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1 SEIZEN YAMASHIRO Licenciado em Matemática pela Faculdade de Filosofia Ciências e Letras da Universidade Presbiteriana Mackenzie-São Paulo 1964 Mestre em Matemática pela Pontifícia Universidade Católica-PUC-São Paulo 1991 Professor Decano da Academia de Polícia Militar do Barro Branco: Lecionou Matemática e Estatística no período de 01/08/1970 a 11/02/2008 Professor Pleno na Faculdade de Tecnologia de São Paulo – FATEC SP: Lecionou Cálculo e Estatística no período de 29/02/1980 a 11/02/2008 Leciona no Curso de Reforço para alunos ingressantes na FATEC SP no início de todos os semestres desde 1997 SUZANA ABREU DE OLIVEIRA SOUZA Bacharel em Matemática pela Universidade Federal do Rio de Janeiro – 1986 Mestre em Ciências: Matemática Aplicada pela Universidade de São Paulo – 1992 Doutora em Ciências: Matemática Aplicada pela Universidade São Paulo Professora Pleno na Faculdade de Tecnologia de São Paulo - FATEC SP desde fevereiro/92 Professora Adjunto na Universidade Presbiteriana Mackenzie, desde agosto/2006 Professora Adjunto II no Centro Universitário Padre Sabóia de Medeiros (FEI), desde set/2006 Professora titular no Centro Universitário Nove de Julho (UNINOVE) e professora do programa de mestrado em Educação, de abril de 2003 a dezembro de 2004 Professora do Curso de Reforço para alunos ingressantes na FATEC SP no início de todos os semestres desde 1997 2 Curso de Reforço Mensagem e orientação ao estudante 1. O objetivo deste pequeno texto é motivá-lo a adquirir o hábito de estudo, a compreender e a gostar da Matemática, ingrediente de muitas das mais elevadas realizações da mente humana. 2. Relembraremos e passaremos muitas informações básicas e relevantes da Matemática que o ajudarão a compreender melhor o curso inicial de Cálculo Diferencial e Integral. 3. Foram selecionados exercícios que requerem simplificações de expressões envolvendo álgebra e trigonometria que serão utilizados diretamente ou indiretamente, nos cálculos de limites, derivadas e integrais. 4. Através da resolução de exercícios específicos em ordem crescente de dificuldade, pretendemos efetuar uma revisão e fixação dos conhecimentos básicos e fundamentais para a aprendizagem dos assuntos do Curso Superior. 5. Orientação para o estudo em GERAL: 1º) assiduidade às aulas, inclusive nas de reforço; 2º) estudar diariamente, mesmo que por reduzido espaço de tempo, resolvendo todos os exercícios propostos; 3º) revisar e acompanhar os exercícios resolvidos. 3 Conteúdo Conteúdo ........................................................................................................................... 3 CAPÍTULO 1 ............................................................................................................... 7 Conjuntos Numéricos ................................................................................................... 7 1. Conjunto dos números naturais: N ................................................................... 7 2. Conjunto dos números inteiros: Z .................................................................... 7 3. Conjunto dos números racionais: Q ................................................................. 7 4. Conjunto dos números irracionais: Q’ ............................................................. 7 5. Conjunto dos números reais: R ......................................................................... 7 6. Representação Geométrica: a reta real R ........................................................ 7 7. Operações no conjunto R ................................................................................... 8 8. Relação de Igualdade ......................................................................................... 8 8.1 Propriedade aditiva e multiplicativa de igualdade................................................... 9 8.2 Propriedade do cancelamento .................................................................................. 9 9. Relação de Desigualdade .................................................................................... 9 9.1 Princípio da tricotomia ............................................................................................... 9 9 10. Algumas Observações..................................................................................... 10 11. Regra dos sinais nas operações em R ............................................................ 10 11.1 Adição e Subtração ................................................................................................. 10 11.2 Multiplicação e Divisão .......................................................................................... 12 11.3 Propriedades: .......................................................................................................... 14 11.3.1 Regras de sinal ..................................................................................................... 14 11.3.2 Anulamento ......................................................................................................... 14 12. Operações com frações ................................................................................... 14 12.1 Igualdade de frações .............................................................................................. 15 12.2 Frações equivalentes .............................................................................................. 15 12.3 Adição e subtração de frações ............................................................................... 16 12.4. Multiplicação e divisão de frações .......................................................................... 1 12.5 Representação decimal das frações ....................................................................... 19 4 12.6 Representação fracionária dos números decimais ............................................... 21 Exercícios Resolvidos ...................................................................................................... 24 Exercícios Propostos ....................................................................................................... 26 13. Potenciação ...................................................................................................... 28 Exercícios Resolvidos ...................................................................................................... 29 Exercícios Propostos ....................................................................................................... 31 14. Radiciação ....................................................................................................... 32 Exercícios Resolvidos ...................................................................................................... 33 Exercícios Propostos ....................................................................................................... 34 15. Produtos Notáveis ........................................................................................... 36 Exercícios Resolvidos ...................................................................................................... 38 Exercícios Propostos ....................................................................................................... 