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Números primos Um dos conjuntos mais interessantes dentro do conjunto dos números naturais é o conjunto dos números primos. Esses números estão associados a diversos problemas que até hoje desafiam os matemáticos. Um número natural maior que 1 é chamado de número primo, somente se apresenta apenas dois divisores naturais ou seja, 1 e ele próprio. Todo número natural maior que 1, que não é primo, é chamado de número composto. Exemplos: 2 é primo, pois seus divisores naturais são apenas 1 e 2. 3 é primo, pois seus divisores naturais são apenas 1 e 3. 4 não é primo pois apresenta mais de dois divisores naturais, ou seja, 1, 2 e 4. Logo 4 é um número composto. O conjunto dos números primos é infinito. Primos = {2; 3; 5; 7; 11; 13; 17; 19; 23;… } Teorema Fundamental da Aritmética Qualquer número natural maior do que 1, ou é primo ou pode ser escrito de forma única ( desconsiderando a ordem dos fatores) como um produto de números primos ( chamados fatores primos). Usualmente este processo é chamado de decomposição em fatores primos Exemplo: 4 = 2.2 = 22 20 = 2.2.5 = 22. 5 45 = 32. 5 56 = 23. 7 Decomposição em fatores primos Decompondo 630 em fatores primos: 630 = 2.3.3.5.7 = 2. 32. 5.7 Número de Divisores de um número natural Vamos determinar o número de divisores naturais de 20. Podemos facilmente escrever todos os divisores naturais de 20 através de tentativas ou pelos critérios de divisibilidade, dessa forma, temos: Divisores de 20 ⇒ 𝐷(20) = {1; 2; 4; 5; 10; 20}. Observamos neste caso que 20 possui 6 divisores naturais. Mas esse processo seria muito trabalhoso para um número muito maior, neste caso, devemos proceder de outra maneira. Para calcular o número de divisores positivos de um número natural n deve-se decompor esse número em fatores primos, ou, seja: n = 𝑎𝛼 . 𝑏𝛽. 𝑐𝛾…., onde 𝑎, 𝑏, 𝑐, … são primos. O número de divisores naturais é igual ao produto (𝛼 + 1). (𝛽 + 1). (𝛾 + 1)… O total de divisores inteiros (positivos e negativos) é obtido multiplicando o resultado acima por 2. Dessa forma poderíamos obter o número de divisores da seguinte maneira: 20 = 22. 5 = 22. 51 Número de divisores de 20 = (2 + 1). (1 + 1) = 3.2 = 6 divisores naturais. Exercício resolvido 1 - Determine o número de divisores naturais de 300. Resolução Decompondo 300 em fatores primos Para obtermos o número de divisores naturais, em cada expoente acrescentamos 1e multiplicamos o resultado obtido, ou seja: (2 + 1). (1 + 1). (2 + 1) = 3.2.3 = 18 Note que o expoente do fator primo 3 que não aparece é igual a 1. Logo, o número 300 possui 18 divisores naturais. Observação: Dentro do conjunto dos números inteiros, para cada divisor positivo existe um divisor negativo, dessa forma, o número de divisores inteiros de 300 é igual a 2 × 18 = 36 divsores. Mínimo Múltiplo Comum (MMC) Um número inteiro é um múltiplo comum de dois números naturais dados, se ele é simultaneamente múltiplo de ambos os números. O menor múltiplo comum entre dois ou mais números, diferentes de zero, é chamado de Mínimo Múltiplo Comum desses números. Considere os conjuntos abaixo: Múltiplos de 12: 𝑀(12)∗ = {12; 24; 36; 48; 60; 72; 84; 96,108 … } Múltiplos de 18: 𝑀(18)∗ = {18; 𝟑𝟔; 54; 𝟕𝟐; 90; 𝟏𝟎𝟖… . } Observe que 12 e 18 possuem múltiplos comuns (36;72;108;...) e que o menor deles é 36. Dizemos então que 36 é o mínimo múltiplo comum entre 12 e 18. Processo da Decomposição Simultânea Determinar o mínimo múltiplo comum de 15, 24 e 60. Dessa forma, o mínimo múltiplo comum é o produto dos fatores primos encontrados, ou seja: MMC(15, 24, 60) = 2.2.2.3.5 = 120 Máximo Divisor Comum (MDC) Dados dois números inteiros 𝑎 e 𝑏, não simultaneamente nulos, diremos que 𝑑 ∈ ℤ é um divisor comum de 𝑎 e 𝑏 se 𝑑 é simultaneamente divisor de 𝑎 e de 𝑏. O maior divisor comum de dois ou mais números é chamado de Máximo