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Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 1 APARECIDA FERREIRA SILVA FERNANDO CARDOSO DE MENEZES MÁRCIO PONCIANO DOS SANTOS UMA PROPOSTA DE ENSINO A RESPEITO DAS FUNÇÕES EXPONENCIAIS E LOGARÍTMICAS ATRAVÉS DA UTILIZAÇÃO DE RECURSOS DIDÁTICOS MANIPULÁVEIS E DE RECURSOS TECNOLÓGICOS Atividade apresentada à Universidade Federal de Sergipe, Centro de Ciências Exatas e Tecnologia, Departamento de Matemática, como um dos pré- requisitos para a conclusão da disciplina Laboratório de Ensino de Matemática. Orientadora: Professora Rita de Cássia Pistóia Mariani SÃO CRISTÓVÃO 2013 Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 2 INTRODUÇÃO As abordagens recentes das questões de ensino e aprendizagem, no que diz respeito à aquisição de conhecimentos matemáticos, têm sido marcadas por críticas feitas aos conteúdos ensinados com base na ideia de “transmissão” em oposição à “construção ” de conhecimento. Isso nos leva a indagar: será que a transmissão de conteúdos é o único meio de mediar o conhecimento? Ou melhor, será que esse é o objetivo de quem resolveu abraçar essa prática? Essas perguntas nos levam a pensar a respeito de como trabalhar com a Matemática para que não entremos nesse mesmo contexto de transmissor de conteúdo. Assim, através de teorias como as de D’AMBROSIO (1998), BIEMBENGUT (1999), LORENZATO (2006), MIGUEL e MIORIM (2005), ONUCHIC (2008), e outros da área da Educação Matemática, percebe-se que existem metodologias que possibilitam uma construção dos conhecimentos matemáticos diferenciando o ensino em sala de aula, e deixando o professor não mais, apenas, como detentor do conhecimento, mas como mediador e aprendiz; e os alunos passam a ser construtor dos conhecimentos que contribuirão em sua atuação como cidadão. Devido a essa forma de se trabalhar com os conteúdos matemáticos, fazendo uso apenas da transmissão como metodologia, surgiu à necessidade da elaboração desse Projeto Didático com o intuito de fazer com que os alunos do 1º ano do ensino médio possam construir os conhecimentos a respeito dos assuntos exponenciais e logaritmos. Assim, esse projeto será uma alternativa de sequências didáticas as quais enfatizam a construção do conhecimento por meio da Modelagem Matemática e das Tecnologias da Informação e Comunicação – (TIC) no ensino das Funções Exponenciais e Logarítmicas. Segundo Borba e Penteado Os estudos sobre as implicações do uso de tecnologia informática para a prática docente apontam para a necessidade de ações que forneçam estímulo e suporte para que o professor consiga lidar com as incertezas e imprevisibilidades de um ambiente informatizado. O uso de TICs exige movimento constante, por parte do professor, para áreas desconhecidas. É preciso atuar numa zona de risco, onde a perda de controle é algo que ocorre constantemente. Além dos problemas técnicos que freqüentemente perturbam o andamento das atividades propostas, há as perguntas imprev isíveis que, para grande parte dos professores, são a parte mais difícil de lidar na interação com os alunos. (BORBA e PENTEADO, 2002, p. 248.) Não adianta termos o computador à disposição, se não soubermos como utilizá- lo e, ainda, o professor tem que se preparar quando for utilizar um software, no sentido de conhecer suas interfaces e estar aberto a aprender com o aluno, pois existe uma troca muito grande entre professor e aluno, quando se utiliza uma ferramenta tão vasta como é o computador. Assim, mesmo quando o professor utiliza o computador para ministrar conteúdos específicos da disciplina, ele necessita estar atento para perceber se está utilizando o computador apenas para transmitir o conteúdo já desenvolvido - uma literatura qualquer da internet, por exemplo, que retoma aquilo que já foi trabalhado por ele num Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 3 outro momento - ou se está utilizando o computador para construir o conhecimento com o aluno, orientando-o durante o processo, fazendo assim a contextualização desses conteúdos. De acordo com as Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio – (PCN+, 2002), faz-se necessário uso da contextualização para que os conhecimentos matemáticos possam ser mediados, e segundo Jurkiewicz e Fridemann (2007). O mundo circundante, com seus problemas e fenômenos, é uma das fontes de criação do desenvolvimento da Matemática. Para tratar-se matematicamente uma situação há necessidade, em algumas fases do estudo, de transladar-se desse mundo para uma realidade Matemát ica. Também existe o caso contrário: o desenvolvimento de alguma teoria matemática pode servir como base para explicar fenômenos que só são percebidos e/ou estudados tempos depois de a teoria ser concebida. (JURKIEWICZ e FRIDEMANN, 2007, p.16) Assim, o uso de situações que enfatize aspectos e investigação da vida real é o ponto de partida para transformar as aulas de Matemática em um espaço de construção e investigação dos problemas que permeiam a sociedade, para que se possam compreender as teorias matemáticas não só através da abstração, mas tendo em vista as áreas do conhecimento que fazem uso dos conteúdos construídos. Deste modo, através do Art. 22 da Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional – LDBN Lei nº 9394/96, e principalmente do item que fala sobre o progresso no trabalho e nos estudos posteriores, percebe-se a importância dessa contextualização por parte das disciplinas, pois só assim os conteúdos acadêmicos terão uma maior ligação com a realidade de quem os utilizam. Com isso as disciplinas precisam adequar-se a problematizar os conhecimentos para que os discentes possam ser atuantes no processo de ensino e aprendizagem. As ciências Matemática, Física, Química e Biologia, segundo os (PCN+, 2002), “[...] são ciências que tem em comum a investigação da natureza e dos desenvolvimentos tecnológicos, compartilham linguagens para a representação e sistematização do conhecimento de fenômenos ou processos naturais e tecnológicos” (BRASIL, 2002, p. 23). As características supracitadas evidenciam a possibilidade de se trabalhar de forma interdisciplinar, não só entre essas áreas do conhecimento, fazendo uso de metodologias que possam mediar os conhecimentos de forma contextualizada favorecendo uma melhor articulação com os diferentes campos dos saberes específicos. Segundo o Artigo 8, Parágrafo 2° das Diretrizes Curriculares Nacionais para o Ensino Médio – DCNEM (2012, p. 3.): A organização por áreas de conhecimento não dilui nem exclu i componentes curriculares com especificidades e saberes próprios construídos e sistematizados, mas implica no fortalecimento das relações entre eles e a sua contextualização para apreensão e intervenção na realidade, requerendo planejamento e execução conjugados e cooperativos dos seus professores. (BRASIL, 2012, Art. 8, Parágrafo 2º, p. 3.) Segundo os (PCN+, 2002), A articulação e o sentido dos conhecimentos devem ser garantidos já no ensino médio, assim num mundo como o atual, de tão rápidas transformações e de tão difíceis contradições, estar formado para a vida significa mais do que reproduzir Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 4 dados, denominar classificações ou identificar símbolos. Significa: saber se informar, comunicar-se, argumentar, compreender e agir; enfrentar problemas de diferentes naturezas; participar socialmente, de forma prática e solidária; ser capaz de elaborar críticas ou propostas e especialmente, adquirir uma atitude de permanente aprendizado. (BRASIL, 2002, p. 9.). É através desses significados que mostraremos como as tendências metodológicas da Educação Matemática serão utilizadas nesse projeto didático e que estarão ancoradas nos seguintes recursos didáticos: Torre de Hanói, nos Softwares GeoGebrae no Editor de Planilhas. Estes recursos didáticos serão de grande importância no decorrer das aulas, pois servirão como ponte mediadora entre os conhecimentos matemáticos e os alunos, dando- lhes