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M AT M AT M AT M AT M AT M AT M AT M AT M AT M AT BIO GE O QU Í LP O FIL HI S SO C M ate m áti ca 211 212 RE S FÍS Capítulo 2 .................. 14 Módulo 7 ................ 26 Módulo 8 ................30 Capítulo 3 ..................34 Módulo 9 ................48 Módulo 10 .............. 51 Módulo 11 ..............54 Módulo 12 ..............58 W W W .TH EL IV IN GM OO N. CO M 1. Introdução 16 2. Conjunto dos números naturais () 16 3. Conjunto dos números inteiros () 17 4. Conjunto dos números racionais () 19 5. Conjunto dos números irracionais ( ) 21 6. Conjunto dos números reais () 23 7. Intervalos reais 23 8. Organizador gráfico 25 Módulo 7 – Conjunto dos números naturais, inteiros e racionais 26 Módulo 8 – Conjunto dos números irracionais e reais. Intervalos reais 30 • Reconhecer uma dízima periódica como uma representação de um número racional. • Identifi car a localização de números reais na reta numérica. • Reconhecer uma dízima periódica como uma representação de um número racional, e uma dízima não periódica como a representação de um número irracional. • Associar a uma fração sua representa- ção decimal e vice-versa. • Efetuar cálculos que envolvam opera- ções elementares com potências de dez. • Efetuar operações com intervalos numéricos. • Resolver problemas que envolvam operações elementares com potências de dez. W W W .TH EL IV IN GM OO N. CO M 15 Podemos pensar que as origens da matemática se devem às necessidades prá- ticas do dia a dia do ser humano. Entre elas, destaca-se a de contar objetos e coi- sas que, ao longo do tempo, levou à construção do conceito de número. Da criação de símbolos para expressar esse conceito, até os dias atuais, os números estão presentes em quase todas as atividades humanas, inclusive as que propiciaram grandes conquistas do mundo moderno (os computadores, as telecomunicações, os robôs, a Internet etc.) Conjuntos numéricos 2 Osso de Ishango – a calculadora mais antiga do mundo 2 21 1 M at em át ic a 16 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 1. Introdução Conforme a história da humanidade foi sendo escrita, diante das mudanças das necessidades, a espécie humana foi desenvolvendo procedimentos tanto para armazenar in- formações quanto para transferi-las para as futuras gerações. As necessidades de contar e medir foram de fundamental contribuição para que o ser humano fosse, gradualmente, desenvolvendo o conceito de número e inventando os mais variados tipos de numerais dependendo das quantidades, medições e valores que precisava representar. Assim, surgiram representações para os números inteiros, fracionários, decimais, negativos, irracionais e imaginários. Apesar de as ideias de número terem surgido, há, talvez, 30 000 anos, foi apenas no século dezenove que os mate- máticos trabalharam mais intensamente na organização dos números conhecidos em conjuntos, de acordo com suas propriedades, para melhor estudá-los e organizá-los. A esses conjuntos denominamos conjuntos numéricos. Assim, serão objeto de nosso estudo os conjuntos dos números naturais, dos inteiros, dos racionais, dos irracionais e dos reais. O Papiro Rhind, também conhecido como Papiro Ah- mes, é o mais extenso rolo de papiro de natureza matemá- tica com medidas aproximadas de 5 m de comprimento e 0,30 m de altura, sendo peça integrante do acervo do Mu- seu Britânico, em Londres. Foi copiado pelo escriba egípcio Ahmes, por volta de 1650 a.C., de material proveniente do Reino do Meio de cerca de 2000 a.C. a 1800 a.C. Comprado em 1858 pelo antiquário escocês Henry Rhind (1833-1863), por isso conhecido como Papiro Rhind, contém 85 problemas resolvidos que envolvem situações cotidianas tais como armazenagem de grãos de trigo, preço do pão, alimentação do gado. BOYER, Carl B. História da matemática. São Paulo: Edgar Blücher, 1974. p. 9. Adaptado. DEA PICTURE LIBRARY/DE AGOSTINI/GETTY IM AGES Fragmento do Papiro Rhind 2. Conjunto dos números naturais ( ) A contagem direta levou à criação dos números naturais, os primeiros números criados pelo ser humano a partir da ne- cessidade de contar objetos e outros seres encontrados na natureza. Hoje, os números naturais são usados em nosso dia a dia para quantificar, medir, comparar, ordenar, codificar, registrar etc. SANTIAGO CORNEJO/SHUTTERSTOCK Números usados para representar velocidade 7 8 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Rua Augusta CEP 01305-000 Usando números naturais em códigos, como CEP ou código de barras. Os números são representados por símbolos. Para re- presentar os números naturais, os símbolos usados são os algarismos (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9). O termo algarismo é deri- vado de parte do nome do matemático e astrônomo árabe Mohammed ibu-Musa al-Khowarizmi (780-850), cujos tra- balhos divulgaram o sistema de numeração indo-arábico. BOYER, Carl B. História da matemática. São Paulo: Edgar Blücher, 1974. p. 166. Adaptado. NEVESHKIN NIKOLAY/SHUTTERSTOCK Selo russo comemorativo do 1 200o aniversário de Mohammed ibu-Musa al-Khowarizmi 2 21 1 M at em át ic a 17 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 Modernamente, são números naturais aqueles que re- presentam a quantidade de elementos de um conjunto finito ou vazio. Indicando-se por o conjunto dos números naturais e por * o conjunto dos números naturais não nulos, temos: = {0, 1, 2, 3, 4, ...} e * = {1, 2, 3, 4,...} ou * = – { 0 } Note que: * ⊂ Convencionalmente, um asterisco (*) acrescentado à letra que designa um conjunto numérico indica que o nú- mero zero foi excluído desse conjunto. O conjunto dos números naturais é infinito e seus ele- mentos podem ser ordenados. Para cada número natural n, temos seu sucessor que é o natural n + 1, que por sua vez tem como sucessor o natural n + 2, e assim por diante. Sucessão dos naturais: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, ..., n, n+1, n+2, n+3, ... Os números naturais n e n + 1 são chamados consecuti- vos e n é o antecessor de n + 1. Na sucessão dos naturais, se um número a antecede um número b, dizemos que a é menor que b (a < b) ou que b é maior que a (b > a). Podemos representar o conjunto geometricamente por meio de pontos dispostos em uma reta, chamada reta nume- rada (ou numérica). Para isso, nela: • indicamos um ponto de origem, correspondente ao número zero; • determinamos uma unidade de medida e • estabelecemos uma orientação, que, em geral, é para a direita. 0 1 Unidade Considerando essa unidade de medida, marcamos sobre essa reta outros pontos correspondentes aos números 2, 3, 4, 5, 6 etc. 0 1 2 3 4 5 6 Para quaisquer dois números naturais, o resultado da adição e da multiplicação entre eles é também um número natural, porém a subtração e a divisão entre eles nem sempre resultam um número natural. De maneira geral, sendo a e b dois números naturais, na subtração, temos: • Se a ≥ b, então a diferença a – b é um número natural. • Se a < b, então a diferença a – b não é um número natural. Qual o significado para 2 – 8 ? 3. Conjunto dos números inteiros () Durante séculos os matemáticos conviveram com a difi- culdade de atribuir significado formal à diferença a – b sendo a e b dois números naturais, com a < b. Situações de ordem prática, tais como expressar dívidas, indicar a temperatura em regiões que no inverno atingem temperaturas inferiores à normal de fusão do gelo (0 °C) con- tribuíram para a criação dos números negativos. AL HO VI K/ SH UT TE RS TO CK Termômetros podem registrar temperaturas negativas e positivas. Associemos a cada número natural a o seu oposto (ou simétrico), indicado por –a, de modo que a + (–a) = 0. Assim: –6 é oposto de 6: 6 + (–6) = 0 5 é oposto de –5: (–5) + 5 = 0 Zero é o oposto dele mesmo: 0 + 0 = 0 Dessa forma, a subtração 2 – 8 passa a ter significado: 2 – 8 = 2 + (–8) = 2 + [(–2) + (–6)] = [2 + (–2)] + (–6) = 0 + (–6) = (–6) Da união dos números naturais com os seus opostos(ou simétricos), temos o conjunto dos números inteiros, que é representado pelo símbolo , proveniente da palavra alemã Zahl, em português, número. Assim: = {0, 1, –1, 2, –2, 3, –3, 4, –4, 5, –5, ...} ou = {..., –5, –4, –3, –2, –1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, ...} Note que: ⊂ (todo número natural é inteiro). 01. Classifique em verdadeira (V) ou falsa (F) cada uma das afirmações a seguir: a. {0} ⊂ ( ) b. (5 – 3) ∈ ( ) c. ∩ = ( ) d. ⊂ * ( ) Resolução a. (V), pois 0 é elemento de . b. (V), pois 5 – 3 = 2 e 2 é um número natural. c. (F), pois os elementos de são inteiros não negativos. d. (F), pois 0 é elemento de . APRENDER SEMPRE 1 2 21 1 M at em át ic a 18 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 Embora o conceito de número positivo e número nega- tivo seja muito mais antigo (os matemáticos chineses da Antiguidade usavam barras vermelhas para representar os excessos ou números positivos e barras pretas para repre- sentar as faltas ou números negativos, mas não aceitavam um número negativo para solução de uma equação), os sinais + e – foram usados pela primeira vez pelo alemão Richard Widmann, provavelmente como uma simplificação dos símbolos ~m = minus (menos) e ~p = piu (mais) usados desde a Idade Média. Para o conjunto dos números, temos alguns subconjun- tos notáveis. São eles: • Conjunto dos números inteiros não nulos: * = {... ,–5, –4, –3, –2, –1, 1, 2, 3, 4, 5, ...} *= – { 0 } • Conjunto dos números inteiros não negativos: + = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, ...} + = • Conjunto dos números inteiros positivos: + * = { 1, 2, 3, 4, 5, ...} + * = * • Conjunto dos números inteiros não positivos: –= {..., –5, –4, –3, –2, –1, 0} = = {0, –1, –2, –3, –4, –5, ...