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9 COLEÇÃO PRATICANDO M A T E M Á T I C A MATEMÁTICA Edição Renovada Praticando M AT E M ÁT I C A Á L V A R O ANDRINI M A R I A J O S É VASCONCELLOS prm9_capa_pnld_2017.indd 1 18/05/2015 11:02 Praticando 4a edição São Paulo, 2015 Á L V A R O ANDRINI Licenciado em Matemática. Pós-graduado em Álgebra Linear e Equações Diferenciais. Foi professor efetivo de Matemática da rede estadual durante trinta anos. Autor de diversos livros didáticos. M A R i A J O s é vAscoNcellos Licenciada em Matemática. Coordenadora de Matemática em escola da rede particular. Coautora de coleção de Matemática para o Ensino Médio. M at e M át i c a 9 COLeçãO PRAtiCAndO M A t e M á t I c A MateMática edição Renovada prm9_001_006_impresso.indd 1 6/10/15 8:01 PM © Editora do Brasil S.A., 2015 Todos os direitos reservados Direção executiva: Maria Lúcia Kerr Cavalcante Queiroz Direção editorial: Cibele Mendes Curto Santos Gerência editorial: Felipe Ramos Poletti Supervisão editorial: Erika Caldin Supervisão de arte, editoração e produção digital: Adelaide Carolina Cerutti Supervisão de direitos autorais: Marilisa Bertolone Mendes Supervisão de controle de processos editoriais: Marta Dias Portero Supervisão de revisão: Dora Helena Feres Consultoria de iconografia: Tempo Composto Col. de Dados Ltda. Coordenação editorial: Valéria Elvira Prete Edição: Igor Marinho Guimarães da Nóbrega Assistência editorial: Andriele de Carvalho Landim e Rafael Volner Auxílio editorial: Paola Olegário da Costa Coordenação de revisão: Otacilio Palareti Copidesque: Gisélia Costa e Ricardo Liberal Revisão: Alexandra Resende, Ana Carla Ximenes, Andréia Andrade, Elaine Fares e Maria Alice Gonçalves Coordenação de iconografia: Léo Burgos Pesquisa iconográfica: Elena Ribeiro e Thais Falcão Coordenação de arte: Maria Aparecida Alves Assistência de arte: Letícia Santos Design gráfico: Andrea Melo Capa: Patrícia Lino Imagem de capa: Michael Dechev / Shutterstock com pesquisa iconográfica de Léo Burgos Ilustrações: DAE, Danillo Souza, Estúdio Ornitorrinco, Ilustra Cartoon, Jorge Zaiba, Leonardo Conceição, Luis Moura, Marcelo Azalim, Paulo José, Pedro Sotto, Reinaldo Rosa, Reinaldo Vignati, Ronaldo Barata e Zubartez Produção cartográfica: DAE e Sônia Vaz Coordenação de editoração eletrônica: Abdonildo José de Lima Santos Editoração eletrônica: Setup Licenciamentos de textos: Cinthya Utiyama, Paula Harue Tozaki e Renata Garbellini Coordenação de produção CPE: Leila P. Jungstedt Controle de processos editoriais: Beatriz Villanueva, Bruna Alves, Carlos Nunes e Rafael Machado 4a edição, 2015 Rua Conselheiro Nébias, 887 – São Paulo/SP – CEP 01203-001 Fone: (11) 3226-0211 – Fax: (11) 3222-5583 www.editoradobrasil.com.br Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Andrini, Álvaro Praticando matemática 9 / Álvaro Andrini, Maria José Vasconcellos. – 4. ed. renovada. – São Paulo : Editora do Brasil, 2015. -- (Coleção praticando matemática ; v. 9) Suplementado pelo manual do professor. Bibliografia ISBN 978-85-10-05898-8 (aluno) ISBN 978-85-10-05899-5 (professor) 1. Matemática (Ensino fundamental) I. Vasconcellos, Maria José. II. Título. III. Série. 15-03708 CDD-372.7 Índices para catálogo sistemático: 1. Matemática : Ensino fundamental 372.7 prm9_001_006_impresso.indd 2 6/10/15 8:01 PM apresentação Prezado aluno, Você já deve ter perguntado a si mesmo, ou a seu professor: “Para que eu devo estudar Matemática?” Há três respostas possíveis: 1. A Matemática permite que você conheça melhor a realidade. 2. A Matemática pode ajudar você a organizar raciocínios. 3. A Matemática pode ajudar você a fazer descobertas. Este livro e as orientações de seu professor constituem um ponto de partida. O caminho para o conhecimento é você quem faz. Os autores prm9_001_006_impresso.indd 3 6/10/15 8:01 PM “Não há ramo da Matemática, por mais abstrato que seja, que não possa um dia vir a ser aplicado aos fenômenos do mundo real.” Lobachevsky Agradecemos ao professor Eduardo Wagner pelos comentários e sugestões que contribuíram para a melhoria deste trabalho. prm9_001_006_impresso.indd 4 6/10/15 8:01 PM UniDaDe 1 – Potenciação e radiciação 1. Revendo a potenciação ........................................... 7 2. Propriedades das potências .............................. 11 3. Revendo a radiciação .............................................. 15 4. Expoentes racionais .................................................. 18 5. Propriedades dos radicais ................................... 19 6. Simplificação de radicais ...................................... 25 7. Adição e subtração de radicais ...................... 28 8. Cálculos com radicais ............................................. 31 9. Racionalização............................................................... 33 UniDaDe 2 – equações do 2o grau 1. Equações ......................................................................... 41 2. Resolvendo equações do 2o grau .............. 43 3. Forma geral de uma equação do 2o grau ............................................................................... 48 4. Trinômios quadrados perfeitos e equações do 2o grau ............................................. 49 5. Fórmula geral de resolução da equação do 2o grau ............................................... 54 6. Resolvendo problemas ....................................... 58 7. Soma e produto das raízes de uma equação do 2o grau ............................................... 62 8. Equações fracionárias que recaem em equações do 2o grau ............................................. 68 9. Equações biquadradas ........................................ 71 10. Equações irracionais .............................................. 72 sUMário prm9_001_006_impresso.indd 5 6/10/15 8:01 PM v UniDaDe 3 – sistema cartesiano 1. Localização ....................................................................... 81 2. Sistema cartesiano ..................................................... 84 3. Coordenadas geográficas .................................... 86 UniDaDe 4 – Funções 1. Conceito de função.................................................. 95 2. As funções e suas aplicações ........................102 3. Da tabela para a lei de formação da função ................................................................................108 4. Interpretando gráficos ........................................110 5. Construindo gráficos de funções ..............115 6. Função constante ...................................................123 7. Função linear e proporcionalidade direta ...................................................................................123 8. Funções do 1o grau e sistemas de equações do 1o grau .............................................125 UniDaDe 5 – Noções de probabilidade 1. Qual é a chance? ......................................................137 2. As probabilidades e a estatística ................145 3. População e amostra............................................148 UniDaDe 6 – teorema de tales e semelhança de triângulos 1. Razões, proporções e segmentos proporcionais ..............................................................159 2. Teorema de Tales .....................................................161 3. Teorema de Tales nos triângulos ...............166 4. Semelhança...................................................................168 5. Semelhança de triângulos................................173 6. Aplicando a semelhança de triângulos ....177 UniDaDe 7 – Relações métricas nos triângulos retângulos 1. O teorema de Pitágoras.....................................185 2. Teorema de Pitágoras, quadrados e triângulos ........................................................................192 3. Relações métricas nos triângulos retângulos .......................................................................196 UniDaDe 8 – trigonometria no triângulo retângulo 1. As razões trigonométricas ...............................207 2. As razões trigonométricas e os ângulos de 30º, 45º e 60º........................................................216 UniDaDe 9 – círculo e cilindro 1. Área do círculo ..........................................................225 2. Área da superfície e volume de um cilindro ..............................................................................233 UniDaDe 10 – Porcentagem e juro 1. Revendo porcentagens, descontos e acréscimos .....................................................................245 2. Juro .......................................................................................251 sugestões de livros e sites ........263 Referências ................................266 Malha ..........................................267 Respostas dos exercícios ..........268 Manual do Professor ................273 prm9_001_006_impresso.indd 6 6/10/15 8:01 PM U N I D A D E Essa brincadeira, adaptada de um verso do folclore inglês, pode ser solucionada calculando-se: 7 ? 7 ? 7 ? 