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Caderno do Estudante Matemática Arte e matemática, matemática e profissões para ampliar a visão de mundo 3º ano/4º bimestre Uma parceria entre a SED/SC e o Instituto Ayrton Senna Caderno do Estudante Matemática – 3ºano/2º bimestre 2 Su m ár io Introdução p. 02 Ficha 1 p. 03 Ficha 2 p. 04 Ficha 3 p. 05 Ficha 4 p. 06 Ficha 5 p. 07 Ficha 6 p. 08 Ficha 7 p. 09 Ficha 8 p. 10 Ficha 9 p. 11 Ficha 10 p. 12 Ficha 11 p. 13 Ficha 12 p. 16 Ficha 13 p. 18 Introdução Caro/a jovem, Como foi rápido, não? Começamos essa viagem pela aprendizagem da matemática lá atrás, no primeiro ano de sua chegada à escola. Foram muitos momentos juntos, muitas coisas aprendidas. De umas você deve ter gostado mais, de outras menos como é normal em toda parceria que se preza. O mais importante, contudo, não é gostar sempre, nem deixar de gostar na maioria das vezes. O mais importante é saber que mudou, que chegou aqui com bem menos conhecimento do que tem agora. Essa transformação faz a diferença. Nós agradecemos sua presença no projeto, seu envolvimento para aprender matemática e desejamos sucesso nesse final de ano e em todos os próximos anos que virão. Vamos lá? Bom trabalho! 3º ano/ 4º bimestre Caderno do Estudante Matemática Arte e matemática, matemática e profissões para ampliar a visão de mundo Uma parceria entre a SED/SC e o Instituto Ayrton Senna Caderno do Estudante Matemática – 3ºano/2º bimestre 3 Matemática Ficha 1 – Os termos matemáticos Você vai aprender: que é preciso conhecer os termos da linguagem matemática para que eles não se tornem obstáculos para a compreensão de textos de problemas que têm como objetivo avaliar se você sabe alguns conteúdos muito específicos. Em duplas Leiam os problemas, listem as palavras desconhecidas e procurem em livros, dicionários ou na internet o significado de cada uma delas. Depois resolvam os problemas. Registrem o que descobriram sobre as palavras e suas resoluções para discutir com todos os colegas da classe. Problema 1 – CBM/RJ – Prova para Soldado bombeiro militar combatente – 2014 Armando comentou com Maurício: “O número de países que visitei é um quadrado perfeito. O número de países que visitarei é um cubo perfeito”. Quantos países Armando pretende visitar? (A) 27 (B) 30 (C) 25 (D) 15 (E) 18 Problema 2 – Prova concurso escriturário BB – 2014 O número natural (2103 + 2102 + 2101 – 2100) é divisível por (A) 6 (B) 10 (C) 14 (D) 22 (E) 26 Problema 3 – Uerj 2016 O ano bissexto possui 366 dias e sempre é múltiplo de 4. O ano de 2012 foi o último bissexto. Porém há casos especiais de anos que, apesar de múltiplos de 4, não são bissextos: são aqueles que também são múltiplos de 100 e não são múltiplos de 400. O ano de 1900 foi o último caso especial. A soma dos algarismos do próximo ano que será um caso especial é: (A) 3 (B) 4 (C) 5 (D) 6 Problema 4 – Academia da Força Aérea do RJ – 2010 Sejam as funções f: N N e g: N N definidas por f(x) = e g(x) = 2-x Considere os números A e B, tais que: A = f(1) + f(2) + . . . + f(50) e B = 1 + g(1) + g(2) + ... + g(n) + ... Caderno do Estudante Matemática – 3ºano/2º bimestre 4 Se o produto de A por B tende para o número α, então, α é (a) Ímpar múltiplo de 9 (b) Par divisor de 10.000 (c) Par múltiplo de 15 (d) Ímpar múltiplo de 25 Matemática Ficha 2 – Letras e mais letras Você vai aprender: a ler e resolver problemas chamados de literais, quando os dados são todos representados por letras. Em duplas O desafio é ler e resolver problemas literais, nada de números, apenas letras para representar os dados e para encontrar a resposta. Nesses problemas o objetivo é verificar se o resolvedor sabe alguma