} • Conjunto dos números inteiros negativos * − = {..., –5, –4, –3, –2, –1} = { –1, –2, –3, –4, –5, ...} • Conjunto dos números inteiros pares: Os números inteiros que são múltiplos de 2 são cha- mados números pares. Assim, chamando de P o con- junto dos números inteiros pares, temos: P = {..., –6, –4, –2, 0, 2, 4, 6, ...} P = {x | x = 2.k, k ∈ } • Conjunto dos números inteiros ímpares: Os números inteiros que não são pares são chamados números ímpares. Assim, chamando de I o conjunto dos números inteiros ímpares, temos: I = {..., –5, –3, –1, 1, 3, 5, 7, ...} I = {x | x = 2.k + 1, k ∈ } • Conjunto dos números inteiros primos: Um número inteiro p é primo se, e somente se: a. p ≠ –1, p ≠ 0 e p ≠ 1 b. Os únicos divisores de p são 1, –1, p e –p. Assim, chamando de A o conjunto dos números intei- ros primos, temos: A = {..., –11, –7, –5, –3, –2, 2, 3, 5, 7, 11, ...} Excetuando-se os números –1, 0 e 1, os demais números inteiros que não são primos são chamados números compos- tos. Assim, chamando de C o conjunto dos números inteiros compostos, temos: C = {..., –10, –9, –8, –6, –4, 4, 6, 8, 9, 10, ...} • Conjunto dos números inteiros não primos e não com- postos: Chamando de B o conjunto dos números inteiros não primos e não compostos, temos: B = { –1, 0, 1} O conjunto dos números inteiros é infinito e seus elemen- tos podem ser ordenados. Para cada número inteiro k, temos seu sucessor que é o inteiro k + 1, que, por sua vez, tem como sucessor o inteiro k + 2, e assim por diante. Sucessão dos inteiros: ...,– 3, – 2, – 1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, ..., k, k+1, k+2, k+3, ... Os números inteiros k e k + 1 são chamados consecuti- vos e k é o antecessor de k + 1. Representando o conjunto dos números inteiros na reta numerada, temos: Sentido negativo Sentido positivo –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 Números opostos ou simétricos Dados dois números inteiros a e b, distintos, dizemos que a é menor que b (a < b) quando o resultado de (a – b) é um número inteiro negativo e que a é maior que b (a > b) quan- do o resultado de (a – b) é um número inteiro positivo. Por exemplo: 2 < 5, pois 2 – 5 = –3 (inteiro negativo) –3 > – 8, pois –3 –(–8) = –3 +8 = 5 (inteiro positivo) 01. Prove que: Se a e b são dois números pares, então a soma deles é também um número par. Intuitivamente percebemos a veracidade dessa afir- mação, porém só podemos aceitá-la como verdadeira se ela for justificada por argumentos matemáticos. Assim, do texto: • O que nos foi dado? (Hipótese) a e b são dois números pares • O que deve ser provado? (Tese) a + b é um número par • Prova a é par, então, a = 2k, k ∈ b é par, então, b = 2q, q ∈ a + b = 2k + 2q = 2 (k + q); (k + q)∈ Logo, a + b é um número par. APRENDER SEMPRE 2 Para quaisquer dois números inteiros, o resultado da adi- ção, da subtração e da multiplicação entre eles é também um número inteiro, porém a divisão entre eles nem sempre resul- ta um número inteiro. Sejam a e b dois números inteiros: • Se a é múltiplo de b, então a divisão a b resulta um nú- mero inteiro. • Se a não é múltiplo de b, então a divisão a b não resulta um número inteiro. Qual o significado para 2 3 ? 2 21 1 M at em át ic a 19 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 4. Conjunto dos números racionais () Dividir um terreno em lotes de mesmo tamanho e produ- zir embalagens de diferentes capacidades para determinado produto são exemplos de situações que contribuíram para a evolução da ideia de número racional e sua representação. 1 L 1 2 L 1 4 L AL ON GZ O/ SH UT TE RS TO CK Chamaremos de racional a todo número que possa ser obtido da divisão de um inteiro a por outro inteiro não nulo b, que será escrito sob a forma de uma fração (ou, razão) a b . Dessa forma, a divisão 2 3 passa a ter significado. Representando o conjunto dos números racionais pela letra , temos: � a b |a e b *Z Z{ }= ∈ ∈ Assim, são números racionais: I. Os números inteiros, pois podem ser escritos na forma a 1 . Exemplos: − = − = =6 6 1 0 0 1 4 4 1 , , Como ⊂ , temos o diagrama: II. Os números decimais exatos (dízimas finitas) Exemplos 0 8 8 10 1 23 123 100 32 456 32 456 1 000 , ; , , ,= = − = − III. Os números decimais periódicos (dízimas periódicas) Exemplos 0 777 0 7 7 9 1 232323 1 23 122 99 , ... , ; , ... ,= = = = − = − = −0 4333 0 43 39 90 , ... , Um pouco da história dos números racionais Desde muito cedo na história dos números, os homens trabalharam com frações, como razão, divisão entre duas grandezas expressas por números. Inicialmente, os egípcios (por volta de 1800 a.C.) interpretavam as frações apenas como uma parte da unidade, utilizan- do-se apenas das frações de numerador 1, as frações da unidade. A forma que usavam para escrever as frações da unidade era um sinal oval alongado sobre o numeral que representa o número de partes em que a unidade estava dividida (o que hoje chamamos de denomina- dor). Exemplo: representa a terça parte da unidade. As frações são frutos das divisões, sejam elas exatas ou não. Por isso, esses números são resultados de uma subdivisão dos números in- teiros, ou seja, dividir a unidade em partes e considerar certo número de pedaços. Em outras palavras, em uma fração a b , a é chamado numerador e b é chamado deno- minador. Nesse caso, o denominador indica em quantos pedaços a unidade (ou outro re- ferencial) será dividida, denominando a fração (meios, quartos, quintos etc) e, o numerador, numera quantos pedaços, daquele tamanho, queremos considerar. Já os números decimais, até chegar ao formato hoje utilizado, sofreram várias trans- formações: em 1582, o belga Simon Stevin, para representar 345,38, usava 345(0) 3(1) 8(2), querendo dizer: 345 unidades inteiras, 3 unidades decimais de primeira ordem e 8 uni- dades decimais de segunda ordem, que hoje podemos ler: 345 inteiros, 3 décimos e 8 cen- tésimos. Em 1592, o suíço Jost Burgi escreveu o mesmo número da seguinte forma: 345 38. Ainda em 1592, o italiano G. A. Magini escre- veu 345.38 (notação usada até hoje em muitos países, como os Estados Unidos). A notação que utilizamos no Brasil (345,38)é atribuída ao holandês Wilbord Snellius, que a teria inventa- do no início do século XVII. Para transformarmos um número racional fracionário em um número decimal, basta que efetuemos a divisão entre o numerador e o denominador. Exemplos 1 2 0,5; 7 2 3,5; 1 3 0,333...= = = Para transformarmos um número decimal exato em um número racional fracionário basta escrevê-lo como uma fração decimal (fração cujo denominador é uma potência de dez). 2 21 1 M at em át ic a 20 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 Exemplos 0 5 5 10 1 2 3 2 32 10 16 5 1 82 182 100 91 50 , ; , ; ,= = − = − = − = = Também é possível transformarmos um número decimal periódico em um número racional fracionário, processo co- nhecido como obter sua fração geratriz. Veja a seguir. 01. Determinar a fração geratriz das seguintes dízimas pe- riódicas. a. 0,222... = 0,2 b. 0,727272... = 0,72 c. 1,3777... = 1,37 Resolução a. Indicando a fração geratriz por x e observando que o período dessa dízima tem apenas um algarismo que se repete infinitamente, teremos: x = 0,222...(I) 10x = 2,222... (II) Subtraindo (I) de (II), vem: 10x – x = 2,222... – 0,222... 9x = 2 x = 2 9 Logo, 2 9 é a fração geratriz da dízima 0,2. b. Indicando a fração geratriz por x e observando que o período dessa dízima tem dois algarismos que se repetem infinitamente, teremos: x = 0,727272...(I) 100x = 72,727272... (II) Subtraindo (I) de (II), vem: 100x – x = 72,727272... – 0,727272... 99x = 72 x 72 99 8 11 = = Logo, 8 11 é a fração geratriz da dízima 0,72. c. Indicando a fração geratriz por x, observando que o período dessa dízima tem apenas um algarismo que se repete infinitamente e um algarismo da par- te decimal que não se repete, teremos: x = 1,3777... (I) 10x = 13,777... (II) 100x = 137,777... (III) Subtraindo (II) de (III), vem: 100x – 10x = 137,777... – 13,777... 90x = 124 x 124 90 62 45 = = Logo, 62 45 é a fração geratriz da dízima 1,37. APRENDER SEMPRE 3 Também para o conjunto dos números racionais temos alguns subconjuntos notáveis. São eles: • Conjunto dos números racionais não nulos: * = – { 0 } • Conjunto dos números racionais não negativos: + • Conjunto dos números racionais positivos: + * = + – { 0 } • Conjunto dos números racionais não positivos: – • Conjunto dos números racionais negativos: – * = – – { 0 } O conjunto dos números racionais é também infinito e ordenado. Representando o conjunto dos números racionais na reta numerada, temos: –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 Números opostos ou simétricos 7 2 – 9 5 – 7 2 5 2 – 4 3 – 1 2 – 1 2 7 3 15 4 Todo número racional tem também um oposto (ou, simé- trico). Por exemplo, o oposto de 2 3 é – 2 3 e o simétrico de –1,2345 é 1,2345. Para todo número racional p q , sendo p q ≠ 0, denominamos inverso (ou, recíproco) dele o número q p . Assim, o inverso de 2 3 é 3 2 e o inverso de 1 4 − é –4. O produto de um número racional pelo seu inverso é sem- pre igual a 1. 2 3 3 2 1⋅ = 1 4 ( 4) 1( )− ⋅ − = Dados dois números racionais p e q, distintos, dizemos que p é menor que q (p < q) quando o resultado de (p – q) é um número racional negativo e que p é maior que q (p > q) quando o resultado de (p – q) é um número racional positivo. Exemplo 2 3 7 6 < , pois 2 3 7 6 1 2 − = − (racional negativo) 1 2 9 4 − > − , pois 12 9 4 1 2 9 4 7 4( ) ( ) ( )− − − = − + = (racional positivo) Quando consideramos quaisquer dois números racionais distintos, podemos perceber que entre eles sempre pode- mos encontrar pelo menos outro número racional. A média aritmética de dois números racionais distintos, por exemplo, é sempre um número racional situado entre eles, como pode ser visto na representação a seguir. 