40 16. Fatoração ......................................................................................................... 42 Exercícios Resolvidos ...................................................................................................... 44 Exercícios Propostos ....................................................................................................... 51 Exercício de revisão ........................................................................................................ 54 17. Intervalos .........................................................................................................58 18. Módulo de um número real ........................................................................... 59 19. Propriedades da relação de igualdade .......................................................... 59 CAPÍTULO 2 ............................................................................................................. 60 Operações com conjuntos ........................................................................................... 60 1. Reunião (ou união) de conjuntos............................................................... 60 2. Intersecção de conjuntos ............................................................................ 60 3. Diferença de conjuntos............................................................................... 61 4. Complementar de B em A ......................................................................... 61 CAPÍTULO 3 ............................................................................................................. 62 Relações e Funções ..................................................................................................... 62 1. Função Constante ............................................................................................. 63 2. Função Afim (ou função polinomial do 1 o Grau) .......................................... 64 3. Função Quadrática ou função do 2 o grau ........................................................ 65 4. Função Modular ............................................................................................... 67 5. Função Exponencial ......................................................................................... 67 5.1 Equação Exponencial ................................................................................................ 68 5.2 Inequação Exponencial ............................................................................................. 68 6. Logaritmo .......................................................................................................... 69 7. Função Logarítmica ......................................................................................... 70 5 7.1 Equações Logarítmicas ............................................................................................. 71 7.2. Inequações Logarítmicas ......................................................................................... 72 7.3 Logaritmos Decimais ................................................................................................ 73 CAPÍTULO 4 ............................................................................................................. 75 Trigonometria ................................................................................................................. 75 1. Noções Fundamentais de Trigonometria no Triângulo Retângulo ......................... 75 2. Arcos e Ângulos ..................................................................................................... 76 3. Funções Trigonométricas ..................................................................................... 79 4. Redução ao Primeiro Quadrante ............................................................................. 80 5. Redução ao 1 º octante ( 1 º oitante ) ....................................................................... 82 6. Relações Fundamentais da Trigonometria ............................................................. 83 7. Transformações trigonométricas ............................................................................ 83 8. Consequências das fórmulas de adição .................................................................. 84 9. Transformação em produto ou Fatoração Trigonométrica ..................................... 85 10. Resolução de Triângulos ...................................................................................... 86 Exercícios Resolvidos ...................................................................................................... 90 Exercícios Propostos ....................................................................................................... 95 Apêndice 1 ...................................................................................................................... 97 1. Nove Fora ............................................................................................................... 97 2. Raiz Quadrada ........................................................................................................ 99 3. Raíz Cúbica .......................................................................................................... 103 Apêndice 2 .................................................................................................................... 106 1. Sequências ............................................................................................................ 106 2. Progressão Aritmética (P. A.) .............................................................................. 106 3. Progressão Geométrica (P. G.) ............................................................................. 107 Apêndice 3 .................................................................................................................... 110 Aplicações de simplificações algébricas em Cálculos de Limites Indeterminados.. 110 Apêndice 4 .................................................................................................................... 114 1. Número primo ...................................................................................................... 114 2. Número composto ................................................................................................ 114 3. Propriedade dos números primos ......................................................................... 114 Apêndice 5 .................................................................................................................... 115 1. Sistema Métrico Decimal ..................................................................................... 115 1.1 Medidas de comprimento ............................................................................. 115 1.2 Milha Marítima ............................................................................................ 116 1.3 Segundo Luz .................................................................................................. 116 1.4 Medidas de Precisão ..................................................................................... 