propriedade de números, operações ou de figuras geométricas. Muitas vezes eles envolvem algum cálculo com essas letras, ou seja, um cálculo algébrico. Vamos a eles! Como sempre, primeiro leiam individualmente, para depois conversar com o colega. Problema 1 – Insper 2015 Durante um campeonato de futebol de salão, o jogador A disputou p partidas e marcou, no total, g gols. No mesmo campeonato, o jogador B disputou g partidas, conseguindo marcar um total de p3 gols. Mesmo assim, a média de gols marcados por partida disputada foi a mesma para os dois jogadores. Sendo p e g números maiores do que 1, é correto concluir que: (A) (B) (C) (D) (E) Caderno do Estudante Matemática – 3ºano/2º bimestre 5 Problema 2 – PUC-SP 2009 Nas afirmações I, II e III considere que x, y e z são números inteiros pares e consecutivos, tais que x < y < z. |. x.y.z é divisível por 24. ||. x + y + z é múltiplo de 12. |||. x + z = 2y. Somente é verdadeiro o que se afirma em: a) | b) || c) ||| d) | e || e) | e ||| Matemática Ficha 3 – Figuras e mais figuras Você vai aprender: a desenvolver sua percepção espacial. Você precisa: ler as imagens e usar sua capacidade de visualizar figuras no espaço. O desafio que propomos envolve sua percepção espacial, ou seja, sua capacidade de imaginar o movimento de figuras para ocupar diferentes posições sem tê-las realmente, apenas com o apoio de desenhos. Resolva o problema! OBMEP 2015 A peça da Figura 1 foi montada juntando- se duas peças, sem sobreposição. Uma das peças utilizadas foi a da Figura Caderno do Estudante Matemática – 3ºano/2º bimestre 6 2. Qual foi a outra peça utilizada? Matemática Ficha 4 – Vamos deduzir? Você vai aprender: a fazer deduções em geometria; a levantar e checar hipóteses e justificar conclusões. Você precisa: construir um triângulo com cuidado, analisar as relações entre as condições do problema e a pergunta; fazer dedução para chegar a uma conclusão e justificar, isto é, explicar a conclusão que tirou. Você já pensou o que significa fazer uma dedução ou deduzir algo? A palavra dedução pode ter o sentido de retirar, subtrair, diminuir. Por exemplo, quando pagamos uma prestação antecipada, podemos deduzir, isto é, diminuir o valor do juros cobrados. Mas dedução também pode ter sentido de tirar uma conclusão a partir de determinados fatos. Essencialmente, os raciocínios dedutivos se caracterizam por apresentar conclusões que devem, necessariamente, ser verdadeiras caso se parta de princípios reconhecidos como verdadeiros para, a partir de raciocínio lógico, chegar à verdade daquilo que propõe (conclusão). a. Em dupla com um colega, leiam o problema proposto; b. Cada um de vocês deve construir dois triângulos nas condições do problema; c. Depois, juntos, pensem em como resolver o problema e justificar a conclusão. Com quatro triângulos isósceles, podemos formar um grande triângulo isósceles encaixando-os como se fosse um quebra-cabeça. Para isso deve construir: • um triângulo isósceles tal que os ângulos da base meçam α graus e a base x cm. • um triângulo isósceles tal que os ângulos iguais meçam α graus e os lados iguais x cm. • dois triângulos isósceles tal que o ângulo diferente meça α graus e os lados iguais x cm. Escolhendo um ângulo α agudo e uma medida x, usando régua e transferidor, construa e recorte esses quatros triângulos isósceles. Cole sobre uma folha o resultado obtido. Justifique por que, seja qual for o ângulo agudo α e a medida x escolhidas, o triângulo sempre será isósceles. Caderno do Estudante Matemática – 3ºano/2º bimestre 7 Matemática Ficha 5 – Cálculo mental: calculando com álgebra Você vai aprender: a retomar a resolução do valor de expressões e a resolução de equações do 1º grau. Você precisa: substituir as variáveis com atenção e calcular com números positivos e negativos; observar se a cada exercíciovocê tem mais segurança em sua própria forma de calcular. 