0 1 2 3 4 1 2 5 2 3 2 9 4 2 21 1 M at em át ic a 21 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 Note que: 1 2 5 2 2 3 2 3 2 5 2 2 2 2 5 2 2 9 4 + = + = + = Dessa forma, ampliamos o conjunto dos pontos da reta numerada associados aos tipos de números estudados até aqui e observamos que no conjunto dos números racionais não se conservam os conceitos de sucessor e antecessor. Para quaisquer dois números racionais, o resultado da adição, da subtração, da multiplicação e da divisão entre eles é também um número racional, lembrando que para a divisão o divisor é um racional não nulo. 5. Conjunto dos números irracionais ( ) A necessidade humana de resolver problemas associa- dos à prática de medições levou os matemáticos gregos, por volta do século VI a.C., a descobrirem segmentos cujas medi- das não podiam ser representadas por números usados por eles, os naturais e as razões entre números naturais, hoje chamados números racionais. Os pitagóricos, seguidores do matemático grego Pitágoras, acreditavam que, dados dois segmentos quaisquer, sempre seria possível encontrar uma unidade de medida que coubesse um número exato de vezes em cada um deles (segmentos comensuráveis, aqueles que podem ser medidos por números racionais). No entanto, ao considerar a diagonal de um quadrado e o lado desse quadrado, por menor que fosse a unidade de medida estabelecida para o lado do quadrado, ela não cabia um número exato de vezes na sua diagonal (segmentos incomensuráveis, aqueles que não podem ser medidos por números racionais). Assim, utilizando o teorema de Pitágoras para calcular a medida da diagonal de um quadrado cujo lado mede uma unidade, encontramos o número 2 , que não corresponde a um número racional. O desenvolvimento do sistema decimal de numera- ção e dos procedimentos de cálculo aritmético possibilitou associar 2 ao número decimal infinito e não periódico 1,414213562373.... VA TI CA NO , R OM A, IT ÁL IA Pitágoras representado por Rafael Sanzio em sua celebrada pintura Escola de Atenas. Pitágoras (570 a.C.-500 a.C.), matemático e filósofo grego, nasceu em Jonia, na ilha de Samos. A esse novo tipo de número deu-se o nome de número irracional, contrapondo-se ao termo número racional. Assim, chamaremos de irracional a todo número que não possa ser obtido da divisão de um inteiro a por outro inteiro não nulo b, ou seja, que não possa ser escrito sob a forma ab em que a ∈ e b ∈*. Para indicar o conjunto dos números irracionais, usare- mos aqui o símbolo . São exemplos de números irracionais: a. 2 =1,4142135623730950488016887242097... b. 3 = 1,7320508075688772935274463415059... c. O número p (lê-se: pi), que representa a razão cons- tante entre o comprimento C de uma circunferência com raio r e seu diâmetro d. C d 2πr 2r π= = r p = 3,1415926535897932384626... d. O número e, número de Euler, inventado pelo matemá- tico escocês John Napier ao desenvolver seu trabalho sobre logaritmos. e = 2,71828182845904523536028... Com uso de um compasso podemos representar alguns números irracionais na reta numerada, como mostrado a seguir. –2 –1 0 1 1 3– 3 2 2– 2 3 1 1 Com a medida da diagonal do quadrado de lado 1, obte- mos 2 e localizamos 2 e – 2 . Construindo o triângulo retângulo de catetos medindo 1 e 2 , obtemos 3 como medida da hipotenusa e localiza- mos 3 e – 3 . Um modo simplificado para localizar o número p é cons- truir uma circunferência de raio 1. Como a metade de seu comprimento é igual a p, retificando-se a semicircunferência indicada, o ponto P da reta numerada representa o número p. 1 3 π 1 A. Propriedades dos números irracionais P1. Se o número an , com n ∈* e a ∈, não é natural, então esse número é irracional. Exemplos a. 3 é irracional. 2 21 1 M at em át ic a 22 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 b. 23 é irracional. c. 74 é irracional. d. 164 é natural. P2. A soma de um número racional com um número irra- cional é um número irracional. Exemplos a. 2 + 3 b. 7 – 2 c. 2 – p P3. O produto entre um número racional, diferente de zero, com um númeroirracional é um número irracional. Exemplos a. 2· 3 b. 3· p P4. O quociente entre um número racional, diferente de zero, com um número irracional é um número irracional. Exemplos a. 3 2 3 2 2 3 2 2= = ⋅ b. 2 p Notemos que a soma, a diferença, o produto e o quocien- te entre dois números irracionais não necessariamente são números irracionais. Exemplos a. 3 + 3 = 2· 3 (irracional) b. (2 + 3 ) + (2 – 3 ) = 4 (racional) c. 3 – (1 – 3 ) = 2 3 – 1 (irracional) d. 3 – (2 – 3 )= –2 (racional) e. 3 · 5 = 15 (irracional) f. 5 · 5 = 5 (racional) g. 15 5 3= (irracional) h. 2 2 1= (racional) Um pouco da história dos números irracionais Usando o teorema de Pitágoras, vamos calcular a diagonal de um quadrado de lado 1. Que número ao quadrado tem como resultado o número 2? Para Pitágoras, a beleza estava associada à simplicidade da representação matemática. A filosofia de sua escola baseava-se na máxima: “Tudo é número”. Porém, ironicamente, o seu maior teorema já mencionado acima quase pôs essa máxima abaixo. Os pitagóricos procuraram, incessantemente, um número que, ao quadrado, tivesse como resultado o número 2. Observe: 1,42= 1,96 < 2 e 1,52= 2,25 > 2 1,412= 1,98810 < 2 e 1,422= 2,01640 > 2 1,4142= 1,999396 < 2 e 1,4152= 2,002225 > 2 1,41422= 1,99996164 < 2 e 1,41432 = 2,00024449 > 2 Nenhum número convinha, nenhum inteiro, nenhuma fração. Surgiu a pergunta: Será que existe esse número? Se ele não existe, como tudo pode ser número, se não há nenhum número que expresse a dia- gonal do quadrado? Depois de muito persistirem, os gregos acabaram provando que não existia nenhuma fração cujo quadrado fosse o número dois e, para não “irritar os deuses” com a descoberta desse “número profano”, os pitagóricos juraram nunca revelar a existência desses números inexprimíveis. Felizmente, o segre- do não ficou restrito aos pitagóricos e, mais tarde, outros matemáticos perceberam a necessidade da criação de um novo número, simbolizado por 2 , que é classificado como número irracional, pois é número com infinitas casas decimais e não periódico. 2 = 1,414213562373095048801... Em outras palavras, poderíamos continuar avançando infinitamente, e sempre o quadrado do núme- ro estaria mais próximo de 2, mas nunca seria exato. A seguir, eis a prova dos pitagóricos. Este tipo de prova requer uma hipótese para que ela seja con- trariada. Primeiramente, vamos supor que 2 seja um número racional, portanto existe uma represen- tação para ele da forma a b , sendo esta fração irredutível. 2 = ab Elevando os dois membros ao quadrado, temos: 2 = a 2 b2 ⇒ a2 = 2b2 Concluímos que a2 é par, pois ele é da forma 2 · n, sendo n inteiro. Se a2 é par, então a é par, logo existe um inteiro k tal que a = 2k e, por consequência, (2k)2 = 2b2. Sim- plificando, chegamos a b2 = 2k2, portanto b2 é par e b é par, mas isso é um absurdo, pois se a e b são pares, então a fração não é irredutível. Como nossa hipótese está errada, 2 não é um número racional. (cqd) x 1 1 2 21 1 M at em át ic a 23 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 6. Conjunto dos números reais () Foram os matemáticos do século XIX que estabeleceram o sistema dos números reais de forma mais consistente. O matemático alemão J. W. Richard Dedekind (1831-1916) formulou uma teoria mais abrangente sobre os números irra- cionais, baseando-se na noção primitiva da continuidade da reta. De acordo com tal teoria, atribuindo-se a cada número racional um ponto da reta, os pontos restantes estarão asso- ciados aos números irracionais. Assim, da união do conjunto dos números racionais com o dos irracionais, obtemos o conjunto dos números reais. Representando o conjunto dos números reais pela letra , temos: = { x | x ∈ ou x ∈ } = { x | x é número racional ou irracional} ou = ∪ Dessa forma, dizemos que todos os números naturais, inteiros, racionais e irracionais são números reais. Como ⊂ ⊂ ⊂ , ⊂ e ∩ = ∅, sendo = – , temos o diagrama: 0,101101110... 80− 2− 3 10 π 0,35 –0,132 73 57 5 4 − 0,8 –5 –1 –501 –15 –73 1 0 2 53 93 105 Também para o conjunto dos números reais temos al- guns subconjuntos notáveis. São eles: • Conjunto dos números reais não nulos: * = – { 0 } = {x ∈ | x ≠ 0} • Conjunto dos números reais não negativos: + = {x ∈| x ≥ 0} • Conjunto dos números reais positivos: + * = + – { 0 } = {x ∈ | x > 0} • Conjunto dos números reais não positivos: – = {x ∈ | x ≤ 0} • Conjunto dos números reais negativos: – * = – – { 0 } = {x ∈ | x < 0} Com o conjunto dos números reais, infinito e ordenado, a reta numerada fica “completa”, isto é, a cada número real corres- ponde um único ponto da reta, e a cada ponto da reta correspon- de um único número real. À reta numérica que representa o con- junto dos números reais denominamos reta real ou eixo real. Observe a reta real, na qual colocamos apenas alguns números reais. –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 1 2 – 7 2 –π π3– 2 Note que, no eixo real, qualquer número colocado à direita de outro é maior que esse outro. Para quaisquer dois números reais o resultado da adição, da subtração, da multiplicação e da divisão entre eles é tam- bém um número real, lembrando que para a divisão o divisor é um real não nulo. Dizemos ainda: • Se n é natural ímpar e a ∈, então an ∈ • Se n é natural par, diferente de zero, e a ∈, então: a > 0 ⇔ an ∈ 7. Intervalos reais Usados em meteorologia, os ter- mômetros de máxima e mínima tra- zem a ideia de intervalo ao indicar a temperatura mais baixa e a mais alta ocorrida em um determinado intervalo de tempo. Consideremos que para uma cidade em um determinado dia a tem- peratura mínima foi de 2 °C e a máxima, 19 °C. Sendo contínua a varia- ção da temperatura, esse inter- valo de variação pode ser repre- sentado na reta real como se segue. 