116 6 1.5 Polígonos ........................................................................................................ 116 1.6 Comprimento ou perímetro da circunferência .......................................... 116 2. Unidades de área ................................................................................................... 117 3. Medidas agrárias ................................................................................................... 117 4. Unidade legal de volume ...................................................................................... 118 5. Medidas de capacidade ......................................................................................... 119 6. Unidade legal de massa ........................................................................................ 119 7. Densidade ou massa específica............................................................................. 121 8. Sistemas de Medidas não-decimais ...................................................................... 123 9. Sistema Inglês de Medidas (S.I.M.) ..................................................................... 125 10. Grau Fahrenheit .................................................................................................. 127 Apêndice 6 ....................................................................................................................130 Álgebra ..................................................................................................................... 130 Fórmulas da Geometria ............................................................................................ 131 Trigonometria ........................................................................................................... 132 Geometria Analítica .................................................................................................. 134 Formulário de derivadas ........................................................................................... 135 Fórmulas de derivadas e integrais ............................................................................ 136 Alfabeto Grego ......................................................................................................... 137 Alfabeto japonês ....................................................................................................... 138 A escrita japonesa ..................................................................................................... 139 7 CAPÍTULO 1 Conjuntos Numéricos 1. Conjunto dos números naturais: N N = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, ...} N N* = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ...} , 0 N * 2. Conjunto dos números inteiros: Z Z = {... –3, -2 ,-1, 0 , 1, 2, 3,...}, 0 Z* Obs.: Z Zahlen = número em alemão 3. Conjunto dos números racionais: Q Q = { a/b | a Z e b Z* } Ex.: 7/4 = 1,75; 18/3 = 6 ; -5/2 = -2,5 ; 5/9 = 0,555... 4. Conjunto dos números irracionais: Q’ Q’={ x | x a / b } Exemplos: ...5907182818284,2 ...1415926535,3 ...4142135624,12 e 5. Conjunto dos números reais: R RQ' R,QZN :Obs }irracionalou racional número é |{' xxQQR Comparação de números reais: . b aou baou b a então R b , a , b) ( , a 6. Representação Geométrica: a reta real R Consideramos um ponto fixo O, chamado origem e um outro ponto fixo U, à direita de O chamado ponto unidade pertencentes à reta r. A distância entre O e U é chamada distância unitária. 8 Cada ponto P na reta r é associado a uma coordenada x representando sua distância orientada de origem O.Chamaremos o conjunto de todas essas coordenadas x de conjunto dos números reais R. Entre o conjunto dos números reais e uma reta, pode-se estabelecer uma correspondência biunívoca de tal modo que a cada número real x corresponda um e um só ponto da reta e reciprocamente, cada ponto da reta corresponda um e um só número real. 7. Operações no conjunto R No conjunto R são possíveis as operações de adição, subtração, multiplicação e divisão (com divisor ≠ 0) e são válidas as seguintes propriedades estruturais: (a), (b), (c), a, b, c, R Adição Multiplicação Fechamento: (a + b) R Comutativa: a + b = b + a Associativa: (a + b) + c = a + (b + c) Elemento neutro: a + 0 = 0 + a = a Elemento oposto: a + (–a) = 0 Fechamento: (a.b) R Comutativa: a.b = b.a Associativa: (a.b). c = a.(b.c) Elemento neutro: a.1 = 1.a = a Elemento inverso: 1 a. 1 (a 0) a 8. Relação de Igualdade Consideremos dois conjuntos A e B de elementos quaisquer e sejam a e b os respectivos números de elementos. Dois casos podem, ocorrer: 1º) Entre A e B pode-se estabelecer uma correspondência biunívoca. Diz-se, neste caso que A e B possuem o mesmo número de elementos e escreve-se a = b, que se lê “a é igual b” e a relação é denominada Relação de Igualdade (a e b são numerais do mesmo número). 2º) Entre A e B não se pode estabelecer uma correspondência biunívoca. Diz-se, neste caso, que o número de elementos de A e B são diferentes e escreve-se a ≠ b que se lê “a é diferente de b”. Distributiva a.(b+c) = a.b + a.c (b+c). a = b.a + c.a 9 8.1 Propriedade aditiva e multiplicativa de igualdade Regra da Balança ou do equilíbrio Se a = b, então a+c = b+c e ac = bc 8.2 Propriedade do cancelamento Se a+c = b+c, então a = b e se ac = bc e c ≠ 0, então a = b. 9. Relação de Desigualdade As relações < (menor) e > (maior) são denominadas Relações de Desigualdade. Existem ainda duas outras relações de desigualdade: ≤ (menor ou igual): a ≤ b → a < b ou a = b ≥ (maior ou igual): a ≥ b → a > b ou a = b 9.1 Princípio da tricotomia Se x e y são quaisquer números reais, então uma e somente uma das afirmativas abaixo é verdadeira: 1º) x < y 2º) x > y ou 3º) x = y Se fixarmos y = 0 no princípio da tricotomia, observamos que uma e somente uma das condições abaixo é verdadeira: 1º) x < 0, x é um número real negativo 2º) x > 0, x é um número real positivo 3º) x = 0, x é nulo Exemplos: 1. Utilizando propriedade, mostre que se De fato, de ab = c, utilizando 8.1, temos c ab = c a = b 1 1 ab. = c. b b c 1 a.1 = . 1 b c a = b 10 2. Mostre que, utilizando as propriedades estudadas. Resolução: Façamos 13.9 = 117 2.59 = 118, portanto 117 118, 13.9 2.59 13.9 2.59 : (9.59), temos 9.59 9.59 13 2 2 13 x.( 1) 59 9 9 59 10. Algumas Observações Observação sobre a operação divisão: 8 2 . 4 pois 4 2 8 0 2 . 0 pois 0 2 0 4 nenhum número ( operação inexistente) ; pois, (nenhum número) . 0 4 0 0 0 . número)(qualquer pois indeter.) resultado ( número 0 0 Não existe divisão por zero açãoindetermin de símbolo 0 0 11. Regra dos sinais nas operações em R 11.1 Adição e Subtração a) As operações de adição e subtração que serão indicadas pelos sinais “+” e “–” de dois números reais quaisquer, podem ser definidas através da reta numerada ou reta real. b) Todo movimento à direita na reta numerada será descrito por números positivos e todo movimento à esquerda será descrito por números negativos. 