Divisor Comum desses números. Considere os conjuntos abaixo: Divisores de 12: 𝐷(12) = {𝟏; 𝟐; 𝟑; 4; 𝟔; 12} Divisores de 18: 𝐷(18) = {𝟏; 𝟐; 𝟑; 𝟔; 9; 18} Observe que 12 e 18 possuem divisores comuns (1;2;3;6) e que o maior deles é 6. Neste caso dizemos que 6 é o máximo divisor comum entre 12 e 18. Processo da Decomposição Simultânea Determine o máximo divisor comum entre 160 e 240. Para determinarmos o MDC, multiplicamos apenas os fatores primos que dividem os dois números de cada linha. Neste caso, temos: MDC(160, 240)=2.2.2.2.5 = 80. Observação: Se o Máximo Divisor Comum entre dois números for igual a 1 , neste caso, dizemos que esses números são primos entre si. Propriedade O produto entre dois números 𝑎 e 𝑏 é igual ao produto entre o mínimo múltiplo comum e o máximo divisor comum entre esses números, ou seja, 𝑀𝑀𝐶(𝑎, 𝑏). 𝑀𝐷𝐶(𝑎, 𝑏) = 𝑎. 𝑏 Exemplo: ●𝑀𝑀𝐶(12,18) = 36 ●𝑀𝐷𝐶(12,18) = 6 𝑀𝑀𝐶(12,18).𝑀𝐷𝐶(12,18) = 12.18 36.6 = 12.18 216 = 216 Problemas resolvidos 01- As cidades de Cuiabá, Rondonópolis e Poconé realizam festas periódicas. Cuiabá realiza festas de 9 em 9 meses; Rondonópolis , de 12 em 12 meses e Poconé de 15 em 15 meses. Se em janeiro de 2008, as três cidades realizaram essas festas nesse mês, qual o próximo ano em que isto ocorrerá novamente, ou seja, quando as festas das três cidades ocorrerão novamente num mesmo mês? Observe que após a realização das festas em janeiro de 2008, as próximas festas em Cuiabá ocorreram em períodos múltiplos de 9, em Rondonópolis, em períodos múltiplos de 12 e em Poconé, em períodos múltiplos de 15, ou seja: Cuiabá: 9, 18, 27, 36, ... Rondonópolis: 12, 24, 36, 48, ... Poconé: 15, 30. 45,60, ... Note que no 36º mês ocorrem as festas da cidade de Cuiabá e Rondonópolis, porém não acontecerá a festa em Poconé. Então, estamos procurando um mês que seja múltiplo de 9, 12 e 15 simultaneamente e deve ser o menor possível, pois queremos o próximo mês em que acontecerão as três festas, ou seja, estamos procurando Mínimo Múltiplo Comum entre 9,12 e 15. Dessa forma: 9, 12, 15 2 9, 6, 15 2 9, 3, 15 3 3, 1, 5 3 1, 1, 5 5 1, 1 1 𝑀𝑀𝐶(9,12,15) = 2.2.3.3.5 𝑀𝑀𝐶(9,12,15) = 22. 32. 5 = 180 Como 180 meses correspondem há exatos 15 anos, as festas dessas três cidades ocorrerão num mesmo mês novamente, em janeiro de 2023. 02- Para levar os alunos de certa escola a um museu, pretende-se formar grupos que tenham quantidades iguais de alunos e de modo que, em cada grupo, todos sejam do mesmo sexo. Se nessa escola estudam 840 rapazes e 980 garotas e cada grupo deverá ser acompanhado de um único professor, determine: a) O número máximo de alunos em cada grupo. Note que procuramos um número que divida simultaneamente 840 e 960, e este deve ser o maior possível, pois desejamos o máximo de alunos em cada grupo. Logo, estamos procurando o Máximo Divisor Comum entre 840 e 960. Para obtermos o 𝑀𝐷𝐶(840,960), podemos utilizar um processo mais prático e semelhante a decomposição em fatores primos. Neste processo devemos dividir os dois números apenas por fatores que dividam os dois simultaneamente e não é necessário que sejam fatores primos. Dessa forma, temos: 840, 960 10 84, 96 2 42, 48 6 7, 8 𝑀𝐷𝐶(840, 960) = 10.2.6 = 120 Dessa forma, cada grupo deve ter 120 alunos. b) O número de professores que acompanharão esses grupos. Dividindo 840 por 120 obtemos 7 grupos de rapazes e dividindo 960 por 120, obtemos 8 grupos de garotas. Logo, serão necessários 7 + 8 = 15 professores para acompanhar esses grupos. Observe que a quantidade de grupos pode ser obtida na última linha do processo de decomposição. Observe também que essa é a menor quantidade possível de grupos. ● Observação: Se o máximo divisor entre dois números for igual a 1, dizemos que essesnúmero são primos entre si. Exemplo: 4 e 9 são primos entre si, porque 𝑀𝐷𝐶(4,9) = 1
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