subsídio para assumirem o papel de agentes responsáveis por problematizar, pesquisar, levantar conjecturas e chegar a resultados satisfatórios percebendo a aplicabilidade dos conteúdos nas diversas áreas do conhecimento. Com base nesses recursos didáticos, os assuntos serão problematizados e apresentados aos educandos para que possam começar o processo de construção dos conhecimentos matemáticos. Assim, temos como meta orientar as aulas de Matemática sobre estudo das funções exponenciais e logarítmicas, articulando os recursos didáticos as propriedades inerentes as mesmas, para que se tenha uma visão concreta do comportamento dessas funções e se chegue a um modelo matemático que esteja subordinado as suas propriedades. É de grande valia o uso desses recursos didáticos para que os alunos possam atuar como sujeito investigativo e chegar a conclusões a respeito dos conhecimentos matemáticos sobre as funções exponenciais e logarítmicas, o que torna mais fácil a visualização do comportamento dessas funções. Assim, o ensino estaria voltado ao universo vivencial dos alunos o que aproxima a escola do mundo real. Para tal, o uso desses recursos didáticos fará das aulas um espaço de construção e pesquisa a respeito dos saberes matemático. PROBLEMÁTICA A abordagem dos conteúdos matemáticos, em sua maioria, é realizada sem interação com as outras áreas do conhecimento, de forma isolada, deixando os conteúdos como algo dissociado. Mas, apesar de toda essa dissociação, será que existe uma maneira de se construir os conhecimentos a respeito da Função Exponencial e Logarítmica, com o apoio dos recursos didáticos, e que possa mudar esse quadro nas aulas de Matemática? Podemos abordar os conceitos de Função Exponencial e Logarítmica por meio da aprendizagem com a utilização da Torre de Hanói fazendo uso da Modelagem Matemática e com o uso dos Softwares GeoGebra e do Editor de Planilhas, a partir do uso desses recursos didáticos o aluno poderá compreender o significado desses conteúdos matemáticos, tendo como ponto de partida a resolução de problemas por meio da História da Matemática e com a utilização de materiais manipuláveis. Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 5 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIAS DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE ENSINO DE MATEMÁTICA TURMA: N1 ALUNOS: APARECIDA FERREIRA SILVA FERNANDO CARDOSO DE MENEZES MÁRCIO PONCIANO DOS SANTOS DATA: ___/___/_______ PLANO DE AULA 01 TÍTULO: O Mistério que Envolve o Fim do Mundo! CONTEÚDO(S) EXPLORADO(S): Potenciação. Noção de Exponencial. ANO/SÉRIE: 1º Ano do Ensino Médio. OBJETIVO(S): Construir um modelo Exponencial através da manipulação da Torre de Hanói. Confeccionar um modelo de Torre de Hanói utilizando EVA e cartolina. Conhecer o mistério por trás da Torre de Hanói. Compreender a importância da Exponencial para as outras áreas do conhecimento como a Biologia e a economia, através do modelo construído por meio da Torre de Hanói. RECURSO(S): Folha de papel com a lenda “Torre de Hanói”, EVA colorido, tesoura, régua, caneta ou lápis, folha de papel com o protótipo da Torre de Hanói, folha de papel A4 para montar a tabela e atividade impressa com situações-problemas. PROCEDIMENTOS: Em uma turma de 1ª ano do Ensino Médio, o educador pede que formem trios e entrega uma folha com a lenda “A Torre de Hanói” e pede que eles façam a leitura. A TORRE DE HANÓI Segundo um mito indiano, o centro do mundo está sob a cúpula do templo de Benares. Nele, há uma placa de latão onde estão fixadas três agulhas de diamantes. Ao criar o mundo, Brahma colocou, em uma dessas agulhas, sessenta e quatro discos de ouro puro de tamanhos diferentes, estando o maior junto à placa e o menor no topo. É a Torre de Brahma. Seguindo as imutáveis leis de Brahma, os sacerdotes do templo mudam os discos de uma agulha para outra, dia e noite, sem cessar, e cada sacerdote move apenas um disco por vez, sem nunca colocar um sobre outro menor. Quando os sessenta e quatro discos Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 6 tiverem sido transferidos de uma agulha para outra, a Torre, o templo e os sacerdotes serão transformados em pó, e o mundo desaparecerá com um trovão. Após, cada trio irá falar o que entendeu sobre a lenda e irão confeccionar o jogo da Torre de Hanói, seguindo as orientações do professor. Para essa atividade cada trio receberá pedaços de EVA, tesoura, régua, caneta ou lápis e uma folha representando o protótipo dos pinos da Torre de Hanói onde serão colocadas as peças. PROTÓTIPO Com esses materiais os alunos deverão, com base no tamanho do quadrado do protótipo, desenhar no EVA, com o auxílio da régua, cinco quadrados com os lados diferindo de um centímetro e meio de comprimento e recortá- los com a tesoura. Com os quadrados prontos os educandos deverão enumerá- los do menor para o maior e empilhá- los no primeiro quadrado do protótipo em ordem decrescente, onde o menor ficará no topo. O docente falará que esse jogo seguirá as mesmas regras da lenda que eles tinham lido, ou seja, só será permitido mover um quadrado de cada vez e sem colocar um maior em cima de um menor, com o objetivo de mover todas as peças para outra base. Assim os alunos começam a jogar. Em seguida, o professor entrega uma folha A4 aos trios para que eles construam uma tabela para anotar a quantidade de movimentos feitos para conseguir passar todos os quadrados para a outra marcação do protótipo e marcar a quantidade de movimentos de cada peça do jogo, seguindo as mesmas regras da lenda linda no início da aula. Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 7 MODELO DE TABELA QUE DEVERÁ SER CONSTRUÍDA PELOS ALUNOS Quantidade de discos da torre Quantidade de movimentos de cada peça Total de movimentos Peça 1 Peça 2 Peça 3 Peça 4 Peça 5 Após, transcorridas algumas partidas o educador pede que eles comecem a jogar com apenas um quadrado e anote quantos movimentos foram necessários, isso será feito aumentando uma peça a cada partida. Com a tabela preenchida, os alunos deverão analisá- la e encontrar um modelo matemático que satisfaça a quantidade de movimentos mínimos para passar todos os n quadrados para outra base do protótipo. O educador deverá agir como um mediador do conhecimento conduzindo os educandos por caminhos cabíveis para chegar aos resultados corretos, mas isso, sem necessariamente, falar o resultado a ser encontrado. Com o modelo pronto, os discentes deverão mostrar quais caminhos foram seguidos e justificar com argumentos fundáveis e matemáticos que esse modelo servirá para quaisquer quantidades de peças no jogo. Com base no modelo encontrado, o professor falará que esse tipo de expressão é conhecido como Exponencial e que é de grande importância na Biologia, na Informática, na Economia e entre outras áreas. Para mostrar a atuação desse tipo de modelo matemático em outras áreas do conhecimento são entregue aos alunos uma atividade impressa contendo algumas situações-problemas para que eles possam resolvê- las com base nos conhecimentos adquiridos sobre exponencial. Se os alunos não conseguirem responder, ela será deixada para as futuras aulas, onde os conhecimentos já estarão mais esclarecidos. SITUAÇÕES-PROBLEMAS 1ª) Uma cultura, inicialmente com 100 bactérias, reproduz-se em condições ideais. Suponha que, por divisão celular, cada bactéria dessa cultura dê origem a duas outras bactérias idênticas por hora. a) Qual a população dessa culturaapós 3 horas do instante inicial? b) Depois de quantas horas a população dessa cultura será de 51.200 bactérias? c) Encontre um modelo matemático para calcular a população de bactérias em n horas. 2ª) O processo de resfriamento de um determinado corpo é descrito por: T(t) = TA + 𝛼3𝛽𝑡, onde T(t) é a temperatura do corpo, em graus Celsius, no instante t, dado em minutos, TA é a temperatura ambiente, suposta constante, e 𝛼 e 𝛽 são constantes. O referido corpo foi colocado em um congelador com temperatura de – 18 °C. Um termômetro no corpo indicou que ele atinge 0 °C após 90 minutos e chegou a – 16 °C após 270 minutos. Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 8 a) Encontre os valores numéricos das constantes 𝛼 e 𝛽. b) Determine o valor de t para o qual a temperatura do corpo no congelador é apenas ( 2 3 ) ºC superior à temperatura ambiente. 3ª) A trajetória de um salto de um golfinho nas proximidades de uma praia, do instante em que ele saiu da água (t = 0) até o instante em que mergulhou (t = T), foi descrita por um observador por meio do seguinte modelo matemático. h(t) = 4t – t.20,2-t, com t em segundos, h(t) em metros e 0 ≤ t ≤ T. Qual o intervalo de tempo, em segundos, em que o golfinho esteve fora da água durante este salto? 4ª) Uma pessoa deposita R$ 500,00 na caderneta de poupança e, mensalmente, são creditados juros de 2% sobre o saldo. Sabendo que o montante é igual ao capital mais o juro, determine: a) A função que permite encontrar o montante M dessa aplicação após x meses; b) O montante após um ano; c) O rendimento (juros) no primeiro ano. Após, terminarem de resolver as situações-problemas os discentes são orientados a apresentar as maneiras como conseguiram chegar aos resultados. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: COSTA. A. Torre de Hanói, uma Proposta de Atividade para o Ensino Médio. http://www.pucrs.br/edipucrs/erematsul/comunicacoes/2ALEXANDREDACOSTA.pdf. Acesso em 26 de jan. de 2013. GIOVANNI, José Ruy; BONJORNO, José Roberto. Matemática Completa: 1ª série do Ensino Médio. 2ª ed. renov. São Paulo: FTD, 2005. p. 224-242. SMOLE, Kátia Stocco; DINIZ, Maria Ignez. Matemática Ensino Médio: Volume 1. 6ª ed. São Paulo: Saraiva, 2010. http://www.pucrs.br/edipucrs/erematsul/comunicacoes/2ALEXANDREDACOSTA.pdf Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 9 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIAS DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE ENSINO DE MATEMÁTICA TURMA: N1 ALUNOS: APARECIDA FERREIRA SILVA FERNANDO CARDOSO DE MENEZES MÁRCIO PONCIANO DOS SANTOS DATA: ___/___/_______ PLANO DE AULA 02 TÍTULO DA AULA: Modelonencial. CONTEÚDO(S) EXPLORADO(S): Definição de Função Exponencial. Propriedades das Funções Exponenciais. Representação Gráfica de Funções Exponenciais. ANO/SÉRIE: 1° Ano do Ensino Médio. OBJETIVO(S): Construir modelos matemáticos através da análise do comportamento de determinada situação-problema e através da utilização de materiais manipuláveis como recorte de papel. Compreender a definição e as propriedades das funções exponenciais através de situações-problemas, do estudo de tabelas, da análise gráfica e da construção de modelos matemáticos por meio das conclusões a respeito do estudo das tabelas, gráficos e das situações-problemas. RECURSOS: Atividade impressa com situações-problemas, régua, papel colorido, papel milimetrado, tesoura, sala de aula e atividade impressa. PROCEDIMENTOS: Ao entrar na sala, o educador pede que os alunos se organizem em dez grupos com três componentes. Cada grupo receberá uma atividade contendo duas situações- problemas, régua, papel colorido, papel milimetrado, papel A4 e tesoura. ATIVIDADE 01 1ª Situação-Problema: Um biólogo acompanha o crescimento da folha com forma circular de uma planta aquática Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 10 (Vitória-Régia, típica da região amazônica). Durante suas observações, percebeu que a cada mês o diâmetro da folha da planta triplicava. Se no início das suas observaçõe s o biólogo mediu a folha e obteve 1 centímetro de diâmetro, qual será o diâmetro que ela terá ao final de prazo máximo de sobrevivência, que é de quatro meses? Construa uma tabela que represente o aumento do diâmetro da folha da planta em função do tempo. Através dessa tabela construa um modelo matemático que satisfaça esses resultados para um tempo indeterminado. Com o modelo pronto, construa o gráfico do diâmetro em função do tempo para esse modelo matemático no papel milimetrado. 2ª Situação-Problema: Dado um quadrado de lado 1 cm, são construídos outros quadrados de modo que, a partir do segundo quadrado, os pontos médios dos lados de cada um deles sejam os vértices do quadrado anterior. Veja a figura ao lado: Utilizando os papeis coloridos, para construir quadrados com cores diferentes, régua e tesoura, descubra, desconsiderando o primeiro quadrado, qual é a área do quinto quadrado construído? Crie uma tabela para mostrar o crescimento das áreas dos quadrados recortados e através dela encontrar um modelo matemático que possa ser usado para encontrar a área do n-ésimo quadrado. Por meio do modelo, construa em uma folha de papel milimetrado, o gráfico que representa esse modelo matemático. Através das duas situações-problemas será pedido aos alunos que expliquem suas semelhanças, encontre pontos em que a representação gráfica dos modelos matemáticos permaneça constante e valores que os anulam. Explique por que isso acontece. Após responder as duas atividades, os grupos explicarão como encontrar as respostas e a justificativa dada ao comportamento dos modelos matemáticos encontrados. Através das respostas o professor fará questionamentos a respeito dos pontos em que os modelos ficaram constantes e quando se anularam; e a partir dessa discussão será construída a definição de Função Exponencial, que consiste em uma função f, de em , que a cada número x associa o número ax, em que a ∈ R, 0 < a ≠ 1. ƒ : ℝ → ℝ x→ƒ(x) = ax Ao término das apresentações dos resultados, o docente pedirá que os trios multipliquem os valores que ocupam as mesmas posições em cada tabela e encontre um comportamento comum a ambos, depois multiplique os modelos das duas situações- problemas por elas mesmas e estudem o seu comportamento. Após os educandos deverão repetir todo o processo novamente, só que dessa vez no lugar de multiplicar deve-se dividir; depois elevando a uma potência qualquer; radiciando o modelo; e elevando-o a um expoente negativo. Através da análise do gráfico, os trios deverão testar o seu comportamento se 0 < 𝑎 < 1, e explicar o que aconteceu e o porquê desse comportamento. Cada grupo Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 11 deverá expor suas argumentações para a turma. Após, será entregue, aos discentes, uma atividade impressa contendo três questões sobre os conhecimentos construídos. ATIVIDADE 02 1ª) Analise as funções e determine seus domínios, suas imagens e os intervalos onde são crescentes ou decrescentes. Depois, desenhe o gráfico de cada uma. a) 𝑓(𝑥) = ( 1 4 ) 𝑥 b) 𝑓(𝑥) = −2 + 5𝑥 2ª) Um biólogo está analisando a reprodução de uma população de bactérias, que se iniciou com 100 indivíduos. Admite-se que a taxa de mortalidade das bactérias seja nula. Os resultados obtidos na primeira hora são: Tempo decorrido (min) Número de bactérias 0 100 20 200 40 400 60 800 Supondo-se que as condições de reprodução continuem válidas nas horas que se seguem, após quatro horas do início do experimento, de quanto será a população de bactéria? Construa um modelo matemático para encontrar o valor depoisde decorridas n horas. 3ª) Em um depósito a prazo efetuado em um banco, o capital acumulado ao fim de certo tempo é dado pela fórmula 𝐶 = 𝐷(1 + 𝑡)𝑛, em que C representa o capital acumulado, D o valor do depósito, t a taxa de juros ao ano e n o número de anos. Supõe-se que, ao final de cada ano, os juros capitalizados sejam sempre acumulados ao depósito. a) Para um depósito de R$ 2000,00, a uma taxa de 12% ao ano, qual o capital acumulado ao fim de um ano? Calcule também o capital acumulado ao fim de cinco anos, de dez anos e de vinte anos. (Lembre-se que 12% = 12 100 = 0,12.) b) Se a taxa fosse de 9% ao ano, qual seria o capital acumulado nos mesmos períodos de tempo? c) Construa em papel milimetrado usando régua, em um mesmo sistema cartesiano, os gráficos que mostram a variação do capital em função de n nos itens a e b. d) Para um depósito de R$ 1000,00, à taxa de 10,5% ao ano, durante quantos anos o capital será menor ou igual a R$ 5000,00? (Se precisar use a calculadora para resolver.) Após, os alunos terminarem de resolver a Atividade 02, o educador fará questionamentos sobre o que os discentes conseguiram compreender a respeito das Funções Exponenciais e anotará na lousa as respostas dos questionamentos, e explicará formalmente esses conceitos, após, será pedido que os alunos anotem no caderno os tópicos que foram escritos no quadro para servir como modelo de resumo para estudar o assunto trabalhado na aula. Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 12 Definição de Exponencial A função 𝑓, de ℝ em ℝ, que a cada número x associa o número 𝑎𝑥 , com 𝑎 > 0 e 𝑎 ≠ 1, é denominada função exponencial de base 𝑎. ƒ : ℝ → ℝ x→ƒ(x) = ax, com 𝑎 > 0 e 𝑎 ≠ 1. Propriedades da Função Exponencial A função exponencial 𝑦 = 𝑎𝑥 , com 𝑎 > 0 e 𝑎 ≠ 1, é a extensão para todos os valores da x da potência 𝑎𝑟 , com 𝑟 ∈ ℚ . Disso decorre que todas as propriedades das potências valem para a função exponencial 𝑦 = 𝑎𝑥 , com 𝑎 > 0 e 𝑎 ≠ 1. Assim, para quaisquer valores de 𝑚 e 𝑛 reais, temos: 1) 𝑎𝑚 . 𝑎𝑛 = 𝑎𝑚+𝑛 2) 𝑎𝑚 ÷ 𝑎𝑛 = 𝑎𝑚−𝑛, 𝑎 ≠ 0 3) (𝑎𝑚)𝑛 = 𝑎𝑚.𝑛 4) √𝑎𝑚 𝑛 = 𝑎 𝑚 𝑛 , 𝑛 ∈ ℕ 𝑛 > 1⁄ 5) 𝑎−𝑛 = 1 𝑎𝑛 , 𝑎 ≠ 0 Além dessas propriedades, vale lembrar que: 6) 𝑎0 = 1 7) Se 𝑎 > 0 e 𝑎 ≠ 1, temos 𝑎𝑚 = 𝑎𝑛 apenas se 𝑚 = 𝑛. Gráfico Cartesiano de Função Exponencial O Gráfico cartesiano de uma função exponencial 𝑓 da base 𝑎, com 𝑎 > 0 e 𝑎 ≠ 1, e de domínio ℝ. Está acima Ox, pois 𝑎𝑥 > 0 pata todo 𝑥 ∈ ℝ; Tem 𝐼𝑚(𝑓) = ℝ+ ∗ , e corta Oy em (0,1), pois 𝑎0 = 1; Apresenta um destes aspectos: 𝑎 > 1 0 < 𝑎 < 1 Função Crescente em ℝ Função decrescente em ℝ REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: SMOLE, Kátia Stocco; DINIZ, Maria Ignez. Matemática Ensino Médio: Volume 1. 6ª ed. São Paulo: Saraiva, 2010. Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 13 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIAS DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE ENSINO DE MATEMÁTICA TURMA: N1 ALUNOS: APARECIDA FERREIRA SILVA FERNANDO CARDOSO DE MENEZES MÁRCIO PONCIANO DOS SANTOS DATA: ___/___/_______ PLANO DE AULA 03 TÍTULO DA AULA: Dançando no Plano Cartesiano. CONTEÚDO: Propriedades das Funções Exponenciais. Imagens e Gráficos de Funções Exponenciais. ANO/SÉRIE: 1° Ano do Ensino Médio OBJETIVO(S): Compreender o comportamento do gráfico de funções exponenciais e como ocorre o seu deslocamento nos eixos do plano cartesiano através da observação dos mesmos no software GeoGebra. Identificar através de gráficos feitos no GeoGebra o domínio, imagem e contradomínio das funções exponenciais através da manipulação desse software. RECURSOS: Laboratório de Informática, software GeoGebra, projetor multimídia, papel milimetrado, régua, atividade impressa, PROCEDIMENTOS: A aula será iniciada com a organização da turma em quinze duplas, assim serão convidadas a se deslocarem até o laboratório de informática da escola. Ao chegar ao laboratório e cada dupla se organizar em um computador, deverão abrir o software GeoGebra, com o programa executado o professor apresentará, com auxilio do data show, as ferramentas desse software que serão usadas na aula, (mover, ponto novo, intersecção entre dois objetos, ponto médio, reta perpendicular, circunferência com centro fixo, ângulo, entrada de comandos, entre outras) e mostrará como introduzir uma função para construir gráficos nesse programa. Após, ter apresentado as ferramentas que serão utilizadas na aula, os discentes receberão papel milimetrado, régua e a seguinte atividade impressa: Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 14 ATIVIDADE 01 Na folha de papel milimetrado esboce os gráficos das seguintes funções exponenciais: 𝑓(𝑥) = 2𝑥 e 𝑔(𝑥) = ( 1 2 ) 𝑥 Após terem esboçados os gráficos dessas funções, devem analisar o comportamento referente ao crescimento e decrescimento. Em sequência deverão apresentá- las para os demais colegas da turma. Assim, o docente solicita que os alunos insiram através da entrada de comando do software as duas funções que foram usadas e comparem a plotagem com o esboço feito no papel milimetrado. Em seguida deverão construir no GeoGebra o gráfico de funções do tipo 𝑓(𝑥) = 𝑎𝑥 , onde 0 < 𝑎 < 1, ou seja, 𝑎 > 0 𝑒 𝑎 < 1, e observar o comportamento dessas funções. Com a construção desses gráficos, os alunos deverão resolver os seguintes questionamentos: 1) O que se pode concluir a respeito do comportamento do gráfico de uma função 𝑓(𝑥) = 𝑎𝑥 se 0 < 𝑎 < 1? Justifique sua resposta. 2) Em qual ponto essas funções interceptam o eixo y? Esse fato ocorre em todas as funções do tipo 𝑓(𝑥) = 𝑎𝑥? 3) Construa o gráfico da função 𝑓(𝑥) = 1𝑥 . Essa função pode ser chamada de exponencial? Justifique sua resposta. 4) Observe as funções que vocês construíram por meio do GeoGebra, escreva qual é o domínio, o conjunto imagem e o contradomínio delas. Após concluírem a Atividade 01, o docente pedirá que os alunos insiram as seguintes funções: 𝑓(𝑥) = 𝑎𝑥 + 𝑏 , 𝑓(𝑥) = 𝑎𝑥 − 𝑏 , 𝑓(𝑥) = 𝑎𝑥+𝑏 , 𝑓(𝑥) = 𝑎𝑥−𝑏 , 𝑓(𝑥) = 𝑏. 𝑎𝑥 , com 𝑎, 𝑏 ∈ ℝ, através delas, os discentes deverão identificar: 1) Quais as diferenças que há entre esses gráficos? 2) O que ocorre com o gráfico dessas funções quando os valores de 𝑎 𝑒 𝑏 aumentam e quando diminuem? 3) Através dessa análise o que se pode concluir a respeito desses tipos de funções exponenciais? Registre suas conclusões. Cada dupla mostrará os seus resultados para a turma, podendo fazer uso do quadro, giz, projetor multimídia ou outro recurso que o educando achar necessário; e através desta exposição será aberto um debate a respeito do comportamento dos gráficos das funções exponenciais e será pedido que os alunos identifiquem seu domínio, imagem e contradomínio. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: SMOLE, Kátia Stocco; DINIZ, Maria Ignez. Matemática. Ensino Médio: Volume 1. 6ª Ed. São Paulo: Saraiva, 2010. Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 15 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIAS DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE ENSINO DE MATEMÁTICA TURMA: N1 ALUNOS: APARECIDA FERREIRA SILVA FERNANDO CARDOSO DE MENEZES MÁRCIO PONCIANO DOS SANTOS DATA: ___/___/_______ PLANO DE AULA 04 TÍTULO: O Mundo dos Logaritmos CONTEÚDO(S) EXPLORADO(S): Conceitos históricos dos Logaritmos (Século XVII). Definição dos Logaritmos. ANO/SÉRIE:1° Ano do Ensino Médio OBJETIVO(S): Conhecer o contexto histórico a respeito da origem dos logaritmos e suas aplicações por meio de um caça-palavras sobre a historia dos logaritmos. Identificar, compreender e aplicar as propriedades da definição dos logaritmos, com vista à resolução de situação-problema. RECURSOS: Projetor multimídia, computador, software PowerPoint, quadro e giz. PROCEDIMENTOS: A aula será iniciada com a organização da turma em nove grupos com três integrantes, assim que formados, será entregue a cada um dos grupos uma folha A4 impressa que estar uma tabela com onze palavras formando um caça-palavras e os alunos não saberão ao que elas se referem, sendo que elas compõem à história dos logaritmos, o primeiro grupo que encontrar todas as palavras deverá expô-las no quadro. F M A T E M A T I C A P D G L B A T D L V F M O N A P I E R H J L K A T A C A L C U L O T L G E V V C G K X G A E B F N E L N O P A B R B A H C G E D D R U T D G S G I A Z S I A S G H P E A C T I E X P O E N T E A M O K T E R R E M O T O 1. _______________ 2. _______________ 3. _______________ 4. _______________ 5. _______________ 6. _______________ 7. _______________ 8. _______________ 9. _______________ 10. ______________ 11. ______________ Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 16 Em seguida, através das palavras no quadro e com o auxilio de um projetor multimídia o professor abordará o conteúdo dos logaritmos ressaltando os motivos que levaram a criação dos logaritmos, as aplicações que se faziam antigamente e as que se fazem hoje. Após ser apresentada a história dos logaritmos será entregue para os grupos uma folha A4 contendo a seguinte atividade: ATIVIDADE 01 O matemático alemão Michael Stifel (1487-1567) construiu um quadro de potências de base 2, conforme a tabela abaixo. n 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ∙∙∙ 2𝑛 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 2048 4096 ∙∙∙ 1) Efetue as seguintes multiplicações: (a) 4 x 16 = (b) 16 x 128 = (c) 32 x 512 = Qual é a relação entre os resultados das multiplicações com a tabela acima? Justifique. 