7 5 2 401 gatinhos; ou, usando a poten- ciação, 74 5 2 401 gatinhos. Potenciação e radiciação1 1. Revendo a potenciação Numa estrada, encontrei sete mulheres. Cada mulher tinha sete sacos, cada saco tinha sete gatos, cada gato tinha sete gatinhos. Quantos gatinhos encontrei na estrada? O papiro de Rhind Entrelaçando e colando as hastes das folhas de uma planta chamada papiro, os egípcios fabrica- vam artesanalmente um material para nele escre- ver: um ancestral do nosso papel. Alguns docu- mentos escritos nesse material sobreviveram ao tempo e são chamados de papiros. Em 1858, um pesquisador escocês chamado Henri Rhind comprou, no Egito, um papiro que, es- tima-se, foi escrito por volta de 1650 a.C. Ele contém informações sobre o sistema de numeração egípcio, conhecimentos de geometria e proporcionalidade, problemas e até brincadeiras com números. Uma dessas brincadeiras cita: 7 casas, 49 gatos, 343 ratos e 2 401 espigas de milho. Supõe-se que essa brincadeira tenha inspirado o versinho do folclore inglês que citamos. G ill m ar /S hu tte rs to ck M us eu B rit ân ic o, L on dr es Trecho do papiro de Rhind, que mede 30 cm de largura e 5 m de comprimento. Nesta potenciação, 7 é a base e 4 é o expoente. POTENCIAÇÃO E RADICIAÇÃO 77 prm9_007_040_u1.indd 7 6/10/15 8:03 PM Definições Você já trabalhou nos anos anteriores com a potenciação e suas propriedades. Vamos recordar? Considerando que a base é um número real a e o expoente é um número natural n, temos: an 5 a ? a ? a ? a ? ... ? a para n 1 a1 5 a e para a 0 a0 5 1 a2n 5 1 an 5 1 a n Os matemáticos tiveram várias razões para introduzir essas definições. Por exemplo, a manutenção de padrões: 34 33 32 31 30 321 322 323 324 81 27 9 3 1 1 3 1 9 1 27 1 81 3 3 3 3 3 3 3 3 Os expoentes diminuem sempre uma unidade. O quociente entre os valores sucessivos das potências é constante e igual a 3. Veja exemplos de cálculos de potências: ◆◆ 1,52 5 1,5 ? 1,5 5 2,25 ◆◆ (22)5 5 (22) ? (22) ? (22) ? (22) ? (22) 5 232 ◆◆ 3 7 2 5 3 7 ? 3 7 5 9 49 ◆◆ 2 7 9 2 5 9 7 2 5 81 49 ◆◆ 2 2 1 5 3 5 (25)3 5 2125 ◆◆ 423 5 1 43 5 1 64 ◆◆ 80 5 1 ◆◆ (22,6)0 5 1 Atenção! Registre no caderno. 1. Potências com expoente dois são chamadas “quadrados” e com expoente três “cubos”. Explique por que associamos essas potências às figuras do quadrado e do cubo. 2. Escreva o produto 2 ? 2 ? 2 ? 2 ? 2 ? 2 como potência de base: ◆ 2 26 ◆ 4 43 ◆ 8 82 ◆ 64 641 3. A sentença abaixo é falsa. Explique por quê. “Potências com expoente negativo sempre têm resultado negativo.” O resultado só será negativo se a base for negativa e o expoente ímpar. Veja: 1 7 9 2 5 1 49 81 5 1 ? 81 49 5 81 49 a ? a ? a 5 a³ a a a a a a ? a 5 a²1. (22)4 5 16 base (22) Sem parênteses, o sinal de negativo será aplicado ao resultado da potenciação. 224 5 216 base 2 Ilu st ra çõ es : E st úd io O rn ito rr in co n fatores iguais a a Quando a base é um número negativo, é necessário escrevê-la entre parênteses. 8 prm9_007_040_u1.indd 8 6/10/15 8:03 PM ExErcícios 1. Num depósito há 10 caixas; cada caixa contém 10 pacotes, e cada pacote contém 10 parafusos. Quantos parafusos há no total? 1 000 parafusos 2. Qual é o expoente? a) 2 5 8 3 b) 7 5 49 2 c) 10 5 10 000 4 d) 0 5 0 e) (12) 5 32 5 f) (22) 5 64 6 g) (22) 5 2128 7 h) (23) 5 9 2 i) (23) 5 227 3 j) (210) 5 2100 000 3. Qual é o número maior: 222 ou 222? 222 4. Complete o quadro que traz a área e o períme- tro de cinco quadrados diferentes. Lado 3 7 1,5 1 2 x Área 9 Perímetro 103 5 1 000 Pe dr o So tto Qualquer número natural 0. 5 5. Calcule. a) (27)2 49 b) 272 249 Os resultados são iguais ou diferentes? Por quê? 6. Calcule. a) (23)4 81 b) 234 281 c) 253 2125 d) (25)3 2125 e) (21,4)2 1,96 f) 21,42 21,96 7. Um gato come 4 ratos por dia. Quantos ratos 4 gatos comem em 4 dias? 64 ratos 43 5 64 8. Qual é o valor de a? a) a5 5 1 1 b) a6 5 0 0 c) a3 5 8 2 d) a2 5 25 5 ou (25) e) a4 5 16 2 ou (22) f) a2 5 29 (Cuidado!) Não há. 9. Traduza para a linguagem matemática: a) o quadrado de 5; 52 b) o dobro do quadrado de 5; 2 ? 52 c) o cubo de 5; 53 d) o triplo do cubo de 5. 3 ? 53 Diferentes. No item a, o (27) está elevado ao expoente 2; enquanto no item b, o 7 está elevado ao expoente 2 e o resultado tem sinal negativo. D an ill o So uz a Em alguns itens pode haver duas respostas. Atenção! 12 28 6 2 4x 49 2,25 1 4 x 2 Potenciação e radiciação 9 prm9_007_040_u1.indd 9 6/10/15 8:03 PM 10. Seguindo o mesmo padrão de construção do prédio abaixo em relação à posição das janelas, foi construído outro com 7 blocos, também nu- merados de cima para baixo como o da figura. Nesse novo prédio, qual é o número de janelas do 7o bloco (o mais próximo do chão)? 1o bloco 2o bloco 3o bloco 11. Copie e complete cada uma das tabelas utili- zando as potências de base 10. kg g 1 103 10 104 100 105 1 000 106 m cm 1 102 10 103 100 104 1 000 105 12. Calcule. a) 4 5 2 16 25 b) 4 5 2 16 5 c) 2 3 10 2 9 100 d) 2 9 8 2 81 64 e) 2 1 2 5 1 32 2 f) 2 1 2 6 1 64 49 janelas 72 5 49 Ilu st ra çõ es : J or ge Z ai ba 13. Um restaurante oferece três tipos de salada, três tipos de carne e três tipos de sobremesa. Quantas refeições diferentes podem ser ofere- cidas, se cada uma deve conter uma salada, um tipo de carne e uma sobremesa? 14. Copie e complete os quadros. 33 5 27 (23)3 5 227 32 5 9 (23)2 5 9 31 5 3 (23)1 5 23 30 5 1 (23)0 5 1 321 5 1 3 (23) 21 5 2 1 3 322 5 1 9 (23) 22 5 1 9 Responda. a) As potências 321 e (23)21 são iguais ou dife- rentes? Diferentes. b) As potências 322 e (23)22 são iguais ou dife- rentes? Iguais. 15. Calcule. a) 722 1 49 b) 2 5 7 2 49 25 c) 2 2 3 4 81 16 d) 523 1 125 e) 2 2 5 3 125 8 f) 2 6 3 1 53 6 1 2 27 refeições 33 5 27 10 prm9_007_040_u1.indd 10 6/10/15 8:03 PM Acompanhe exemplos de aplicação dessas propriedades: 2. Propriedades das potências Para evitar tantos cálculos, podemos aplicar as propriedades das potências. Vamos lembrá-las e depois voltaremos a essa expressão. Observe: 24 ? 23 5 24 1 3 5 27 24 ? 23 5 2 ? 2 ? 2 ? 2 ? 2 ? 2 ? 2 5 27 2324 56 � 54 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 52 ? ? ? ? ? ? ? ? 5 56 � 54 5 56 2 4 5 52 Para elevar uma potência a um expoente, podemos conservar a base e multiplicar os expoentes. Dessas propriedades decorrem outras: (74)2 5 74 ? 74 5 78, ou seja, (74)2 5 74 ? 2 5 78 Finalmente, acompanhe os exemplos: ◆◆ (5 ? 3)2 5 (5 ? 3) ? (5 ? 3) 5 5 ? 5 ? 3 ? 3 5 52 ? 32 ◆◆ (x ? y2)3 5 (x ? y2) ? (x ? y2) ? (x ? y2) 5 x ? x ? x ? y2 ? y2 ? y2 5 x3 ? (y2)3 5 x3 ? y6 De forma semelhante, na divisão podemos elevar dividendo e divisor ao expoente indicado. Veja: (8 � 5)3 5 83 � 53 ◆◆ (23)24 ? (23)6 5 (23)24 1 6 5 (23)2 ◆◆ 6 6 9 8 5 69 2 8 5 61 5 6 ◆◆ x2 ? x3 ? x29 5 x2 1 3 1 (29) 5 x24 (com x 0) ◆◆ a5 � a9 5 a5 2 9 5 a24 (com a 0) ◆◆ 1,79 � 1,72 5 1,79 2 2 5 1,77 Se a base é uma multiplicação, podemos elevar cada fator ao expoente indicado. Podemos resolver essa expressão usando calculadora para obter as potências. Depois, fazemos as operações indicadas. É, mas sem a calculadora teríamos muito trabalho! Rein al do R os a Quando multiplicamos potências de mesma base, podemos conservar a base e somar os expoentes. Quando dividimos potências de mesma base, podemos conservar a base e subtrair os expoentes. POTENCIAÇÃO E RADICIAÇÃO 11 prm9_007_040_u1.indd 11 6/10/15 8:03 PM Podemos usar letras para generalizar as propriedades que acabamos de rever. As bases são números reais a e b diferentes de zero, e os expoentes, números inteiros m e n. Agora, voltando à nossa expressão... Vamos ver mais um exemplo. Tomemos a expressão ?243 3 27 8 4 . Seria bastante trabalhoso calcular as potências indicadas. No entanto, podemos simplificar a expressão. Primeiro fatoramos 243 e 27: 243 3 81 3 27 3 9 3 3 3 1 27 3 9 3 3 3 1 Voltando à expressão inicial: 243 3 27 3 3 (3 ) 3 3 3 3 3 3 3 8 4 5 8 3 4 5 8 3 4 13 12 13 12 1? 5 ? 5 5 5 5 5 1 ? 2 Então, ? 5 243 3 27 3. 8 4 Registre no caderno. 1. Mostre que: a) 87 5 221 b) (7 1 3)2 72 1 32 c) (4 2 3)2 42 2 32 2. Escreva a expressão 27 ? 82 � 162 como uma única potência de base 2. 3. Copie e complete de modo a obter uma igualdade verdadeira: 25 ? ( )5 ? 62 5 67 3 87 5 (23)7 5 221 102 49 1 9 12 16 2 9 27 ? (23)2 � (24)2 5 213 � 28 5 25 Usando essa forma de representação, uma pessoa que não fale o nosso idioma, mas que conheça Matemática, saberá que listamos as propriedades das potências! que não fale o nosso idioma, mas que Ilu st ra çõ es : R ei na ld o R os a Ficou mais fácil! am ? an am n am � an am 2 n (am)n am ? n (a ? b)m am ? bm (a � b)m am � bm Aplicando as propriedades das potências, economizamos cálculos e tempo! 243 5 35 27 5 33 12 prm9_007_040_u1.indd 12 6/10/15 8:03 PM ExErcícios 16. O desenho abaixo representa o cruzamen- to de linhas horizontais com linhas verticais. Quantos pontos haveria se tivéssemos 18 li- nhas horizontais e 18 verticais? 324 pontos 17. Transforme numa única potência. a) 57 ? 52 59 b) a ? a4 ? a a6 c) 7 ? 73 ? 49 76 d) 710 � 74 76 e) 32 � 325 37 f) 106 � 103 � 10 102 18. Certo ou errado? Anote as respostas. a) (83)2 5 85 b) 67 : 625 5 62 c) (5 1 3)2 5 52 1 32 d) 10 10 4 5 5 1021 19. No chaveiro representado na figura, são guar- dadas as chaves de um estacionamento. Em cada gancho são colocadas 5 chaves. No total, quantas chaves podem ser guardadas? E E E C Pa ul o Jo sé 125 chaves 53 5 125 20. Calcule mentalmente o valor de: 23 5 8 2400 : 2397 21. Relacione as expressões que têm o mesmo valor. A 7 ? 7 ? 7 ? 7 B (72)4 C (52)2 D 52 ? 54 I 73 ? 7 II 5 ? 5 ? 5 ? 5 III (52)3 IV 494 22. Simplifique. a) (7 ) (7 ) 2 3 3 2 1 b) ? ? (3 5 ) (3 5) 2 3 2 2 321? 54 23. Resolva mentalmente o problema. 37 � 35 5 32 Em uma caixa há 37 lápis. Quantos pacotes, com 35 lápis em cada um, vou conseguir embalar? 9 pacotes 24. Quanto é: a) o dobro de 210? 2 ? 210 5 211 b) o quádruplo de 210? 4 ? 