2 13 < 9 59 11 c) Existe um mesmo comportamento (conhecido pelo nome de isomorfismo entre os números inteiros aritméticos (0, 1, 2, 3, 4,...) e os números inteiros, não negativos (0, +1, +2, +3, +4,...). Vamos ver alguns exemplos da adição: 1º) 2º) 3º) 4º) Vamos ver alguns exemplos da subtração: A relação existente entre a subtração e a adição de números reais é a mesma que conhecemos para a adição e subtração de números reais, isto é são operações inversas. a – b = d d + b = a 12 1º) 11.2 Multiplicação e Divisão Multiplicação: Vamos destacar alguns conceitos: 1º) o produto de dois números reais é um número real; 2º) podemos estabelecer uma correspondência biunívoca entre os dois conjuntos numéricos: dos inteiros aritméticos e dos inteiros não-negativos; 0 1 2 3 4 5 6, ... ↕ ↕ ↕ ↕ ↕ ↕ ↕ 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6, ... 3º) valem as seguintes propriedades estruturais: - comutativa: a × b = b × a - anulamento: a × 0 = 0 - distributiva: a × (b + c) = a × b + a × c Exemplos: 1º) o produto de dois números positivo é um número positivo (+3) × (+4) = (+12) ↓ ↓ ↑ 3 × 4 = 12 2º) o produto de um número positivo por zero é zero 0 × (+4,5) = 0 ↓ ↓ ↑ 0 × 4,5 = 0 3º)o produto de um número negativo por zero é zero. (–2) × 0 = (pela propriedade comutativa) = 0 × (–2) = 0 (pela propriedade do anulamento) 13 4º) o produto de um número positivo por um número negativo é um número negativo Justificativa: (+3 ) × (–2) = ? (+3) × 0 = 0 (propriedade de anulamento) (+3) × [(+2) + (–2)] = 0 (foi escrito 0 = (+2) + (–2), para introduziro nº (–2) (+3) × (+2) + (+3) × (–2) = 0 (propriedade distributiva) (+6) + (+3) × (–2) = 0 (+6) + ? = 0 (pela existência do elemento inverso aditivo) (+3) × (–2) = (–6) ou (+3) × (–2) = (–2) × (+3) = –6 5º) o produto de dois números negativos é um número positivo; Justificativa: (–3) × (–4) = ? (propriedade do anulamento) (–3) × [(–4) + (+4)] = 0 (introduzimos (–4) através de (–4) + (+4) =0) (–3) × (–4) + (–3) × (+4) = (propriedade distributiva) (–3) × (–4) + (–12) = 0 (–3) × (–4) = (+12) Divisão: A relação existente entre a divisão e a multiplicação de números reais é a mesma para a multiplicação e divisão de números reais, isto é, são operações inversas: a : b = c c × b = a, b ≠ 0, Observação: a regra dos sinais para a divisão será a mesma da operação multiplicação. Exemplos: 1º) (–8) : (+4) = (–2) (–2) × (+4) = (–8) 2º) (–8) : (–4) = (+2) (+2) × (–4) = (–8) 3º) 1 2 3 1 3 2 3 : 4 2 4 1 2 14 4º) 11.3 Propriedades: 11.3.1 Regras de sinal Para quaisquer a e b reais tem-se: 1º) – (–a) = a 2º) (–a) b = – (ab) = a (–b) 3º) (–a)(–b) = ab Exemplos: a) – (–5) = 5; b) (–3) 4 = 3 (–4) = – (3.4) = –12; c) (–6)( –5) = 6.5 = 30 11.3.2 Anulamento Qualquer que seja a real, temos: Fator nulo: a.0 = 0.a =0, de fato a.0 + 0 = a.0 = a (0+0) = a.0 + a.0 Observando o primeiro e o último membro, podemos concluir que a.0 = 0. Produto nulo: Sendo a e b números reais, tem-se: Se ab = 0, então a = 0 ou b = 0 ou a = b = 0 12. Operações com frações Fração é o quociente de b por a, onde a ≠ 0, indicado por ou b/a, é definida por b é denominado numerador e a o denominador da fração. Exemplos: 1º) 1 ( 0,4) : ( 0, 4) 5 2,0 5 ou 4 5 20 2 10 1 10 b , ab 1 b. , a a 4 1 4. 5 5 15 2º) 3º) 4º) Obs: Qualquer número real pode ser escrito como uma fração aparente. Ex: 12.1 Igualdade de frações a c ad bc b d b 0, d 0 De fato, pela regra da balança 8.1 temos: 1º) 2º) 12.2 Frações equivalentes De podemos escrever a propriedade fundamental de um número fracionário. O valor de uma fração não altera se multiplicamos ou dividimos o numerador e o denominador dessa fração por um número não nulo. Diremos nesse caso que obtivemos frações equivalentes. Exemplos: 1º) (simplificação de fração) a b 1 a b . a b , c 0 c c c c b 1 .b a b a b a 1 a. 1 a a a a 1 x(b.d)a c a.bd c.bd ad cb ou ad bc b d b d : (bd) ad bc a cad bc bd bd b d a ac consequências de abc bac , b bc b 0, c 0 a ac , b bc 21 21: 7 3 28 28 : 7 4 16 2º) 3º) Exercício resolvido. Simplifique: Resolução: ou calculando mdc (98, 84), utilizando o Teorema Fundamental da Aritmética: qualquer número inteiro positivo maior que 1 tem uma única decomposição (a menos da ordem dos fatores) como produto de números primos, chamada decomposição prima do número. 98 2 84 2 49 7 42 2 7 7 21 3 1 7 7 98 = 2 7² 1 84 2² 3¹ 7¹ 12.3 Adição e subtração de frações Para adicionar ou subtrair frações com o mesmo denominador, basta adicionar ou subtrair os numeradores e manter o denominador comum. De fato: a b 1 1 1 a b a. b. (a b) c c c c c c Exemplos: 1º) 2º) Para adicionar ou subtrair frações de denominadores diferentes basta transformá- las em frações equivalentes com denominadores iguais e em seguida aplicamos o caso anterior. 5 5 10 50 0,5 50% 10 10 10 100 1 2 3 ....... 2 4 6 98 84 98 98 : 2 49 : 7 7 84 84 : 2 42 : 7 6 1 1mdc 98,84 2 7 14 98 98 :14 7 Logo 84 84 :14 6 13 3 13 3 16 : 4 4 + = 4 4 4 4 4 : 4 1 5 1 5 1 4 : 2 2 = 6 6 6 6 : 2 3 17 De fato: a c a.d c.b ad cb ad cb b d b.d d.b bd bd bd b 0, d 0, Processo prático: Calculamos o mínimo múltiplo comum dos denominadores e em seguida dividimos o mmc (bd) pelo denominador de cada fração, multiplicamos o resultado pelo numerador correspondente. Exemplos: 1º) 3 1 5 3 1 5 , 4 6 1 4 6 5 12 3 3 1 2 12 60 9 2 12 67 7 5 12 12 fração imprópria número misto Verificação: * (*) mmc(50,2,4) 100 2º) 12.4. Multiplicação e divisão de frações a) Para multiplicar duas frações, multiplicam-se os numeradores entre si e da mesma forma os denominadores. Se b ≠ 0 e d ≠ 0, então Exemplos: 1º) 7 5 12 7 67 5 12 12 12 mmc (1,4,6) = 12 1,4,6 2 1,2,3 2 1,1,3 3 1,1,1 12 3 4 1 7 2 1 7 4% 0,5 1 4 100 2 4 50 2 4 4 50 175 129 1, 29 100 100 a c ac . b d bd 7 5 7 5 12 7 67 5 12 1 12 12 12 3 5 3.5 15 . 4 7 4.7 28 18 2º) 3º) b) Para dividir uma fração por outra, deve-se multiplicar a primeira pela fração obtida da segunda permutando numerador e denominador, isto é, multiplicando a primeira fração pelo inverso da segunda fração. De fato, temos: a a d a d . . a db b c b c . c c d 1 b c . d d c a c a d Logo : . b d b c Exemplos: 1º) 2º) 3º) 4º) 5º) 3 5 3 15 3 5 . . 3 número misto 4 1 4 4 4 fração imprópria 2 2 1 3 6 9 6 10 6.10 2.2 4 : . : 5 10 5 9 5.9 1.3 3 a a b a c ac : . b 1 c 1 b b c 1 4 2 12 1 0,5 : 0, 25 5 25 5 100 1.4 : . 2 10 100 10 25 2.1 a a c a 1 ab : . c b 1 b c bc 1 1 2 : 3 4 5 9 16 9 5 45 : . 4 5 4 16 64 2 3 1 1 4 15 4 . 15 2 . 3 . 6 5 2 5 . 2 1 19 12.5 Representação decimal das frações Consideremos um número racional tal que p não é múltiplo de q, ou seja é uma fração irredutível. Para escrevê-lo na forma decimal, basta efetuar a divisão do numerador pelo denominador. Nesta divisão podem ocorrer dois casos: 1º) O número decimal obtido possui, após a vírgula, um número finito de algarismos (não nulos). Exemplos: a) 2 0,4 5 b) 1 0,25 4 c) 3 0,15 20 d) 7 1,75 4 Esses números racionais são denominados decimais exatos. 2º) O número decimal obtido possui, após a vírgula, infinitos algarismos (nem todos nulos), que se repetem periodicamente: Exemplos: a) b) c) d) e) Esses números racionais são denominados decimais periódicos, ou dízimas periódicas, em cada um deles, os números que se repetem formam a parte periódica ou período da dízima. p , q p q 1 0,333... 0,3 3 5 0,555... 0,5 9 4 0,121212... 0,12 33 37 1,2333... 1, 23 30 2 0,00222... 