2 19 Em linguagem matemática, dados os números reais a e b, com a < b, os seguintes subconjuntos de são denominados intervalos (ou, intervalos reais). a. Intervalo fechado de extremos a e b: [a,b] = {x ∈ | a ≤ x ≤ b} a b b. Intervalo aberto de extremos a e b: ]a,b[ = {x ∈ | a < x < b} a b c. Intervalo aberto à direita (ou, fechado à esquerda) de extremos a e b: [a,b[ = {x ∈ | a ≤ x < b} a b d. Intervalo aberto à esquerda (ou, fechado à direita) de extremos a e b: ]a,b] = {x ∈ | a < x ≤ b} a b Existem ainda os intervalos ilimitados, em que usamos os símbolos –∞ ( lê-se “menos infinito”) e +∞ ( lê-se “mais infinito”). e. Intervalo ilimitado fechado à esquerda: [a,+∞[ = {x ∈ | x ≥ a} a COROIU OCTAVIAN/ALAM Y/GLOW IM AGES 2 21 1 M at em át ic a 24 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 f. Intervalo ilimitado aberto à esquerda: ]a,+∞ [ = {x ∈ | x > a} a g. Intervalo ilimitado fechado à direita: ]–∞, a ] = {x ∈ | x ≤ a} a h. Intervalo ilimitado aberto à direita: ]–∞, a [ = {x ∈ | x < a} a i. Intervalo ilimitado de – ∞ a + ∞: ]– ∞ , + ∞ [ = Note que: I. O símbolo ( ) “bolinha cheia” ou “bolinha fechada” in- dica que o número associado a esse extremo perten- ce ao intervalo. II. O símbolo ( ) “bolinha vazia” ou “bolinha aberta” indi- ca que o número associado a esse extremo não per- tence ao intervalo. III. Os símbolos –∞ e +∞ não são números, mas apenas formas de representação, indicando que o intervalo será aberto nesse extremo. IV. Podemos usar parênteses para indicar que o número associado a um extremo não pertence ao intervalo. Assim:[2, 5[ = [2, 5) Exemplos a. {x ∈ | –2 < x ≤ 10} = ]–2, 10] –2 10 b. {x ∈ | x ≥5} = [5, +∞[ 5 01. Considere os conjuntos A = {x ∈ | 5 < x ≤ 9}, B = {x ∈ | 7 ≤ x ≤ 11}, C = {x ∈ | x > –2} D = {x ∈ | x ≤ 8}. a. Represente-os usando a notação de intervalo e também no eixo real. b. Determine A ∪ B e A ∩ B. Resolução a. Usando a notação de intervalo: A = ]5, 9], B = [7, 11], C = ]–2, +∞[ e D = ] –∞, 8] No eixo real, temos: 5 9 A 7 11 B –2 C8 D b. 5 9 A 7 11 B 5 11 A ∪ B Logo, A ∪ B = ]5, 11] 5 9 A 7 11 B 7 9 A ∩ B Logo, A ∩ B = [7, 9] APRENDER SEMPRE 4 2 21 1 M at em át ic a 25 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 8. Organizador gráfico decimais exatos decimais periódicos (fração geratriz) Naturais () Inteiros () Sentido negativo Sentido positivo –2 –1 0 1 2 3 4 Números opostos ou simétricos –1 0 1 Racionais () decimais não periódicos Irracionais ( ) –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4–1 0 1 Conjuntos numéricos Reais () Intervalos Características Apenas textoTema Tópico Subtópico destaqueSubtópico M ONTAGEM SOBRE AS FOTOS: SANTIAGO CORNEJO/SHUTTERSTOCK / ALHOVIK/SHUTTERSTOCK / TOPONIUM /SHUTTERSTOCK 2 21 1 M at em át ic a 26 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 Módulo 7 Conjunto dos números naturais, inteiros e racionais Exercícios de Aplicação 01. ENEM Para o reflorestamento de uma área, deve-se cercar to- talmente, com tela, os lados de um terreno, exceto o lado margeado pelo rio, conforme a figura. Cada rolo de tela que será comprado para confecção da cerca contém 48 metros de comprimento. 81 m 190 m Rio 81 m A quantidade mínima de rolos que deve ser comprada para cercar esse terreno é: a. 6 b. 7 c. 8 d. 11 e. 12 02. Unifor-CE Considerando-se os conjuntos , dos números inteiros, e dos números racionais, qual dos números seguintes não pertence ao conjunto (∪) – (∩) ? a. 2 3 − b. – 0,777... c. 0 d. 3 5 e. 2,0123 Resolução Consultando a figura, precisa-se de: 81 + 190 + 81 = 352 m de tela Como cada rolo tem 48 m, tem-se: 352 : 48 ≈ 7,3 Logo, precisaremos de, no mínimo, 8 rolos. Alternativa correta: C Resolução (∪) – (∩) = – (racionais não inteiros) Como 0 é racional inteiro, temos que 0 ∉ ( – ). Alternativa correta: C 2 21 1 M at em át ic a 27 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 Exercícios Extras 03. PUC-RJ Escreva na forma de fração m n a soma 0,2222... + 0,23333... 04. Cefet-MG Um grupo de alunos cria um jogo de cartas, em que cada uma apresenta uma operação com números racionais. O ga- nhador é aquele que obtiver um número inteiro como resul- tado da soma de suas cartas. Quatro jovens, ao jogar, recebe- ram as seguintes cartas: 1ª carta 2ª carta Maria +1,333... 4 5 +1,2 7 3 Selton 0,222... 1 5 + 0,3 1 6 + Tadeu 1,111... 3 10 + 1,7 8 9 + Valentina 0,666... 7 2 + 0,1 1 2 + O vencedor do jogo foi: a. Maria. b. Selton. c. Tadeu. d. Valentina. 05. Sendo A = {x ∈ | n = 30 x , n ∈} e B = {x ∈* | x = 3m, m ∈*}, determine a intersecção de A e B. Resolução Indicando x = 0,222... e y = 0,2333..., temos: a. − ⋅ == = ∴ = 10 2 222 0 222 9 2 2 9 x x x x , ... , ... b. − ⋅ =⋅ = ⋅ = ∴ = 100 23 333 10 2 333 90 21 21 90 y y y y , ... , ... Ou, y = 0,2333... = = + = + =2,333... 10 2 0,333... 10 2 3 9 10 21 90 Logo: 0,222... + 0,2333... = + =2 9 21 90 41 90 Resposta: 41 90 Habilidade Reconhecer uma dízima periódica como uma represen- tação de um número racional 2 21 1 M at em át ic a 28 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 Da teoria, leia os tópicos de 1 a 4 Exercícios de tarefa reforço aprofundamento 06. FGV-SP Classifique como verdadeiro (V) ou falso (F): a. ( ) = b. ( ) ⊂ + c. ( ) – ∪ + = d. ( ) *– ∪ +* = e. ( ) *– ∩ +* = {0} f. ( ) – ∩ + = {0} 07. UEL-PR modificado Considere os seguintes conjuntos: I. A = {x ∈|2 < x < 20} II. B = {x ∈|x = 2n, n ∈} III. { }= ∈ = ∈ ∗ C x |x 40n ,n O conjunto (A ∩ B) ∩ C tem: a. dois elementos. b. três elementos. c. quatro elementos. d. oito elementos. e. quatorze elementos. 08. Encontre a fração geratriz das seguintes dízimas periódicas. a. 2,777... b. 0,0505 c. 1,2444... 09. O valor de ( )2,777... é: a. 1,2 b. 1,666... c. 1,5 d. um número entre 1 2 e 1 e. 3,49 10. Dados os conjuntos A = {x ∈ | x é divisor de 12} e B = {x ∈ | x é múltiplo positivo de 3 e x < 20}, determine: a. A ∩ B b. A ∪ B 11. UFG-GO Sejam os conjuntos: A = {2n; n ∈ } e B = {2n – 1 : n ∈ } Sobre esses conjuntos, pode-se afirmar: I. A ∩ B = ∅. II. A é o conjunto dos números pares. III. B ∪ A = . Está correto o que se afirma em: a. I e II, apenas. b. II, apenas. c. II e III, apenas. d. III, apenas. e. I, II e III. Exercícios Propostos Seu espaço Sobre o módulo Neste módulo, realizamos uma introdução ao estudo dos conjuntos numéricos. Ao fazer a apresentação formal do conjunto dos naturais, dos inteiros e dos racionais, comente que essa é uma organização moderna dos números e aproveite o exercício 1 para comentar o uso dos naturais no cotidiano. As pequenas notas históricas visam motivar os alunos para o estudo do assunto. Enfatizar o trabalho com as dízimas periódicas. Alguns exercícios foram propostos para trabalhar a habilidade leitora e outros, como abertura para aprofundamento sobre o conteúdo do módulo. Bom trabalho! Na web Revista do Professor de Matemática Disponível em:<http://www.rpm.org.br>. Publicação destinada àqueles que ensinam Matemática, sobretudo nas séries finais do Ensino Fundamental e no Ensino Médio. Artigos sobre dízimas podem ser encontrados nas publicações de números 2, 6, 8, 10 e 14. Estante IFRAH, Georges. Os números: história de uma grande invenção. Rio de Janeiro: Globo. Apresentação histórica da Matemática, relacionada com o processo de surgimento, apogeu e declínio de antigas civiliza- ções. 2 21 1 M at em át ic a 29 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 13. Sistema COC O aquífero Alter do Chão, que é uma reserva de água sub- terrânea localizada sob os estados do Pará, Amapá e Amazô- nia, ocupa uma pequena área em extensão, mas um grande volume, reservando, aproximadamente, 85 mil quilômetros cúbicos de água. O volume de água da Baía da Guanabara, no Rio de Janeiro, é de 2,4 bilhões de metros cúbicos. Com- parando os volumes do aquífero Alter do Chão e da Baía da Guanabara, o volume do aquífero é, aproximadamente: a. 3,5 × 102 vezes o volume da Baía da Guanabara. b. 3,5 × 103 vezes o volume da Baía da Guanabara. c. 3,5 × 104 vezes o volume da Baía da Guanabara. d. 3,5 × 108 vezes o volume da Baía da Guanabara. e. 3,5 × 109 vezes o volume da Baía da Guanabara. 14. Mackenzie-SP Sejam x, y, z e w números inteiros tais que x < 2y, y < 3z e z < 4w. Se w < 10, então o maior valor possível para x é: a. 187 b. 191 c. 199 d. 207 e. 213 15. ENEM Para cada indivíduo, a sua inscrição no Cadastro de Pessoas Físicas (CPF) é composta por um número de 9 al- garismos e outro número de 2 algarismos, na forma d1d2, em que os dígitos d1 e d2 são denominados dígitos verifica- dores. Os dígitos verificadores são calculados, a partir da esquerda, da seguinte maneira: os 9 primeiros algarismos são multiplicados pela sequência 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 (o primeiro por 10, o segundo por 9, e assim sucessivamen- te); em seguida, calcula-se o resto r da divisão da soma dos resultados das multiplicações por 11, e se esse resto r for 0 ou 1, d1 é zero, caso contrário, d1 = (11 – r). O dígito d2 é calculado pela mesma regra, na qual os números a serem multiplicados pela sequência dada são contados a partir do segundo alga- rismo, sendo d1 o último algarismo, isto é, d2 é zero se o resto s da divisão por 11 das somas das multiplicações for 0 ou 1, caso contrário, d2 = (11 – s). Suponha que João tenha perdido seus documentos, inclusive o cartão de CPF e, ao dar queixa da perda na delegacia, não conseguisse lembrar quais eram as dígitos verificadores, recordando-se apenas que os nove primeiros algarismos eram 123.456.789. Nesse caso, as dí- gitos verificadores d1 e d2 esquecidos são, respectivamente: a. 0 e 9 b. 1 e 4 c. 1 e 7 d. 9 e 1 e. 0 e 1 16. Prove que: Se a e b são dois números ímpares então a soma deles é um número par. 12. Sistema COC Considerando as informações contidasno infográfico a seguir podemos concluir corretamente que, se reduzirmos o número de bitucas (parte final do cigarro ou charuto, depois de fumado) em 50%, ainda serão geradas bitucas na ordem de: BOTA BITUCA, M ARCA REGISTRADA PELA RECICLEIROS IND. E COM . DE M ATERIAL RECICLADO LTDA. a. 1,4 × 1011 b. 7 × 1012 c. 1,4 × 105 d. 7 × 1010 e. 1,4 × 1010 2 21 1 M at em át ic a 30 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 Módulo 8 Conjunto dos números irracionais e reais. Intervalos reais Exercícios de Aplicação 01. Dentre os números: +2 3 ; p + 1; 2 5 ; 3 1,77... e +3 3 o maior é: a. +2 3 b. p + 1 c. +3 3 d. 3 1,77... e. 2 5 d. entre dois números racionais distintos existe pelo me- nos um número racional. e. a diferença entre dois números inteiros negativos é sempre um número inteiro negativo. 