210 5 212 c) o quadrado de 210? (210)2 5 220 d) o cubo de 210? (210)3 5 230 A – I B – IV C – II D – III Pa ul o Jo sé D A E M ar ce lo A za lim Jo rg e Za ib a POTENCIAÇÃO E RADICIAÇÃO 13 prm9_007_040_u1.indd 13 6/10/15 8:03 PM 25. Escreva os números utilizando notação científica. a) 4 000 4 ? 103 b) 8 200 000 8,2 ? 106 c) 0,00756 7,56 ? 1023 d) 0,00009 9 ? 1025 26. Escreva, em notação científica, os números que aparecem nas frases. a) O coração humano bate cerca de 36 000 000 de vezes em um ano. 3,6 ? 107 b) Há cerca de 60 milhões de células na retina do olho humano. 6 ? 107 c) A espessura de uma folha de papel é de 0,005 mm. 5 ? 1023 d) A distância da Terra à Lua é de, aproximada- mente, 384 400 000 metros. 3,844 ? 108 27. Escreva, em notação científica, cada um dos números que apare- cem nas frases. a) O estádio do Maracanã já acomodou um pú- blico de 210 000 pessoas. 2,1 ? 105 b) O Rio Nilo é um dos mais compridos do mun- do, com 6 695 000 metros de extensão. 6,695 ? 106 c) Em média, uma célula do corpo humano tem massa de 0,000000008 grama. 8 ? 1029 Uma aplicação da potenciação: a notação científica Provavelmente você já aprendeu a notação científica no 8o ano. As potências de base 10 são utilizadas para simplificar e padronizar o registro de números. digital Objeto educacional A distância entre o planeta Vênus e o Sol é de, aproximadamente, 108 000 000 quilômetros. A notação científica permite registrar esse número numa forma mais simples: 108 000 000 km 5 1,08 ? 108 km A vírgula foi deslocada 8 casas para a esquerda: o expoente da potência de base 10 é 8. Outro exemplo: Certo vírus tem espessura aproximada de 0,0005 milímetro. Na notação científica, 0,0005 mm 5 5 ? 1024 mm. A vírgula foi deslocada 4 casas para a direita: o expoente da potência de base 10 é 24. ExErcícios Os registros de números na notação científica apresentam um número entre 1 e 10 multiplicado por uma potência de base 10. Estádio do Maracanã, Rio de Janeiro, RJ.Br un o Ve ig a/ Pu ls ar Im ag en s 14 prm9_007_040_u1.indd 14 6/10/15 8:03 PM 3. Revendo a radiciação Conhecendo a medida do lado do quadrado, podemos determinar sua área. A 5 l2 5 42 5 16 cm2 4 cm 4 cm Conhecendo a área do quadrado, podemos determinar a medida de seu lado. A 5 l2 l 2 5 25 l 5 25 5 5 cm, pois 52 5 25 25 cm2 Extrair a raiz quadrada é a operação inversa de elevar ao quadrado. Já aprendemos que há dois números que, elevados ao quadrado, resultam em 25. 52 5 25 e (25)2 5 25 Considera-se que 25 é o número positivo que elevado ao quadrado resulta em 25: 25 55 Indicaremos por 252 o oposto de 25 . Observe: 2 25 5 25 O volume de um cubo de aresta 2 cm é: V 5 a3 5 23 5 8 cm3 Se um cubo tem volume de 27 cm3, podemos determinar a medida de sua aresta. V 5 a3 27 5 a3 a 5 273 5 3, porque 33 5 27 Extrair a raiz cúbica é a operação inversa de elevar ao cubo. 2 cm 2 cm 2 cm Ilu st ra çõ es : D A E A potenciação e a radiciação são operações inversas. Potenciação e radiciação 15 prm9_007_040_u1.indd 15 6/10/15 8:03 PM Relembre o cálculo de raízes com estes exemplos: ◆◆ 144 5 12, porque 122 5 144 ◆◆ 0,36 5 0,6, porque 0,62 5 0,36 ◆◆ 10 0004 5 10, porque 104 5 10 000 Lembre-se: Isso acontece porque todo número real elevado a um expoente par resulta em um número positivo. Por exemplo: ◆◆ 216 não é um número real 42 5 16 (24)2 5 16 ◆◆ 216 não é um número real 16 5 1 (21)6 5 1 1. Calcule mentalmente a medida: a) do lado de um quadrado de área 36 cm2; 6 cm b) da aresta de um cubo de volume 8 cm3. 2 cm 2. Responda no caderno. a) Se x2 5 49, quais são os possíveis valores de x? 7 ou 27 b) 49 5 7 e 2 49 ? 27 3. 234 é um número real? E 2( 3)4 ? Não, pois 234 5 281. Sim, pois 2( 3)4 5 81 5 9. No entanto... Exemplos: ◆◆ 283 5 22, porque (22)3 5 28 ◆◆ 2325 5 22, porque (22)5 5 232 Muitas raízes são números irracionais: têm infinitas casas decimais e não apresentam período. 2 , 5 , 8 e 243 , por exemplo, são números irracionais. Podemos trabalhar com esses números na forma de radical. Se necessário, pode- mos aproximar essas raízes por um número racional. 10 0004 (lê-se: raiz quarta de dez mil) ◆◆ 4 é o índice da raiz ◆◆ 10 000 é o radicando ◆◆ é o símbolo da raiz Na prática podemos usar, por exemplo, 2 � 1,41. Es tú di o O rn ito rr in co Raízes de índice par de números negativos não são números reais. Raízes de índice ímpar de números negativos são números reais. Digite 2 e a tecla na calculadora. Aparece, no visor, 1,414213562, que é uma aproximação para 2 com 9 casas decimais. 16 prm9_007_040_u1.indd 16 6/10/15 8:03 PM ExErcícios 28. Expresse cada número como uma raiz quadrada. a) 10 100 b) 0 0 c) 13 169 d) 2,6 6,76 e) 0,2 0,04 f) 3 7 9 49 29. Calcule mentalmente. a) 1 1 b) 121 11 c) 1,21 1,1 d) 0,49 0,7 e) 0,09 0,3 f) 4 25 2 5 30. Um terreno quadrado tem 900 m2 de área. a) Quantos metros mede o seu perímetro? b) Qual será a área, em m2, de um terreno com o triplo da medida do lado desse quadrado? 31. Complete de modo a obter igualdades verdadeiras. a) 13 5 1 b) 3 5 2 8 c) 3 5 20 8 000 d) 0,0083 5 0,2 e) 80000003 5 f) 643 5 4 g) 3 5 40 64 000 h) 0,0013 5 0,1 32. Calcule a diferença entre a raiz quadrada de 49 e a raiz cúbica de 125. 49 2 1253 5 2 Es tú di o O rn ito rr in co 120 metros 8 100 m2 200 33. O volume de um cubo é 1 000 dm3. Qual é o com- primento da aresta? 10 dm 34. Responda. a) Se a4 5 3, qual é o valor de a? 81 b) Se a5 5 2, qual é o valor de a? 32 c) Se a7 5 1, qual é o valor de a? 1 d) Se n 625 5 5, qual é o valor de n? 4 e) Se n 64 5 2, qual é o valor de n? 6 35. Responda: 20 e 220 400 é quadrado de quais números? 36. Qual é o maior número: 2,81 ou 8 ? 8 37. O senhor José tem um galinheiro quadrado, com uma área de 5 m2, que precisa ser cercado com tela. Que número inteiro de metros de tela ele precisa comprar? 9 metros 38. Calcule, caso exista, no conjunto dos números reais: a) 64 8 b) 2 64 28 c) 264 d) 814 3 e) 2 814 23 f) 2814 g) 273 3 h) 2 273 23 i) 2 2273 3 D A E D an ill o So uz a 5 m2 Não existe. Não existe. 5 5 25 Potenciação e radiciação 17 prm9_007_040_u1.indd 17 6/10/15 9:31 PM 4. Expoentes racionais Até agora trabalhamos com potências cujos expoentes eram números inteiros. E se o expoente for um número racional? Por exemplo, qual é o significado de 7 ? 1 2 E de 2,8 ? 3 4 E 160,25? Os expoentes racionais relacionam a potenciação e a radiciação da seguinte maneira: Se a é um número positivo e m e n são números naturais diferentes de zero, então: �a a m n mn �a a mn m n Exemplos: � � �7 7 7 1 2 12 � �2,8 2,8 3 4 34 � � � �16 16 16 160,25 1 4 14 4 � �5 5 1 2 � �4 423 2 3 � �2 275 7 5 O fato de potências com expoentes racionais poderem ser escritas como raízes também tem suas razões, dentro da ideia de manter padrões... 41 4 1 2 40 4 x � ? 1 Os valores dos expoentes diminuem sempre 1 2 . Do mesmo modo como ocorre para os expoentes na- turais, os quocientes entre dois valores sucessivos de potências devem ser constantes: x x x x→ →� � �4 1 4 42 Como x � 4 1 2 , temos 4 1 2 � 4 . As propriedades das potências continuam valendo para os expoentes racionais. Registrem no caderno. 1. Mostrem que: a) 49 1 2 � 7 b) 27 1 3 � 3 c) 320,2 � 2 2. Se 3x � 2, quanto vale 272x? 3. Procurem números a e c tais que: a) ac � ca b) ac � ca c) ac � ca 4. Sendo a � 0 e b � 0, então a2 � b é maior ou menor que zero? 5. Sendo a � 0 e b � 0 então ab3 é maior ou menor que zero? 6. Se �x 2 1 3 , qual é o valor de x? 8 ��4949 7711 ��2727 331133 � �� � ��3232 3232� �� �32� �� � 3232 22 22 1010 11 55� �� �5� �� � 1155 27 � (33)2x � (3x)6 � 26 � 64 Resposta possível: 23 � 32. 11 � 11 Resposta possível: 71 � 17. Menor que zero. Menor que zero. Es tú di o O rn ito rr in co Veja num exemplo por que tomamos base positiva: � � �( 2) ( 2) 3 4 34 Como (�2)3 é um número negativo, essa raiz não é um número real. As potências de base positiva e expoente racional podem ser escritas na forma de radical, e os radicais podem ser escritos na forma de potência com expoente racional. 18 prm9_007_040_u1.indd 18 6/10/15 9:32 PM 5. Propriedades dos radicais 1a propriedade Sem fazer cálculos, Márcio escreveu em seu caderno: Elevar à quinta potência e extrair a raiz quinta: são operações inversas! Acompanhe: ◆◆ 5 5 55 5 5 52 2 2 1 ◆◆ 5 5 57 7 7 733 3 3 1 ◆◆ 5 5 53 3 3 366 6 6 1 Veja como escrevemos a forma geral dessa propriedade: Se a é um número positivo e n é um número natural diferente de zero, a ann . Cuidado com a base negativa do radicando! Veja um exemplo do que ocorre se a base for negativa e o índice for par: 2 5 5( 3) 9 32 Nesse caso, 2 2( 3) 32 . Atenção! Essa propriedade pode ser útil no cálculo de raízes. Veja: Para calcular 6254 , Rogério fatorou 625: 625 5 125 5 25 5 5 5 1 625 5 54 Depois fez: 5 5625 5 54 44 Para descobrir a medida do lado do quadrado de área 576 cm2, Patrícia fez: D an ill o So uz a D an ill o So uz a Potenciação e radiciação 19 prm9_007_040_u1.indd 19 6/10/15 8:03 PM Registre no caderno. 1. Como escrevemos 53 na forma de radical com índice 6? 2. Mostre de duas maneiras diferentes que (34)0,5 � 9. 3. Qual foi o erro de Rafael ao escrever a igualdade �7 734 98 ? 552266 34 � 0,5 � 32 � 9 ou � �� �(3(3 ) 3) 3) 3) 3� �� �) 3� �� �� �� �) 3� �� � 3 93 9��3 9��44 11 Mostre de duas maneiras diferentes que (3 1 Mostre de duas maneiras diferentes que (3Mostre de duas maneiras diferentes que (3 ) 3) 32) 3) 34 24 2� �� �4 2� �� � 3 93 94 23 93 9 Multiplicou o índice por 2 e o expoente do 7 por 3. 