1. Transforme em produto, ou seja, fatore cada expressão. Veja o primeiro item já resolvido. a. 4x2 – 4x + 1= (2x – 1)2 b. x2 – 1 = c. x2 – 4x + 4 = d. x2 + 4x + 4 = e. x2 – 6x + 9 = f. 9x2 – 18x + 9 = 2. Agora resolva as equações. Veja a primeira delas resolvida. a. 4x2 – 4x + 1= 0 ↔ (2x – 1)2 = 0 ↔ 2x – 1 = 0 ↔ x = ½ b. x2 – 1 = 0 c. x2 – 4x + 4 = 0 d. x2 + 4x + 4 = 0 e. x2 – 6x + 9 = 0 f. 9x2 – 18x + 9 = 0 Se quiser fazer mais 3. Resolva do seu jeito as equações: a. x2 – 10x + 25 = 0 b. 16x2 + 8x + 1 = 0 c. x2 – 36 = 0 d. x2 + 8x + 16 = 0 Caderno do Estudante Matemática – 3ºano/2º bimestre 8 Matemática Ficha 6 – Cálculo mental: álgebra outra vez Você vai aprender: a retomar algumas fatorações e usá-las para resolver equações. Você precisa: transformar expressões em produtos e observar se a cada exercício você tem mais segurança em sua própria forma de calcular. 1. Transforme em produto, ou seja, fatore cada expressão. Veja o primeiro exercício já resolvido. a. 4x2 – 4x + 1= (2x – 1)2 b. x2 – 1 = c. x2 – 4x + 4 = d. x2 + 4x + 4 = e. x2 – 6x + 9 = f. 9x2 – 18x + 9 = 2. Agora resolva as equações. Veja a primeira delas resolvida. a. 4x2 – 4x + 1= 0 ↔ (2x – 1)2 = 0 ↔ 2x – 1 = 0 ↔ x = ½ b. x2 – 1 = 0 c. x2 – 4x + 4 = 0 d. x2 + 4x + 4 = 0 e. x2 – 6x + 9 = 0 f. 9x2 – 18x + 9 = 0 Se quiser fazer mais 3. Resolva do seu jeito as equações: a. x2 – 10x + 25 = 0 b. 16x2 + 8x + 1 = 0 c. x2 – 36 = 0 d. x2 + 8x + 16 = 0 Caderno do Estudante Matemática – 3ºano/2º bimestre 9 Matemática Ficha 7 – Cálculo mental: medidas de volume e capacidade Você vai aprender: a relacionar diferentes unidades de medida. Você precisa: compreender a relação entre unidades de medida para cada grandeza e converter uma medida em uma unidade para outra. Você já sabe que 1 m3 = 1 m x 1 m x 1 m = 10 dm x 10 dm x 10 dm = 1.000 dm3; e que 1 dm3 = 10-3 m3. Então 2,5 m3 = 2,5 x 103 dm3 = 2.500 dm3 e 43.000 dm3 = 43 m3 Vale ainda que 1 dm3 = 1 L, logo 2,5 m3 = 2,5 x 103 dm3 = 2.500 dm3 = 2.500 L e 43.000 L = 43.000 dm3 = 43 m3. Utilize essas relações entre medidas de volume e capacidade para completar cada igualdade: a. 8 m3 = __________ dm3 68.000 L = ____________ m3 b. 1,25 m3 = ________ dm3 1.200 L = ___________ dm3 c. 0,54 m3 = ________ dm3 540 dm3 = __________ m3 d. 3,4 m3 = _________ dm3 3.400 dm3 = ___________ m3 e. 68.000 m3 = _________ dm3 120 dm3 = ________ m3 f. 120 m3 = ___________ dm3 9.888.000 dm3 = ________ m3 Lembre-se de que para transformar uma unidade pequena numa maior, é preciso dividir por potências de 10, de acordo com a relação entre essas unidades! Caderno do Estudante Matemática – 3ºano/2º bimestre 10 Matemática Ficha 8 – Idealizando a solução Você vai aprender: a pensar em uma solução para o problema, antes da aplicação de uma fórmula. Você precisa: ler o texto com atenção e imaginar como seria possível decidir por uma ou duas alternativas de solução, antes de saber como resolve a questão. Com um colega leia o texto e: Destaquem com uma caneta colorida as informações essenciais para a resolução de problemas. Identifiquem informações que consigam ler, mas cujo significado vocês desconhecem. Se desejarem, pesquisem o significado. Analisem o texto, a imagem e as alternativas. Vocês teriam uma hipótese a respeito de qual ou quais alternativas poderiam ser a resposta do problema e quais não? Justifiquem a decisão. Vocês não precisam resolver o problema agora, apenas pensar nas perguntas anteriores. Enem – PDL – 2015 