2) Efetue as seguintes divisões: (a) 2048 : 128 = (b) 256 : 16 = (c) 4096 : 64 = Qual é a relação entre os resultados das divisões com a tabela acima? Justifique. Em seguida, assim que os grupos justificarem qual é a relação entre os resultados das multiplicações e divisões com a tabela, apresentarão seus resultados a turma, abrindo assim um debate entre eles. Após este debate, o docente conduzirá a aula mostrando como Michael Stifel conseguiu verificar este fato. A partir do livro Arithmetica Integra de Michael Stifel, Jhon Napier (1550- 1617) comparou as seguintes sequências numéricas: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ∙∙∙ 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 2048 4096 ∙∙∙ Com base nessa sequência, para calcular 16 x 64, bastava somar os números correspondentes a 16 e a 64 na linha de cima (4 + 6 = 10). O resultado da multiplicação era o número correspondente a 10 na linha debaixo, ou seja, 1024. Assim 16 x 64 = 1024. Multiplicar números da segunda linha se reduzia a somar números da primeira linha. Simples, não? Isso valia também para a divisão. Para calcular 512÷32, basta subtrair os números correspondentes a 512 e a 32 http://pt.wikipedia.org/wiki/1487 http://pt.wikipedia.org/wiki/1567 Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 17 na linha de cima. Como 9 – 5 = 4, o resultado da divisão era o número que correspondia a 4 na linha debaixo, isto é, 16. Daí, 512÷32 = 16. Hoje, com o conhecimento sobre potências, é fácil encontrar uma exp licação para a relação entre as sequências: 24𝑥26 = 24+6 = 210 e 29: 25 = 29−5 = 24 Essa linguagem, no entanto, não existia naquela época. Ela é creditada a René Descartes (1596-1650), francês que a descobriu por volta de 1637. Jhon Napier e Jost Bürgi (1552-1632) percebendo que as sequências facilitavam os cálculos fizeram nascer às tabuas dos logaritmos. A partir das sequências de Stifel e dos conhecimentos sobre potenciação, elaborem um gráfico com respeito à tabela de Stifel até n = 6, e verifique o que acontece com este gráfico. Com isso percebe-se que a função é crescente para valores maiores que zero assim teria: 2𝑥 = 1 → 2𝑥 = 20 ⇒ 𝑥 = 0 2𝑥 = 2 → 2𝑥 = 21 ⇒ 𝑥 = 1 2𝑥 = 4 → 2𝑥 = 22 ⇒ 𝑥 = 2 2𝑥 = 8 → 2𝑥 = 23 ⇒ 𝑥 = 3 2𝑥 = 16 → 2𝑥 = 24 ⇒ 𝑥 = 4 2𝑥 = 32 → 2𝑥 = 25 ⇒ 𝑥 = 5 ... Foi através de equações exponenciais deste tipo que Napier, notou que para achar o valor correspondente a x, bastava calcular o logaritmo de um número positivo b na base a e o resultado seria o valor de x, assim foi definido que: O Logaritmo de um número positivo b na base a, tal que 𝑎 > 0 e 𝑎 ≠ 0, é o expoente da potência à qual se deve elevar a para se obter b. Se 𝑏 > 0, 𝑎 > 0 e 𝑎 ≠ 0, então log𝑎 𝑏 = 𝑥 ⇔ 𝑎 𝑥 = 𝑏 Na igualdade log𝑎 𝑏 = 𝑥, temos que: a é a base do logaritmo; b é o logaritmando; x é o logaritmo de b na base a. As restrições impostas à base do logaritmo ( 𝑎 > 0 e 𝑎 ≠ 0 ) provém das condições sobre a função exponencial e garantem que o logaritmo exista e seja único. A restrição de 𝑏 > 0 é porque 𝑎𝑥 > 0 para todo valor de 𝑥 ∈ R. Dessa forma, temos também uma condição de existência o logaritmando que é 𝑏 > 0. Em seguida, os grupos receberão a seguinte atividade sobre logaritmos: ATIVIDADE 02 Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 18 1) Calcule os logaritmos na base 5 destes números. a) 5 c) 1 5 b) 25 d) 625 2) Calcule. a) log2 256 d) log2 3 729 64 b) log1 3 243 e) log2√2 32 c) log5 3 27 125 f) log10 0,0001 3) Calcule o valor de x. a) log5 𝑥 = 4 3 c) log𝑥 8 = 2 b) log4(2𝑥 − 1) = 1 2 d) log𝑥 5 = 1 2 4) Calcule o valor de. a) 52+log5 2 + 32−log3 2 b) 10log5 2 ∙ 3log10 5 Assim devem calcular esses logaritmos selecionados pelo docente, onde têm logaritmos simples de se resolver e outros mais complexos, os quais precisariam das propriedades da definição dos logaritmos. Ao perguntar se todos conseguiram efetuar os cálculos será explicado conforme as respostas deles o porquê de tal dificuldade para calcular esses outros logaritmos, as quais seriam necessárias conhecer as propriedades decorrentes da definição dos logaritmos. Sejam a, b e c números positivos, com 𝑎 ≠ 1, e m um número real, temos que: 1 log𝑎 1 = 0, pois 𝑎 0 = 1. 2 Da relação log𝑎 𝑏 = 𝑥 ⇔ 𝑎 𝑥 = 𝑏, podemos escrever a log𝑎 𝑏 = 𝑏 𝑒 log𝑎 𝑎 𝑥 = 𝑥 3 log𝑎 𝑏 = log𝑎 𝑐 ⇔ 𝑏 = 𝑐 Aplicando a definição de logaritmo e a propriedade 2 em log𝑎 𝑏 = log𝑎 𝑐 temos: 𝑏 = 𝑎 log𝑎 𝑏 = 𝑎log𝑎 𝑐 = 𝑐, então, 𝑏 = 𝑐 . Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 19 Com essa definição os alunos são convidados a retomarem a atividade anterior para aplicar as propriedades nas questões que não conseguiram resolver. Após encontrarem as soluções o docente pergunta se eles tiveram dificuldade em aplicá-las e será deixada uma atividade sobre aplicação da definição dos logaritmos e as propriedades da definição dos logaritmos. ATIVIDADE 03 1) Calcule o valor de x em cada item e utilize a notação de logaritmos para indicar a resposta. (a) ( 2 5 ) 𝑥 = 8 125 (b) ( 1 3 ) 𝑥 = 27 (c) 32𝑥 = 16 (d) 8𝑥 = 4 2) Calcule o valor de x em cada item e utilize a notação de logaritmos para indicar a resposta. 3) Responda as questões. (a) O logaritmo de 256 em certa base é 4. Qual é essa base? (b) O logaritmo de 729 em certa base é 6. Qual é essa base? 4) Determinex para que estejam definidos: (a) log2(2𝑥 − 1) (b) log5(−4𝑥 + 8) (c) log3−𝑥(𝑥 − 1) (d) log𝑥−2(−2𝑥 + 8) 5) (UFRJ – 2008) Dados a e b números reais positivos, 𝑏 ≠ 1, define-se logaritmo de a na base b como número real x tal que 𝑏𝑥 = 𝑎, ou seja, log𝑏 𝑎 = 𝑥. Para 𝛼 ≠ 1, um número real positivo, a tabela a seguir fornece valores aproximados para 𝛼𝑥 e 𝛼−𝑥 . Com base nesta tabela, determine uma boa aproximação para: (a) O valor de 𝛼. (b) O valor de log𝛼 1 10 . x 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 𝛼𝑥 6,250 6,850 7,507 8,227 9,017 9,882 10,830 11,870 13,009 14,257 15,625 𝛼−𝑥 0,160 0,146 0,133 0,122 0,111 0,101 0,092 0,084 0,077 0,070 0,064 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: SMOLE, Kátia Stocco; DINIZ, Maria Ignez. Matemática. Ensino Médio: Volume 1. 6ª Ed. São Paulo: Saraiva, 2010. Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 20 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIAS DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE ENSINO DE MATEMÁTICA TURMA: N1 ALUNOS: APARECIDA FERREIRA SILVA FERNANDO CARDOSO DE MENEZES MÁRCIO PONCIANO DOS SANTOS DATA: ___/___/_______ PLANO DE AULA 05 TÍTULO: Modelando o Saber Matemático sobre os Logaritmos. CONTEÚDO(S) EXPLORADO(S): Propriedades operatórias dos Logaritmos. Logaritmos decimais. Mudança de base dos Logaritmos. ANO/SÉRIE: 1° Ano do Ensino Médio OBJETIVO(S): Construir um modelo das propriedades operatórias dos logaritmos através do Editor de Planilhas. Identificar e aplicar as propriedades operatórias dos logaritmos, por meio de atividades didáticas. Conhecer e diferenciar os logaritmos decimais dos logaritmos em outras bases, através da resolução de situação-problema. Conhecer, identificar e aplicar a mudança de base para desenvolver logaritmos com base diferentes em base decimais. RECURSOS: Projetor multimídia, computador, software Editor de Planilhas e a calculadora. PROCEDIMENTOS: O professor iniciará a aula, solicitando que os alunos se desloquem até o laboratório e que eles se organizem em 15 duplas. Ao ligarem os computadores, os discentes abrirão o programa Editor de Planilhas. Com o projetor multimídia, o docente irá apresentar as ferramentas que poderá ser usadas no decorrer da aula (Barra de menus, Barra de ferramentas, Referência da célula selecionada, Janela de