2a propriedade � Escrevemos a raiz quinta de dois elevado à terceira na forma de potência. � Achamos uma fração equivalente a 3 5 que tenha denominador dez. � Escrevemos a potência na forma de radical, outra vez, e está resolvida a questão! Quando multiplicamos ou dividimos o índice da raiz e o expoente do radicando pelo mesmo número natural diferente de zero, obtemos um radical equivalente ao primeiro. Na prática, faremos: � ���2 2 235 3 25 2 610 Aproveitando as ideias da Ana... � � �3 3 3 368 6 8 3 4 34 Usamos frações equivalentes para escrever o radical numa forma mais simples. Podemos registrar o procedimento acima de uma forma mais curta, assim: � ���3 3 368 6 28 2 34 Veja outro exemplo: 7 7 7 7510 5 10 1 2� � � ou � ���7 7 7510 5 510 5 � 2 � 3 5 6 10 � 2 Ana, você saberia escrever a raiz quinta de dois elevado à terceira como um radical de índice dez? M ar ce lo A za lim Vamos usar frações equivalentes! Ilu st ra C ar to on 20 prm9_007_040_u1.indd 20 6/10/15 9:33 PM EXERCÍCIOS 7 = 753 5 3 expoente do radicando índice da raiz 39. Calcule. a) 64 1 2 8 b) 400 1 2 20 c) 8 2 3 4 d) 16 25 1 2 4 5 e) 1000,5 10 f) 6250,25 5 g) 32 1 5 2 h) 8 27 1 3 2 3 40. Simplifique. a) 72 7 b) 255 2 41. a) 49 7 b) 121 11 c) 169 13 d) 1253 5 e) 6254 5 f) 3433 7 g) 814 3 h) 7296 3 i) 1287 2 j) 102410 2 Ilu st ra C ar to on 42. A figura representa um escritório com duas sa- las quadradas de 9 m2 de área cada uma. O cor- redor tem 1 m de largura. Qual é a área total do conjunto? 24 m2 9 � 9 � 6 � 24 1 m 43. Veja o que o professor escreveu na lousa: 5 = 536 Justifique essa afirmação do professor. 44. Simplifique os radicais e, em cada item, responda: Que número você usou para dividir o índice e o expoente? a) 764 7 ; 23 b) 569 5 ; 323 c) 21510 2 ; 53 d) 328 3 ; 24 45. Certo ou errado? a) �7 726 3 C b) �6 645 810 C c) �5 536 3 E d) �2 23 412 C 46. (Unicamp-SP) Determine o maior dentre os nú- meros 33 e 44 . 33 � � � � 3 3 81 e 4 4 64 3 412 12 4 312 12 D an ill o So uz a Pa ul o Jo sé � � �5 5 5 536 3 6 1 2 Pa ul o Jo sé Calcule as raízes por fatoração do radicando. POTENCIAÇÃO E RADICIAÇÃO 21 prm9_007_040_u1.indd 21 6/10/15 9:35 PM Descobrindo mais propriedades dos radicais 3a propriedade Sabemos que ? 5 525 4 100 10. Também sabemos que: ?25 4 5 5 ? 2 5 10 5 5 25 5 4 2 Então, ? 5 ?25 4 25 4 . O que observamos nesse exemplo pode ser generalizado. Acompanhe. Tomemos os números positivos a e b e o número natural n diferente de zero: ? ? ? ?a b a b a b a bn n n n n n( ) 1 1 1 Ou seja, usando a notação de potência de expoente racional para os radicais e as propriedades da po- tenciação, mostramos que: (Saresp) Por qual dos números abaixo deve ser multiplicada a expressão ? ?5 8 9 para que seja obtido um número inteiro? a) 10 b) 30 c) 45 d) 50 Alternativa a. Aplicando essa propriedade, chegaremos a um resultado importante: 5 ? 5 ? 5)( 7 7 7 7 7 73 2 3 3 3 23 , isto é: 5)( 7 73 2 23 De modo geral: raiz de um produto produto de raízes a b a bn n n A raiz de um produto é igual ao produto das raízes dos fatores desse produto. Acabamos de estudar duas propriedades dos radicais. Vamos estudar mais duas. Ilu st ra C ar to on ( )a an m mn 22 prm9_007_040_u1.indd 22 6/10/15 8:03 PM 4a propriedade Agora observe: Então, 36 4 36 4 .�� � � � ��36 4 9 3 � � �� �36 4 6 2 3 Sendo a e b números positivos e n um número natural diferente de zero: � � �� � � �( ) 1 1 1 a b a b a b a bn n n n n n , ou seja: � a b a b n n n raiz de um quociente quociente de raízes A raiz de um quociente é igual ao quociente das raízes do dividendo e do divisor. Para determinar 6 5614 usando uma calculadora simples que tem a tecla , digitamos 6 561 e obtemos 9. Confirme que 94 � 6 561 digitando: 9 � � � � Agora compreenda por que calcular 6 5614 é o mesmo que calcular 6 561 . 6 561 � ( )6 561 1 2 � ( )6 56112 1 2 � 6 561 1 4 � 6 5614 Registrem no caderno. 1. Mostrem que: a) � � �100 4 100 4 b) �� �100 4 100 4 2. Para calcular 12 100 podemos fazer � � � �121 100 121 100 11 � 10 � 110. Usem esta ideia para efetuar: a) 62 500 250 b) 216 0003 60 3. Mostrem que �(25%) 50% 1 2 . � �� �� �� �� �� � � �� �� �� �25%25% 2525 100100 55 1010 5050 100100 50%50% 4. Sabendo que �x 43 , calculem x6 . 2 5. A igualdade �� �a b a bn n n é sempre verdadeira? 6. Qual é o inverso de 10? Representem este número como potência de base 10. 11 1010 e 1e 100 11 22 � �� � �� � �� �� �� � � �� � 100100 44� �� �4� �� � 400400 2020 100100 4 14 1� �� �4 1� �� � 0 20 2� �� �0 2� �� � 2020 � �� � � �� � �� � �� �� �� �� �� �� �� �� � 100100 4 24 24 24 2� �� �4 2� �� �� �� �4 2� �� �5 55 5� �� �5 5� �� � 100100 4 14 1� �� �4 1� �� �� �� �� �� �� �4 1� �� �� �� �� �0 20 2� �� �0 2� �� �� �� �0 2� �� �� �� �� �� �� �0 2� �� �� �� �� � 55 Não, deve-se ter a � 0, b � 0 e n natural diferente de zero. Usando o procedimento do exemplo, mostre que �6 65 10 . � � � �))))((()� �)� �(6 66 66 66 6� �6 6� �� �6 6� �6 6� �6 6� �(6 6(� �(� �6 6� �(� � 6 6� �6 6� �)6 6) 65 115� �5� � 1116 626 6 11 555 111 10� �10� � 10 M au ric io M or ae s Você verá como as propriedades que estamos vendo serão úteis! Ilu st ra C ar to on POTENCIAÇÃO E RADICIAÇÃO 23 prm9_007_040_u1.indd 23 6/10/15 9:36 PM ExErcícios Responda você também. 81 53x 49. Certo ou errado? a) 21 5 ?3 7 C b) 403 5 ?4 103 3 C c) ? 52 5 103 E d) ? ? 52 3 5 30 C 50. Calcule, indicando o resultado sem radical. a) ?3 12 6 b) ?2 43 3 2 c) ?8 45 5 2 d) ?11 11 11 e) ?2 50 10 f) ?8 0,5 2 g) ?0,1 10 1 h) ? ?0,5 5 10 5 47. Escreva sob a forma de uma única raiz. a) 543 512 b) 235 215 c) 3243 3212 d) 5 58 48. Leia a questão que Renato deve responder: 51. A figura é constituída por duas partes retangu- lares (medidas em cm). 8 2 4,5 a) Qual é a área do retângulo azul? 4 cm2 b) Qual é a área do retângulo verde? 6 cm2 52. Calcule, usando as propriedades dos radicais aritméticos. a) )( 10 2 10 b) )( 83 2 4 c) )( 73 6 49 d) )( 32 4 81 53. A figura mostra um retângulo e no seu interior um quadrado. 45 Qual é a área da parte hachurada da figura? 3 3 6 8 54. É verdade que 64 16 64 16 ? Sim. Ilu st ra C ar to on D A E Es tú di o O rn ito rr in co Pa ul o Jo sé Es tú di o O rn ito rr in co A raiz quadrada da raiz quadrada de um número é igual a 3. Qual é esse número? 24 prm9_007_040_u1.indd 24 6/10/15 8:04 PM 5 ? 5 ? 5 ? ? 5 ? ? 51 728 2 3 2 3 2 2 3 2 2 3 123 6 33 63 33 33 33 33 Logo, a aresta deve medir 12 metros. As propriedades dos radicais permitiram simplificar e calcular a raiz que resolvia o problema. Confira calculando se 123 5 1 728. 6. Simplificação de radicais Um reservatório em forma de cubo deve comportar 1 728 m3 de água. Qual deve ser a medida de sua aresta? Vamos descobrir? O volume do cubo é: V 5 a3 Como V 5 1 728 m3, temos a3 5 1 728. Então, a 5 1 7283 . Podemos determinar essa raiz por tentativas. Também podemos usar as propriedades dos radicais para determiná-la. ◆◆ Fatoramos 1 728: 1 728 2 864 2 432 2 216 2 108 2 54 2 27 3 9 3 3 3 1 Para fazer a higiene pessoal, cozinhar, limpar a casa, lavar a roupa etc., cada pessoa consome em média 200 litros de água por dia. Um reservatório como esse seria capaz de abastecer um grupo de 500 pessoas por aproximadamente quantos dias? Lembre-se de que 1 m3 5 1 000 L e responda no caderno. Aproximadamente 17 dias. 1 728 5 26 ? 33 D A E Yu ri Sa m so no v/ Sh ut te rs to ck a a a POTENCIAÇÃO E RADICIAÇÃO 25 prm9_007_040_u1.indd 25 6/10/15 8:04 PM Veja mais exemplos de simplificação de radicais: 1. � � � � � �8 2 2 2 2 2 2 23 2 2 2. Usaremos a fatoração para simplificar 2245 . 224 2 112 2 56 2 28 2 14 2 7 7 1 3. Sabendo que 5 � 2,24, vamos calcular o valor aproximado de 245 . Para simplificar 700 Ricardo lembrou que 700 � 100 � 7 e fez: � � � � �700 100 7 100 7 10 7 Como a raiz era quadrada, ele decompôs 700 num produto, de forma que um dos fatores fosse um número quadrado perfeito. Você também pode usar essa ideia! 245 5 49 7 7 7 1 Fatorando 245, obtemos 245 � 72 � 5. 245 7 5 7 5 7 52 2� � � � � 245 � 7 � 2,24 � 15,68 1. Utilize a ideia de Ricardo para simplificar no caderno os seguintes radicais: a) 28 2 72 72 72 7 b) 32 4 24 24 24 2 c) 500 1010 55 d) 163 2 22 22 22 2332 22 232 22 2 2. É verdade que 32 é o dobro de 8 ? 3. Qual dos números é o maior? Alternativa d. a) 100 b) 1000 c) 1 0,1 d) 1 0,01 Sim. � �� �� �� � ��3232 4 84 8� �� �4 8� �� � 2 82 82 82 8 Registre no caderno. 1. Veja como Marcela pensou: � � � � �5 3 25 3 25 3 75 Marcela introduziu o 5 no radical. Faça o mesmo para: a) 2 7 2828 b) 10 11 11001100 c) 2 53 404033 2. Mostre que � 3 5 3 15 . �� 4545 33 1515 3. Que número é maior: 3 2 ou 2 3 ? �� �� 1818 1212 3 23 23 23 2 2 32 32 32 3 2 2 é a forma simplificada de 8 R on al do B ar at a 224 � 25 � 7 � � � � �224 2 7 2 7 2 75 55 55 5 5 26 prm9_007_040_u1.indd 26 6/11/15 9:49 AM ExErcícios 55. Verifique... a) 5 ?5 7 25 7 C b) ? 53 4 2 3 C c) 52 10 20 E d) 52 5 20 C e) 52 2 163 3 C f) ? 59 8 6 2 C 56. Simplifique os radicais. a) 98 7 2 b) 27 3 3 c) 72 6 2 d) 243 2 33 e) 804 2 54 f) 7293 9 g) 363 11 3 h) 1083 3 43 i) 2245 2 75 j) 2404 2 154 57. Considere a sequência abaixo, em que a área de cada quadrado é a quarta parte da área do quadrado anterior. A � 256 cm2 Sendo 256 cm2 a área do primeiro quadrado, responda: a) Qual é a medida do lado do segundo quadrado? b) Qual é a medida do lado do menor quadrado? 8 cm 1 cm 58. O sólido abaixo tem o volume de 4 374 cm3 e é formado por cubos de mesmo volume. Calcule a medida da aresta de cada cubo. 9 cm 59. Mostre que as igualdades são verdadeiras. a) 5 12 25 2 3 5 5 512 25 12 25 2 3 5 b) 5 32 27 4 2 3 3 5 5 32 27 32 27 4 2 3 3 60. Rodrigo está escrevendo uma sequência de cin- co números. Qual é o número que ele ainda de- verá escrever? 