Considere que os quarteirões de um bairro tenham sido desenhados no sistema cartesiano, sendo a origem o cruzamento das duas ruas mais movimentadas desse bairro. Nesse desenho, as ruas têm suas larguras desconsideradas e todos os quarteirões são quadrados de mesma área e a medida de seu lado é a unidade do sistema. A seguir há uma representação dessa situação, em que os pontos A, B, C e D representam estabelecimentos comerciais desse bairro: Suponha que uma rádio comunitária, de fraco sinal, garante área de cobertura para todo estabelecimento que se encontre num ponto cujas coordenadas satisfaçam à inequação: x² + y² – 2x – 4y – 31 . A fim de avaliar a qualidade do sinal, e proporcionar uma futura melhora, a assistência técnica da rádio realizou uma inspeção para saber quais estabelecimentos estavam dentro da área de cobertura, pois estes conseguem ouvir a rádio enquanto os outros não. Os estabelecimentos que conseguem ouvir a rádio são apenas a. A e C. b. B e C. c. B e D. d. A, B e C. e. B, C e D. Caderno do Estudante Matemática – 3ºano/2º bimestre 11 Matemática Ficha 9 – Capturando pontos Você vai aprender: um novo jogo que auxiliará a saber mais a respeito da equação da circunferência. Você precisa: conhecer as regras e planejar suas jogadas. Conheça as regras para poder jogar. 1. Cada jogador marca em seu tabuleiro 10 pontos sem que o seu adversário veja. Os 10 pontos podem ficar em qualquer posição desde que dentro dos limites do tabuleiro, ou seja, pontos (x,y) com –10 x 10 e –10 y 10. 2. Decide-se quem começa e os participantes jogam alternadamente. 3. Na sua vez, o jogador lança a moeda e diz a equação de uma circunferência da seguinte forma: “(x – a)2 + (y – b)2, onde r é 1 se a moeda tiver caído em cara e, r é 2 se a moeda tiver caído em coroa”. Os valores do centro (a,b) são escolhidos pelo jogador. 4. O adversário traça então a circunferência correspondente em seu tabuleiro e anuncia quantos de seus pontos o outro jogador capturou. 5. Os pontos serão capturados quando estiverem no interior da circunferência ou pertencerem a ela. 6. Ganha o jogo aquele que conseguir capturar primeiro os 10 pontos de seu oponente. Caderno do Estudante Matemática – 3ºano/2º bimestre 12 Tabuleiro do jogo Capturando pontos Matemática Ficha 10 – Ainda capturando pontos Você vai aprender: a resolver problemas que envolvem a equação da circunferência. Você precisa: realizar novamente o jogo antes de resolver cada uma das propostas. Após jogar, resolva com seu parceiro de jogo as seguintes situações: 1. Está na vez de Júlio jogar. Ele diz a César a equação (x – 1)2 + (y – 5)2 = 4. Este traça a circunferência e anuncia que Júlio fez 5 pontos dos quais 3 pertencem à circunferência. Que possíveis pontos, atingidos por Júlio, pertencem à circunferência? 2. Até quantos pontos podem ser capturados se a circunferência possuir raio 1? E se o raio for 2? Caderno do Estudante Matemática – 3ºano/2º bimestre 13 3. Quero atingir o ponto (10,10). Tirei cara na moeda. Que possíveis centros podem ser escolhidos? 4. Lúcio obteve coroa ao lançar a moeda. Ele quer atingir o ponto (–10,4). Quais centros ele pode escolher? 5. Listem todos os pontos que a circunferência de raio 2 e centro (–5; –5) pode atingir. 