02. UFF-RJ REPRODUÇÃO Leopold Kronecker (1823-1891) Segundo o matemático Leopold Kronecker (1823-1891), “Deus fez os números inteiros, o resto é trabalho do homem.” Os conjuntos numéricos são, como afirma o matemático, uma das grandes invenções humanas. Assim, em relação aos elementos desses conjuntos, é correto afirmar que: a. o produto de dois números irracionais é sempre um número irracional. b. a soma de dois números irracionais é sempre um nú- mero irracional. c. entre os números reais 3 e 4 existe apenas um núme- ro irracional. 03. FCC-SP Dados os conjuntos P = [2; 7] e Q = [– 3; 5[, podemos afirmar que: a. P ∪ Q = [– 1; 12[ b. 3 ∈ Q – P c. 5 ∉ P ∪ Q d. [3; 4] ⊂ P ∩ Q e. P – Q = ] – 3; 2] Resolução 2 1 41 3 14 5 2 23 1 77 16 9 4 3 3 1 73 2 3 4 41 1 4 16 ≈ ≈ ≈ = = ≈ + ≈ + ≈ , , , , ... , , , p p Logo,, , , ... , 2 5 4 46 3 1 77 3 4 3 4 3 3 4 73 ⋅ ≈ ⋅ = ⋅ = + ≈ Alternativa correta: C Resolução a. Falsa. 2 · 2 = 2 (racional) b. Falsa. – 2 + 2 = 0 (racional) c. Falsa. São infinitos. d. Verdadeira e. Falsa. – 3 –(– 5) = 2 Alternativa correta: D Resolução Dados os conjuntos: P = [2; 7] e Q = [– 3; 5[ temos: 2 7 P –3 5 Q [ –3 ; 7 ]P ∪ Q [ 2 ; 5 [P ∩ Q [ 5 ; 7 ]P – Q [ –3 ; 2 [Q – P [3; 4] ⊂ P ∩ Q Alternativa correta: D Habilidade Efetuar operações com intervalos numéricos. 2 21 1 M at em át ic a 31 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 Exercícios Extras 04. Fuvest-SP Na figura, estão representados geometricamente os nú- meros reais 0, x, y e 1. Qual é a posição do número x · y? 0 x y 1 x a. À esquerda de 0. b. Entre 0 e x. c. Entre x e y. d. Entre y e 1. e. À direita de 1. 05. Sistema COC Uma montadora informa que o desempenho de determi- nado automóvel, utilizando gasolina, é de 13 km/L na cidade e de 16 km/L na estrada, e que seu tanque tem capacidade para 45 litros de combustível. Com base nesses dados e utilizando o automóvel nas condições previstas pela montadora, o intervalo dos possí- veis valores para a distância percorrida por ele com 45 litros de gasolina é: a. [585, 720] b. [630, 675] c. ]585, 720[ d. ]630, 675[ e. [585, 675] Seu espaço Exercícios Propostos Da teoria, leia os tópicos de 5 a 7 Exercícios de tarefa reforço aprofundamento 06. Se a = 3 , b = 33 25 e c = 1,323232..., a afirmativa ver- dadeira é: a. a < c < b b. a < b < c c. c < a < b d. b < a < c e. b < c < a 07. UEL-PR Dados os conjuntos X e Y, a diferença entre X e Y é o con- junto X – Y = {x ∈ X: x ∉Y}. Dados os conjuntos (intervalos) A = [2, 5] e B = [3, 4], temos: a. A – B = {2, 5} e B – A = {–1, –2} b. A – B = B – A c. A – B = ∅ e B – A = [2, 3] ∪ [4, 5] d. A – B = (2, 3] ∪ [4, 5) e B – A =∅ e. A – B = [2, 3) ∪ (4, 5] e B – A = ∅ 08. Dados os intervalos A = [– 2, 5[, B = ]0, 8[ e C = [1, + ∞[, usando a notação de intervalo, determine: a. A ∪ B b. A ∩ C c. A ∪ C d. A – C e. C – A f. C g. A h. A ∩ B ∩ C 09. Observe a figura. 15 x 67 Essa figura representa o intervalo da reta numérica de- terminado pelos números dados. Todos os intervalos indica- dos (correspondentes a duas marcas consecutivas) têm o mesmo comprimento. O número correspondente ao ponto x assinalado é: a. 47,50 b. 50,75 c. 48,75 d. 54 Sobre o módulo Neste módulo, finalizamos a introdução ao estudo dos conjuntos numéricos. Ao fazer a apresentação formal do conjunto dos irracionais e dos reais, retomar que essa é uma organização moderna dos números e aproveite o exercício 01 para apresentar os irracionais mais usuais. Enfatizar o trabalho com os intervalos reais e destacar seu uso na linguagem matemática. Alguns exercícios foram propostos para trabalhar a habilidade leitora e outros como abertura para aprofundamento sobre o conteúdo do módulo. Bom trabalho! Estante NIVEN, Ivan. Números: racionais e irracionais. Rio de Janeiro: Sociedade Brasileira de Matemática. O livro trata do sistema numérico, uma das estruturas básicas da Matemática. 2 21 1 M at em át ic a 32 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 10. PUC-SP Sabe-se que o produto de dois números irracionais pode ser um número racional. Um exemplo é: a. ⋅ =12 3 36 b. ⋅ =4 9 6 c. ⋅ =3 1 3 d. ⋅ =2 2 8 e. ⋅ =2 3 6 11. UECE Se x e y são números reais que satisfazem, respectiva- mente, às desigualdades 2 ≤ × ≤ 15 e 3 ≤ y ≤18, então todos os números da forma x y possíveis, pertencem ao intervalo: a. [5, 9] b. 2 3 , 5 6 c. 3 2 , 6 d. 1 9 , 5 12. UFJF-MG Define-se o comprimento de cada um dos intervalos [a, b], ]a, b[ ]a, b] e [a, b[ como sendo a diferença (b – a). Dados os intervalos M = [3, 10], N = ]6, 14[, P = [5, 12[, o comprimento do intervalo resultante de (M ∩ P) ∪ (P – N) é igual a: a. 1 b. 3 c. 5 d. 7 e. 9 13. ENEM Em um jogo educativo, o tabuleiro é uma representação da reta numérica e o jogador deve posicionar as fichas con- tendo números reais corretamente no tabuleiro, cujas linhas pontilhadas equivalem a 1 (uma) unidade de medida. Cada acerto vale 10 pontos. Na sua vez de jogar, Clara recebe as seguintes fichas: 3 X Y Z T 1 2 – 3 2 –2,5 Para que Clara atinja 40 pontos nessa rodada, a figura que representa seu jogo, após a colocação das fichas no ta- buleiro, é: a. T Y Z X 0 b. TYZX 0 c. T Y ZX 0 d. T Y Z X 0 e. TY Z X 0 14. UFRJ Se = − − +x 3 8 3 8 , mostre que x é inteiro e nega- tivo. (Sugestão: calcule x2.) 15. ITA-SP Sejam r1, r2 e r3 números reais tais que r1 – r2 e r1 + r2 + r3 são racionais. Das afirmações: I. se r1 é racional ou r2 é racional, então r3 é racional; II. se r3 é racional, então r1 + r2 é racional; III. se r3 é racional, então r1 e r2 são racionais, é(são) sempre verdadeira(s): a. apenas I. b. apenas II. c. apenas III. d. apenas I e II. e. I, II e III. 16. Fuvest-SP O número real x, que satisfaz 3 < x <4, tem uma expansão decimal na qual os 999 999 primeiros dígitos à direita da vír- gula são iguais a 3. Os 1 000 001 dígitos seguintes são iguais a 2 e os restantes são iguais a zero. Considere as seguintes afirmações: I. x é irracional. II. ≥x 10 3 III. x · 102 000 000 é um inteiro par. Então: a. nenhuma das três afirmações é verdadeira. b. apenas as afirmações I e II são verdadeiras. c. apenas a afirmação I é verdadeira. d. apenas a afirmação II é verdadeira. e. apenas a afirmação III é verdadeira. 2 21 1 M at em át ic a 33 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 Anotações KULY K; IKUVSHINOV/ SH UT TE RS TO CK . M ON TA GE M D E RE NA TO C AL DE RA RO • Identifi car a porcentagem de uma porcentagem. • Utilizar informações expressas em for- ma de porcentagem como recurso para a construção de argumentação. • Calcular preços após aumentos e descontos. • Comparar rendimentos em diversos tipos de aplicações fi nanceiras. • Resolver problemas que envolvam o conceito de porcentagem. • Calcular o tempo, o capital e a taxa em fi nanciamentos ou aplicações utilizan- do juros simples ou compostos. • Resolver problemas que envolvam o conceito de juros simples oucompostos. • Resolver situações-problema que envolvam cálculo de prestações em fi nanciamentos com um número peque- no de parcelas. 1. Porcentagem ou Percentagem 36 2. Formas de representar uma porcentagem 37 3. Porcentagem de um valor 37 4. Custo, lucro e venda 38 5. Aumento percentual 39 6. Desconto percentual 40 7. Aumentos sucessivos 41 8. Descontos sucessivos 42 9. Aumento e desconto sucessivos 43 10. Juro 44 11. Organizador gráfico 47 Módulo 9 – Porcentagem (definição e transações comerciais) 48 Módulo 10 – Porcentagem (aumentos e descontos simples) 51 Módulo 11 – Porcentagem (aumentos e descontos sucessivos) 54 Módulo 12 – Porcentagem – Matemática financeira – Juros simples e compostos 58 KULY K; IKUVSHINOV/ SH UT TE RS TO CK . M ON TA GE M D E RE NA TO C AL DE RA RO 35 BICICLETA ARO 26 de R$ 499,00 por R$ 389,0012x R$ 32,42 APENAS 100 PEÇAS R$339,00 ou à vista no boleto Em nosso cotidiano, habitualmente encontramos expressões como: “A inflação registrada em julho foi de 6,5%.” “Liquidação de verão – descontos de até 50%.” “Leve três canetas pelo preço de duas.” “Financiamos seu automóvel em até 5 anos.” Elas nos levam a tomar decisões de ordem pessoal ou empresarial que requerem o conhecimento de operações financeiras simples, tais como cálculo de taxas de juros so- bre os diferentes tipos de empréstimos. Para que você possa escolher propostas que lhe sejam favoráveis, conheça porcentagem. Porcentagem 3 KULYK/SHUTTERSTOCK 3 21 1 M at em át ic a 36 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 1. Porcentagem ou Percentagem A. Introdução Desde o primeiro contato do ho- mem com a operação de divisão e o uso de frações, experimentou-se a separação de uma quantia em par- tes iguais: por exemplo, por duas, três, quatro, cinco, dez, cem, mil etc. Dessas experimentações, ao longo do tempo, a divisão por cem ga- nhou notoriedade e aplicabilidade. Há relatos históricos de cálculos de divisão por cem. Em Roma, por volta do século I a.C., no comando de Júlio César, foi introduzido o cen- tesima