72 ou 6 2 61. Mostre que os números 4 3 , 7 e 5 2 estão co- locados em ordem crescente. 48 49 50 62. Use propriedades dos radicais e consulte o quadro para achar um valor aproximado de: a) 12 3,46 b) 18 4,23 c) 63 7,92 2 � 1,41 3 � 1,73 5 � 2,23 6 � 2,44 7 � 2,64 d) 80 8,92 e) 54 7,32 4 374 � 6 5 729 7293 5 9 Ilu st ra C ar to on 8 , 18 , 32 , 50 D A E D A E ... cada item, se está certo ou errado. Ilu st ra C ar to on POTENCIAÇÃO E RADICIAÇÃO 27 prm9_007_040_u1.indd 27 6/10/15 8:04 PM Não é difícil somar e subtrair radicais semelhantes! A expressão não tem radical semelhante a 3 . Radicais que inicialmente não eram semelhantes tornaram-se semelhantes depois de simplificados. Veja a seguir outros exemplos. ◆◆ São semelhantes: ◆◆ Não são semelhantes: 2 5 e 3 5 6 e 63 34 e 10 345 5 5 3 e 5 8 7. Adição e subtração de radicais Radicais semelhantes são radicais que têm mesmo índice e mesmo radicando. 7 23 5 23 radicais semelhantes Os índices são diferentes. Os radicandos são diferentes. Na expressão algébrica 5x 1 9y 1 2x 1 4y, podemos somar os termos semelhantes: 5x 1 9y 1 2x 1 4y 5 7x 1 13y 5x e 2x são termos semelhantes 9y e 4y são termos semelhantes Veja esta expressão com radicais: ◆◆ 1 1 25 2 7 2 6 3 2 3 Nela encontramos radicais semelhantes. Aproveitando as ideias da expressão algébrica, podemos fazer: 1 1 2 5 15 2 7 2 6 3 2 3 12 2 4 3 Veja outros exemplos de expressões envolvendo adição e subtração de radicais: ◆◆ 1 2 1 2 5 2 28 5 7 10 5 2 7 9 7 2 5 6 73 4 3 4 4 3 4 ◆◆ 1 2 1 5 13 5 7 6 7 2 7 3 7 ◆◆ 1 5 ? 1 ? 5 ? 1 ? 5 150 32 25 2 16 2 25 2 16 2 5 2 4 2 1 5 1 550 32 5 2 4 2 9 2 28 prm9_007_040_u1.indd 28 6/10/15 8:04 PM Vamos resolver um problema de Geometria? Um quadrado tem área de 32 cm2. Qual é a medida de seu perímetro? O perímetro do quadrado é igual à soma das medidas de seus lados. Portanto, precisamos descobrir primeiro a medida do lado do quadrado. A área do quadrado é A � 2. Então 2 � 32, ou seja, � 32 . Podemos simplificar esse radical, lembrando que: 32 � 16 � 2 � � � � �32 16 2 16 2 4 2 , ou seja, o lado do quadrado mede 4 2 cm. Agora podemos calcular o perímetro: P � � � � �4 2 4 2 4 2 4 2 16 2 cm Se quisermos um valor aproximado para esta medida, podemos usar 2 � 1,41 e fazer 16 � 1,41 � 22,56. O perímetro do quadrado é de 22,56 cm, aproximadamente. Registre no caderno. 1. A igualdade é verdadeira ou falsa? a) � �2 2 4 F b) � �10 10 20 F c) � �5 5 2 5 V d) � �20 5 5 V 2. Mostre que: a) �4 9 � �4 9 � �� �2 32 3� �� �2 3� �� � 1313 b) �25 9 � �25 9 5 � 3 � 4 3. Podemos somar 7 com 73 ? Justifique. 4. Verdadeiro ou falso? a) � � 12 3 3 1 Verdadeiro. b) � � �9 4 5 2 5 5. Descubra qual é maior: Alternativa b. a) � �18 32 72 b) � �162 98 200 Não, pois não são radicais semelhantes. Os índices são diferentes. Verdadeiro. Eleve ambos os membros ao quadrado. Dica Isso significa que o perímetro estará entre 20 cm e 24 cm. O resultado confere com sua previsão! Ilu st ra çõ es : R ei na ld o R os a Se a área do quadrado é de 32 cm2, a medida de seu lado está entre 5 cm e 6 cm, pois 52 � 25 e 62 � 36. POTENCIAÇÃO E RADICIAÇÃO 29 prm9_007_040_u1.indd 29 6/10/15 9:38 PM ExErcícios 63. Responda. Falsa, porque 7 5. A igualdade: 16 + 9 = 25 é verdadeira ou falsa? Por quê? 64. Certo ou errado? a) 2 59 4 1 C b) 1 536 64 100 E c) 1 521 21 42 E d) 1 510 10 2 10 C 65. Efetue. a) 15 7 3 7 8 7 b) 24 5 2 5 2 5 c) 12 9 3 93 3 953 d) 2 25 5 5 2 5 e) 2 15 2 3 2 2 2 4 2 f) 2 2 18 3 2 3 8 3 3 2 3 66. Efetue. a) 13 27 4 3 b) 275 12 3 3 c) 17 2 50 12 2 d) 2 112 75 3 22 3 e) 1 2 13 20 32 2 45 50 9 2 f) 1 2 1125 2 27 20 3 12 13 5 12 3 67. Nas figuras, as medidas indicadas são dadas em cm. Determine o perímetro de cada figura. a) 10 11 cm 44 99 b) 12 5 cm 80 125 53 68. Qual é o perímetro da figura? 18 2 cm 72 cm 18 cm 69. É verdade que 5 45 80 ? Sim. 70. Sabendo -se que os valores aproximados de 2 � 1,41 e �3 1,73, calcule um valor apro- ximado de: a) 12 3 3,14 b) 19 3 4,73 c) 23 2 0,32 d) 225 2 3,59 71. Situe 12 5 3 entre dois números inteiros consecutivos. 1 4 12 5 3 5 5 1 1 172 72 18 18P 5 18 2P Ilu st ra çõ es : D A E M ar ce lo A za lim 30 prm9_007_040_u1.indd 30 6/10/15 8:04 PM 8. Cálculos com radicais ◆◆ Vamos calcular a área do retângulo ao lado. c: medida do comprimento l: medida da largura Lembrando que a área do retângulo é A 5 c · l, temos para esse retângulo A 5 15 6? . Aplicando a 3a propriedade, podemos escrever: A 5 15 6? A 5 5 ? 5 ? 590 9 10 9 10 3 10 cm2 ◆◆ Aqui temos outro retângulo. 5(3 � ) cm 5 cm Qual é sua área? A 5 ? 2 )(5 3 5 Aplicamos a propriedade distributiva: A 5 ? 2 ?5 3 5 5 A 5 23 5 52 A 5 2( )3 5 5 cm2 6 cml � 15 cmc � 23( ) cm� 232 � ( ) cm� Para calcular a área desse retângulo, usaremos nossos conhecimentos sobre produtos notáveis: A 5 1 ? 2 ?( ) ( )3 2 3 2 2 A 5 2 ? 5 2 ?( )( ) ( ) 3 2 2 3 2 2 2 2 2 2 A 5 (3 2 2) ? 2 A 5 2 cm2 Acompanhe outros exemplos de cálculos que envolvem radicais: ◆◆ 90 15 4 6 90 15 4 6 6 4 6 5 6 3 3 3 3 3 3 3 31 5 1 5 1 5 Escrevemos 3 5 . É mais usual. ◆◆ 1 5 1 ? 5 1 ? 5 1 5 1 5 1 )(8 12 2 8 4 3 2 8 4 3 2 8 2 3 2 2 4 3 2 4 3 Ilu st ra çõ es : D A E Aplicamos a 3a propriedade. Colocamos o fator comum 2 do numerador em evidência e simplificamos a expressão. Potenciação e radiciação 31 prm9_007_040_u1.indd 31 6/10/15 8:04 PM ExErcícios 72. a) ?17 17 17 b) ?5 253 3 5 c) ?2 40,5 9 d) ? ?7 3 7 21 e) ? ? ?5 3 52 30 f) ? ? ?3 6 6 3 18 73. Na figura, as medidas indicadas são dadas em cm. Determine a área desse retângulo. 30 cm2 25 23 74. Efetue. a) �14 2 7 b) �20 53 3 43 c) �108 2 8 5 d) �20 20 5 2 4 10 75. A área do retângulo é igual a 195 cm2, e o com- primento mede 15 cm. Quanto mede a largura deste retângulo? 13 cm 5�195 15 13 15 cm 195 cm2 76. Calcule a área do trapézio, supondo as medidas em cm. 8 cm2 18 50 2 A 5 1 5 ( )50 18 2 2 8 77. Calcule a área de cada um dos quadrados. a) 13 2 2 b) 15 2 6 2 � 1 2 � 3 78. Calcule, indicando o resultado sem radical. a) 40 5 3 3 2 b) 490 10 7 c) ?2 6 3 2 d) ? 40 5 2 2 79. Simplifique. a) 14 12 2 12 3 b) 24 32 4 21 2 80. Para saber a área de determinada figura, uma pessoa calculou a área de cada parte da figura, encontrando a seguinte expressão: 4 2 10 . Outra pessoa calculou a área des- sa mesma figura de outra maneira, chegando também ao resultado anterior. a) ? 18 2 5 b) ? 1( )2 8 5 c) ? 1( )5 2 8 d) ? 1( )8 2 5 R ei na ld o R os a Alternativa d. Efetue as multiplicações, indicando o resultado sem radical. 2 8 5 Ilu st ra çõ es : D A E R ei na ld o R os a A 5 5) )( (5 2 3 2 30 De que forma essa pessoa pode ter representado a área dessa figura? 32 prm9_007_040_u1.indd 32 6/10/15 8:04 PM 9. Racionalização Você já sabe: Veja a divisão que Aninha precisava fazer: � � 7 2 7 1,414213562 7 1,414213562� Essa divisão é mesmo trabalhosa! Observe que ela precisou usar uma aproximação para 2 , pois 2 é um número irracional. Podemos evitar essas divisões encontrando uma divisão equiva- lente à divisão original e que não tenha número irracional como divisor. Acompanhe o raciocínio da Aninha: � � � � � 7 2 7 2 2 2 7 2 2 7 2 22 Então: � 7 2 7 2 2 Acompanhe mais dois exemplos de racionalização: � � � � � � � � 3 5 6 3 6 5 6 6 3 6 5 6 3 6 5 6 6 102 2 � � � � � � 1 7 1 7 7 7 7 7 49 73 23 3 23 23 33 3 Agora é com você! Registre no caderno. 1. É verdade que 11 11 11� ? Sim. 2. Racionalize. a) 8 3 8 38 38 38 3 33 b) 5 2 6 c) 8 345 8 38 38 38 3 33 558 38 358 38 3 �� 5 15 15 15 122 66 5 35 35 35 3 33 Essa divisão tem divisor racional e vale o mesmo que a divisão original. Tornamos o divisor racional. Fizemos sua racionalização. R ei na ld o R os a Os números irracionais têm infinitas casas decimais e não apresentam período. Registre no caderno. 1. Por qual número você multiplicaria dividendo e divisor de 5 3 para racionalizar o divisor? 33 2. Mostre que � 6 2 3 2 . �� � �� �� �� �66 22 6 26 26 26 2 2 22 22 22 2��2 2�� 6 26 26 26 2 22 3 23 23 23 2 3. Veja o que Caio fez: 2 5 2 5 5 5 2 5 53 3 3 3 3 23 � � � � . Ele racionalizou o divisor? Por qual número Caio deveria ter multiplicado dividendo e divisor? Não; 5 .5 .225 .5 .25 .5 .33 Quando multiplicamos o dividendo e o divisor por um mesmo número diferente de zero, o quociente não se altera. POTENCIAÇÃO E RADICIAÇÃO 33 prm9_007_040_u1.indd 33 6/10/15 9:40 PM rEVisANDo 81. a) 272 1 (27)2 0 b) 223 2 30 1 1 237 c) 2 3 3 2 1 1 19 27 d) 252 1 (23)2 2 10 226 e) 32 1 322 82 9 f) 50 2 (21) 2 1 2 2 2 7 4 g) 1 1 2 4 2 1 1 1 2 1 1 2 35 48 82. Escreva os números dos cartões em ordem crescente. C, D, B, E, F, A 25 100 1 2 (22)3 422 52 33 AA cc DD BB EE FF 83. Escreva o número 1 9 na forma de uma potência de base 3. 322 84. Sabendo-se que 292 841, calcule mentalmente. a) 8,41 b) 0,0841 c) 84 100 2,92 29020,292 Zu ba rt ez 85. Sabendo-se que a é um número inteiro positivo, indique as expressões equivalentes. A a 1 a 1 a 1 a 1 a B a ? a ? a ? a ? a C (a 1 a) ? (a 1 a 1 a) D (a 1 a 1 a) ? (a ? a) E (a ? a ? a) 2 (a 1 a) F (a ? a) 1 (a 1 a) 1 a5 2 3a ? a2 3 5a 4 a2 1 2a 5 2a ? 3a 6 a3 2 2a 86. Já calculei 84. Deu 4 096. Calcule mentalmente 212. 4 096 84 5 (23)4 5 4 096 87. Qual dos números é o menor? Alternativa a. a) 1 9 2 b) 1 27 1 3 c) 2 1 9 88. Uma fábrica produz garrafas de refrigerantes com capacidade de 1 2 litro, 1 litro e 2 litros, ca- da uma delas disponível nos sabores guaraná, limão e laranja. Quantas possibilidades de es- colha existem para o consumidor que levar ape- nas uma garrafa? 