6. Das equações a seguir, qual (ais) delas atinge(m) o ponto (9, –6)? a) (x – 9)2 + (y + 4)2 = 4 b) (x – 9)2 + (y – 4)2 = 1 c) (x + 11)2 + (y – 6)2 = 4 d) (x – 9)2 + (y + 5)2 = 1 e) (x – 7)2 + (y – 6)2 = 4 7. Produzam uma lista de dicas para vencer o Capturando pontos. Matemática Ficha 11 – Circunferências e Winplot Você vai aprender: a posição relativa entre circunferências, e a relação dessas posições com as equações de circunferência investigando com Winplot. Você precisa: usar seus conhecimentos do Winplot em novas situações, ou aprender agora como usar o aplicativo; também será importante cuidar dos equipamentostecnológicos que utilizar. Em dupla com um colega, trabalhe na primeira parte da ficha seja para relembrar o uso do aplicativo, ou para iniciar as investigações a serem feitas. Parte 1 a) Concluída a instalação, abra o programa. Aparecerá uma tela verde. Clique em “Janela” e em seguida em “2-dim”. Na nova tela que será aberta, escolha a opção “Equação” e clique em “Implícita”. Na caixa de diálogo “Curva implícita”, digite a equação + (y – 1 e efetue as configurações conforme mostrado a seguir. Caderno do Estudante Matemática – 3ºano/2º bimestre 14 b) Selecione a cor e a espessura do fio e clique em “OK”. Aparecerá o desenho da circunferência correspondente à equação e uma janela de nome “Inventário”. Clique em “Equação” e depois em “Fechar”. c) Feito isso, vá até “Ver” e clique em “Grade”. Preencha os campos conforme mostra a figura a seguir e depois clique em “Aplicar”. Caderno do Estudante Matemática – 3ºano/2º bimestre 15 d) No mesmo sistema de eixos, use cores diferentes e trace as circunferências dadas por estas equações. e) Compare os gráficos das equações e escreva no caderno o que eles têm de parecido e o que têm de diferente. Caderno do Estudante Matemática – 3ºano/2º bimestre 16 Parte 2 a) Represente em um mesmo referencial cartesiano as circunferências cujas equações são: b) Analise a representação gráfica e indique quais das circunferências: são tangentes; são secantes; são concêntricas; não têm ponto em comum. c) Determine os pontos de intersecção das circunferências tangentes e secantes que você identificou nos itens a e b. Matemática Ficha 12 – Arte e Winplot Você vai aprender: a usar seus conhecimentos acerca da circunferência e do Winplot para criar obras de arte. Você precisa: ser criativo. Em 1946, a artista Sônia Delaunay (1885-1979) pintou um quadro a que chamou de Ritmo. Esse quadro mostra uma das marcas da pintura dessa artista, que é o uso de círculos nas telas, em sua fase abstracionista. Após observar esse quadro de Sônia Delaunay, responda às questões: a) Que efeito as cores dão à obra? b) Como as circunferências foram utilizadas nessa obra? c) Qual é a posição relativa entre as circunferências que aparecem nessa obra? Caderno do Estudante Matemática – 3ºano/2º bimestre 17 No Brasil, a artista Beatriz Milhazes também tem os círculos como uma das marcas de suas obras. Pesquise as obras dessa artista nos seguintes sites (acessos em: 10 jun. 2018). Disponível em: <bit.ly/artistacirculos>; Disponível em: <bit.ly/artistascirculos>. Analise as obras livremente, escolha uma delas e depois pense nos seguintes aspectos: a) Nessa obra de Beatriz Milhazes, que efeitos foram usados para criar as circunferências? b) Que papel o fundo desempenha nessa obra? c) Que posições relativas entre circunferências foram usadas pela artista para dar o efeito de serpentina à sua obra? Agora é sua vez! Usando o Winplot e o Paintbrush, é possível criar obras de arte no computador. 1ª etapa: usando lápis e papel, faça um esboço de uma obra com retas, pontos e circunferências e a posição relativa entre elas. Você pode se inspirar nas duas obras que mostramos, mas sem copiá-las. Se achar necessário, pesquise na internet mais obras dessas duas artistas antes de começar a sua. 2ª etapa: com o esboço pronto, use o Winplot e o que sabe sobre estudo analítico de retas e de circunferências para criar os desenhos na tela do computador. 3ª etapa: quando o seu desenho estiver pronto, apague todas as equações, os traçados dos eixos e as linhas de grade, de modo que sobrem apenas os desenhos de retas e circunferências. 