0,002 900 20 Quando uma fração é equivalente a uma dízima periódica, a fraçãoé denominada fração geratriz da dízima periódica. Para sabermos se uma fração irredutível equivale a um decimal exato ou uma dízima periódica, basta decompor o denominador em fatores primos: a) A fração equivale a um decimal exato se o denominador contiver apenas os fatores 2 ou 5; b) A fração equivale a uma dízima periódica se o denominador contiver algum fator diferente 2 e de 5; Exemplos: 1º) 20 2 10 23 decimal exato 5 520 1 30 20 3 de fato 100 0,15 0,15 20 0 2º) 30 2 15 337 5 530 1 37 a fração gera uma dízima periódica, de fato 30 37 30 70 1,233... de fato 100 100 10 37 1, 233... 30 21 12.6 Representação fracionária dos números decimais 1º) O número é decimal exato Transformamos o número em uma fração cujo numerador é o número decimal sem a vírgula e o denominador é formado pelo número 1 seguido de tantos zeros quantas forem as casas decimais do número decimal dado, ou seja, potência de base 10 cujo expoente é o número de casas decimais. Exemplos: a) 2 1 0,2 10 5 b) 210 154 77 1,54 100 50 c) 310 3045 3,045 1000 d) 310 25 1 0,025 1000 40 2º) O número é uma dízima periódica Podemos utilizar seguintes procedimentos: a) Pela transformação algébrica b) Pela regra prática c) Pelo limite da soma de uma progressão geométrica (P.G.) decrescente a.1) Seja a dízima 0,444... 0, 4 Façamos x 0,444... 1 e multipliquemos ambos membros por 10: 10x 4,444... 2 , subtraindo as igualdades, membro a membro, a primeira 1 da segunda 2 : 10x x 4,444... 0, 44 4... 9x 4 4 x 9 4 Logo 0,444 0,4 fração geratriz 9 a.2) Seja a dízima 1,232323... 1,23 Façamos x 1,232323... 1 e 100x 123,2323... 2 , subtraindo, membro a membro temos 2 1 : 100x x 123,2323... 1,2323... 99x 122 22 122 x fração geratriz 99 122 Logo 1,232323... 1,23 99 Para concluir a regra prática, façamos: G 1,232323 G 1 0,232323 x x 0,232323 1 100x 23,232323 2 2 1 23 99x 23 x 99 23 23 G 1 1 geratriz 99 99 a.3) Seja a dízima 2, 3050505... Consideremos G = 2 + 0, 3050505... x = 0, 3050505... (1) 10x = 3, 050505... (2) → (3) – (2) 1000x = 305, 050505... (3) 990x = 305 – 3 305 3 x * 990 302 2 990 302 G 2 990 990 2289 990 b) Regra Prática b.1) Para a dízima periódica simples período 4 4 Fração geratriz um 9 para cada algarismo do período 9 b.2) 4 0,444 9 23 122 1,232323 1,23 1 99 99 23 b.3) 305 3 302 2282 2 2 990 990 990 * * * * * parte não periódica , parte periódica parte não periódica 9 9 0 305 3 302 302 2282 2 2 2 990 990 990 990 (*) um “9” para cada algarismos da parte periódica (**) um “0” para cada algarismo da parte não periódica c) c.1)0,4444... = 1 PG descresente 4 a 0,4 10 0,4 0,04 0,004 0,04 1 q 1 0,40 10 1 4 4 a 410 10geratriz 1 91 q 9 1 10 10 c.2)1,232323... = 1 PG 23 a 0,23 100 1 0,23 0,0023 0,000023 0,0023 1 q 1 0,23 100 1 23 23 a 23 122100 100 1 1 1 1 1 991 q 99 99 1 100 100 c.3) 2,305005505... = 1 PG 5 a 0,005 1000 2 0,3 0,005 0,00005 0,00005 1 q 1 0,00500 100 2,3050505 2,305 1 n a limSn limite da soma de P.G. decrescente 1 q 24 5 5 31000 1000 2 0,3 2 1 9910 1 100 100 3 5 297 5 2 2 10 990 990 302 1980 302 2282 2 990 990 990 Exercícios Resolvidos: 1. R R 3 9 4 5 :5 3 9 4 1 1 4 5 10 :5 1 4 5 2 60 45 16 10 99 19 4 ou 4,95 20 20 20 2. R R 5 11 12 : 2 3:3 1 3 10 : 2 18 :3 5 11 6 1 150 110 36 5 1 3 5 6 30 71 11 2 ou 2,37 2,366666... 2,36 30 30 dízima periódica composta; ou Geratriz 3. R R 3:3 75 : 25 1 0,2555... 9 : 3 100 : 25 1 25 2 3 1 1 23 3 1 3 90 4 3 1 90 4 60 180 46 135 151 180 180 3,90, 4 2 3, 45, 2 2 3, 45,1 3 1, 15, 1 3 1, 5, 1 5 1, 1, 1 180 Observação: Determinação da fração geratriz das dízimas periódicas. 1 4 3 2 0,5 4 5 2 3 5 3 1,2 3 18 36 3 33 11 2 2 2 90 90 30 0,333... 1, 25555... 0,75 25 I. pela regra a) b) II. pela equação Façamos: a) b) III. pela P.G.: a) b) 0, 255555... = 0,2 + 0,05 + 0, 005 + ... P.G. 1 1 5 5 ... 5 100 1000 5 1 a , q 100 10 3 3 0,333... 0,3 9 9 25 2 23 0,2555... 0, 25 90 90 x 0,333... 0,3 10x 3,333... 3 0,3 3 Logo 10x x 3 0,3 0,3 3 9x 3 x 9 x 0,2555... 0, 25 10x 2,5... 100x 25,5 90x 23 23 x 90 1 n a limSn 1 q 1 3 a 0,3 10 0,333... 0,3 0,03 0,003 0,03 1 q 0,30 10 3 3 10 3 110 . 1 10 9 9 3 1 10 26 1 5 a1 1 1 5 10 1 5100 . 15 1 q 5 5 100 9 5 90 1 10 18 5 23 90 90 4. R Efetuar R 1 2 1 : 0,2 3 5 15 4 3 2 2 : 2 13 1 1 13 : : 15 10 : 2 4 15 5 4 1 4 65 1 20 :5 4 4 : resposta 15 20 15 :5 69 3 69 207 5. R. Efetue as operações R 1 2 4 0,2 : 1 5 3 5 1 2 2 5 4 1 2 1 3 25 2 5 : : . 5 10 3 5 5 25 3 5 25 3 1 1 5 3 50 5 47 2 . 3 resposta 25 3 1 15 15 47 15 2 3 Exercícios Propostos: 1. P a) 159 Resposta: 1,7 90 b) 1 0,777... 0,9999... 0,1222... 5 7 Faça a verificação 0,777... pela equação 9 27 c) Faça a verificação, pelo limite da soma PG decrescente, que 0, 999... → 1 2. P. Calcular 2,04 0,9 1,08 0,4 Resposta: 4, 128 3. P. Efetue as operações 1 1 2 3 0,2 : 4 5 15 207 3 Resposta: ou 51 ou 51,75 4 4 4. P. Efetue as operações 7,8 : 2,5 1 0,07 Resposta: 0,1484 5.P. Efetue as operações 1 1 2 0,25 4 4 5 Resposta: 9,5 28 13. Potenciação a n = a . a .a . a . a . a . a ... . a aR, nZ, n>1, a n é o produto de n fatores iguais a a. Exemplo: 2 5 = 2. 2. 2. 2. 2 = 32, onde 2 é a base, 5 é o expoente e 32 é a potência. Casos particulares 1 º) a 1 = a ex.: 2 1 = 2 ; 5 3 5 3 1 2 º) a 0 = 1 ex.: (-3) 0 = 1 ; 1 2 1 0 3 º ) a –n = na 1 , n >0, a 0 ex.: 5 –2 = 3 3 1 ; 25 1 5 1 1-2 Obs.: a b b a 1 ex.: 2 –1 = 9 16 4 3 ; 2 1 2 1 -2 1 Propriedades P1. a m . a n = a m+n m, n Z P2. a m : a n = a m – n , a 0 P3. ( a m ) n = a m . n P4. ( a . b ) n = a n . b n P5. ( a : b ) n = nn n nn b : a b a b a , b 0 29 Exercícios Resolvidos: 1.R. Simplifique as seguintes expressões : a) b) c) 2. R. Supondo a ≠ 0, efetue. a) b) c) d) 2 R 3 5 5 23 3 5 5 3 3 2 2 5 5 5 5 5 5 5-5 5-5 0 0 1 a.b . : a .b ab a .b . a.b : a .b a .b .a .b : a .b a .b : a .b a .b a .b 1.1 1 3. R. Calcule o valor de a) R 5 3 5 3 2 2 22.5 : 2.5 2.5 2.5 2 .5 4.25 100 4 2 4 2 2R 2 2 2 2 2 4 : 7 7 7 7 49 4 3 7 7 5 2R 55 3 4 2 .2 2 2 2 4 : 4 1 2 8 16 24 24 24 : 4 62 . 2 2 R 3 3 3 3 0a . a a a 1 R3 2x 32 6 6 1 a a a a R 1 1 1 1 a.b aba.b 1 1 Ra b b b a a 2 1 2 1 R 2 2 1 2 2 11 13 3 3 : : 3 3 11 13 3 13 3 .13 3 13 39 . 11 3 11 11 11 121 30 b) c) d) e) R 2 2 1 1 0,01 10 100 10 lê -se: um centésimo f) R 4 4 1 1 0,0001 10 10000 10 lê-se um décimo milésimo g) Lê-se: um inteiro, setenta e três mil e oitenta e oito centésimos de milésimo 1 1 1 1 R 1 1 1 1 1 1 3 1 3 1 3 3 2 2 1 2 1 2 6 1 6 1 5 5 2 2 2 2 2 2 4 5 5 5 1 2 1 2 R 1 2 1 2 2 2 3 3 1 3 5 3 2 0,5 : : 4 4 2 4 10 4 15 10 1 25 4 20:5 1 : : . 20 4 20 1 25:5 4 4 1 1 1 . 5 4 5 4 20 3 2 3 2 R 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 4 3 2 4 1 1 1 2 1 1 2 : 1 : 2 4 2 1 1 4 1 4 4+1 5 5 2 4 : = : : 2 4 2 4 5 5 2 4 2 5 2 5 1.1 : 5 5 5 4 5 2 5 .2 3 1 1 1 1 5 .2 10 3 3 R 3 3 1,2 + 1- 0,04 3 : 10 1,728 0,96 3 : 10 1,728 2,88 : 10 1,728 0,00288 1,73088 31 4. R. Calcule o valor de a) b) c) d) e) Exercícios Propostos: 5 P. Calcule o valor de 3Resposta: 27a b R3 2. 32 6 6 0 2 3 0 3 2 2 3 6(P2) 2 1 a a a a a 1 De fato: a a aa R 3 33 3 0 3 3 3 3 3 3 a . a a a 1 a 1 a De fato: a . a . 1 1 a a R 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 a.b a .b . a b a b 1 R 1 1 a 1 1 1 b b . ab 1 a aa bb a b b a 2 3 5 5 R 3 2 5 5 5 0 1 a.b . : a .b ab a.b . ab : ab ab : ab ab 1 4 2 1 33a : 5b x 3a .25b 32 14. Radiciação R) (b baab nn radical. o é símbolo o e índice o é 3 radicando, o é 8 : onde 8 2 28 33 Propriedades 0) b ,0( a Dados m, n, p 1, m, p N, n Z 63.n 4 2 2 4m 333n n 21 215 30: :n 22:ex.a.5 p:ex.a.4 25:10:ex.::a.3 63.2:ex...a.2 9333:ex.a.1 nmm m n n nn nn pm pnm aR ppaR babR babR aR Radicando negativo Exemplos: 16real) (nenhum pois real, 16 )2 8(-2) pois ,28- )1 44 33 nenhum Obs.: Não existe raiz real de número negativo, se o índice do radical for par. n m n m aa a > 0, a R, n > 0 33 R 2 4x 8 9x 18 4 16x 32 2 4 x 2 9 x 2 4 16 x 2 2 . 