9 possibilidades 3² 5 9 A e 3 B e 1 C e 5 D e 2 E e 6 F e 4 Pe dr o So tto Faça os cálculos. R on al do B ar at a M ar ce lo A za lim 34 prm9_007_040_u1.indd 34 6/10/15 8:04 PM 89. Determine os dois termos seguintes de cada uma das sequências indicadas. a) 1, 4, 9, 16, ... 25, 36 b) 1, 8, 27, 64, ... 125, 216 c) 1, 1 2 , 1 4 , 1 8 , ... 1 16 , 1 32 d) 2 3 , 4 9 , 8 27 , ... 16 81 , 32 243 90. Usando “cubinhos” iguais, Alice fez a construção a seguir: a) Determine o menor número de “cubinhos” que Alice teria de acrescentar à cons- trução para obter um cubo. b) Determine o menor número de “cubinhos” que Alice teria de reti- rar da construção para obter um cubo. 91. Simplifique. a) ? ? 2 5 2 5 5 13 9 6 224 ? 57 b) ? ? ?(2 3) (3 5) 3 7 4 9 27 ? 32 ? 54 92. Uma feira de livros foi instalada num prédio de 3 andares, cada andar dividido em 3 setores. Compondo cada setor havia 3 estandes, e em cada um deles trabalhavam 3 pessoas, que fo- ram identificadas com um crachá. Quantos cra- chás, no mínimo, foram confeccionados? 52 “cubinhos” (restando um cubo 2 2 2) 81 crachás 34 5 81 93. Calcule. a) 10 49 072 b) 1,1 0,292 c) 3 42 2 d) 4 100 3 2 e) 210 82 2 f) 2 2 ( 5) 4 1 62 g) 2 25 8 12 813 4 h) 2 2 ( 7) 1 2 6 94. Observe o quadrado representado na figura: Área: 150 cm2 Responda. a) Você pode indicar o lado do quadrado como 150 cm? Sim. b) Qual é o número natural que elevado ao qua- drado resulta 150? Não existe. ◆◆ Tente o 11. É muito ou pouco? ◆◆ Tente o 12. É muito ou pouco? ◆◆ Tente o 13. É muito ou pouco? c) O lado desse quadrado é um número natural? Entre quais dois números naturais consecuti- vos está 150 ? Não. Entre 12 e 13. d) Com o auxílio da calculadora, calcule apro- ximadamente a medida do lado desse qua- drado. 12,247 cm Pa ul o Jo sé Ilu st ra çõ es : D A E É pouco, pois 112 5 121. É pouco, pois 122 5 144. É muito, pois 132 5 169. Le on ar do C on ce iç ão a) 3 b) 0,9 c) 5 d) 2 e) 6 f) 1 g) 21 h) 2 3 65 “cubinhos” (formando um cubo 5 5 5) POTENCIAÇÃO E RADICIAÇÃO 35 prm9_007_040_u1.indd 35 6/10/15 8:04 PM 95. Qual é maior: a) 40 ou 6? 40 b) 5 ou 2,2? 5 c) 50 ou 7,1? 7,1 d) 5,29 ou 2,3? 96. Calcule a diferença entre a raiz quadrada de 64 e a raiz cúbica de 8. 6 2 564 8 63 97. Simplifique. a) 576 24 b) 2435 3 c) 4 0964 8 d) 14 400 120 e) 2 f) 7296 3 g) 2 025 45 h) 121 144 11 12 98. Simplifique. a) 99 3 11 b) 450 15 2 c) 800 20 2 d) 432 12 3 99. (FMRP-SP) Um pai pretendia dividir uma pizza em 4 pedaços iguais, um para cada pessoa da família. Porém, a sua filha pediu-lhe o pedaço correspondente ao quadrado da fração que lhe caberia, e o filho, a raiz quadrada da fração que lhe caberia. A sua esposa ficou com a quarta parte e ele com o restante. Que fração corres- pondeu ao pedaço do pai? 3 16 2 1 1( )1 116 12 14 100. Situe 5 8 3 2 entre dois números inteiros con- secutivos. 3 5 8 3 2 4 São iguais. 101. Calcule e simplifique. a) ? 52 10 b) ?3 15 3 5 c) ?2 98 14 d) ?20 9 20 3 e) ?200 2 20 f) ? ?50 3 6 30 g) ?0,4 10 2 h) 8 1 2 ? 2 102. No retângulo a seguir, as medidas estão indi- cadas em centímetros. Determine a área da figura. 18 cm2 ? 5 512 27 324 18 27 12 103. Em um triângulo equilátero, o perímetro é igual a 24 2 cm. Quanto mede o lado desse triângulo? 8 2 cm 104. Escreva na forma mais simples possível cada uma das expressões a seguir. a) 18 98 9 2 b) 145 20 5 5 c) 113 19 Não é possível. d) 228 10 7 28 7 e) 1 23 75 12 4 3 f) 1 2 111 44 2 99 176 11 105. No quadrilátero da figura, as medidas dos la- dos estão dadas em centímetros. Determine o perímetro desse quadrilátero. 14 3 cm 32 75 27 48 Ilu st ra çõ es : D A E Le on ar do C on ce iç ão 36 prm9_007_040_u1.indd 36 6/10/15 8:04 PM 106. Veja as medidas da figura: 2 2 7 7 a) Qual é a área do quadrado verde? 2 b) Qual é a área do quadrado azul? 7 c) Qual é o perímetro do quadrado azul? 4 7 d) Qual é o perímetro de um retângulo rosa? e) Que expressão representa a área total des- sa figura? 19 2 14 107. Sim. 3 , 2 , 5212 412 312 9 16 12512 12 12 Os números 36 , 23 e 54 estão colocados em ordem crescente? Demonstre. 108. Um engenheiro mandou construir um reserva- tório que tem a forma de um cubo, com capaci- dade de 64 m3. a) Qual é a medida do lado desse reservatório? b) Quanto teria de aumentar cada um dos la- dos do reservatório para a capacidade ser de 125 m3? 1 m 109. Racionalize. a) 3 2 3 2 2 b) 8 5 540 5 2 10 5 c) 8 7 5 2 4 14 5 d) 15 723 15 7 7 3 e) 18 64 3 2164 f) 1 4 23 4 8 3 12 2 2 7 Pa ul o Jo sé 4 m 110. Observe a planta abaixo e responda. Sala do Dr. Pedro: 25 m2 Sala do Dr. João: ??? Sala do Dr. Paulo: 36 m2 a) Qual é a área da sala do Dr. João, sabendo-se que as outras duas salas são quadradas? b) Qual das salas tem maior perímetro? 111. (Obmep) Qual dos números a seguir está mais próximo de (0,899² 2 0,101²) ? 0,5? Alternativa a. a) 0,4 b) 0,5 c) 0,8 d) 0,9 112. (Cesgranrio) Pensando em reunir os amigos em torno de uma única mesa, João juntou du- as mesas retangulares e iguais formando uma única mesa, quadrada, de área 1,44 m2, como mostra a figura 1. José analisou a arrumação de João e concluiu que, se ele juntasse as du- as mesas pelo menor lado (figura 2), haveria espaçao para mais pessoas, pois o períme- tro dessa nova mesa seria maior. A diferença em metros, entre os perímetros da “mesa de José” e da “mesa de João”, é: Alternativa d. a) 0,36 b) 0,60 c) 0,72 d) 1,20 e) 1,80 30 m2 A sala do Dr. Paulo; 24 m. (0,9² 2 0,1²) ? 0,5 5 0,4 Q 5 4 ? 1,2 5 4,8 R 5 2(0,6 1 2,4) 5 6 R 2 Q 5 1,2 D A E D an ill o So uz a Figura 2Figura 1 D A E Potenciação e radiciação 37 prm9_007_040_u1.indd 37 6/10/15 8:05 PM DEsAFios 113. Consideremos a seguinte situação: ◆◆ Ao lançarmos uma moeda, temos dois resul- tados possíveis: cara ou coroa. ◆◆ Se lançarmos duas moedas diferentes, por exemplo, uma de R$ 0,10 e outra de R$ 0,50, teremos quatro possibilidades: (cara, cara) (cara, coroa) (coroa, coroa) (coroa, cara) A relação entre o número de moedas e o núme- ro de resultados é dada pela tabela. Copie-a e complete-a. No de moedas No de resultados 1 2 2 4 3 8 4 16 5 32 6 64 Se n é o número de moedas, qual é o número de resultados? 2n 114. Uma sala quadrada de área 49 m2 tem um tape- te também quadrado de área 6,25 m2 colocado no centro da sala. Qual é a distância do tapete às paredes? 2,25 m 7 2 2,5 5 4,5 � 2 5 2,25 Fo to s: B an co C en tra l d o B ra si l D an ill o So uz a 115. (Fuvest-SP) Qual a metade de 222? 222 � 2 5 221 116. Qual é maior: 5 2 ou 4 3 ? 117. Observe com atenção o quadro: 1a) 1 soma 5 1 2a) 3 5 soma 5 8 3a) 7 9 11 soma 5 27 4a) 13 15 17 19 soma 5 64 5a) 21 23 25 27 29 soma 5 125 a) Quais números formam a 6a linha? b) Qual é a soma dos números da 6a linha? c) Qual é a soma dos números da 10a linha? 118. Um torneio de pingue-pongue é disputa- do por 32 jogadores, que são agrupados em pares. Os jogadores de cada par se enfren- tam, e os perdedores são eliminados (não há empates). Os vencedores são agrupados em novos pares e assim por diante, até que fique apenas o campeão. Quantas partidas são disputadas? 31 partidas 5 2 , porque 50 484 4 31, 33, 35, 37, 39, 41 63 5 216 103 5 1 000 Ilu st ra C ar to on 16 1 8 1 4 1 2 1 1 5 31 38 prm9_007_040_u1.indd 38 6/10/15 8:05 PM sEÇÃo LiVrE A lenda do jogo de xadrez O xadrez é um jogo muito antigo e interessante. Desenvolve o raciocínio e a capacidade de con- centração, além de proporcionar momentos agradáveis. Existe uma lenda a respeito desse jogo, bastante conhecida, que envolve o conceito de potência: Conta-se que um rei, entusiasmado com o jogo de xadrez, ordenou que dessem ao inventor do jogo o que ele pedisse. O inventor pediu: 1 grão de trigo pela primeira casa do tabuleiro de xa- drez; 2 grãos de trigo pela segunda casa; 4 pela terceira casa; 8 pela quarta casa; 16 pela quinta casa; 32 pela sexta casa; e assim sucessivamente, sempre dobrando o número de grãos que foi colocado na casa anterior, até completar as 64 casas. A vontade do rei não pôde ser satisfeita. Mesmo juntando-se todos os celeiros do mundo não se conseguiria a quantidade pedida pelo inventor: dezoito quintilhões, quatrocentos e quarenta e seis quatrilhões, setecentos e quarenta e quatro trilhões, setenta e três bilhões, setecentos e nove milhões, quinhentos e cinquenta e um mil e seiscentos e quinze grãos de trigo, ou seja: 264 2 1 18 446 744 073 709 551 615 Agora é a sua vez! Imagine que você queira economizar dinheiro e adote o seguinte esquema: no 1o dia, você guarda 1 centavo; no 2o dia, dois centavos; no 3o dia, quatro centavos, e assim sucessivamente. Ou seja, você guarda, a cada dia, o dobro do que guardou no dia anterior. Quanto você acha que economizaria, mais ou menos, em um mês? Faça os cálculos utilizando uma calculadora. Aproximadamente 10 milhões e 700 mil reais. G ar sy a/ Sh ut te rs to ck POTENCIAÇÃO E RADICIAÇÃO 39 prm9_007_040_u1.indd 39 6/10/15 8:05 PM AUToAVALiAÇÃo Anote no caderno o número do exercício e a letra correspondente à resposta correta. 119. Quais destas igualdades são verdadeiras? I 0,16 5 0,4 II 0,2 � 0,1 5 0,2 III 0,1 5 0,1 a) Apenas a primeira. Alternativa a. b) Apenas a segunda. c) Apenas a terceira. d) A primeira e a última. 120. (UFRJ) A dose diária recomendada de um re- médio líquido é de 40 gotas. Uma gota deste medicamento pesa, em média, 5 ? 