rerum venalium, que era a cobrança de um cem avos, um centésimo, de impostos sobre as vendas de mercadorias. Para designar a ideia de uma quantia dividida em cem partes iguais, existiram várias notações, como escrever esse fato por extenso. Pouco tempo depois, apareceram as abre- viaturas. Os valores percentuais vinham acompanhados de expressões do tipo per cento ou p c. No século XV, surgiram abreviações com a contração de cento (C ), e per cento passa a ser escrito per C ou pC . Do século XVII, há manuscritos em que aparece a forma per 0 0 . O símbolo de por cento (%) é a forma moderna de representação. Trecho de livro italiano de 1490. Em destaque, primeiro sinal de porcentagem. Trecho de livro italiano de 1684. Em destaque, sinal de porcentagem usado no século XVII. Em relação ao símbolo “%”, há historiadores que defen- dem a ligação dele com a fração x 100 e outros que acreditam na evolução da escrita em diversos símbolos. Observe: Em razão da ideia de dividir um todo em cem partes iguais, surge um novo ramo da Matemática chamado percentagem, ou porcentagem. Entre as diversas aplicações que tal estudo propicia, destacaram-se os aumentos e descontos, muito usa- dos no comércio e no dia a dia da população. Com isso, esses aumentos e descontos sucessivos também são aplicados no mercado financeiro, seguidos dos juros, entre eles, o simples e os compostos, e dos financiamentos, recurso usado pela maio- ria da população para adquirir casa, carro, entre outros bens. Atualmente, a porcentagem também aparece em diversas situações do dia a dia: por exemplo, em aumento de produtos nos supermercados, correção salarial, inflação, financiamen- tos etc. ALEXANDER SABILIN/SHUTTERSTOCK Considerando-se apenas os países do G-20, a taxa anual de inflação desacelerou para 2,9%, de 3,0%. M ONTAGEM SOBRE IM AGENS DE NONW ARIT/ SHUTTERSTOCK E VINICIUS TUPINAM BA/123RF A meta de inflação tem como centro 4,5% e limite superior de 6,5%. B. Definição SEM ENTER/SHUTTERSTOCK O denário era uma das moedas usadas na Roma Antiga, e era feito de prata. Em um dos entrepostos de recolhimento de impostos no antigo Império Romano, por volta do século I a.C., alguns pu- blicanos, nome dado aos colhedores de impostos da antiga Roma, apresentaram, dentre os diversos recolhimento, os da tabela seguinte: VIN Z89/SHU TTERSTO CK 3 21 1 M at em át ic a 37 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 Comerciante Produto Vendas do comerciante (em denários) Imposto recolhido (em denários) I Trigo 37 500 375 II Sal 28 700 287 III Arroz 487 000 4 870 IV Vinho 13 500 135 V Peixe 205 000 2 050 Embora os comerciantes tivessem vendido quantias distintas, o valor do imposto recolhido e o total de vendas de cada comerciante guardam, entre si, uma relação em comum. Observe a razão entre o total de vendas e o denominador 100 na tabela a seguir: Comerciante Produto Razão Valor da razão I Trigo 37 500 100 375 II Sal 28 700 100 287 III Arroz 487 000 100 4 870 IV Vinho 13 500 100 135 V Peixe 205 000 100 2 050 A razão entre o valor do total de vendas e o denominador cem fornece, exatamente, o valor do imposto cobrado. A prática de indicar um valor dividido por cem ficou asso- ciada, em épocas antigas, à expressão per cento e, atualmen- te, ao termo porcentagem (ou percentagem). A porcentagem, ou percentagem, é a razão entre um número real x e o número 100 , que indicamos x 100 ou x%. H OR OS CO PE /S HU TT ER ST OC K Exemplos =10% 10 100 =85% 85 100 2. Formas de representar uma porcentagem Podemos representar as porcentagens de três formas: percentual, fracionária e decimal. 1. Forma percentual Nesta maneira de representar, faz-se uso do símbolo %. Apresentamos um número acompanhado desse símbolo: por exemplo, 50%. 2. Forma fracionária Neste caso, apresentamos um número no numerador de uma fração de denominador 100. Assim, 50% = 50 100 . 3. Forma decimal É a forma em que se apresenta o resultado da divisão in- dicada. Assim, 50% = 50 100 = 0,50. 3. Porcentagem de um valor 3D ST YL E/ SH UT TE RS TO CK Na Roma Antiga, com o passar dos anos, os valores tri- butados foram mudando. Deixou de ser do contentamento de Roma cobrar tributo de apenas 1% sobre o valor de venda das mercadorias. Em algum momento, pensou-se em cobrar quatro vezes o valor equivalente à centesima rerum venalium, isto é, na linguagem atual, cobrar 4% de impostos. Pensando na tabela apresentada anteriormente, no caso especial do vinho, seria cobrar quatro vezes o valor 13 500 100 . Uma maneira de indicar essa conta era fazer ⋅4 13 500 100 , porém, com o passar dos anos, aqueles que trabalhavam com a Matemática perceberam que a mesma conta poderia ser feita da seguinte maneira: ⋅4 100 13 500 , que é equivalente a 4% · 13 500. Essa maneira de escrever ficou conhecida pela expressão: 4% de 13 500. Dessa forma, ao calcularmos x% de um valor P, enten- demos que uma quantidade P será dividida em 100 partes iguais e, em seguida, será considerado x dessas partes. Calcular 40% de 300 significa dividir 300 em cem partes iguais e, em seguida, considerar 40 dessas partes. Transformando o texto em linguagem matemática, teremos: 3 21 1 M at em át ic a 38 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 = ⋅ = ⋅ = ⋅40% de 300 40 300 100 40 100 300 40% 300 Resumindo: = ⋅ = ⋅x% de P x% P x 100 P Exemplo 25% de 150 = ⋅ =25100 150 37,5 Esse processo de cálculo de porcentagem é uma forma alternativa ao cálculo por meio de uma regra de três simples e direta que, para o exemplo anterior, é: x — 25% 150 — 100% = ⇒ ⋅ = ⋅ ⇒ =x 150 25 100 100 x 25 150 x 37,5 A. Porcentagem de uma porcentagem O valor sobre o qual calculamos uma porcentagem pode ser também uma porcentagem.Temos então: = ⋅ = ⋅x% de y% x% y% x 100 y 100 Exemplo = ⋅ = =20% de 30% 20 100 30 100 0,06 6% Exemplo ( ) = ⋅ = ⋅ = =50% 50% 50% 50 100 50 100 25 100 25%2 01. ENEM Para se obter 1,5 kg do dióxido de urânio puro, matéria- -prima para a produção de combustível nuclear, é necessário extrair-se e tratar-se 1,0 tonelada de minério. Assim, o rendi- mento (dado em % em massa) do tratamento do minério até chegar ao dióxido de urânio puro é de: a. 0,10% b. 0,15% c. 0,20% d. 1,5% e. 2,0% Resolução Massa do minério = 1,0 t = 1 000 kg Massa do dióxido de urânio puro = 1,5 kg 1 000 kg –––––– 100% 1,5 kg –––––– x x = 0,15% Alternativa correta: B 02. PUC-RJ Zoroastro sai de casa com algum dinheiro, passa no su- permercado e gasta 60% do que tinha. Depois, passa na far- mácia e gasta 80% do dinheiro que restava, voltando para casa com R$ 10,00. Quanto Zoroastro gastou no supermercado? Resolução Quantia com que Zoroastro sai de casa: x Valor gasto no supermercado: 60% de x = 0,6x Quantia restante: x – 0,6x = 0,4x Valor gasto na farmácia: 80% de 0,4x = 0,8 · 0,4 x = 0,32x Dinheiro restante que levou para casa: 0,4x – 0,32x = 0,08 x = 10 = ⇒ ⇒ = =0,08x 1= ⇒x 1= ⇒0 1= ⇒0 1= ⇒ 000⇒ =x⇒ = 1 000 8 125 x = R$ 125,00 Valor gasto no supermercado: 0,6x = 0,6 · 125 = 75 Dessa forma, Zoroastro gastou R$ 75,00 no supermercado. APRENDER SEMPRE 5 4. Custo, lucro e venda REDUZA O CUSTO E AUMENTE O LUCRO CJ AN SU EB SR I/S HU TT ER ST OC K Em uma empresa a unidade de um produto é vendida por R$ 1.247,00 e o total gasto para colocar o produto à venda é de R$ 885,00. A diferença R$ 1.247,00 – R$ 885,00, que é igual a R$ 362,00, é o lucro que a empresa tem com a venda de uma unidade desse produto. O valor de R$ 885,00 , que é o total gasto para colocar o produto à venda, é chamado de preço de custo, e o valor R$ 1.247,00, pelo qual o produto é vendido, é chamado de preço de venda. A. Definições A.1. Preço de custo Total gasto para se colocar à venda determinado produto. A.2. Preço de venda Valor pelo qual um produto será vendido. A.3. Lucro É a diferença entre o preço de venda e o preço de custo de um produto. 3 21 1 M at em át ic a 39 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 Indicando V, C e L, respectivamente, como o preço de ven- da do produto, o preço de custo e o lucro, tem-se a relação: L = V – C Caso a diferença entre o preço de venda e o preço de cus- to de um produto seja negativa, dizemos que houve prejuízo nessa operação comercial. © SEBRAE-SP Exemplo Qual é o lucro em uma operação comercial em que uma mer- cadoria foi comprada por R$ 320,00 e vendida por R$ 400,00? Resolução Utilizando L = V – C, temos: L = R$ 400,00 – R$ 320,00 = R$ 80,00 Assim, o lucro é de R$ 80,00. A.4. Porcentagem do lucro sobre o preço de custo É possível expressar percentualmente o lucro sobre o preço de custo, como segue: L = x% C x% = L C Exemplo Sabendo que o lucro obtido na venda de uma mercadoria foi de R$ 80,00 e o preço de custo R$ 320,00, expresse o per- centual do lucro sobre o preço de custo. Resolução = ⋅ ⇒ = ⇒ = =80 x% 320 x% 80 320 x% 0,25 25% Assim, o lucro foi de 25% sobre o preço de custo. A.5. Porcentagem do lucro sobre o preço de venda De maneira análoga, pode-se expressar percentualmente o lucro sobre o preço de venda. Observe: L = x% · V x% = L V Exemplo Um produto foi vendido por R$ 400,00 e, nessa operação, obteve-se um lucro de R$ 80,00. Expresse o percentual do lu- cro sobre o preço de venda. Resolução = ⋅ ⇒ = ⇒ = =80 x% 400 x% 80 400 x% 0,2 20% Dessa forma, o lucro foi de 20% sobre o preço de venda. Quando se pede para calcular o percentual de lucro em uma operação comercial e não se especifica se esse per- centual deve ser calculado em relação ao preço de custo ou em relação ao preço de venda, o cálculo deverá ser feito em relação ao preço de custo. 01. Fuvest-SP Um vendedor ambulante vende os seus produtos com lucro de 50% sobre o preço de venda. Então, o seu lucro so- bre o preço de custo é de: a. 10% b. 25% c. 33,333...