2 x 2 3 x 2 4 . 4 x 2 4 3 16 x 2 17 x 2 Exercícios Resolvidos 1. R. Calcule o valor de cada uma das expressões: a) b) c) 4 4 3 2 2 21 6 2 1 08 2 2 5 4 2 27 3 9 3 3³ 3 3 1 3 33 33 R 2 3 R1 3 2 . 2 . 3 2 . 2.3 6 2 d) e) 3 6 R 63 3 6 2 27 3 64 2 3 3 2 2 . 3 3 . 2 6 6 0 3R 3 3 3 3 3R3 1 1 0,001 10 10 1 0,1 10 R 3 34 3 3 33 432 2 .3 2 .2.3 R 5 10 103 2 15 4 R1 10 10 1011 10 10 10 10 R1 a : a a : a a a .a a . a a a 34 f) Exercícios Propostos 1. P Calcule o valor de cada uma das expressões: a) Resposta: –9 b) Resposta: 6 c) Resposta: 0,04 d) Resposta: 16 2 R 3 36 6 23 3 R 2 2 3 6 R 2,R1 R5 6 66 6 6 6 R 2,R1 R1R5 a b a . b a b a b a b ou a .b a . b a b 3 35 27 2 27 100 64 0,0016 3 50 2 18 98 35 e) Resposta: 2 6 f) Resposta: 3 g) 6Resposta: 18 h) 6 3Resposta: a b i) 6 2Resposta: a bc 6 24 54 2 12 27 3 48 108 3 3 2 3a b 5 4 32 3 2 10a a b a bc 36 n a b j) 2 512Resposta: x y 15. Produtos Notáveis 1. Produto da soma pela diferença (a + b) . ( a – b) = a 2 – b 2 2. Quadrado da soma (a + b) 2 = a 2 + 2 a .b + b 2 3. Quadrado da diferença (a – b) 2 = a 2 – 2 a .b + b 2 4. Cubo da Soma (a + b) 3 = a 3 + 3 a 2 b + 3 a b 2 + b 3 5. Cubo da diferença (a – b) 3 = a 3 – 3 a 2 b + 3 a b 2 – b 3 6. Regra prática para desenvolver: 1º) O desenvolvimento do Binômio de Newton 1 n n n p p p 0 n x a x a p 2º) Os coeficientes pela relação de Fermat 2 n nn p . coeficiente do termo seguinte, temos a regra prática. p p 1p 1 1 Isaac Newton- Nasceu no interior da Inglaterra (1642-1727) estudou no Trinity College em Cambridge. Ao morrer, Newton foi enterrado na Abadia de Westminster com as pompas de um rei. 2 Pierre Simon de Fermat (1601-1665) nasceu na França e estudou direito em Toulouse. Desenvolveu a Geometria Analítica e estudou problemas de máximos e mínimos. 2 34 3x y : xy 37 0 n = 0 1 0 1 1 n = 1 1 1 0 1 2 2 2 0 1 2 n = 2 1 2 1 3 3 3 3 n = 3 1 3 3 1 0 1 2 3 4 4 4 4 4 n = 4 1 0 1 2 3 4 4 6 4 1 5 5 5 5 5 5 n = 5 1 5 10 10 5 1 0 1 2 3 4 5 Exemplo: 4 4 0 0 4 1 1 4 2 2 4 3 3 4 4 4 0 1 2 3 4 4 3 2 2 1 3 4 4 4 3 2 2 3 4 x a n 4 4 1 5 termos 4 x .a 4 x .a 4 x .a 4 x .a 4 x .a 4 14 0 4 2 4 3 1x 1. x a 4. x a 6. x a 4. a 0 1 1 1 2 1 3 1 x a 1x 4x a 6x a 4xa 1a 2 2 4 4 3 2 2 1 3 4 ou 1 4 3 6 2 4 x a 1x x a 4. x a x a a 1 2 3 4 4 4 3 2 2 3 4x a x 4x a 6x a 4xa a Podemos determinar os coeficientes do desenvolvimento do binômio de Newton pelos elementos do triângulo de Pascal 3 , 3 Blaise Pascal, matemático francês: 1623-1662 1 4 6 4 1 1 1 1 4 1 6 1 4 1 38 Exemplos: n = 5 → n + 1 = 5 +1 = 6 termos: 1º) 2º) sinais alternados 7. Produto de Stevin4 ( x + a ) . ( x + b ) = x 2 + ( a+b ) . x + ab 8. Produto de binômio por trinômio (a + b).( a 2 – ab + b 2 ) = a 3 + b 3 (a - b).( a 2 + ab + b 2 ) = a 3 – b 3 Exercícios Resolvidos 1. R Desenvolva e simplifique os seguintes binômios. a) b) 4 Simon Stevin 1540-1620, matemático flamengo[França e Bélgica] 5 5 4 3 2 2 3 4 5x a 1x 5x a 10x a 10x a 5xa 1a 5 5 4 3 2 2 3 4 5 +x a x 5x a 10x a 10x a 5xa a 2 R 2 2 3 2 3 2 3 2 2 3 2 6 2 5 2 6 R 2 2 6 2 6 2 6 2 6 2 4 39 c) d) Regra prática: 1º) pelo desenvolvimento do binômio de Newton n n n p p p 0 n x a x a p 2º) coeficientes: pela relação de Fermat n nn p . coeficiente do termo seguinte, p p 1p 1 5R 0 1 2 5 4 3 3 4 5 2 5 4 3 2 1 x n 5 n 1 5 1 6 termos 2 1 5 0 1 5 1 1 1x 1. x . 5. x + 2 0 1 2 1 1 2 5 2 1 5 3 1 5 4 1 10. x 10. x 5. 2 1 2 3 1 2 4 1 2 1 1 1 1x 5. x 10. x 10. x 2 4 8 1 1 5. x 1 16 32 2.R Efetue a) 3 2 3R 3 2 3 2 3 2 3 3 1 2x 2x 1 1 1 2x 3. 2x . 3.2x 2x 2x 2x 1 1 1 3 1 8x 3.4x . 3.2x. 8x 6x 2x 4x 8x 2x 8x 5 1 x 2 1 2 x x 2 3 40 R 2 2 2 2 De acordo com o produto de Stevin, x a x b x a b x ab, temos 1 2 1 2 3 4 1 x x . x x 2 3 2 3 6 3 7 1 x x 6 3 b) R 2 2 3 3 3 3 3 De acordo com a diferença de cubos, a b a ab b a b , temos 1 1 a a 5 125 c) R 2 2 3 3 3 33 De acordo com a soma de cubos, a b a ab b a b , temos a 1 a 1 Exercícios Propostos 1.P Desenvolva e simplifique os seguintes binômios. a) Resposta: 12 2 35 b) Resposta: 11 2 7 5 2 3 1 2 3 1 21 1 1a a a 5 5 25 3 23 3a 1 a a 1 41 c) 6 5 4 3 2Resposta: 64x 192x 240x 160x 60x 12x 1 2. P Efetuar a) 2 1 1Resposta: a a 30 10 b) 38a Resposta: 8 27 c) 3Resposta: a 125 6 2x 1 1 a 0,3 a 3 24a 2 2 2a a 2 2 9 3 3 2a 5 a 5a 5 42 16. Fatoração 1. Fator em evidência a x + a y = a ( x+ y ) onde a é fator em evidência. 2. Fatoração por agrupamento a x + a y + b x + b y = a ( x+y ) + b ( x+y ) = ( x + y ) ( a + b ) 3. Trinômio quadrado perfeito 222 )(2 bababa 0b 0a b , : 22 baaobs 4. Trinômio do 2 º grau a b xcbxax onde xxxxacbxax 2 0 )'')('( 2 2 Vamos deduzir esta fórmula: Seja a equação ax 2 + bx + c = 0, em que o U = R e a, b, c R, com a ≠0. 1º) Multiplicamos ambos os membros por 4a e teremos: ax 2 + bx + c = 0 × (4a) 4a 2 x 2 + 4abx + 4ac = 0 2º) Transpomos 4ac para 2º membro pela operação inversa: 4a 2 x 2 + 4abx = 0 – 4ac 4a 2 x 2 + 4abx = – 4ac 3º) Pela propriedade da igualdade, adicionamos b 2 a ambos os membros teremos: 4a 2 x 2 + 4abx + b 2 = b 2 – 4ac trinômio quadrado perfeito 4º) Fatoramos o 1º membro e teremos: (2ax + b) 2 = b 2 – 4ac 43 5º) A expressão b 2 – 4ac é chamada discriminante será representada pela letra grega ∆ (delta) ∆ D. ∆ = b 2 – 4ac 6º) Pela operação inversa, teremos 2ax b 7º) ou 2b b 4ac x : fórmula resolutiva da equação completa do 2º grau 2a . b x ' b 2a De x 2a b x" 2a esta fórmula é conhecida como Fórmula de Bháskara 5 . Assim, temos: 1. Se 0 x', x" R / x' x" 2. Se 0 x', x" R / x' x" 3. Se 0 x', x" R existe Obs: não existe 4a Δ ; 2a b- V , a c x'.x"P , "' a b xxS 5. Expressões da forma 1n , ímparn 1, Nnba nba nn nn 5 Bháskara - matemático hindu (1114-1185) b x 2a 44 2 R 2 4a c 40ac 100c fator comum em evidência fator comum divisor comum 4c . a 10a 25 divisor trinômio quadrado perfeito 5.1) Diferença de dois quadrados ))(( ))((22 baba bababa 5.2) Soma e diferença de dois cubos ))(( ))(( 2233 2233 babababa babababa 5.3) Outros casos: ))(( ))(( 322344 322344 babbaababa ou babbaababa ))(( ))(( 43223455 43223455 babbabaababa ou babbabaababa Exercícios Resolvidos 1. R Fatore as expressões seguintes: a) 2 2 2 2 2 a - 2ab b a - b a a b b 2 2a a 2.a.5 10a 4c a 5 25 5 45 4 2 2R 2 2 28y 4y 7y 7y 4y 7y 1 1 1 diferença de quadrados b) 2 2 2 2 2 a b a b a b a a b b 4y 7y 1 7y 1 c) d) R aplicação da fatoração trinômio do 2º grau ax 2 + bx + c = a (x – x ’ ) (x – x ” ), onde x ’ e x ” são raízes da equação ax 2 + bx + c = 0 2 R 2 2 3 1 x x 2 2 a x x ' x x" 1 x x ' x x" 3 1 x x 0 2x 3x 1 0 2 2 3 1 1 x ' 3 9 8 3 1 4 2 x 3 12 2 4 x" 1 4 1 1 1 xx 1 x x 1 2 2 2 R 12a 3a 20ab 5b fatoração por agrupamento 3a 4a 1 5b 4a 1 4a 1 3a 5b 4a 1 3a 5b 2 3 1x x 2 2 46 225.R Consideremos a equação ax + bx + c = 0 e suponhamos 0, c c verificar que o produto das raízes é igual a ou seja x'.x" = a a R 22 2 b b x ' e x" , logo 2a 2a bb b x ' . x" . 