pastas de trabalho, Barra de status, Barra de fórmulas, Barra de ferramentas desenho, Guias de Planilhas; Linha, Coluna, Célula, Célula ativa, Endereço da Célula, Intervalo de células): Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 21 Mostrará como construir uma tabela, como introduzir dados nela, como inserir fórmulas matemáticas, como mudar a cor da fonte, como alterar a cor do plano de fundo das células, como inserir um gráfico através dos dados já obtidos na planilha, entre outras que podem surgir como dúvidas para o aluno. Operador Nome Exemplo Resultado + Adição =1+1 2 - Subtração =2-1 1 * Multiplicação =7*9 63 / Divisão =10/2 5 % Porcentagem =15% 15,00% ^ Exponenciação =3^2 9 = Igual =8=8 Verdadeiro > Maior que =7>9 Falso < Menor que =5<6 Verdadeiro >= Maior que ou igual a =3>=4 Falso <= Menor que ou igual a =42<=63 Verdadeiro < > Diferente de =6< >4 Verdadeiro Após esta apresentação será entregue uma atividade que os alunos deverão desenvolver o Editor de Planilhas, o docente deverá atuar como observador e mediador do conhecimento. Cada dupla deverá montar em seus referentes computadores a seguinte tabela: 𝑛 log 𝑛 log(𝑛) + log(𝑛 + 1) log(𝑛) − log(𝑛 + 1) log(𝑛)𝑛+1 log[(𝑛) ∙ (𝑛 + 1)] log ( 𝑛 𝑛 + 1 ) (𝑛 + 1) ∙ log 𝑛 1 log 1 log(1) + log(2) log(1) − log(2) log(1)2 log[(1) ∙ (2)] log(1 2⁄ ) (2) ∙ log 1 2 log 2 log(2) + log(3) log(2) − log(3) log(2)3 log[(2) ∙ (3)] log(2 3⁄ ) (3) ∙ log 2 3 log 3 log(3) + log(4) log(3) − log(4) log(3)4 log[(3) ∙ (4)] log(3 4⁄ ) (4) ∙ log 3 4 log 4 log(4) + log(5) log(4) − log(5) log(4)5 log[(4) ∙ (5)] log(4 5⁄ ) (5) ∙ log 4 5 log 5 log(5) + log(6) log(5) − log(6) log(5)6 log[(5) ∙ (6)] log(5 6⁄ ) (6) ∙ log 5 6 log 6 log(6) + log(7) log(6) − log(7) log(6)7 log[(6) ∙ (7)] log(6 7⁄ ) (7) ∙ log 6 7 log 7 log(7) + log(8) log(7) − log(8) log(7)8 log[(7) ∙ (8)] log(7 8⁄ ) (8) ∙ log 7 8 log 8 log(8) + log(9) log(8) − log(9) log(8)9 log[(8) ∙ (9)] log(8 9⁄ ) (9) ∙ log 8 9 log 9 log(9) + log(10) log(9) − log(10) log(9)10 log[(9) ∙ (10)] log(9 10⁄ ) (10) ∙ log 9 10 log 10 Após terem finalizado esta primeira etapa que era construir a tabela, eles deverão analisar os resultados e daí estabelecer algumas conclusões sobre estes logaritmos que seja convincente, caso queira relacionar os valores iguais poderão colorir com cores iguais o plano de fundo de cada coluna. Desta forma ao comparar os resultados deverão montar um modelo matemático para as propriedades operatórias dos logaritmos. Assim os modelos que poderão ser encontrados seriam: Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 22 𝐥𝐨𝐠[(𝟏) ∙ (𝟐)] = 𝐥𝐨𝐠(𝟏) + 𝐥𝐨𝐠(𝟐) 𝐥𝐨𝐠(𝟏 𝟐⁄ ) = 𝐥𝐨𝐠(𝟏) − 𝐥𝐨𝐠(𝟐) 𝐥𝐨𝐠(𝟏)𝟐 = (𝟐)∙ 𝐥𝐨𝐠 𝟏 O professor orientará caso os discentes não diferenciem estes logaritmos decimais de outros com bases diferentes. Assim definirá: Os logaritmos de base 10 são chamados de Logaritmos Decimais e sua importância se deve ao fato de as tábuas de logaritmos e as calculadoras trabalharem com essa base, que é também a base do sistema de numeração que utilizamos. Assim, são representados por: log10 𝑥 ou log 𝑥, para todo 𝑥 > 0. Também temos logaritmos que não são de base 10, assim o calculo dos logaritmos possui, além das propriedades da definição dos logaritmos, diferentes bases facilitando os cálculos mais extensos. 1 Logaritmo de um produto O logaritmo, em qualquer base a (𝑎 > 0 𝑒 𝑎 ≠ 1), de um produto por dois números positivos é igual à soma dos logaritmos, nessa mesma base, dos fatores. Se 𝑎 > 0 𝑒 𝑎 ≠ 1, 𝑏 > 0 𝑒 𝑐 > 0, então log𝑎(𝑏 ∙ 𝑐) = log𝑎 𝑏 + log𝑎 𝑐. De fato, essa propriedade pode ser provada fazendo-se log𝑎 𝑏 = 𝑥 e log𝑎 𝑐 = 𝑦; temos 𝑎𝑥 = 𝑏 e 𝑎𝑦 = 𝑐. Substituindo em log𝑎(𝑏 ∙ 𝑐), obtemos: log𝑎(𝑏 ∙ 𝑐) = log𝑎(𝑎 𝑥 ∙ 𝑎𝑦) = log𝑎 𝑎 𝑥 +𝑦 = 𝑥 + 𝑦 = log𝑎 𝑏 + log𝑎 𝑐 Observação: log𝑎(𝑏 + 𝑐) ≠ log𝑎 𝑏 + log𝑎 𝑐 2 Logaritmo de um quociente O logaritmo, em qualquer base a (𝑎 > 0 𝑒 𝑎 ≠ 1), de um quociente de dois números positivos é igual à diferença entre os logaritmos, nessa mesma base, do dividendo e do divisor. Se 𝑎 > 0 𝑒 𝑎 ≠ 1, 𝑏 > 0 𝑒 𝑐 > 0, então log𝑎( 𝑏 𝑐⁄ ) = log𝑎 𝑏 − log𝑎 𝑐. Fazendo log𝑎 𝑏 = 𝑥 e log𝑎 𝑐 = 𝑦; temos 𝑎 𝑥 = 𝑏 e 𝑎𝑦 = 𝑐 . Substituindo em log𝑎( 𝑏 𝑐⁄ ), obtemos: log𝑎( 𝑏 𝑐⁄ ) = log𝑎 ( 𝑎𝑥 𝑎𝑦⁄ ) = log𝑎 𝑎 𝑥 −𝑦 = 𝑥 − 𝑦 = log𝑎 𝑏 − log𝑎 𝑐 Observação: log𝑎(𝑏 − 𝑐) ≠ log𝑎 𝑏 − log𝑎 𝑐 3 Logaritmo de uma potência O logaritmo, em qualquer base a (𝑎 > 0 𝑒 𝑎 ≠ 1), de uma potência e expoente real é igual ao produto pelo logaritmo, na base a, da base dessa potência. Se 𝑎 > 0 𝑒 𝑎 ≠ 1, 𝑏 > 0 e 𝑚 𝜖 ℝ, então log𝑎(𝑏 𝑚 ) = 𝑚 ∙ log𝑎 𝑏. Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 23 Fazendo log𝑎 𝑏 = 𝑥, temos 𝑎 𝑥 = 𝑏. Substituindo em log𝑎(𝑏 𝑚), obtemos: log𝑎(𝑏 𝑚) = log𝑎((𝑎 𝑥 )𝑚) = 𝑚 ∙ 𝑥 = 𝑚 ∙ log𝑎 𝑏 Com as propriedades operatórias explanadas, os discentes receberão uma atividade: ATIVIDADE 01 (CEFET-SP-2007) Considere uma calculadora cientifica que se calcula logaritmos na base 10. Admita também que ela esteja com a tecla de número 4 quebrada. Nessa calculadora, para encontrar o log3 4, pode se calcular: (a) (2 ∙ log 2) ÷ log 3 (b) (log 2 ∙ log 2) ÷ log 3 (c) (2 ∙ log 2) − log 3 (d) 2 ∙ (log 2 − log 3) (e) log 12 Após resolverem este problema semo uso da calculadora e utilizando apenas logaritmos decimais e usando a propriedades dos logaritmos. Se houver dificuldade para encontrar o resultado, o professor entregará para cada dupla uma calculadora. Assim quando eles resolverem este problema, o docente definirá: Mudança de base Uma das formas de determinar esse valor é usar os logaritmos de base 10, pois as tábuas de logaritmos e as calculadoras trabalham com o sistema de logaritmos decimais. Existe uma propriedade dos logaritmos, denominada mudança de base, que permite o cálculo do logaritmo em qualquer base a partir dos logaritmos decimais. Inicialmente, vamos mostrar a chamada fórmula da mudança de base. Se 𝑎 > 0, 𝑏 > 0, 𝑐 > 0, 𝑏 ≠ 1 𝑒 𝑐 ≠ 1, então log𝑏 𝑎 ∙ log𝑐 𝑏 = log𝑐 𝑎. Agora observe: Fazendo { log𝑏 𝑎 = 𝑥 log𝑐 𝑏 = 𝑦 temos { 𝑏𝑥 = 𝑎 (1) 𝑐𝑦 = 𝑏 (2) Substituindo (2) em (1), obtemos: (𝑐𝑦)𝑥 = 𝑎 ⇔ 𝑐𝑥𝑦 = 𝑎 ⇔ xy = log𝑐 𝑎 ⇔ log𝑏 𝑎 ⋅ log𝑐 𝑏 = log𝑐 𝑎 Isolando log𝑏 𝑎 na relação log𝑏 𝑎 ⋅ log𝑐 𝑏 = log𝑐 𝑎, obtemos: log𝑏 𝑎 = log𝑐 𝑎 log𝑐 𝑏 Que é a fórmula da mudança de base . Com a definição explicada, o professor deixará como atividade de fixação que eles respondam as questões referentes às propriedades operatórias dos logaritmos, logaritmos decimais e a mudança de base. Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 24 ATIVIDADE 02 1) Sabendo que log 𝑎 = 6 ∙ log 𝑏, 2 ∙ log 𝑏 = log 𝑐 e que log 𝑐 = 45, calcule o valor numérico da expressão log √ 𝑎3 ∙ 𝑏4 𝑐2 5 2) Escreva na forma de um único log: a) log5 6 + log5 11 b) log7 28 − log7 4 c) 4 ∙ log 3 3) Sendo log𝑎 2 = 20 e log𝑎 5 = 30, calcule o valor de log𝑎 100. 4) Sendo log𝑥 2 = 𝑎 e log𝑥 3 = 𝑏, calcule log𝑥 √12 3 em função de a e b. 5) Determine a expressão P sabendo que: a) log 𝑃 = 2 ∙ log 𝑎 + 5 ∙ log 𝑏 b) log𝑥 𝑃 = log𝑥 𝑎 − 1 2 ∙ log𝑥 𝑏 6) Escreva usando logaritmos na base 10: a) log2 5 c) log2(𝑥 − 1) b) log𝑥 2 d) log(𝑥+1)(𝑥 − 3) REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: SMOLE, Kátia Stocco; DINIZ, Maria Ignez. Matemática. Ensino Médio: Volume 1. 6ª Ed. São Paulo: Saraiva, 2010. Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 25 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIAS DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE ENSINO DE MATEMÁTICA TURMA: N1 ALUNOS: APARECIDA FERREIRA SILVA FERNANDO CARDOSO DE MENEZES MÁRCIO PONCIANO DOS SANTOS DATA: ___/___/_______ PLANO DE AULA 06 TÍTULO DA AULA: Uso de software na construção gráfica de funções logarítmicas e exponenciais. CONTEÚDO: Gráfico da função logarítmica e exponencial ANO/SÉRIE: 1° Ano do Ensino Médio OBJETIVO(S): Perceber e compreender a relação que se estabelece entre a função logarítmica e exponencial, representada por gráficos e expressões algébricas, com vista a resolução de situações-problema por meio do uso do GeoGebra. RECURSOS: Projetor multimídia; computador/ notebook; software GeoGebra, quadro negro; giz; livro didático e folha de papel A4. PROCEDIMENTOS: Inicialmente, à turma será conduzida ao laboratório de Informática, no qual os 30 alunos serão organizados em equipes com 3 integrantes, cada grupo ficará com um computador. O professor distribuirá para a turma livros didático de diversos autores e solicitará que façam uma revisão a respeito do comportamento do gráfico de uma função logarítmica e exponencial. Durante esse tempo, o docente esclarece as dúvidas que surgirão. Diante da revisão literária, faz-se necessário que eles observem as condições que determinam uma função crescente e decrescente, seu domínio e imagem. Função Exponencial e Logarítmica Crescente: A base é um número real maior que 1: a > 1; Decrescente: A base é um número real, maior que 0 e menor que 1: 0 < a < 1; Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 26 Função Exponencial: D(f) = R ; Im(f) = R+ ∗ . Função Logarítmica: D(f) =R+ ∗ ; Im(f) = R. Em seguida, o professor pede que todos liguem os computadores, e apresenta aos alunos as ferramentas disponíveis no editor de planilhas, após solicitará que criem duas planilhas. As planilhas constarão de três colunas cada, na primeira encontram-se os valores de x, estabelecidos pelo professor, na segunda está à função e a terceira coluna os alunos encontrarão os valores de y, Planilha 1 Planilha 2 Através dos dados da primeira e da segunda planilha, respectivamente, os alunos deveram construir em um mesmo sistema coordenado, os gráficos de y = log2 x e y = 2x, e em outro sistema deverão construir os gráficos de y = ( 1 2 )x e y = log1 2 x, a construção será realizada no GeoGebra ( programa já apresentado aos alunos). Em seguida, o professor fará os seguintes questionamentos e solicitará que as equipes respondam: O que pode se observar na representação dos gráficos, em relação à simetria? O que ocorreria se trocássemos os eixos entre si? Por que as funções exponenciais e logarítmicas são consideradas inversas? Classifique as funções em crescente ou decrescente? X log2x Y 1 4 log2 1 4 1 2 log2 1 2 1 log21 2 log22 4 log24 X log 1 2 x Y 1 4 log 1 2 1 4 1 2 log 1 2 1 2 1 log1 2 1 2 log1 2 2 4 log1 2 4 Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 27 É esperado, que os alunos percebam que como a função logarítmica é a inversa da exponencial, na construção do gráfico, basta construir apenas o de uma das funções e em seguida permutar as coordenadas dos pontos desse gráfico, a fim de obter as coordenadas do outro. O professor orienta as equipes em toda a atividade e estipula um tempo para que cada equipe discuta os questionamentos. Após esse período, alguns grupos serão convidados a apresentarem a atividade e por meio de intervenções, o professor esclarece as dúvidas que forem surgindo. Após, será entregue a cada trio um roteiro de atividades, e o professor irá propor, um campeonato entre eles, o qual obedecerá às seguintes regras: Todos só podem dar início à resolução de cada atividade no mesmo instante; Ao término de cada questão, as equipes mostrarão ao professor a resolução feita na folha de papel A4, entregue pelo docente, e em seguida aos demais colegas; Ao final ganhará a equipe que tiver feito corretamente as atividades, em um menor tempo. Roteiro de Atividade 1) Construa em um mesmo plano cartesiano, os gráficos das funções reais y = log2x e y = -log2x. 2) (Vunesp-SP) A figura representa o gráfico de y = 𝑙𝑜𝑔10x.Sabe-se que OA = BC. Então, pode-se afirmar que: 3) Classifique como crescente ou decrescente as funções de domínio ]0,+∞[. a. f(x) = log√2 x b. f(x) = log√3/2 x 4) Período de desintegração (meia-vida) é o tempo gasto para desintegração de metade dos átomos radiativos, metade da massa de determinado isótopo de um elemento químico. Ocorre que a massa do isótopo não desaparece, apenas diminui, pelo fato de o isótopo se converter em outro isótopo. Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 28 Como exemplo, o cobalto 60 é usado para tratamento de pacientes com câncer, considerando uma amostra de 10g de cobalto 60, obtenha: A expressão exponencial e o gráfico da função que relaciona a massa (m) da amostra em função do número de meias-vidas; A massa do isótopo de cobalto dentro de 5 anos e de 25 anos. 5) Um determinado tipo de vegetal cresce dobrando a sua altura mensalmente. Sabendo que sua altura inicial é 1 mm, determine a expressão exponencial altura y (mm) em função do tempo t (meses) e construa o gráficocartesiano dessa função. Obs.: Os gráficos devem ser realizados no software Geogebra. Ao final de toda a atividade, alguns alunos serão convidados a fazerem um breve relato do conhecimento adquirido nessa aula, e o professor esclarece os principais pontos que devem ser observados e compreendidos por toda a classe. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS GENTIL, Nelson et al. Matemática para o 2ºgrau. São Paulo: Ática, 1997. SILVA, Claudio Xavier da; FILHO, Benigno Barreto . Matemática Aula por Aula. 2º ed. São Paulo: FTD: 2005. SMOLE, Kátia Stocco; DINIZ, Maria Ignez. Matemática. Ensino Médio. 6ª ed. São Paulo: Saraiva, 2010. Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 29 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIAS DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE ENSINO DE MATEMÁTICA TURMA: N1 ALUNOS: APARECIDA FERREIRA SILVA FERNANDO CARDOSO DE MENEZES MÁRCIO PONCIANO DOS SANTOS DATA: ___/___/_______ PLANO DE AULA 07 TÍTULO DA AULA: As relações entre conceitos matemáticos sobre equações e inequações. CONTEÚDO: Equações e Inequações Exponenciais e Logarítmicas ANO/SÉRIE: 1° Ano do Ensino Médio OBJETIVO(S): Identificar as principais características de uma equação e inequação exponencial e logarítmica, para que sejam capazes de compreender a relação que se estabelece entre esses conteúdos, por meio de resolução de problemas. RECURSOS: Cartolina, tesoura, quadro negro; giz e livro didático. PROCEDIMENTOS: A aula será iniciada, com o professor organizando uma turma de 30 alunos em duplas e em seguida, distribuirá uma folha de cartolina a cada dupla. O professor solicita que as equipes comecem a dobrar a cartolina em partes iguais e que um faça anotações enquanto o outro faz as dobraduras. Enquanto isso, o professor pede que eles observem que relação há entre o número de dobras e o número de folhas obtidas. No quadro é colocada a seguinte pergunta: Quantas dobras deverão ser feitas, para se obter 128 folhas? Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 30 Esquema da atividade Após um tempo, o professor convida algumas duplas a apresentarem à turma, a solução da atividade e aproveita os resultados, para abordar o conceito de equações exponenciais. O professor explica que a atividade realizada por eles, faz parte do contexto de equações exponenciais, em que existe uma incógnita como expoente, na atividade essa foi as dobras, e uma igualdade de mesma base. Os alunos são questionados, se ao invés de uma igualdade de mesma base, nos deparar-nos com uma igualdade de bases diferentes, e que não seja possível reduzir à mesma base. Nesse contexto, o professor aborda o conceito de equação logarítmica, ou seja, quando não for possível reduzirmos à mesma base, recorremos aos logaritmos. Os alunos, agora serão questionados se ao invés de uma = (igualdade), usássemos uma ≥ ou ≤ (desigualdade), o que mudaria fora o sinal, que conceito poderia se pensar agora. Através das respostas dos alunos, o professor age como um mediador do conhecimento e leva-os a perceber as diferenças que existem entre quando trabalhamos com equações, estamos procurando um valor que iguale a outro, em contrapartida, na inequação determinaremos valores que atestem aquela desigualdade. E que a técnica para resolver inequações é a mesma das equações, a única diferença é que temos que analisar a base, em virtude do problema da função ser crescente e decrescente, e também obter a condição de existência para a solução final. O professor fará um detalhamento, das condições para que seja considerada inequações exponenciais: Dada uma desigualdade de potências, sendo an > am: 1.