% d. 100% e. 120% Resolução Sejam: L: lucro, PC: preço de custo e PV: preço de venda L = 0,50 · PV (I) PC + L = PV ⇒ PC + 0,50 · PV = PV PC = 0,50 · PV ⇒ PV = 2 · PC (II) Substituindo (I) em (II), temos: L = 0,5 · 2 · PC ⇒ L = PC Portanto, o lucro representa 100% do preço de custo. Alternativa correta: D APRENDER SEMPRE 6 5. Aumento percentual Efeito médio por classes de tensão Variação (%) Alta tensão (> 2,3 kV) 26,28% Baixa tensão (< 2,3 kV) 23,89% Média (baixa tensão e alta tensão) 24,86% Consumidor residencial (B1) 23,88% ANEEL aprova diferimento parcial do reajuste tarifário da Copel Distribuição – 22/07/2014 De acordo com a divulgação apresentada, a partir do mo- mento em que vigorarem os reajustes nas tarifas de energia elétrica aprovados pela ANEEL, haverá mudanças nas contas de consumo de energia elétrica. Se em uma residência o gasto mensal com energia elé- trica, no mês anterior ao do reajuste, for de R$ 100,00, após esse reajuste o gasto com o consumo da mesma quantidade de energia elétrica aumentará em 23,88% de R$ 100,00, e o valor da conta será: R$ 100,00 + 23,88% · R$ 100,00 = = (1 + 23,88%) · R$ 100,00 = (1,2388) · R$ 100,00 = = (1,2388) · R$ 100,00 = R$ 123,88 3 21 1 M at em át ic a 40 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 De acordo com a observação do fator 1,2388, podemos encontrar o percentual de aumento. Para isso, subtrai-se 1 do fator 1,2388, obtendo-se 0,2388, que significa 23,88%. Esse fator, 1,2388, é chamado fator de aumento. Consideremos Vf o valor final de um produto após um au- mento de x% sobre o valor inicial V desse produto. O cálculo de Vf será:. Valor inicial: Vi Aumento: x% de Vi = x% · Vi Valor final Vf Vf = Vi + x% · Vi Vf = (1 + x%) · Vi O número resultante da expressão (1 + x%) é o fator de aumento. Exemplo O valor de uma mercadoria é R$ 80,00. Determine o valor dessa mercadoria após um aumento de: a. 10% b. 100% Resolução a. Valor inicial: Vi = 80 Fator de aumento: (1 + x%)= (1 + 10%)=1+0,1=1,1 Vf = (1 + x%) · Vi Vf = (1 + 10%) · 80 Vf = 1,1 · 80 Vf = R$ 88,00 b. Valor inicial: Vi = 80 Fator de aumento: (1 + x%) = (1 + 100%) =1+1=2 Vf = (1 + x%) · Vi Vf = (1 + 100%) · 80 Vf = 2 · 80 Vf = R$ 160,00 6. Desconto percentual DESCONTOS ESPECIAIS DE 40%, 30%, 20% Pedro entrou em uma loja para comprar uma calça com preço anunciado de R$ 150,00. As opções para pagamento eram cartão de crédito ou débito, ou dinheiro em espécie. Di- zendo que pagaria em dinheiro, Pedro recebeu um desconto de R$ 30,00, pagando pela calça R$ 120,00. Comparando o desconto com o preço anunciado, encon- tramos a forma percentual do desconto, efetuando o cálculo: = =30 150 0,20 20% Para obter o valor pago por Pedro, fazemos: R$ 150,00 – 20% · R$ 150,00 = = (1 – 20%) · R$ 150,00 = = (0,80) · R$ 150,00 = = R$ 120,00 Da observação do fator 0,80, podemos encontrar o per- centual de desconto. Para isso, subtrai-se de 1 o fator 0,80, obtendo-se 0,20, que significa 20%. Esse fator, 0,80, é cha- mado fator de desconto. Consideremos Vf o valor final de um produto após um des- conto de x% sobre o valor inicial V desse produto. O cálculo de Vf será:. Valor inicial: Vi Desconto: x% de Vi = x% · Vi Valor final Vf Vf = Vi – x% · Vi Vf = (1 – x%) · Vi O número resultante da expressão (1 – x%) é o fator de desconto. Exemplo O valor de uma mercadoria é R$ 80,00. Determine o valor dela após um desconto de: a. 10% b. 25% Resolução a. Valor inicial: Vi = 80 Fator de desconto: (1 – x%) = (1 – 10%) = 1 – 0,1 = 0,9 Vf = (1 – x%) · Vi Vf = (1 – 10%) · 80 Vf = 0,9 · 80 Vf = R$ 72,00 b. Valor inicial: Vi = 80 Fator de aumento: (1 – x%) = (1 – 25%) =1 – 0,25 = 0,75 Vf = (1 – x%) · Vi Vf = (1 – 25%) · 80 Vf = 0,75 · 80 Vf = R$ 60,00 01. Qual é o fator de aumento para um aumento percentual de 30%? Qual é o fator de aumento para um aumentopercentual de 68%? Qual é o fator de desconto para um desconto percentual de 30%? Qual é o fator de desconto para um desconto percentual de 68%? Resolução Fator de aumento: 1 + x% = 1 + 30% = 1 + 0,3 = 1,3 Fator de aumento: 1 + x% = 1 + 68% = 1 + 0,68 = 1,68 Fator de desconto: 1 – x% = 1 – 30% = 1 – 0,3 = 0,7 Fator de desconto: 1 – x% = 1 – 68% = 1 – 0,68 = 0,32 02. Fuvest-SP Uma certa mercadoria, que custava R$ 12,50, teve um aumento, passando a custar R$ 13,50. A majoração sobre o preço antigo é de: APRENDER SEMPRE 7 3 21 1 M at em át ic a 41 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 1,0% 10,0% 12,5% 8,0% 10,8% Resolução Seja f o fator de aumento. Assim, 12,50 f 13,50 f 13,50 12,50 1,08A A⋅ = ⇒ = = O aumento foi de 8%. Alternativa correta: D 03. Em uma loja, o preço que constava na etiqueta de uma camisa era de R$ 100,00. Porém um cliente, ao pagá-la, teve um desconto, pagando por ela o valor de R$ 80,00. Qual é o fator de desconto? Qual é a taxa percentual de desconto? Resolução Fator de desconto: (1 – x%) Vf = (1 – x%) · Vi 80 = (1 – x%) · 100 ( %)( %1( % 80 100 − =( %− =( %)− =)( %x( %( %− =( %x( %− =( % (1 – x%) = 0,8 O fator de desconto é 0,8. (1 – x%) = 0,8 1 – x% = 0,8 1 – 0,8 = x% 0,2 = x% x% = 20% O percentual de desconto é de 20%. 7. Aumentos sucessivos Inflação oficial fecha 2013 em 5,91%, diz IBGE 5,84 5,91 2012 2013 Variação anual do IPCA (em %) O Índice de Preços ao Consumidor Amplo (IPCA), considerado a “inflação oficial” do país, por ser usado como base para as metas do governo, fechou o ano passado em 5,91% – acima da taxa de 5,84% de 2012. A tabela a seguir apresenta os valores corrigidos pelas inflações de 2012 e 2013 para uma mercadoria que, no último dia do ano de 2011, custava R$ 1.000,00. Ano Preço do produto no primeiro dia do ano Percentual de inflação anual Valor a ser reajustado ao final do ano Preço ao final do ano 2012 R$ 1.000,00 5,84% 5,84% · R$ 1.000,00 = R$ 8,40 1,0584 · R$ 1.000,00 = R$ 1.058,40 2013 R$ 1.058,40 5,91% 5,91% · R$ 1.058,40 = R$62,55 1,0591 · R$ 1.058,40 = R$ 1.120,95 O valor R$ 1.120,95, encontrado ao final de 2013, é o re- sultado de dois aumentos sucessivos, um de 5,84% e outro de 5,91%. A correção do preço da mercadoria, referente ao biênio 2012-2013, foi de R$ 120,85, que, percentualmente, é dado por: =120,95 1 000 12,095% . Da tabela, temos: R$ 1.058,40 = 1,0584 · R$ 1.000,00 = = (1 + 5,84%) · R$ 1.000,00 (I) R$ 1.120,95 = (1,0591) · R$ 1.058,40 = = (1 + 5,91%) · R$ 1.058,40 (II) Substituindo (I) em (II), tem-se: R$ 1.120,95 = (1 + 5,91%) · (1 + 5,84) · R$ 1.000,00 ou R$ 1.120,95 = (1,0591) · 1,0584 · R$ 1.000,00 = = 1,12095 · R$ 1.000,00 Logo, o fator de aumento correspondente ao biênio 2012- 2013 é 1,12095. Isto quer dizer que o percentual de inflação acumulada nesse biênio foi de 12,095%. Consideremos um valor inicial Vi, que irá sofrer dois au- mentos sucessivos, um de x1% e outro de x2%. Indicando por V1 o valor após o primeiro aumento e por V2 o valor após o se- gundo aumento, segue: Valor inicial: Vi Valor após o primeiro aumento: V1 = (1 + x1%) · Vi Valor após o segundo aumento: V2 = (1 + x2%) · V1 V2 = (1 + x2%) · V1 V2 = (1 + x2%) · (1 + x1%) · Vi 3 21 1 M at em át ic a 42 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 V2 = (1 + x1%) · (1 + x2%) · Vi O número resultante da expressão (1 + x1%) · (1 + x2%) é o fator de aumento que, aplicado ao valor inicial Vi, fornece, diretamente, o valor final V2. Exemplo O valor de uma mercadoria é R$ 80,00. Determine o va- lor dessa mercadoria após dois aumentos sucessivos, um de 20% e outro de 25%. Resolução Valor inicial: Vi = 80 Valor após o primeiro aumento: V1 = (1 + 20%) ·80 Valor após o segundo aumento: V2 = (1 + 25%) · V1 V2 = (1 + 25%) · V1 V2 = (1 + 25%) · (1 + 20%) · 80 V2 = (1,25) · (1,20) · 80 V2 = 1,5 · 80 V2 = 120 Vf = R$ 120,00 Note que dois aumentos sucessivos, um de 20% e outro de 25%, equivalem a um único aumento de 50%. 01. Uneb-BA O preço do cento de laranja sofreu dois aumentos con- secutivos de 10% e 20% passando a custar R$ 5,28. O preço do cento da laranja antes dos aumentos era de: a. R$ 4,00 b. R$ 3,80 c. R$ 3,70 d. R$ 4,40 e. R$ 4,20 Resolução Seja x o preço de cento de laranja antes dos aumentos. 1º aumento x + 10 % x = 1,1x 2º aumento 1,1x + 20 % 1,1x = 1,1x · (1 + 20 %) = = 1,1 · x · 1,2 = 1,32x ∴ 1,32 x = 5,28 = == =x 5,28 1,32 4 Assim, o preço do cento da laranja antes do aumento era R$ 4,00. Alternativa correta: A APRENDER SEMPRE 8 A. Aumentos sucessivos com mesma taxa percentual Consideremos um valor inicial Vi , que irá sofrer dois au- mentos sucessivos de x%. Indicando por V2 o valor após a apli- cação dos dois aumentos, segue: Valor inicial: Vi Valor após o primeiro aumento: V1 = (1 + x%) · Vi Valor após o segundo aumento: V2 = (1 + x%) · V1 V2 = (1 + x%) · V1 V2 = (1 + x%) · (1 + x%) · Vi V2 = (1 + x%)2 · Vi O número (1 + x%)2 é o fator de aumento que, aplicado ao valor inicial Vi, fornece, diretamente, o valor final V2. Estendendo-se esse raciocínio para n aumentos sucessivos, vem: Valor inicial: Vi Percentual de aumento: x% Valor final após n aumentos sucessivos: Vn V1 = (1 + x%) · Vi V2 = (1 + x%) · V1 = (1 + x%) · (1 + x%) · Vi = (1 + x%)2 · Vi V3 = (1 + x%) · V2 = (1 + x%) · (1 + x%)2 · Vi = (1 + x%)3 · Vi V4 = (1 + x%)4 · Vi Vn = (1 + x%)n · Vi O número (1 + x%)n é o fator de aumento que, aplicado ao valor inicial Vi , fornece, diretamente, o valor final Vn. Exemplo O valor de uma mercadoria é R$ 80,00. Determine o valor dessa mercadoria após três aumentos sucessivos de 20%. Resolução Vn = (1 + x%)n · Vi V3 = (1 + x%)3 · Vi V3 = (1 + 20%)3 · 80 V3 = (1,2)3 · 80 V3 = 1,728 · 80 V3 = 138,24 O valor após os três aumentos sucessivos é de R$ 138,24. 