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Cálculo II AULA 6 A EXPRESSÃO ALGÉBRICA E O SEU TERMO GERAL 1 Sumário Introdução .................................................................................................................................... 2 Objetivos ....................................................................................................................................... 2 1. A expressão algébrica ........................................................................................................... 2 Exercícios ...................................................................................................................................... 6 Gabarito ........................................................................................................................................ 8 Resumo ......................................................................................................................................... 8 2 Introdução Na apostila anterior foram abordados sobre as sequências e suas regularidades, além das generalizações. Foram definidos ainda sobre sequências pictóricas, que envolvem figuras, e numéricas, representadas por números. Sobre as sequências repetitivas e crescentes, entende-se que independentemente do tipo, a ideia essencial é a repetição ou mudança. Considera-se que as expressões algébricas podem apresentar números e letras, neste caso as letras representam a parte variável, e, portanto, assumem qualquer valor numérico. Diante disso, as letras quando associadas aos números formam a base da álgebra, contribuindo de forma ativa na resolução de problemas matemáticos. O termo geral de uma sequência pode ser dado por uma expressão algébrica, em que (n) corresponde à variável, podendo assumir qualquer valor referente ao índice específico. Nesta apostila, serão apresentadas as expressões algébricas, numéricas e o termo geral, de forma a explorar os conceitos básicos suas utilizações aplicadas às sequências. Objetivos • Entender a expressão algébrica; • Compreender como utilizar a expressão algébrica; • Construir e representar, por esquema e simbolicamente, os termos de uma sequência de valores simples. 1. A expressão algébrica A matemática, de uma forma geral, é composta por diversas operações e componentes, dentre eles, está a ‘expressão numérica’, que é uma combinação de números, operadores, variáveis livres ou ligadas, além de símbolos gráficos, como colchetes e parênteses, agrupados de forma significativa de modo a permitir a verificação de valores, formas, meios ou fins. Importante detalhar que existe uma grande diferença entre as expressões numéricas e as expressões algébricas, enquanto as expressões numéricas possuem apenas números, as algébricas possuem números e letras ou apenas letras. É intuitivo entender que o termo ‘numérica’ remete a números. Então, o que seria uma expressão numérica? 3 A expressão numérica pode ser denominada como uma associação de números e letras, que tem por objetivo solucionar problemáticas partindo de valores pré-determinados. EXEMPLO Para o caso particular da expressão algébrica, normalmente utiliza-se para monômios ou polinômios, pois a expressão algébrica é uma mistura de números e letras. EXEMPLO O termo algébrico, ou o chamado de monômio, é toda expressão algébrica racional inteira que indica uma multiplicação entre números e variáveis, que são as letras, ou apenas entre variáveis. Em geral, um termo algébrico é formado por uma parte numérica, que é chamada de coeficiente, e de uma parte literal constituída pelas letras e seus expoentes, sendo ainda compostos pela soma de vários fatores que estão indicados mediante números e letras. O número 5, por si só, é uma expressão e subsequentemente um monômio porque contém um único termo. Observe (3 + 5 – 2), esta também é uma série de expressões, bem formuladas e subsequentemente é um polinômio, pois contém mais de um termo. José comprou 2 canetas, 1 lápis e 1 borracha, represente a expressão numérica. 2c + 1l + 1b ou 2c + l + b Percebe, pode-se utilizar letras e números para denotar uma expressão qualquer. 4 EXEMPLO O polinômio pode ser definido como uma expressão algébrica, neste caso formado a partir da soma de monômios, que são denominados polinômios de um único termo. Além disso, existem outras classificações como: binômio para soma de dosi monômios; trinômios qua apresentam a soma de três monômio, e; os polinômios, que representam assoma de 4 ou mais monômios. EXEMPLO O coeficiente é um multiplicador constante ou numérico de variáveis em um termo algébrico, sendo a parte literal toda variável ou letra em um cálculo algébrico. A álgebra tem forte relação com o aprimoramento do conhecimento de estruturas matemáticas, como por exemplo, relações, funções e simbolização. Neste contexto, exibem um sistema que permite compreender a quantificação e variações existentes nas distintas condições matemáticas impostas. Raciocinar algebricamente quer dizer apresentar uma capacidade de calcular e utilizar os elementos algébricos para solucionar questões práticas, mas é importante que se tenha em mente a necessidade de generalizar uma determinada resolução de problemas, uma forma de tornar mais prático o desenvolvimento matemático. Generalizar corresponde a obter uma determinada regra, que vai permitir posteriormente a adequação e resolução de qualquer questão similar. Na formção da sequência, por exemplo, o termo geral, corresponde a generalização algébrica, Calcule o valor resultado da expressão (2x+5) para (X=3). Intuitivamente multiplica-se 2 por 3 e soma-se 5. 