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23/08/2019 1 Métodos Quantitativos Função afim e função quadrática Valdeci da Silva Araújo • Unidade de Ensino: 1 • Competência da Unidade: Compreender relações e funções como subconjuntos de um produto cartesiano; Identificar o domínio e a imagem de uma função, bem como representá-la graficamente visando sua aplicação a problemas práticos. • Resumo: Nessa unidade você estudará noções de conjuntos, representação no plano cartesiano, função afim e função quadrática. • Palavras-chave: função afim; função quadrática; sinal; ponto de mínimo; ponto de máximo • Título da Teleaula: Função afim e função quadrática • Teleaula nº: 1 A função afim e a função quadrática são duas classes de funções muito utilizadas não somente na Matemática, mas também na Física, na Economia, na Engenharia, na Administração etc. Contextualizando a teleaula www.shutterstock.com Matemática básica: operações, expressões e noções primitivas como conjunto, elemento e pertinência. www.shutterstock.com Imagine que você seja o dono de uma empresa que fabrica bonés. Para melhor analisar os custos e lucros você decidiu estudar esses números utilizando funções e gráficos matemáticos, buscando uma melhor organização e maiores lucros, bem como um planejamento de expansão da empresa. www.shutterstock.com Conceitos Função 23/08/2019 2 Lei de formação e gráfico de uma função Considere que em determinado posto de combustíveis o preço do etanol seja de R$2,40 o litro. Qual é a lei de formação da função que relaciona a quantidade de etanol abastecida (x) e o valor a pagar v(x)? • Lei de formação v(x) = 2,40 . x Uma empresa de táxi cobra pela corrida um valor fixo de R$4,85 (bandeirada) mais um valor variável de R$2,90 por quilômetro rodado. Construa a lei de formação da função que retorna o preço f(x) para uma distância x percorrida. www.shutterstock.com Resolução • Lei de formação = 4,85 + 2,90 . X Resolução da SP Função: lucro, receita e custo Vamos imaginar que o preço de venda dos bonés seja de R$30,00 por unidade. Qual a receita obtida com a venda de 10 unidades? Vamos supor que, a partir de balanços financeiros de anos anteriores, chegou-se à conclusão de que, mensalmente, o custo com a produção é composto por um custo fixo de R$9.000,00 mais um custo variável de R$20,00 por boné. Nesse caso, com a produção e venda de 750 bonés em um mês, tem-se lucro ou prejuízo? E se forem produzidos e comercializados 1200 bonés? www.shutterstock.com 23/08/2019 3 Lembre-se de que o preço de venda de cada boné e R$ 30,00. • Se nenhum boné for vendido, não ha receita; 0 . R$30,00 = R$0,00 • Se 1 boné for vendido, a receita é R$ 30,00; 1 . R$30,00 = R$30,00 • Se 2 bonés forem vendidos, a receita é R$ 60,00; 2 . R$30,00 = R$60,00 Se x bonés forem vendidos, a receita é x . R$30,00 = R$30,00 . x Outro questionamento feito foi em relação ao lucro, mas, para isso, precisamos determinar a função custo, traduzindo matematicamente a informação: “o custo com a produção é composto por um custo fixo de R$ 9.000,00 mais um custo variável de R$ 20,00 por boné”. Função do custo: C(x) = 9.000 + 20 . x Função da receita: R(x) = 30 . x Lucro/prejuízo = receita – custo L(x) = R(x) – C(x) 750 bonés R(x) = 30 . x = 30 . 750 = 22.500 C(x) = 9.000 + 20 . x = 9.000 + 20 . 750 = 24.000 L(x) = 22.500 – 24.000 = – 1.500 1200 bonés R(x) = 30 . x = 30 . 1.200 = 36.000 C(x) = 9.000 + 20 . x = 9.000 + 20 . 1.200 = 33.000 L(x) = 36.000 – 33.000 = 3.000 Conceitos Função afim Uma função afim é uma função �: � → � cuja lei de formação é � (�) = �� + �, em que � ∈ �, não nulo, é denominado coeficiente angular e � ∈ � é denominado coeficiente linear. A representação gráfica de uma função afim sempre é uma reta Esboce o gráfico da função f(x) = 3x – 2 23/08/2019 4 Zero e sinal da função afim O zero de uma função f(x) é o valor x0 tal que f(x0) = 0. Ex.: Dada a função f(x) = 5x – 10, determine: O zero; Os valores de x para os quais f(x) > 0; Os valores de x para os quais f(x)<0. Resolução da SP Calcular: lucro ou prejuízo Você deve fazer uma apresentação contendo: a) Um gráfico com os lucros/prejuízos para cada quantidade produzida. b) Determinar intervalos de produção para os quais há lucro ou prejuízo. c) O lucro do trimestre com o aumento da produção dos atuais 600 bonés para 1200 bonés ao mês, com acréscimo de produção de 200 bonés mensais. Primeiramente, para esboçar um gráfico com o lucro/prejuízo, é necessário construir a função lucro L(x) = R(x) – C(x) Dado R(x) = 30x e C(x) = 9000 + 20x L(x) = 30x – (9000 + 20x) = L(x) = 30x – 9000 – 20x = L(x) = 10x – 9000 L(x) = 10x – 9000 23/08/2019 5 Gráfico de L(x) = 10x – 9000 Determinando x: L(x) = 0 L(x) = 10x – 9000 L(x) = 10x – 9000 = 0 10x = 9000 x = 9000/10 x = 900 L(x) = 10x – 9000 L(800) + L(1000) + L(1200) Temos: = (10 . 