01. Fuvest-SP O preço de certa mercadoria sofre anualmente um acréscimo de 100%. Supondo que o preço atual seja R$ 100,00, daqui a três anos será: a. R$ 300,00 b. R$ 400,00 c. R$ 600,00 d. R$ 800,00 e. R$ 1.000,00 Resolução Se a cada ano ocorre um aumento de 100%, então, a cada ano, o preço é multiplicado por 2. Assim, em três anos, o preço será multiplicado por 8. Alternativa correta: D APRENDER SEMPRE 9 8. Descontos sucessivos 3 21 1 M at em át ic a 43 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 De maneira análoga ao trabalho com aumentos sucessi- vos, faz-se o trabalho com descontos sucessivos: mudando o fator de aumento para o fator de desconto. Consideremos um valor inicial Vi , que irá sofrer dois des- contos sucessivos, um de x1% e outro de x2%. Indicando por V1 o valor após o primeiro desconto e por V2 o valor após o segun- do desconto, segue: Valor inicial: Vi Valor após o primeiro desconto: V1 = (1 – x1%) · Vi Valor após o segundo desconto: V2 = (1 – x2%) ·V1 V2 = (1 – x2%) · V V2 = (1 – x2%) · (1 – x1%) · Vi V2 = (1 – x1%) · (1 – x2%) · Vi O número resultante da expressão (1 – x1%) · (1 – x2%) é o fator de desconto que, aplicado ao valor inicial Vi , fornece diretamente o valor final V2. Exemplo O valor de uma mercadoria é R$ 80,00. Determine o valor dela após dois descontos sucessivos, um de 10% e outro de 25%. Resolução Valor inicial: Vi = 80 Valor após o 1º desconto: V1 = (1 – 10%) · 80 Valor após o 2º desconto: V2 = (1 – 25%) · V1 V2 = (1 – 25%) · V1 V2 = (1 – 25%) · (1 – 10%) · 80 V2 = (0,75) · (0,90) · 80 V2 = 0,675 ·80 V2 = 54 Vf = R$ 54,00 Observe que dois descontos sucessivos, um de 10% e ou- tro de 25%, equivalem a um único desconto de 32,5%. 01. PUC-SP Descontos sucessivos de 20% e 30% são equivalentes a um único desconto de: a. 25% b. 26% c. 44% d. 45% e. 50% Resolução V 1 20 100 1 30 100 vD ( ) ( )= − ⋅ − ⋅ VD = 0,8 · 0, 7 · V = 0,56 · V VD = 0,56 V = Desconto de 44% Assim, o valor de desconto é 44%. Alternativa correta: C APRENDER SEMPRE 10 A. Descontos sucessivos com mesma taxa percentual Consideremos um valor inicial Vi , que irásofrer dois des- contos sucessivos de x%. Indicando por V2 o valor após a apli- cação dos dois descontos, segue: Valor inicial: Vi Valor após o 1º desconto: V1 = (1 – x%) · V Valor após o 2º desconto: V2 = (1 – x%) · V1 V2 = (1 – x%) · V1 V2 = (1 – x%) · (1 – x%) · Vi V2 = (1 – x%)2 ·Vi O número (1 – x%)2 é o fator de desconto que, aplicado ao valor inicial Vi, fornece, diretamente, o valor final V2. Estendendo-se esse raciocínio para n descontos sucessivos, vem: Valor inicial: Vi Percentual de desconto: x% Valor final após n descontos sucessivos: Vn V1 = (1 – x%) ·Vi V2 = (1 – x%) ·V1 = (1 – x%) ·(1 – x%) ·Vi = (1 – x%)2 ·Vi V3 = (1 – x%) · V2 = (1 –x%) ·(1 –x%)2 ·Vi = (1 – x%)3 ·Vi V4 = (1 –x%)4 · Vi Vn = (1 – x%)n ·Vi O número (1 –x%)n é o fator de desconto que, aplicado ao valor inicial Vi , fornece, diretamente, o valor final Vn. Exemplo O valor de uma mercadoria é R$ 80,00. Determine o valor dela após três descontos sucessivos de 20%. Resolução Vn = (1 – x%)n · Vi V3 = (1 – x%)3 ·Vi V3 = (1 –20%)3 ·80 V3 = (0,8)3 · 80 V3 = 0,512 ·80 V3 = 40,96 O valor da mercadoria após os três descontos é de R$ 40,96. 01. Determine o percentual de desconto equivalente a três descontos sucessivos de 10%. Resolução Valor inicial: Vi Percentual de desconto: 10% Valor final após três descontos sucessivos: V3 = (1 –x%)3 ·Vi V3 = (1 –10%)3 · Vi V3 = (0,9)3 ·Vi V3 = 0,729 ·Vi O fator de desconto é 0,729, a taxa percentual de des- conto equivalente é encontrada por 1 – 0,729 = 0,271, e 0,271 é o mesmo que 27,1%. Os três descontos sucessivos são equivalentes a um único desconto de 27,1%. APRENDER SEMPRE 11 9. Aumento e desconto sucessivos Consideremos um valor inicial Vi , que irá sofrer um au- mento de x%, e, em seguida, um desconto de d%. Indicando por Va o valor após o aumento e por Vf o valor após o desconto em Va, segue: 3 21 1 M at em át ic a 44 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 Valor inicial: Vi Percentual de aumento: x% Percentual de desconto: d% Valor final: Vf. Valor após o aumento: Va = (1 + x%) ·Vf Valor final após o desconto em Va: Vf = (1 – d%) ·Va Vf = (1 –d%) ·Va = (1 –d%) ·(1 + x%) ·Vi Vf = (1 – d%)· (1 + x%) ·Vi Como (1 – d%) ·(1 + x%) é igual a (1 +x%) · (1 – d%), não importa a ordem entre a aplicação do aumento e do desconto. Exemplo O valor de uma mercadoria é R$ 80,00. Determine o valor dela após um aumento de 20% seguido de um desconto de 20%. Resolução Valor inicial: Vi = 80 Percentual de aumento: x% = 20% Percentual de desconto: d% = 20% Valor final: Vf Valor após o aumento: Va = (1 + 20%) · 80 Valor final após o desconto: Vf = (1 –20%) · Va Vf = (1 – 20%) · Va = (1 – 20%) · (1 + 20%) · 80 Vf = (1 – 20%) · (1 + 20%) ·Vi Vf = (0,8) · (1,2) ·Vi Vf = 0,96 ·80 Vf = 76, 80 O valor é R$ 76,80. Observar que o processo todo é equivalente a um des- conto, pois o fator final foi de 0,96, que é um número menor que 1 (um). Observe que aplicar um aumento de 20% seguido de um desconto de 20% equivale a um único desconto de 4%. 10. Juro A. Introdução A ideia de juro, bem como a de imposto, é tão antiga que aparece nos registros das primeiras civilizações de que se tem conhecimento. O juro surgiu quando o homem começou a relacionar o di- nheiro com o tempo. Na Anti- guidade, existia a prática de se emprestarem sementes e grãos, e, na colheita do ano seguinte, aquele que os to- mou como empréstimo ficava obrigado a pagar a quantia de sementes, ou grãos, recebida e um adicional, em semen- tes, ou grãos, pelo emprés- timo efetuado. Aí se tem as primeiras noções de juros, bem como a do tempo usado no empréstimo, que no caso é anual. No decorrer do tempo, tan- to o bem que se utilizava nas trocas, como a forma temporal de se cobrarem os juros foram se modificando. Atualmente, utiliza-se o dinheiro (moeda) nas trocas e há diversos tipos de intervalos temporais de cobranças, sendo comuns: men- sal, semestral e anual. B. Definição O juro é um valor adicional que se paga pelo empréstimo de uma quantia durante determinado período. Pode também ser entendido como sendo um aluguel que se paga pelo em- préstimo contraído durante certo tempo. Em geral, será representando pelo símbolo J. É importante observar que tanto a quantia emprestada como o tempo de duração desse empréstimo são elementos básicos para calcular os juros, objeto de estudos da Matemá- tica financeira. C. Conceitos importantes da Matemática financeira a. Capital: também chamado de principal, é o valor mo- netário disponível para empréstimo que pode estar relacionado a algum bem ou ao dinheiro em espécie. Em geral, será denotado pelo símbolo C. b. Taxa de juros: valor expresso na forma percentual que será utilizada sobre o capital para calcular o juro. Em geral, será representada por i. c. Período: espaço de tempo em que o capital ficou apli- cado ou emprestado. Em geral, será simbolizado por t ou n. C1. Períodos e suas siglas: ao dia: a.d. ao mês: a.m. ao bimestre: a.b. ao trimestre: a.t. ao semestre: a.s. ao ano: a.a. d. Montante: também chamado de capital final, é o resul- tado da adição entre o capital e os juros. Em geral, será representado por M. É importante ressaltar que no processo financeiro a taxa de juros e o período utilizado devem estar na mesma unidade. Por exemplo, se a taxa de juros é anual, então o período com- putado deve estar em anos. Na Matemática financeira, destacam-se dois tipos de re- gimes de capitalização: capitalização simples e capitaliza- ção composta. D. Juro simples Pedro emprestou R$ 7.000,00 a um amigo. Combinaram que seria pago juro de 5% ao ano sobre o valor inicialmente emprestado. Após um ano, o amigo devia a Pedro R$ 7.350,00, va- lor correspondente ao empréstimo de R$ 7.000,00 acres- cido do juro devido, 5% de R$ 7.000,00, que equivale a R$ 350,00. Como não ocorreu nenhum pagamento, passado mais um ano, o valor a ser pago tornou-se R$ 7.700,00. Esse novo valor representa os R$ 7.350,00 devidos do ano anterior mais o juro de R$ 350,00. Porém, novamente, não houve pagamento. Ao final do terceiro ano, o amigo de Pedro quitou a dívi- da, que era de R$ 8.050,00, valor esse correspondente aos 3 21 1 M at em át ic a 45 M at em át ic a e su as Te cn ol og ia s EM I-1 5- 20 R$ 7.700,00 devidos do ano anterior mais o juro de R$ 350,00. O total de juros acumulado nos três anos pode ser calcu- lado da seguinte forma: 3 · 5% · R$ 7.000,00 = R$ 1.050,00. A situação descrita ilustra a prática de juro em que os cál- culos ocorrem somente sobre o valor inicialmente empresta- do, conhecida por regime de juros simples. Definição Juro simples: é o regime de capitalização onde o cálcu- lo do juro, em cada período, é feito somente sobre o capital inicial. Exemplo Calcular os juros cobrados sobre um capital de R$ 2.000,00 durante três meses, a uma taxa de juros de 10% a.m. no regime de capitalização simples. Resolução Como o regime de capitalização é simples, a taxa de juros vai incidir somente sobre o capital inicial. Se o período de aplicação fosse de apenas um mês, o juro seria calculado da seguinte forma: J = 10% · 2.000 J = 0,1 · 2.000 J = R$ 200,00 Se o período de aplicação fosse de dois meses, os juros seriam calculados da seguinte forma: J = 10% · 2.000 + 10% · 2.000 J = 2 · (10% · 2.000) J = 2 · 0,1 ·2.000 J = 2 · 200 J = R$ 400,00 Como o período de aplicação é de três meses, os juros são calculados da seguinte forma: J = 10% · 2.000 + 10% ·2.000 + 10% · 2.000 J = 3 ·(10% ·2.000) J = 3 · 0,1 ·2.000 J = 3 ·200 J = R$ 600,00 Em J = 3 · 0,1 · 2.000, temos: Capital (C): 2 000 Taxa de juro ( i ): 0,1 ou 10% Período ( t ): 3 Assim, chamando o capital inicial de C, o período de t, a taxa de juros de i e os juros de J, têm-se: J = C · i · t A taxa de juros (i) e o período (t) devem estar na mesma unidade. O montante (M) é dado por: M = C + J = C + C · i · t = C ·(1 + it) M = C · (1 + it) No exemplo anterior, o montante é: M =
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