2a 2a 4a 2 22 2 2 2 b b 4acb 4ac c c x '.x " 4a 4a 4a a a 27.R Verificar que ax 2 + bx + c = a (x – x’) (x–x”) sabendo-se que b c x' x" e x' . x" a a R 2 2 2 2 ax bx c b c a x x a x x ' x" x x ' . x" a a a x x'x x"x x 'x" a x x x ' x" x x ' a x x ' x x" a x x ' x x" 29. R Fatore: a) 8a3 – 1 R 2 2 3 3 3 3 3 3 2 2 2 diferença de cubos: a b a ab b a b 8a 2a 8a 1 1 1 2a 1 4a 2a 1 2a 1 4a 2a 1 b) 16x3 + 2 R 3 3 2 2 2 16x 2 2 8x 1 2 2x 1 4x 2x . 1 1 2 2x 1 4x 2x . 1 1 31. R Simplificar as seguintes expressões a) 2 2 fatoração: diferença de quadrados e trinômio quadrado perfeito 4x 1 , 4x 4x 1 47 R 2 2x 1 2x 1 , divisor comum 2x 1 0 2x 1 2x 1 2x 1 2x 1 2x 1 b) R 2 2x 3y 3 x 2y 4x 6y 3x 6y x 6 6 6 c) 2 R 2 2 2 11 22 2 2 1 1 ab ab aa 1 : 1 1 ab 1 1 ab 1 1 ab ab aa 1 ab b a : 1 ab 1 ab 1 aba a b b a . 1 ab 1 ab ab a b a 11 aba b b 1 b . . 1 ab 1 11 a 1 a b d) 3 3R 3 3 8x 2x A 8x 1 1 1 B reduzir ao denominador comum mmc (3,2) 6 2x 3y x 2y , 3 2 2b a ab a a : 1 , com ab -1 1 ab 1 ab 3 2 3 3 2 2 8x 1 , 4x 2x 1 obs: diferença de cubos: A B A B A AB B 48 2 2 2 2 2 2x 1 2x 2x . 1 1 4x 2x 1 2x 1 4x 2x 1 2x 1 4x 2x 1 e) R y z y z y z y z x w x w x w : . x w x w x w x w y z y z y z 33. R Racionalize o denominador das seguintes frações: a) 3 3 32 2 2R 3 3 3 31 1 2 3 4 4 5 4 5 4 5 55 5 5 5 b) R 2 2 fator racionalizante de 3 2 é 3 2 3 23 3 2 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 2 13 2 2 2 2 2 y z y z : x w x w 3 33 1 2 3 4 fator racionalizante: 5 5 5 3 3 2 49 2 2 Obs: Expressões do tipo a b e a b são chamadas expressões conjugadas e a b . a b a b a b, pelo produto notável x 4 x 3 x 2 1 x 4 x 3 x 2 1 = x 2 1 x 3 x 4 x 2 1 2 2 2 Obs: 1º) a b a b a b 2º ) ax bx c a x x ' x x" c) 2 R 22 2 xx 16 . 2 x . 2 x x 4 x 4 2 x x 4 x 4 2 x 4 x2 x x 4 4 x 2 x x 4 2 x 4 x 2 2R 2 2 2 x 7x 12 c) x 2 1 b b 4ac x 7x 12 0 x 2a x ' 47 49 48 7 1 7 1 x x" 32 2 2 x 2 1 x 4 x 3 x 2 1x 4 x 3 . x 2 1 . x 2 1 x 2 1 2x 16 2 x 50 35. R Racionalize o numerador das seguintes frações a) 2R 2 2 2 x 3x 4 x 2 x 3x 4 x x 3x 4 x 2. x 3x 4 x 2 22 2 2 2 2 2 x 3x 4 x x 3x 4 x 3x+4 2. x 3x 4 x 2. x 3x 4 x 2. x 3x 4 x b) 2 2 3 3 3 3 3 3 R 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 3 3 3 2 3 33 2 3 3 x 2 x x. 2 2 x 2 x x. 2 2 x 2 x 2 x 2x 4 x 2 1 x 2x 4x 2 x 2x 4 37. R Simplifique as seguintes expressões: a) 2x 3x 4 x 2 3 3 2 2 3 3 x 2 x 2 Obs: a b a ab b a b 2 3 2 3 1 5 1 5 51 R 22 1 5 2 3 1 5 2 3 1 5 1 5 2 3 2 5 5.3 2 3 2 5 5.3 1 5 2 2 15 2 154 2 15 1 5 4 2 b) 5 2 R 4 2 2 10 2 2 2 1 1 a a a 4 2 1 a , Obs: 18, P3 x x 2 Exercícios Propostos 1. P Verificar que a soma das raízes da equação ax 2 + bx + c = 0, ∆ ≥ 0 é b b igual ou seja x' x" a a 2. P Fatore as expressões seguintes: a) 2 2 2Resposta: 6d 2b 1 2b - 1 b) 23Resposta: 7x x 3y c) 2Resposta: x 5a 1 2b d) 4 2 224b d 6d 5 4 3 27x 42x y 63x y 2 2x 2bx 5a 10ab 2 4 3 21 a b 5ab 25b 4 5 4 210 1 a a 4 52 2 2 1Resposta: b ab 5 2 3. P Fatore a) 25a 2 25a 5a 4 Resposta: 8 3 64 12 9 b) a3 – b6 2 2 4Resposta: a b a ab b c) a4 – 125ac3 2 2Resposta: a a 5c a 5ac 25c 4. P Simplificar as seguintes expressões: a) x 1 Resposta: x 1 b) 1 Resposta: 5 a 1 c) 1 Resposta: x 1 3125 8a 512 27 2 2 x 2x 1 x 1 2 22 20 a 2a 14 a 1 : a 1a 2a 1 2 2 x 4x 1 x 2 x 1 x 1 53 d) 2Resposta: 9a 3a 1 5. P Racionalize o denominador das seguintes frações: a) Resposta: 2 3 b) ab Resposta: b c) 34Resposta: 8m d) Resposta: 2 + 3 6. P Racionalize o numerador das seguintes frações: a) 327a 1 3a 1 6 3 a ab 4 2m 2m 3 1 3 1 x 3 , x 3 x 3 54 1 Resposta: x 3 b) 1 Resposta: x 4 x 2 1 c) 1 Resposta: x 4 2 x 7. P Simplifique as seguintes expressões: a) 2 2Resposta: x ax a b) 2x x 1 Resposta: x 3 Exercício de revisão 41. P Simplificar as seguintes expressões fracionárias, supondo denominador não nulo 41.1 2 x 2 1 , x 3, x 4 x 7x 12 2 2 x , x 4 x 16 3 3x a x a 3 2 x 1 x 4x 3 55 2x 25 x 5 Resposta: x 5 41.2 2 3 2x 3x 2 x 8 2 2x + 1 Resposta: x 2x 4 41.3 2 2 x 7x 6 x 1 x 6 Resposta: x 1 41.4 2 2 x 3x 10 x 4 x 5 Resposta: x 2 56 41.5 4 3 2 x 10x 4 x2x 3 2 2 x 2x 4x 2 Resposta: x 41.6 2 2 x 1 x x 2 x 1 Resposta: x 2 41.7 2 3x 6 x 3x 2 3 Resposta: x 1 41.8 2 2 x 2x 8 x x 6 x 4 Resposta: x 3 57 41.9 3 3 2 2 x a x a 2 2x ax a Resposta: x a 41.10 4 3 2 x 3x x 3 x 4x 3 2Resposta: x x 1 58 17. Intervalos b a , R b a, 1. Intervalo Fechado [ a ; b] = {x R | a x b} 2. Intervalo Aberto ] a ; b [ = ( a ; b ) = { x R | a < x < b} 3. Intervalo fechado à esquerda e aberto à direita [a ; b [ = [ a ; b) = { x R | a x b} 4. Intervalo aberto à esquerda e fechado à direita ] a ; b] = ( a; b ] = { x R | a < x b } 5. Intervalos infinitos 5.1 [ a ; [ = [ a ; ) = { x R | x a } 5.2 ] a ; [ = ( a ; ) = { x R | x > a } 59 5.3 ] - ; a ] = ( - ; a ] = { x R | x a } 5.4 ] - ; a [ = ( - ; a ) = { x R | x < a } 18. Módulo de um número real Definição: Dado um número real x, 0 xse x,- 0 xse x, x Propriedades: x, y R, temos P1. | x | 0 ; | x | x P2. | x | 2 = x 2 P3. 2x = | x | P4. | -x | = | x | P5. | x | = | y | ( x = y x = -y ) P6. | x | = a ( x = a x = -a ), (a > 0 ) P7. | x | < a -a < x < a , ( a > 0 ) P8. | x | > a ( x < -a x > a ), ( a > 0 ) P9. | x . y | = | x | . | y | P10. ) 0 (y || || y x y x P11. | x + y | | x | + | y | 19. Propriedades da relação de igualdade a, b, c R 1. Reflexiva a = a ; a 2. Simétrica a = b b = a a , b 3. Transitiva cb,a, ca cb ba 60 B CAPÍTULO 2 Operações com conjuntos 1. Reunião (ou união) de conjuntos C = A B = { x / x A x B} Lê-se: “A união B” ; =ou Em diagrama ( de Euler – Venn) 2. Intersecção de conjuntos e , " Bointersecçã A" se- Lê B}x A x |{xB A C 61 3. Diferença de conjuntos " Bmenos A " se- Lê } Bx A x |x { B- A C 4. Complementar de B em A A"a relação em Bdear complement" se-lê C A B BA BA Em diagrama: AUCA' universo conjunto U Obs Au :. 62 CAPÍTULO 3 Relações e Funções Par ordenado – conceito primitivo ( x, y ) = ( a, b ) ( x = a ^ y = b) Produto Cartesiano Dados dois conjuntos A e B não vazios, definimos o produto entre eles como sendo o conjunto A B = { ( x, y ) | x A e y B }. Este conjunto é chamado de produto cartesiano de A por B. => lê –se “ A cartesiano B” ou “ produto cartesiano de A por B”. Observação: O número de elementos de A B é igual ao produto do número de elementos de cada conjunto, ou seja, n ( A B ) = n(A) . n(B). Relação Binária Dizemos que R é uma relação binária de A em B se, e somente se, R é um subconjunto de A B, ou seja, R A B. A = conjunto de partida da relação R B = conjunto de chegada ou contradomínio da relação R. ( x, y ) R <=> x R y . DR = Domínio de R, x DR <=> y A | ( x, y ) R. ImR = Imagem de R, y ImR <=> x, x A | ( x, y ) R. Obs. DR A e Im B Relação Inversa : R -1 Se R é um subconjunto de A B , então R -1 é um subconjunto de B A, ou ainda, R: A B , R -1 = { ( y, x ) B A | ( x, y ) R } ( y, x) R -1 <=> ( x, y ) R Função Dizemos que uma relação de A em B é chamada de função ou aplicação quando, associa a todo elemento de A, um único elemento em B. Resumindo, ( f é aplicação ou função de A em B )<=>{ x A, y B |( x, y ) f} f = { ( x, y ) | x A , y B ^ y = f(x) } 63 Notações 1) f , g , h 2) f : A B ou A f B x f (x) x f (x) 3) y = f (x) Em diagrama: Tipos de funções (f é sobrejetora) (conjunto imagem = contradomínio) (f é injetora) ((x1 x2, x1, x2 D) f(x1) f(x2)) (f é bijetora) (f é sobrejetora e injetora) 1. Função Constante Definição : f : R R x y = c ( c = constante) D = R ; CD = R ; Im = { c } 64 2. Função Afim (ou função polinomial do 1 o Grau) Definição f : R R x y = f(x) = ax + b, (a, b R ^ a 0) a = tg = coeficiente angular = ou declive da reta b = coeficiente linear ( cond. x = 0) x0 = a b = zero ou raiz da função ( condição y = 0) Casos Particulares: 2.1 Função Linear Definição f : R R x y = ax , a 0 Im = R obs.: P(0,0) r 65 2.2 Função identidade Definição f : R R x y = x Im = R Obs.: (r) contém as bissetrizes do 1 o e 3 o quadrantes. 