertence ao Descomplica. É vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados. 57 Apostila ENEM em 100 Dias Matemática - Apostila c) O ponto P está no exterior do círculo determinado pela circunferência quando diremos que P é externo a circunferência. A distância entre P e C é maior do que o raio: dC;P > R Logo suas coordenadas satisfazem a inequação ( x - a)2 + (y - b)2 > r2
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