1022 gramas. Então, num frasco contendo 80 gramas desse remédio, temos medicamento suficiente para um tratamento de no máximo: Alternativa d. a) 15 dias. b) 20 dias. c) 30 dias. d) 40 dias. 121. Um queijo tem forma cúbica, com 5 cm de aresta. Se o queijo for cortado para aperiti- vo em “cubinhos” de 1 cm de aresta, quantos “cubinhos” serão obtidos? Alternativa c. 5³ 5 125 a) 25 b) 75 c) 125 d) 150 R on al do B ar at a 40 ? 5 ? 0,01 5 2 80 � 2 5 40 Jo rg e Za ib a 5 cm 122. O menor país do mundo em ex- tensão é o Estado do Vaticano, com área de 400 000 m2. Basílica de São Pedro, Vaticano. Se o território do Vaticano tivesse a forma de um quadrado, então a medida de seus lados estaria entre: Alternativa d. a) 200 e 210 m b) 320 e 330 m c) 400 e 410 m d) 600 e 650 m 123. (OBM) O valor de 0,444... é: Alternativa d. a) 0,222... b) 0,333... c) 0,444... d) 0,666... 124. Com azulejos brancos e azuis, todos do mes- mo tamanho, Carlinhos está construindo uma sequência de mosaicos. Os números de azulejos azuis e de azulejos brancos que serão necessários para construir o 5o mosaico dessa sequência são, respectiva- mente: Alternativa a. a) 24 e 25 b) 25 e 24 c) 24 e 16 d) 16 e 24 125. (Vunesp) Uma cultura de certa bactéria, man- tida sob condições ideais, triplica o seu volu- me a cada dia. Se o volume no primeiro dia é de 9 cm3, o volume no quinto dia será: a) 405 cm3 b) 729 cm3 c) 939 cm3 d) 2 187 cm3 5 5 4 9 2 3 0,666... Azuis: 8, 12, 16, 20, 24 Brancos: 1, 4, 9, 16, 25 9, 27, 81, 243, 729 Alternativa b. D A E Ja ni s La ci s/ Sh ut te rs to ck l 2 5 400 000 → l 5 200 10 40 prm9_007_040_u1.indd 40 6/10/15 8:05 PM U N I D A D E Subtraindo x de ambos os membros da equação: 2x 1 108 2 x 5 x 1 190 2 x x 1 108 5 190 x 5 190 2 108 x 5 82 A bermuda custa R$ 82,00. Equações do 2o grau2 1. Equações Você já sabe como as equações são úteis na re- presentação e resolução de problemas. Então, acompanhe a situação a seguir. Na loja ao lado, um kit-presente com duas ber- mudas e três camisetas custa o mesmo que um kit- -presente com uma bermuda e duas camisas. Qual é o preço de uma bermuda? Com um colega, tentem resolver o problema antes de prosseguir com a leitura. A seguir, leia a re- solução que apresentamos. Observe que ela utiliza a álgebra. Representaremos o preço da bermuda por x. Duas bermudas e três camisetas custam 2x 1 108. Uma bermuda e duas camisas custam x 1 190. Como os preços dos kits são iguais, temos que: 2x 1 108 5 x 1 190 Para verificar se a solução está correta, substituímos x por 82 na equação 2x 1 108 5 x 1 190. 2 ? 82 1 108 5 82 1 190 164 1 108 5 82 1 190 272 5 272 (igualdade verdadeira) Logo, 82 é a solução da equação. Ilu st ra çõ es : D an ill o So uz a Escrevemos uma equação na incógnita x para representar a situação. Vamos resolver a equação para descobrir o valor de x, que é o preço da bermuda. EQUAÇÕES DO 2O GRAU 4141 prm9_041_080_u2.indd 41 6/10/15 8:05 PM ExErcícios 1. Na lousa há oito equações com uma incógnita. 1) x 2 2 5x 1 6 5 0 2) 2x 2 7 5 0 3) x 3 2 x 2 5 10 4) 6x 2 2 x 5 0 5) 3x 1 4 5 20 6) 4x 2 2 2 5 34 7) 2x 4 2 8 5 0 8) 9x 1 6 5 7x 1 4 Responda. a) Quais são equações do 1o grau? 2, 5 e 8 b) Quais são equações do 2o grau? 1, 4 e 6 c) Quais são equações do 3o grau? 3 d) Quais são equações do 4o grau? 7 2. Será a equação x2 1 3x 5 x 1 6 1 x2 do 2o grau? Não. A equação é do 1o grau. 3. Considere a equação do 2o grau: x2 1 3x – 10 5 0 a) 3 é solução dessa equação? Não. b) 2 é solução dessa equação? Sim. c) 22 é solução dessa equação? Não. d) 25 é solução dessa equação? Sim. 4. Para a expressão abaixo, existem dois números reais que podem ser coloca- dos no lugar de . Quais são eles? ( 1 1)2 5 9 2 e 24 Grau de uma equação A equação 2x 1 108 5 x 1 190 que acabamos de resolver, é uma equação do 1o grau, pois o maior expoente de x é 1. As equações podem ser classificadas de acordo com o valor do maior expoente da incógnita. Nas equações do 2o grau, o valor do maior expoente da incógnita é 2. São exemplos de equações do 2o grau. ◆◆ 5y2 1 7y 5 0 ◆◆ 9x2 5 25 ◆◆ x2 1 2x 1 4 5 3 ◆◆ 8 2 10a 2 a2 5 4a2 2 3a Há equações do 3o grau, 4o grau, 5o grau etc. Por exemplo, o valor do maior expoente da incógnita x na equação 8x 1 x2 1 2x4 5 0 é 4. Então, essa equação é do 4o grau. Até agora resolvemos somente equações do 1o grau. Nesta unidade, resolveremos equações do 2o grau. Pa ul o Jo sé Resolva “de cabeça”! D an ill o So uz a 42 prm9_041_080_u2.indd 42 6/10/15 8:06 PM 2. Resolvendo equações do 2o grau Qual é o número que elevado ao quadrado resulta em nove? Para representar essa situação podemos chamar o número desconhecido de x e escrever uma equação: x 2 � 9 Há dois números que elevados ao quadrado resultam em nove: 3 e �3. Indicamos assim: x � � 9 x � �3 3 e �3 são as soluções da equação do 2o grau x 2 � 9 Usando outra nomenclatura bastante comum: 3 e �3 são as raízes dessa equação. Registre no caderno. 1. Resolver a equação x 2 � 49 é a mesma coisa que calcular 49 ? Não, porque x 2 � 49 → x � 7 ou x � �7; e 4949 � 7. • Primeiro pense: Quanto vale x 2? • Em seguida: Quanto vale x? 2. Calcule, mentalmente, os valores de x. a) x 2 � 1 � 10 b) x 2 � 3 � 19 c) x 2 � 1 � 48 d) 3x 2 � 75 5; �5 e) 4 2x � 9 6; �6 3; �3 4; �4 7; �7 Explique sua resposta. Essa equação tem duas soluções! Isso não acontecia nas equações do 1o grau! Você já sabe resolver algumas equações do 2o grau. Acompanhe. 1. Leia a pergunta da professora: Ilu st ra çõ es : D an ill o So uz a Pa ul o Jo sé EQUAÇÕES DO 2O GRAU 43 prm9_041_080_u2.indd 43 6/11/15 9:50 AM 3. Existe um número real que elevado ao quadrado e somado a 16 resulta em zero? Não há número real nessas condições. Veja por que: Número desconhecido: x. Elevamos x ao quadrado, somamos 16 e igualamos a zero, obtendo uma equação: x 2 1 16 5 0 Para que tenhamos x 2 1 16 5 0 é preciso ter x 2 5 216, mas não existe número real que elevado ao quadrado resulte em um número negativo. A equação x 2 1 16 5 0 não tem solução, ou não tem raízes, no conjunto dos números reais, R. 2. Num terreno quadrado será construída uma casa que ocu- pa a área de um retângulo de medidas 8 m por 10 m. Na planta, a medida do lado do terreno está ilegível, mas sabe- se que a área livre (A terreno 2 A casa ) é de 320 m2. Quanto mede o lado do terreno? A área da casa é Acasa 5 8 ? 10 5 80 m 2. O terreno é quadrado. Representando por x a medida do seu lado: A terreno 5 x 2 Como A terreno 2 A casa 5 320 m2, temos: x 2 2 80 5 320 x 2 5 320 1 80 x 2 5 400 x 5 400 x 5 20 A solução 220 não serve, pois a medida do lado de um terreno não pode ser negativa. Então, o lado do terreno mede 20 m. Existem leis municipais que regulamentam a ocupação dos terrenos, principalmente os reservados a loteamentos e condomínios. Por exemplo, a área construída deverá ocupar no máximo certa porcentagem da área total do terreno. No problema, a casa construída ocupa que porcentagem da área total do terreno? A área total do terreno é A 5 202 5 400 m2. Para responder à pergunta, precisamos descobrir que porcentagem 80 representa em 400. Comparando 80 e 400 por meio de uma razão: 5 5 80 400 20 100 20% A casa ocupa 20% da área total do terreno. D an ill o So uz a 10 m 8 m 44 prm9_041_080_u2.indd 44 6/10/15 8:06 PM 4. Veja outra situação: Então, vamos usar outro caminho! Na equação x 2 1 x 5 3x, podemos subtrair 3x de ambos os membros: x 2 1 x 2 3x 5 0 x 2 2 2x 5 0 Em seguida fatoramos x 2 2 2x, colocando x em evidência: x(x 2 2) 5 0 Pensei em um número. Elevei-o ao quadrado e somei ao próprio número. Obtive o triplo do número inicial. Em que número pensei? A equação correspondente ao problema é x 2 + x = 3x. Vou resolver do modo como fizemos nas equações anteriores... x 2 + x = 3x x 2 = 3x 2 x x 2 = 2x x = x± 2 Opa! Assim não dá para achar x. Ilu st ra çõ es : R on al do B ar at a Quando é que um produto é igual a zero? Quando pelo menos um dos fatores é igual a zero. É a lei do anulamento do produto: Se a ? b 5 0, então a 5 0 ou b 5 0. EquaçõEs do 2o grau 45 prm9_041_080_u2.indd 45 6/10/15 8:06 PM 5. Os retângulos ilustrados abaixo têm a mesma área. Com essa informação, podemos escrever e resolver uma equação e determinar as medidas dos lados de cada retângulo. Acompanhe. ◆◆ Área do retângulo I A I 5 2x(x 1 2) 5 2x 2 1 4x ◆◆ Área do retângulo II A II 5 x(x 1 8) 5 x 2 1 8x Como A I 5 A II , temos: 2x2 1 4x 5 x2 1 8x 2x2 1 4x 2 x2 5 x 2 1 8x 2 x2 x2 1 4x 5 8x x2 1 4x 2 8x 5 8x 2 8x x2 2 4x 5 0 x(x 2 4) 5 0 Para que o produto x(x 2 4) seja igual a zero, devemos ter: x 5 0 ou x 2 4 5 0 → x 5 4 A solução x 5 0 não serve, pois os retângulos não existiriam. Então x 5 4 cm. Subtraímos x2 de ambos os membros da equação: Subtraímos 8x de ambos os membros da equação: Colocamos x em evidência no primeiro membro da equação: Então, se x(x 2 2) 5 0, devemos ter: O número pensado pode ser zero ou dois. x 5 0 ou x 2 2 5 0, isto é, x 5 2 Retângulo I: 8 cm e 6 cm. Retângulo II: 4 cm e 12 cm. Agora é com você! Sabendo que x 5 4 cm, determine as medidas dos lados de cada retângulo. As medidas estão em centímetros. I x � 2 2x II x � 8 x Ilu st ra çõ es : D A E Daí, pensei em 2, porque o quadrado dele é igual ao seu dobro. Ih!... Esqueci do zero... Eu pensei numa solução e não usei uma equação: se um número somado com seu quadrado dá três vezes o número, é porque o quadrado vale o dobro do número. R on al do B ar at a Registre no caderno. 