800 – 9000) + (10 . 1000 – 9000) + (10 . 1200 – 9000) = (8000 – 9000) + ( 10000 – 9000) + (12000 – 9000) = – 1000 + 1000 + 3000 = 3000 Lucro: R$ 3.000,00 Interação Exercício O valor pago por uma corrida de táxi é dado pela lei de formação P = 6 + 2,5K Sabendo que uma pessoa ao final da corrida pagou R$ 41,00, quantos quilômetros percorreu o taxi? Resolução: P = 6 + 2,5K Gasto: R$ 41,00 P = R$ 6,00 + R$ 2,50 K R$ 41,00 = R$ 6,00 + R$ 2,50 K R$ 41,00 – R$ 6,00 = R$ 2,50 K R$ 35,00 = R$ 2,50 K K = R$ 35,00 / R$ 2,50 K = 14 RESPOSTA: 14 KM 23/08/2019 6 Conceitos Função quadrática Uma função quadrática é aquela cuja lei de formação é �(�)= ��² + �� + � com � ≠ �, os valores a, b e c são denominados coeficientes e ��² é o termo dominante. A representação gráfica de uma função quadrática é uma curva plana denominada parábola. Raízes de uma função quadrática Coeficientes de uma função quadrática �(�)= ��² + �� + � Esboce o gráfico da função: f(x) = x² – 8x + 12 Sabendo que a = 1; b = – 8; c = 12 temos Esboce o gráfico da função: f(x) = x² – 8x + 12 Resolução da SP Calcular área futura 23/08/2019 7 a) Que função relaciona a medida x e a área total do galpão, incluindo a atual? E qual função relaciona x com o valor do investimento? Quais os gráficos dessas funções? b) Qual medida x proporcionará uma área total de 750 m²? www.shutterstock.com A área de um retângulo é obtida multiplicando as medidas de dois lados consecutivos. No caso da área atual, a medida 300 ² é obtida multiplicando 20 por 15 . Para calcular a área futura, multiplicamos (20 + ) por (15 + ) . Logo, a função que relaciona a medida , em metros, e a área futura em metros quadrados é: � ( ) = (20 + ) . (15 + ) = 20 . 15 + .15 + 20 . + . = 300 + 35 + ² A função investimento I( ) é obtida multiplicando 725,85 (valor do metro quadrado) pela área que será acrescida. �( ) = (�( ) − 300) . 725,85 = =( ² + 35 + 300 − 300) . 725,85 = = 725,85 ² + 25404,75 23/08/2019 8 Conceitos Sinal, mínimo e máximo de uma função quadrática Seja ( ) = � ² + � + � uma função quadrática. Se: • � > 0, o gráfico tem concavidade voltada para cima, e o vértice é seu ponto mais baixo; • � < 0, o gráfico tem concavidade voltada para baixo, e o vértice é seu ponto mais alto. Dada a função ( ) = ² + 6 + 5, faça o estudo dos sinais e determine se f possui um valor máximo ou um mínimo e especifique esse valor. ( ) = ² + 6 + 5 Resolução da SP Calcularpreço de venda Seu sócio quer agora recuperar parte do investimento aumentando o preço de venda dos bonés. Atualmente, são produzidos e comercializados 2400 bonés por mês, vendidos por R$30,00 cada. Para que tudo ocorra de modo planejado, ele se adiantou e fez uma pesquisa junto aos consumidores estimando que para cada reais acrescidos no preço de cada boné são vendidas (2400 - 60 ) unidades por mês. 23/08/2019 9 Qual deve ser o preço de cada boné para que a receita seja a maior possível? www.shutterstock.com Considere que o preço do boné, que atualmente é de R$30,00, seja acrescido em reais. O novo preço será: 30,00 + Com o boné nessa faixa de preço, são vendidas (2400 – 60 ) unidades. Lembre-se de que a função receita é obtida multiplicando a quantidade vendida pelo preço, logo: � ( ) = (2400 − 60 ) . (30 + ) = (2400 − 60 ) 30 + (2400 − 60 ) = 72000 − 1800 + 2400 − 60 ² = - 60 ² + 600 + 72000 Portanto, R(x) = – 60 ² + 600 + 72000 temos a = – 60 < 0 Como o preço atual e R$ 30,00, o novo valor será R$ 35,00 www.shutterstock.com Interação Exercício O lucro de uma empresa na venda de determinado produto é dado pela função: � (�) = −4�² + 100� − 80, onde � representa o número de produtos vendidos e �(�) é o lucro em reais. Determine a quantidade de produtos que deve ser vendida para se obter o lucro máximo. Resolução: RESPOSTA: 12,5 23/08/2019 10 Conceitos Recapitulando Função Afim; Função Quadrática; Máximo e mínimo de uma Função Quadrática www.shutterstock.com
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