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Matemática TIPOS DE FUNÇÕES 1 Sumário Introdução .................................................................................................................................... 2 Objetivos ....................................................................................................................................... 2 1. Tipos de funções ................................................................................................................... 2 1.1. Função Composta ............................................................................................................ 2 1.2. Função Inversa.................................................................................................................. 3 1.3. Função Afim ...................................................................................................................... 4 1.4. Função Quadrática ........................................................................................................... 5 1.5. Função Logarítmica .......................................................................................................... 5 1.6. Função Exponencial ......................................................................................................... 7 Exercícios ...................................................................................................................................... 8 Gabarito ........................................................................................................................................ 8 Resumo ......................................................................................................................................... 9 2 Introdução Na apostila da aula Funções Iguais, aprendemos a identificar quando duas funções são consideradas iguais, entendemos que existem condições para que possamos realizar esta classificação: elas apresentam peculiaridades que as diferem das demais funções, como domínio, contradomínio e regra de correspondência iguais. Nesta apostila iremos conhecer os principais tipos de funções existentes, a definição e aplicação de cada função, sendo que serão abordadas seis principais funções: a composta, inversa, afim, quadrática, logarítmica e exponencial. Objetivos • Identificar os principais tipos de funções existentes (composta, inversa, afim, quadrática, logarítmica e exponencial). • Compreender as diferenças e peculiaridades entre as funções apresentadas. 1. Tipos de funções 1.1. Função Composta Seja f uma função de um conjunto A em B e seja g uma função de B em um conjuntos C, chama-se função composta de g e f a função h de A em C, definida por: h(x) = g(f(x)), para todo x em A. Com a definição acima podemos perceber que esta função tem como característica a combinação de duas ou mais variáveis, relacionando o conceito de proporcionalidade entre duas grandezas por meio de uma única função. Assim, a função h, denomina-se função composta de g com f, e pode ser indicada por g o f. Vejamos um exemplo, onde dados f: A → B definida por f(x) = x +1 e g: B → C definida por g(y) = y2 , determine f(f(x). (g o f) (x) = g(f(x)) = g(x +1) = (x + 1)2 + 2x + 1 Para que possamos ter uma visualização mais clara, vamos a uma representação: 3 EXEMPLO 1.2. Função Inversa Para que possamos entender mais claramente a função inversa, vamos relacionar o lado de um quadrado e o seu perímetro, pensando em duas funções bijetivas: l • cada valor da medida do lado associa o perímetro (P = 4l); • cada valor do perímetro associa a medida do lado l = 𝑃 4 . l l l Representação da função inversa f : A → B g : B → A f(x) = 4x g(x) = 𝑥 4 D(f) = {1,2,3,4} D(g) = {4,8,12,16} Im(f) = {4,8,12,16} Im(g) = {1,2,3,4} Assim podemos dizer que D(f)=Im(g), D(g) = Im(f) e f e g são bijetivas. Portanto, a função g é a inversa da função f e indicamos a função g inversa da função f por f-1. f g 1. .4 4. .1 2. .8 8. .2 3. .12 12. .3 4. .16 16. .4 A B B A f o g (x) = f(g(x)) A B C g o f (x) = g(f(x)) f o g ≠ g o f x f(x) g(f(x)) 4 f : A → B f-1 : B → A f(x) = 4x f-1(x) = 𝑥 4 1.3. Função Afim A função afim nada mais é do que uma função de 1º grau, definida por uma função f: R → R, onde f(x)= ax+b, sendo a e b números reais e a ≠ 0. Outro fato, é que toda função do 1º grau y = ax + b em que b = 0, recebe o nome particular de função linear e como exemplo temos: y = 2x ; y = x/5 ; y = x, etc. Em relação ao gráfico de uma função afim, sempre será uma reta. EXEMPLO Podemos construir o gráfico da função afim y = 3x -6, e como já sabemos é uma reta, e então precisamos de dois pontos distintos para determiná-la. Neste caso vamos atribuir dois valores reais a x e calcular a imagem y de cada um deles: y x 0 (0,-6) é um ponto da reta 1 (1,-3) é um ponto da reta 3x - 6 3.0 - 6 = -6 3.1 -6 = -3 a) y = 3x+2 onde: a = 3 e b = 2 b) y = -8x+3 onde: a = -8 e b = 3 c) y = 10x+5 onde: a = 10 e b = 5 Podemos perceber que para b = 0 a função afim y = ax+b se transforma em uma função linear, y=ax, logo a função linear é uma particular função afim. 5 Gráfico da função afim y = 3x -6 1.4. Função Quadrática