4ª etapa: no menu Arquivo, selecione “Copiar bitmap”. Aparecerá uma janela com o aviso ao lado: Clique em “OK”. 5º etapa: minimize então a tela do Winplot e abra o Paintbrush ou algum outo editor de imagem com ferramenta de desenho. Selecione a opção “Colar” e use as ferramentas desse editor para colorir partes de seu desenho. Com um mesmo conjunto de circunferências você pode obter imagens diferentes. Veja ao lado uma que fizemos a partir das quatro circunferências traçadas na 2ª parte da ficha 11. Combinem com o(a) professor(a) a melhor forma de expor o que vocês criaram. Que tal pensar em algo virtual, que não utilize papel nem impressora? Caderno do Estudante Matemática – 3ºano/2º bimestre 18 Matemática Ficha 13 – Matemática das profissões: dosagem de medicamentos Você vai aprender: a estimar medidas de capacidade e a resolver problemas relacionados a medidas de massa e capacidade, para conhecer os desafios diários de um profissional da área de enfermagem. Parte 1 – Jogo – Estimar é preciso! Organizem-se em quartetos e joguem dupla contra dupla. Para o quarteto, vocês precisam de: recipientes diversos, colheres, copinhos descartáveis, copos dosadores, conta-gotas, folha de papel, canetas e uma garrafa grande com água. Regras: 1. Uma dupla joga contra a outra e vocês decidem qual delas começa a jogar. 2. A primeira dupla escolhe dois dos objetos do grupo e pede que a outra estime quantas vezes o menor deles cabe no outro, ou melhor, quantas vezes o maior tem a capacidade do menor. Por exemplo: se vocês têm colher de chá e copinho descartável de café, podem perguntar quantas colheres enchem o copinho. 3. A dupla desafiada deve fazer a estimativa e registrar o valor escolhido na folha de papel. Depois, a dupla faz a comparação usando água e verifica a medida correta, que também deve ser anotada. 4. Nessa jogada, os pontos da dupla são obtidos da diferença entre o valor estimado e o valor real. 5. A seguir, a segunda dupla desafia a primeira, e assim por diante, até que cada dupla faça cinco estimativas e cinco medições exatas. Vejam um exemplo: O que comparar? ESTIMATIVA Medida estimada MEDIDA Medida exata CONTAGEM DE PONTOS Colheres de chá em um copinho de café 40 24 40 – 24 = 16 16 pontos Gotas em um copo de 5 mL 45 50 50 – 45 = 5 5 pontos .... .... .... Caderno do Estudante Matemática – 3ºano/2º bimestre 19 Parte 2 Com seu colega de dupla, resolva agora os seguintes problemas que fazem parte do cotidiano de profissionais da enfermagem. Problema 1 O médico prescreveu a um paciente 500 mg de Keflex intravenoso de 6 em 6 horas. No posto de enfermagem há frascos de 60 mL de Keflex a 500 mg/5 mL. Quantos mL devem ser administrados ao paciente a cada aplicação? Problema 2 Quantos gramas de bicarbonato de sódio são necessários para preparar 1.000 mL de solução a 5%? Problema 3 A dose prescrita pelo pediatra de um certo medicamento é de 50mg/kg/dia a ser dada de 12/12 horas. Sabendo que a criança pesa 20 kg e o frasco é de 250mg/4mL, quantos mL serão dados por horário? DICA: divida a resolução em: cálculo da dose diária; cálculo da dose por horário; e, finalmente, quantos mL por horário. No próximo problema será necessário diluir o medicamento, pois a concentração pedida é menor do que a que está disponível, isso pode ser feito diluindo o medicamento disponível em água destilada. Vamos ver como vocês resolvem essa situação?! Problema 4 É preciso administrar 2.000.000 UI de penicilina cristalina por via endovenosa de 4 em 4 horas. O frasco ampola disponível é de 5.000.000 UI em 2 mL. Quanto deve ser administrado ao paciente?