2x+5=2.3+5=6+5=11 Monômios: 25; 4x; 26n. Binômios: (3x+21); (5n2+8). Trinômio: (5x² - x + 5); (5y³ + 2x² + 4z). Polinômio: (7y + 4x + 6z – 70); (z⁵ - y³ + 3x + 144). 5 em que facilita a compreensão dos valores apresentados por aquela sequência, sem que haja necessidade de desenvolvê-la completamente. Um ponto importante relacionado à generalização é entender que há um envolvimento de regras e recursos, seja natural como numéricos. É o caso de se utilizar números e letras ao mesmo tempo, o que na maioria dos casos aparenta estar complicando a resolução de um determinado problema, no entanto, corresponde ao contrário. É necessário que se utilize da interpretação para que se tenha o entendimento necessário para aplicar o conhecimento algébrico nas diversas situações que envolvem o cálculo, principalmente nos assuntos relacionados a sequências e séries, por exemplo. FIQUE ATENTO! Por outro lado, as letras são símbolos usados em vários contextos e com interpretações distintas, das quais destacamos apenas três: letra considerada como uma incógnita – quando a letra assume um valor desconhecido que pode ser determinado, como ocorre com a incógnita x na equação (x + 5 = 7); letra considerada como número um generalizado – quando a letra pode ser substituída por vários valores, como acontece a (n) na sucessão dos números naturais pares representadas pelo termo geral (un = 2n); e letra considerada como uma variável – quando a letra representa um conjunto de valores, como, por exemplo, A = {1, 3, 5,7}. Embora a Aritmética e a Álgebra partilhem muitos dos mesmos sinais e símbolos, de soma, subtração, igual e divisão, o seu significado tem de ser enquadrado nos contextos respectivos onde eles estão inseridos. Exemplo O sinal de igual (=) realça mais claramente o seu sentido relacional, ou seja, numa equação o sinal relaciona o 1.º membro com o 2.º membro. Por sua vez, na Aritmética, o sinal realça claramente o seu sentido operacional, ou seja: (2 + 3 = 5) 6 Existe um ordenamento de resolução de problemas que devem ser seguidos para que se obtenha o resultado correto de uma determinada expressão algébrica. Portanto, deve-se ter o entendimento de se inicia sempre pela resolução de potenciação, partindo para radiciação, multiplicação, divisão e, só então se realiza a adição ou subtração de termos. No entanto, é possível que dentro das expressões algébricas apareçam termos como parênteses, colchetes e outros síbolos que promovem a formação de um determinado conjunto de termos, neste caso, é preciso ter o conhecimento da ordem que deverá ser seguida neste caso, deve-se partir sempre da resolução de dentro de parênteses, colchetes e chaves, sempre nesta ordem. Conforme relatado anteriormente, representa um fator importante na resolução de expressões algébricas, é o que se denomina hierarquia, e deve ser seguido de forma adequada para que não se obtenha um resultado errôneo. EXEMPLO Em relação aos monômios, correspondente a cada termo dentro e uma expressão algébrica qualquer, não necessariamente se aresenta de maneira exclusiva, ou seja, pode ser que haja recorrência de um mesmo monômio, ou seja, quando apresentam mesma base e expoentes. Neste caso, é necessário que faça a união dos mesmos, o que se denomina simplificação. Exercícios 1. (Autora, 2019) Considere as figuras a seguir: a) Calcule o valor numérico da expressão algébrica 4x + 10y², para x = 2 e para y = 3. Resolução: 24.2 10.3 4.2 10.9 8 90 98 + = + + = Logo, o valor numérico desta expressão é 98. 7 a) Qual é a expressão que define a sequência? b) Quantas bolinhas terão na 4ª figura? 2. Considerando as informações abaixo responda: 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 1 3 5 7 9 1 3 5 7 9 11 13 _ _ _ _ _ _ _ _ _ a) Qual será a 7ª linha? b) Qual é a soma dos valores da 7º linha? 3. Observando as figuras abaixo percebemos que elas representam caixas numeradas de 1 a n, com bolinhas e a quantidade destas bolinhas em cada caixa varia em função do número dessa caixa. Assim, o número de bolinhas da n-ésima caixa é dado pela expressão: a) n² b) (n-1)² c) (n+1)² d) n²+1 Gabarito 1. Considerando as figuras: a. Pode-se verificar que a expressão que define a sequência é 2n, pois: 1 . 2 2 2 . 2 4 3 . 2 6 = = = 8 b. Logo, na 4ª figura: 4 . 2 = 8 2. Completando a sequência: a. A 7ª linha será: 1 3 5 7 9 11 13 15 b. A soma é: 1+3+5+7+9+11+13+15 = 64 3. De acordo com as figuras, 1 4 2 9 4 16 = = = ... Logo a expressão que define a sequência é (n + 1)2 Resumo O estudo da matemática envolve diversas e diferentes operações e componentes, dentre eles, está a expressão numérica, que é uma combinação de números, operadores, variáveis livres ou ligadas e símbolos gráficos, como colchetes e parênteses, agrupados de forma significativa de modo a permitir a verificação de valores, formas, meios ou fins. Também se pode destacar as expressões algébricas, principalmente relacionado à existência de uma grande diferença entre as expressões numéricas e as expressões algébricas, pois enquanto as expressões numéricas possuem apenas números as algébricas possuem números e letras ou apenas letras. A expressão numérica acaba sendo qualquer número ou série de números bem formulados em uma teoria particular, enquanto a expressão algébrica, é uma mistura de números e letras. O termo algébrico ou o chamado de monômio é toda expressão algébrica racional inteira que indica uma multiplicação entre números e variáveis, que são as letras, ou apenas entre variáveis. 9 Referências bibliográficas GIOVANNI, J. R. Matemática 2: progressões, matrizes, análise combinatória, geometria. São Paulo: FTD, 1992. RUDIN, W. Princípios de Análise Matemática. Ed. Ao Livro Técnico S.A., 1971. STEWART, J. Cálculo, volume II. 4ª. Ed. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2006.