Diferentemente da função afim, a função quadrática é uma função de 2º grau, do tipo y = ax2 + bx + c, com {a, b, c} C R e a ≠ 0. Pela definição temos que uma aplicação f de R em R recebe o nome de função quadrática ou de segundo grau, quando associa a cada x pertencente aos Reais, o elemento ax2 + bx + c є R sendo a≠0. EXEMPLO 1.5. Função Logarítmica A função logarítmica pode ser definida pela lei de formação f(x) = loga x, com a ≠ 1 e a > 0, tendo como base a. Nesse tipo de função o domínio é representado pelo conjunto dos números reais maiores que zero e o contradomínio, o conjunto dos reais. De um modo geral, as funções logarítmicas mais usadas são aquelas cuja base a é maior do que 1. Particularmente, as de base 10 (logaritmos decimais), as de base 2 (logaritmos binários) e as de base e (logaritmos naturais). a) f(x) = x2-3x+2 onde a = 1, b = -3, c = 2 b) f(x) = 5x2-3x+5 onde a= 5, b = -3, c = 5 c) f(x) = x2-3x onde a = 1, b = -3, c = 0 d) f(x) = 125x2 onde a = 125, b = 0, c = 0 e) f(x) = 28x2-9x+2 onde a = 28, b = -9, c = 2 f) f(x) = 51x2+2x+2 onde a = 51, b = 2, c = 2 6 EXEMPLO Vamos representar o gráfico de uma função logarítmica, tomando como exemplo a letra a, onde f(x) = log2x. f(x) = log2x x y = f(x) ¼ -2 ½ -1 1 0 2 1 4 2 Gráfico da função logarítmica f(x)=log2 x a) f(x) = log2x , onde base = 2 b) f(x) = log58x , onde base = 58 c) f(x) = log28x , onde base = 28 d) f(x) = log1/2x , onde base = ½ e) f(x) = log8/2x , onde base =8/2 f) f(x) = log87x , onde base = 87 7 1.6. Função Exponencial Esta função é definida como aquela em que a variável, está no expoente e cuja base sempre é maior que zero e diferente de um. Estas restrições existem, pois um número elevado a zero sempre irá resultar em um, então isso levaria a uma função constante. Outro detalhe, é que a base não pode ser negativa, nem igual a zero, pois para alguns expoentes a função não estaria definida. Se tivesse uma função exponencial com base igual a -10 e o expoente igual a ½, como no conjunto dos números reais não existe raiz quadrada de número negativo, não existiria imagem da função para esse valor. EXEMPLO No gráfico abaixo de uma função exponencial, temos os pontos (0,1), pois como já falamos todo número elevado a zero é igual a 1 e a curva exponencial não toca o eixo das abscissas (eixo x). Gráfico da função exponencial a) f(x) = (4)x b) f(x) = (8,5)x c) f(x) = (4,2)x d) f(x) = (5)x Nestes exemplos acima 4; 8,5; 4,2 e 5 são as bases, enquanto x é o expoente. 8 Exercícios 1. (Autor, 2019) Para que possamos reforçar nosso aprendizado, escreva a representação de cada tipo de função estudada. 2. (Dante, 2005) Sejam f(x) = x2 - 1 e g(x) = x +2. Determine a função (f o g)(x) e (g o f)(x). 3. (Autor, 2019) Dada a função quadrática f(x) = mx2 + (2m -1)x + (m-2), determine o valor de m para que a função quadrática tenha dois zeros reais e distintos. Gabarito 1. Função composta: h(x) = g(f(x)) Função afim: f(x) = ax+b Função quadrática: f(x) = ax2+bx+c Função logarítmica: f(x) = logax Função inversa: f(x) = f(x)-1 Função exponencial: f(x) = 2x 2. (f o g)(x) = f(g(x)) = f(x +2) = (x +2)2 -1 = x2 + 4x + 4 -1 = x2 + 4x + 3 (g o f)(x) = g(f(x)) = g(x2 – 1) = (x2 – 1) + 2 = x2 – 1 + 2 = x2 +1 Na função f(x) = mx2 + (2m – 1)x + (m – 2), temos que: a =m b = 2m -1 c = m-2 ∆ = 4m +1 3. Considerando que a função é quadrática e os zeros são reais e distintos, podemos afirmar que: 9 a = m ≠ 0 e ∆ = 4m +1 ≻ 0 ou seja, m ≠ 0 e m≻ - ¼ Resumo Aprendemos que as funções são divididas em vários tipos, porém abordamos os principais tipos de funções existentes e como são representadas. A função composta tem como característica a combinação de duas ou mais variáveis, relaciona o conceito de proporcionalidade entre duas grandezas por meio de uma única função e é definida por: h(x) = g(f(x)). A função inversa é indicada pelo símbolo f-1 e pode ser definida como o objetivo de criar funções a partir de outras. Uma função inversa precisa ser bijetora (relaciona elementos de duas funções, os elementos de uma função A possuem correspondentes na função B). A função afim nada mais é do que uma função de 1º grau, é uma função, definida como f(x)= ax+b, sendo a e b números reais. A função quadrática nada mais é do que a nossa função de 2º grau, a definição diz que uma aplicação f de R em R recebe o nome de função quadrática ou de segundo grau quando associa a cada x є R o elemento (ax2+bx+c) є R, onde a≠0. Já a função logarítmica pode ser definida pela lei de formação f(x) = logax, com a ≠ 1 e a >0, tendo como base a. Ela é definida como aquela em que a variável está no expoente e cuja base sempre é maior que zero e diferente de um, pois um número elevado a zero sempre será igual a um, então isso levaria a uma função constante, e a base não pode ser negativa pois para alguns expoentes a função não estaria definida. 10 Referências bibliográficas DANTE, L.R. Matemática: volume único.1ª.ed.São Paulo, Ática, 2005 MURAKAMI, G. Izzi Carlos. Fundamentos da matemática elementar . 3ª ed. Vol. 1. Atual. São Paulo-SP. 1985. PAIVA, M. Matemática: volume único.1.ed.São Paulo, Moderna, 1999
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