1. A equação x2 1 3x 5 x2 1 1 é do 2o grau? Por quê? 2. Explique por que as afirmações abaixo são verdadeiras. a) x2 1 1 5 0 não tem solução em R. b) 3x2 1 5x 5 0 tem zero como uma de suas soluções. Não, x 2 1 3x 5 x 2 1 1 equivale a 3x 5 1 que é equação do 1o grau. x 2 5 21 → não há número real que ao quadrado dê negativo. x(3x 1 5) 5 0 x 5 0 ou x 5 2 5 3 46 prm9_041_080_u2.indd 46 6/10/15 8:06 PM ExErcícios 5. Existem dois valores reais que podem ser colo- cados no lugar de x. Quais são eles? a) x 2 5 9 x 5 ou x 5 b) x 2 5 36 x 5 ou x 5 c) x 2 5 0,36 x 5 ou x 5 d) x 2 5 25 4 x 5 ou x 5 6. Qual é o lado do quadrado cuja área é: a) 169 m2? 13 m b) 1,69 m2? 1,3 m c) 100 m2? 10 m d) 1 m2? 1 m 7. Resolva as equações. a) x2 2 25 5 0 5; 25 b) 2x2 2 98 5 0 7; 27 c) 24 5 6x2 2; 22 d) 64x2 2 1 5 0 2 1 8 ; 1 8 e) 7x2 2 14 5 0 f) 2x2 1 49 5 0 7; 27 g) 225 1 100x2 5 0 h) x2 2 81 4 5 0 292 ; 9 2 8. Indique quais das equações são impossíveis resolver com os números reais. Alternativas b e d. a) x2 2 9 5 0 b) x2 1 9 5 0 c) 2x2 1 9 5 0 d) 2x2 2 9 5 0 9. Resolva as equações. a) x 2 2 90 5 31 b) 5x 2 1 4 5 49 c) 4x 2 2 27 5 x 2 d) 2x 2 1 11 5 x 2 1 12 e) 5(x 2 2 1) 5 4(x 2 1 1) f) x(x 1 2) 5 2x 1 25 11; 211 3; 23 3; 23 1; 21 3; 23 5; 25 3; 23 6; 26 0,6; 20,6 2 5 2 ; 5 2 22 ; 2 2 1 2 ; 1 2 g. 10. O dobro do quadrado de um número é 72. Qual é o número? 6 ou 26 2x 2 5 72 11. A área da figura abaixo, formada por 5 qua- drados, é 20. Quanto mede o lado de cada quadrado? 2 12. O que é necessário para que um produto de fa- tores desconhecidos seja nulo? 13 Resolva estas equações com o auxílio do exer- cício anterior (lei do anulamento do produto). a) x(x 1 1) 5 0 0; 21 b) 2x(x 2 5) 5 0 0; 5 c) (x 1 3)(x 2 1) 5 0 23; 1 d) (x 2 6)(4x 2 8) 5 0 6; 2 14. Resolva estas equações usando o recurso da fatoração e depois copie e complete o pensa- mento de Robertinho. a) x2 2 8x 5 0 0; 8 b) x2 1 3x 5 0 0; 23 c) 9x2 5 5x 0; 5 9 d) 5x2 5 210x 0; 22 Estas equações têm sempre duas raízes reais, das quais uma é… 15. Em um quadrado de lado x, o nú- mero que expressa a área é igual ao número que expressa o dobro de seu perímetro. x 2 5 2(4x) a) Quanto mede o lado do quadrado? 8 b) Qual é o perímetro do quadrado? 32 c) Qual é a área do quadrado? 64 5x 2 5 20 x 2 5 4 x 5 2 ou x 5 22 Um dos fatores tem de ser zero. R ei na ld o R os a Exemplo: (x – 3) (x + 7) = 0 Solução: 3 ou –7 zero x x Ilu st ra çõ es : D A E M ar ce lo A za lim Pa ul o Jo sé EQUAÇÕES DO 2O GRAU 47 prm9_041_080_u2.indd 47 6/10/15 8:06 PM 3. Forma geral de uma equação do 2o grau Já resolvemos várias equações do 2o grau. Antes de prosseguir estudando outros métodos de resolução, vamos caracterizar essas equações. Equações do 2o grau na incógnita x têm a seguinte forma: ax 2 � bx � c � 0, onde a, b e c são números reais com a � 0. � a é o coeficiente do termo em x 2. � b é o coeficiente do termo em x. � c é chamado de termo independente. Na equação 4x 2 � 12x � 9 � 0, temos: a � 4, b � �12 e c � 9. A incógnita é x. Na equação t 2 � 3t � 6, temos: a � 1, b � 3 e c � 6. A incógnita é t. Consequentemente, se b � 0 e c � 0, a equação do 2o grau é chamada de completa. 2x 2 � 5x � 0 a � 2 b � 5 c � 0 x 2 � 16 � 0 a � 1 b � 0 c � �16 6x 2 � 0 a � 6 b � 0 c � 0 Ilu st ra C ar to on As equações do 2o grau que resolvemos até agora eram equações incompletas. Responda oralmente: qual é o valor de a, de b e de c na equação: �x 2 � x 2 3 � 1 2 � 0? a � �1; b � 22 33 e c � 11 22 Se a � 0, o termo em x 2 se anula e não temos mais uma equação do 2o grau. Por isso colocamos a condição a � 0. A equação 5x � 3x 2 � 4 � 2x não está na forma ax 2 � bx � c � 0. No entanto, é possível reorganizá-la, escrevendo-a na forma geral: 5x � 3x 2 � 2x � 4 �3x 2 � 7x � 4 �3x 2 � 7x � 4 � 0 a � �3; b � 7 e c � �4 Vimos que devemos ter a � 0. No entanto, podemos ter b � 0 ou c � 0, ou ainda b � 0 e c � 0. Nesses casos teremos equações do 2o grau incompletas. Veja exemplos: Por uma questão de organização, daremos preferência ao registro na forma geral. 48 prm9_041_080_u2.indd 48 6/10/15 9:41 PM (a 2 b) (a 2 b) 5 a 2 2 ab 2 ba 1 b 2 5 a 2 2 2ab 1 b 2 Um francês, nascido em 1540, teve grande im- portância no desenvolvimento da Álgebra. François Viète era advogado, mas dedicava seu tempo livre à matemática. Em seu livro In Arten Analyticam Isagoge, publicado em 1591, mostrou a vantagem de representar um número desconhe- cido (que chamamos hoje de incógnita) por uma letra. Viète usou nessa obra uma vogal para represen- tar uma quantidade desconhecida, no entanto, ele ainda utilizava palavras em várias situações. Por exemplo: a2 ele escrevia como a quadratus. Fontes: Universidade de Lisboa. <www.educ.fc.ul.pt/icm/icm98/icm21/equacoes.htm>; Carl B. Boyer. História da Matemática. São Paulo: Edgard Blücher, 1974. p. 223.François Viète (1540-1603). Anônimo (escola francesa). Gravura. Polinômio com três termos: trinômio. 4. Trinômios quadrados perfeitos e equações do 2o grau b a b a ab ab a2 b2 Essas igualdades também podem ser obtidas se lembrarmos que: (a 1 b)2 5 (a 1 b)(a 1 b) Aplicando a propriedade distributiva, (a 1 b)(a 1 b) 5 a2 1 ab 1 ba 1 b2 (a 1 b)2 5 a2 1 2ab 1 b2 De forma semelhante, mostre em seu caderno que (a 2 b)2 5 a2 2 2ab 1 b2. D A E C ol eç ão P ar tic ul ar . F ra nç a. B rid ge m an Im ag es /K ey st on e B ra si l Lembrei! Nós já aprendemos isso. Também vimos que (a 2 b)2 5 a2 2 2ab 1 b 2. R ei na ld o R os a A área da figura ao lado pode ser escrita como: A 5 (a 1 b)2, ou: A 5 a2 1 2ab 1 b2 a2: área do quadrado de lado a. 2ab: 2 vezes a área do retângulo de lados a e b. b2: área do quadrado de lado b. Ou seja, (a 1 b)2 5 a2 1 2ab 1 b2. EQUAÇÕES DO 2O GRAU 49 prm9_041_080_u2.indd 49 6/10/15 8:06 PM � a2 � 2ab � b2 é um trinômio quadrado perfeito cuja forma fatorada é (a � b)2 � a2 � 2ab � b2 é um trinômio quadrado perfeito cuja forma fatorada é (a � b)2 � 4x2 � 12x � 9 é um trinômio quadrado perfeito. Sua forma fatorada é (2x � 3)2 4x2 é a área do quadrado de lado 2x 9 é a área do quadrado de lado 3 12x é igual a 2 vezes a área do retângulo de lados 2x e 3 2x 3 4x2 2x 6x 3 6x 9 y y 5y 5y 5 5 20 y2 � y 2 � 10y � 20 não é um trinômio quadrado perfeito � y 2 área do quadrado de lado y 10y 2 vezes a área do retângulo de lados y e 5 10y � 2 � 5y Até aqui tudo certo. No entanto, para formar o quadrado perfeito, o terceiro termo deveria ser 25, que é a área do quadra- do de lado 5, mas não é. Quer saber por que recordamos a fatoração do trinômio quadrado perfeito? Vamos aplicá-la para resolver equações do 2o grau. Veja: � x 2 � 6x � 9 � 0 é uma equação completa do 2o grau O primeiro membro dessa equação é um trinômio quadrado perfeito. Escrevendo o trinômio na forma fatorada: x 2 � 6x � 9 � (x � 3)2 Então a equação pode ser escrita assim: (x � 3)2 � 0 O número que elevado ao quadrado resulta em zero é o próprio zero. Devemos ter: x � 3 � 0, ou seja, x � �3 A solução da equação é �3. Verifique a solução substituindo x por �3 na equação e fazendo no caderno as operações indicadas. (�3)2 � 6 � (�3) � 9 � 9 � 18 � 9 � 0 Ilu st ra çõ es : D A E Registre no caderno. 1. Qual a medida do lado do quadrado cuja área é representada por a2 � 10a � 25? (a � 5), com a � �5 2. Verifique se x 2 � 2 2x � 2 é um trinômio quadrado perfeito e, se for, escreva sua forma fatorada. 3. A equação x 2 � 14x � 49 � 0 pode ser resolvida fatorando o trinômio? Sim, (x � 7)2 � 0; x � 7 4. Resolva mentalmente. a) (x � 3)2 � 0 x � 3 b) (x � 1)(x � 5) � 0 É um trinômio quadrado perfeito. Forma fatorada: ��xx ))(( 22 22 x � �1 ou x � 5 12x � 2 � 6x 50 prm9_041_080_u2.indd 50 6/10/15 9:41 PM Quer mais um exemplo? ◆◆ Tomemos a equação 9x2 2 6x 1 1 5 6. Como 9x2 2 6x 1 1 é um trinômio quadrado perfeito, podemos fatorá-lo e reescrever a equação: (3x 2 1)2 5 6 Temos que: 3x 2 1 5 6 3x 2 1 5 6 3x 5 1 1 6 x 5 11 6 3 é uma das soluções. E fazendo: 3x 2 1 5 2 6 3x 5 1 2 6 , obtemos: x 5 21 6 3 , que é a outra solução. Em geral não encontramos um trinômio quadrado perfeito numa equação completa do 2o grau. ◆◆ Veja a equação x 2 1 8x 1 7 5 0, por exemplo. Interpretando geometricamente x 2 1 8x, temos que: x 2 corresponde à área do quadrado de lado x. 8x corresponde a duas vezes a área do retângulo de lados x e 4 x 4 x x2 4x 4 4x 16 Um quadrado de lado 4 completaria o quadrado perfeito, ou seja, o terceiro termo do trinômio deve ser 16. Voltemos à equação x 2 1 8x 1 7 5 0. Como numa equação podemos somar o mesmo número a ambos os membros, basta fazer x 2 1 8x 1 7 1 9 5 0 1 9 para obter a equação x 2 1 8x 1 16 5 9, que apresenta um trinômio quadrado perfeito no primeiro membro. Fatorando o trinômio chegamos a: (x 1 4)2 5 9. Os números que elevados ao quadrado resultam em 9 são 3 e 23. Daí: Entendeu o processo? 8x 5 2 ? 4x x 1 4 5 3 x 5 3 2 4 x 5 21 é uma solução da equação. x 1 4 5 23 x 5 23 2 4 x 5 27 é a outra solução da equação. D A E É comum aparecerem raízes não exatas quando resolvemos equações do 2o grau. R ei na ld o R os a Não estranhe os números que encontramos na resolução desta equação. EQUAÇÕES DO 2O GRAU 51 prm9_041_080_u2.indd 51 6/10/15 8:06 PM Vamos acompanhar mais um exemplo. � Na equação x 2 � 3x � 2 � 0, não temos um trinômio quadrado perfeito. b � 3, e 3 é um número ímpar, ou seja, deixando a equação nessa forma, teríamos de trabalhar frações. Por isso, inicialmente multiplicaremos o primeiro e o segundo membros da equação por 4. 4x 2 � 24x � 36 � 16 (2x � 6)2 � 16 2x � 6 � 4 ou 2x � 6 � �4 x � �1 x � �5 � � �3 2 3 2 x x A equação tem duas raízes: �1 e �2. 2x 3
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