3. Função Quadrática ou função do 2 o grau Definição f : R R x y = f(x) = ax2 + bx + c a, b, c R ^ a 0 Gráfico : parábola zeros ou raízes y = 0 a x 2 + bx + c = 0 (equação do 2 o grau) a ac x 2 4b b - 2 ac 4 b 2 (discriminante) a b x 2 ' a b x 2 '' > 0 x’, x” R | x’ x” = 0 x’, x” R | x’ = x” < 0 x’, x” R vértice v = (xv, yv) = aa b 4 , 2 66 Imagem a > 0 Im = { y R | y a4 } a < 0 Im = { y R | y a4 } Exemplo: Observando a figura ao lado, qual o perímetro do retângulo de área máxima inscrito no triângulo isósceles de base 4 cm e altura 6 cm. Resolução Área máxima V (Xv, Yv) y = área do retângulo y = base × altura ↓ ↓ y = (4 – 2x) . z 1 67 Cálculo de z ∆ AHC ~ ∆ ∆DEC 2 , substituir 2 em 1 temos y = (4 – 2x) . 3x = 12 x – 6x² y = – 6x² + 12x → função quadrática MÁX V(Xv, Yv) → ponto de máximo, pois a = – 6 < 0 → b 12 Xv Xv 1 z 3.1 3 2a 2( 6) 3 3 → perímetro = 2 × (2 + 3) = 10 cm 2 2 → área máxima = 2 × 3 = 6cm² ↑ base (4 2x) 4 2.1 2, altura z 3x z 3.1 3 4. Função Modular Definição f : R R 0x se , 0 x se , ||)( x x xxf 5. Função Exponencial Definição f : R R x y = f (x) = ax , a > 0 e a 1 1 o caso : a > 1 f (x) = a x é crescente 6 2 6x z 3x z x 2 68 Exemplo: y = 2 x 2 o caso : 0 < a < 1 f (x) = a x é decrescente Exemplo: 5.1 Equação Exponencial a f(x) = a g(x) f(x) = g(x) 5.2 Inequação Exponencial 1 o caso: a > 1 a f(x) < a g(x) f(x) < g(x) 2 o caso: 0 < a < 1 a f(x) < a g(x) f(x) > g(x) x 2 x -3 1/8 -2 1/4 -1 1/2 0 1 1 2 2 4 3 8 x (1/2) x -3 8 -2 4 -1 2 0 1 1 1/2 2 1/4 3 1/8 69 6. Logaritmo Definição 1 a 0 , b a log c cba Notação : c = logaritmo a = base b = logaritmando( ou antilogaritmo) Consequências da definição : Para 0 < a 1, b > 0 , c > 0 e R , temos : 1) cbcb aa loglog 2) 01log a 3) 1log aa 4) ba ba log Propriedades dos Logaritmos P1. Logaritmo do produto ( 0 < a 1 e b1, b2, ..., bn > 0 ) naaaana bbbbbbbb log...logloglog).......(log 321321 P2. Logaritmo do quociente 0) c b, e 1, a(0 logloglog cb c b aaa P3. Logaritmo da potência R) e 0 b 1, a(0 log.log bb aa P4. Logaritmo da raiz N*) n e 0 b 1, a (0 log log n b b ana 70 Cologaritmo: Definição b bbb aaa 1 logcolog logcolog a Antilogaritmo: Definição cbcb aa antilog log Mudança de base: b c b a b b a c c a log 1 log log log log ca iaconsequênc 1 e 1 , R ,, * cacba 7. Função Logarítmica Definição: 1 a 0 R,a ,log yx R R: a * x f 1 o caso : a > 1 f é crescente ex. xy 2log 2 o caso : 0 < a < 1 f é decrescente ex. xy 2 1log 71 7.1 Equações Logarítmicas 1 o tipo : Se 0 < a 1, então 0)()()(log)(log xgxfxgxf aa Exemplo: Resolver a equação 7log)53(log 22 x . Resolução: {4}S 4)0(7537log)53(log 22 xxx 2 o tipo : Se 0 < a 1 e R , então 0)(0: )()(log xfaObs axfxfa Exemplo: Resolver a equação 4)13(log2 x Resolução: {5}S 5x 213x 4)13(log 42 x 3 o tipo : Incógnita auxiliar : São as equações que resolvemos fazendo inicialmente uma mudança de incógnita. Exemplo: Resolver a equação 2loglog 2 2 2 xx Resolução: 2 1 21log 2 "y -1 y' 02log 1 2 2 2 xx yyyx } 4 ; 2 1 {S 0, x.. 422log 22 ec xx 72 7.2. Inequações Logarítmicas 1º tipo Se a > 1, então conserva-se 0)()()(log)(log xgxfxgxf aa Se 0 < a < 1, então inverte-se )()(0)(log)(log xgxfxgxf aa Exemplos: 1º ) 2 7 ; 2 1 2 7 2 1 6)12(06log)12(log 12 22 Sxxx a 2 º ) 5;40;1 )(54 )(04 5405log)4(log 2 2 2 3 1 2 3 1 1 3 1 S llxx lxx xxxx a 2º tipo k aaa k aaa axfkxf axfkxf log)(log)(log log)(log)(log k=constante R 73 de 1º e 2º tipos, temos 10 ,)( 1 ,)(0 )(log 1a0 ,)(0 1 ,)( )(log aseaxf aseaxf kxf seaxf aseaxf kxf k k a k k a Exemplos 2 3 1 2 2 1 2 2 7 log (3 2) 2 0 3 2 3 ; 3 3 1 1 3 log (2 3 ) 1 0 2 3 ;0 ;2 2 2 2 x x S x x x x S 7.3 Logaritmos Decimais 11010 loglog axxy m= mantissa ( parte decimal ou parte não inteira) c= característica (parte inteira) Regras da Característica: Regra I (x>1) A característica do logaritmo decimal de um número x > 1 é igual ao número de algarismos de sua parte inteira menos 1. 10 ,log meconde mcx 74 Exemplos: 31alg41991log 11alg276,35log 01alg15,2log c c c Regra II ( 0 < x < 1 ) A característica do logaritmo decimal de um número 0 <x<1 é o oposto da quantidade de zeros que precedem o primeiro algarismo significativo. Exemplos: )4(400021,0log )2(207000,0log )1(12,0log zerosc zerosc zeroc 75 CAPÍTULO 4 Trigonometria 1. Noções Fundamentais de Trigonometria no Triângulo Retângulo ( do grego, trigonos : triângulo ; metrein : medir ) 1 o ) Â = 90 º 2 o ) 90 ( ângulos complementares) 3 o ) b, c, catetos ; a = hipotenusa 4 o ) a 2 = b 2 + c 2 (Teorema de Pitágoras --- 540 a. C.) cos a b sen cos sen a c cotg tg c b )90cos( sen )90( cos sen )90(gcot tg 1cos22 sen 76 cos sen tg sen cos cotg Valores Notáveis Razão ângulo 30 o 45 o 60 o 90 o sen 2 1 2 2 2 3 1 cos 2 3 2 2 2 1 0 tg 3 3 1 3 --- cotg 3 1 3 3 0 2. Arcos e Ângulos Arco : B A ângulo central AÔB Medida de Arco B A u AB B A (medida de arco AB) = comprimento do arco AB comprimento do arco unitário (u) 77 Unidades Grau (símbolo: º) u = 360 1 C, C = comp. da circunferência Radiano (símbolo: rad ou rd) u = r, r = raio da circunferência Conversão da Unidades 90 º –––––––– rd 2 180 º ––––––––– rd 270 º –––––––––––– 2 3 rd 360 º –––––––––– 2 rd Ângulo Dadas duas semi-retas distintas a e b de mesma origem 0 e não opostas, chama- se ângulo ab ou a0b à reunião de a e b, isto é aUb. Indicamos a^b ou aÔb. 78 Ângulo Central Um ângulo aÔb é denominado central, se o vértice 0 coincide com o centro da circunferência. Indicamos AÔB. Def: m(A^B ) = m (AÔB) Comprimento de um arco (l) rl r l rdrd . ( em rd ) rlrd . 180180 ( em graus ) 79 3. Funções Trigonométricas Definições y = sen x = OM1 y = cos x = OM2 y = tg x = x x cos sen = AT y = cotg x = x x sen cos = BC y = sec x = xcos 1 = OS y = cossec x = xsen 1 = OD 80 4. Redução ao Primeiro Quadrante sen ( - x ) = + sen x cos ( - x ) = - cos x tg ( - x ) = - tg x cotg( - x ) = - cotg x sec ( - x ) = - sec x cossec ( - x ) = + cossec x Ex. cos 150 º = - cos 30 º = - 2 3 (180 º -150 º ) 81 sen ( + x ) = - sen x cos ( + x ) = - cos x tg ( + x ) = + tg x cotg ( + x ) = + cotg x sec ( + x ) = - sec x cossec ( + x ) = - cossec x Ex. tg 210 º = + tg 30 º = 3 3 82 sen ( 2 - x ) = sen (-x) = -sen x cos ( 2 - x ) = cos (-x) = + cos x tg ( 2 - x ) = tg (-x ) = - tg x cotg ( 2 - x ) = cotg (-x ) = - cotg x sec ( 2 - x ) = sec (-x) = + sec x cossec ( 2 - x ) = cossec (-x) = - cossec x Ex. sec 300 º = + sec 60 º = 60cos 1 = 2 5. Redução ao 1 º octante ( 1 º oitante ) Ângulos Complementares cos)90sen( cossen 9090 o Ex. 30cos60sen30 1 º octante sen ) 2 ( x = cos x cos ) 2 ( x = sen x tg ) 2 ( x = cotg x cotg ) 2 ( x = tg x sec ) 2 ( x = cossec x cossec ) 2 ( x = sec x Ex. cossec 60 º = sec 30 º = 30cos 1 = 2 3 1 = 3 2 = 3 32 90 º - 60 º 83 6. Relações Fundamentais da Trigonometria 1. 1cossen 22 xx Rx 2. x x tgx cos sen kxRx
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