º caso – Se a > 1, então n > m (se as bases de duas potências são iguais e maiores que 1, é maior a potência de maior expoente, ou seja, a desigualdade é conservada); Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 31 2.º caso – Se 0 < a < 1, então m > n (se as bases de duas potências são iguais e menores que 1, é maior a potência de menor expoente, ou seja, a desigualdade não é conservada). Em seguida, as condições de inequações logarítmicas serão abordadas: Sendo a > 1, como a função é crescente log𝑎 𝐴 > log𝑎 𝐵 𝑒𝑛𝑡ã𝑜 𝐴 > 𝐵, as desigualdades possuem o mesmo sentido. Sendo 0 < a < 1, como a função é decrescente. log𝑎 𝐴 > log𝑎 𝐵 𝑒𝑛𝑡ã𝑜 𝐴 < 𝐵, as desigualdades possuem os sentidos contrários. O professor seleciona algumas atividades para serem resolvidas: 1. (ENEM) Na literatura de cordel, os textos são impressos em geral, com 8, 16, 24 ou 32 páginas de formato 10,5cm x 15,5 cm. As razões históricas que explicam tal fato estão relacionadas à forma artesanal como são montadas as publicações e ao melhor aproveitamento possível do papel disponível. Considere, abaixo, a confecção de um texto de cordel com 8 páginas (4 folhas): Utilizando o processo descrito acima, pode-se produzir um exemplar de cordel com 32 páginas de 10,5 cm x 15,5 cm, com o menor gasto possível de material, utilizando uma única folha de: a) 84 cm x 62 cm b) 84 cm x 124 cm c) 42 cm x 31 cm d) 42 cm x 62 cm Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 32 e) 21 cm x 31 cm 2. Numa determinada cultura há 200 bactérias em condições ideais. A cada duas horas a quantidade dobra. Determine o número de bactérias, 12 horas após o início do estudo, sabendo que esse crescimento é dado pela lei exponencial: N(t) = N0 Kt (número de bactérias em função do tempo), onde N0 (nº inicial de bactérias). 3. As populações de duas cidades A e B são dadas em milhares de habitantes pelas expressões A = 𝐿𝑜𝑔2( 1+t) 2 e B = 𝐿𝑜𝑔2 ( 4t+4) em que a variável t representa o tempo em anos. a) Complete a tabela abaixo. Tempo (anos) População da Cidade A População da Cidade B 1 7 15 b) Determine em que instante a população de uma cidade é maior ou igual ao da outra. 4. Numa fábrica, o lucro y originado pela produção de x peças é dado, em milhares de reais, pela expressão: Y = 𝑙𝑜𝑔10 (100 + x) + k, sendo K uma constante real. a) Sabendo que não há produção não há lucro, determine k. b) Determine o número de peças que é necessário para produzir um lucro superior a 1000 reais. Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 33 5.(FGV-SP) A solução da desigualdade ( 1 2 ) x^2-4 ≤ 8x+2 é o conjunto dos x reais tais que: a) -2 ≤ x ≤ 2. b) x ≤ -2 ou x ≥ -1. c) -1 ≤ x ≤ 2. d) -2 ≤ x ≤ -1. e) x ≤ -1ou x ≥ 2. Após um tempo, algumas duplas serão convidadas a apresentarem sua resolução, aos colegas, e o professor tenta sanar as dúvidas obtidas. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS GENTIL, Nelson et al. Matemática para o 2ºgrau. São Paulo: Ática, 1997. SILVA, Claudio Xavier da; FILHO, Benigno Barreto . Matemática Aula por Aula. 2º ed. São Paulo: FTD: 2005. Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 34 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIAS DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE ENSINO DE MATEMÁTICA TURMA: N1 ALUNOS: APARECIDA FERREIRA SILVA FERNANDO CARDOSO DE MENEZES MÁRCIO PONCIANO DOS SANTOS DATA: ___/___/_______ PLANO DE AULA 08 TÍTULO: TUR-Logaritmonencial CONTEÚDO(S) EXPLORADO(S): Relação entre Função Exponencial e Logarítmica. ANO/SÉRIE: 1° Ano do Ensino Médio OBJETIVO(S): Revisar os conceitos a respeito das funções exponenciais e logarítmicas através da utilização do Jogo Logaritmonencial. Confeccionar um jogo que servirá para relembrar os passos seguidos para encontrar os resultados de expressões exponenciais e logarítmicas por meio da resolução de expressões envolvendo as exponenciais e logaritmos. Fixar de formalúdica os conteúdos trabalhados em salas de aula a respeito de exponenciais e logaritmos fazendo uso do joo confeccionado em sala de aula. RECURSOS: Papel cartão, tabela, tesoura, cola, papel A4, laboratório de informática, computador, software Geogebra, impressora e régua. PROCEDIMENTOS: A aula será iniciada com a organização da turma em grupos com quatro componentes; a estes, serão entregues 24 folhas de papel cartão, no formato de quadrados de lado 21 cm; uma tabela com exponenciais, logaritmos, equações e inequações exponenciais e logarítmicas, funções exponenciais e logarítmicas; tesoura, cola e papel A4 para que os alunos possam usar como rascunho para resolver as expressões da tabela abaixo que deverá ser registrado em seus cadernos. 𝑓(𝑥) = 2𝑥 𝑓(𝑥) = 2𝑥 + 1 𝑓(𝑥) = ( 1 3 ) 𝑥 + 3 𝑓(𝑥) = 3. 2𝑥−1 𝑓(𝑥) = 2𝑥 + 5 𝑓(𝑥) = 5𝑥 +3 Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 35 𝑓(𝑥) = 5𝑥 −3 (√2 3 ) 𝑥 = 8 (9𝑥+1)𝑥−1 = 3𝑥 2 +𝑥+4 𝑓(𝑥) = ( 3 7 ) 2𝑥 − 4 √8𝑥−1 . √42𝑥−3 𝑥+1 = √25𝑥+3 6 ( 1 5 ) 𝑥 ≥ 125 (2𝑥)𝑥+4 = 32 8𝑥+1 = √4𝑥−1 3 4𝑥 + 6𝑥 = 2. 9𝑥 ( 1 9 ) 𝑥 ≤ 243 (27𝑥−1)𝑥+1 ≥ (9𝑥+1)𝑥−3 4𝑥− 1 2 + 5. 2𝑥 + 2 > 0 log100 √10 3 log √9 3 √ 1 27 𝑓(𝑥) = 7𝑥−4 + 9 log3 ( 𝑎. 𝑏2 𝑐 ) f(x) = log(3−𝑥)(𝑥 + 2) 𝑓(𝑥) = log2(1 − 2𝑥) log2 1024 log3(log2 3) = 1 log √100 3 √0,1 6 f(x) = log 1 10 𝑥 log3 2. log8 3 log √16 3 √8 ( 1 3 ) −3 𝑓(𝑥) = log1 3 𝑥 3𝑥 = 2𝑥+2 log5 𝑥 = 4 3 10log5 2.log10 5 16 ≤ 2𝑥 < 33 log3−𝑥(𝑥 − 1) log3(2𝑥 − 6) < log3 4 log 𝑥 + log 2 = 2 Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 36 log2 𝑥 < −3 log1 2 (𝑥2 − 1) ≥ log1 2 3 2𝑥 2−3𝑥 ≥ 1 4 ( 1 2 ) 𝑥2 < ( 1 4 ) 4𝑥−6 2𝑥+1 + 2𝑥 ≤ 3𝑥−1 + 3𝑥 (0,2)𝑥−2 > 1 Sendo log 2 = 0,3 e log 3 = 0,4 calcule log2 6 𝑓(𝑥) = log5 𝑥 log √0,1 = 𝑥, então 𝑥2 é: Após, terminarem de resolver as expressões da tabela os discentes deverão se deslocar até o Laboratório de Informática, ligar os computadores, executar o programa GeoGebra e plotar os gráficos das funções que estavam na tabela. Com as plotagens salvas deve-se imprimi- las em folha A4 com um tamanho que caibam seis gráficos de funções diferentes em cada folha. Com os gráficos impressos os alunos deverão recortá-los, o mesmo será feito com as expressões que estavam na tabela para serem colados nas folhas de papel cartão com 21 cm de lado, essa folha deverá ser marcada conforme a figura abaixo. Com os gráficos já cortados e as expressões também, deve-se colá- los na folha de papel cartão duas expressões e duas respostas, uma em cada triângulo, só que as respostas não poderão ficar no mesmo quadrado das expressões correspondentes, para que se possa construir o jogo: Logaritmonencial. Com o jogo pronto as peças serão distribuídas igualmente entre os participantes. Sorteia-se o primeiro a jogar, que deve colocar a peça na mesa e anotar numa tabela de pontos, o maior resultado contido nesta peça. O próximo deve colocar uma peça encostada naquela que está sobre a mesa, fazendo corresponder cálculo e resultado e marcando na tabela o resultado do cálculo que completou. Caso o jogador não tenha uma log √16 3 √8 ( 1 5 ) 𝑥 ≥ 125 log2 1024 ( 1 3 ) −3 27 𝑥 ≥ −3 𝑥 = 9 8 𝑥 = 10 Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 37 peça para colocar, passa a vez e perde o número de pontos que o próximo jogador fará desde que ainda tenha cartas. No final do jogo, não tendo mais como colocar peças, o jogador perde o número de pontos do maior resultado possível de cada uma destas peças. Ganha o jogo quem tem o maior número de pontos. TABELA DE PONTOS Aluno A Aluno B Aluno C Aluno D Após jogarem algumas partidas os alunos vencedores deverão mostrar para a turma quais foram os cálculos realizados para realizar as jogadas. Com os resultados expostos, os discentes serão convidados a analisá- los e deverão destacar as propriedades usadas em cada jogada exposta na aula e a qual conteúdo pertence: Exponencial ou Logaritmo e registrar esses resultados nos cálculos que eles já haviam feito quando resolveu as expressões da tabela. REFERÊNCIA(S) BIBLIOGRÁFICA(S): IEZZI, Gelson; DOLCE, Osvaldo; MURAKAMI, Carlos. Fundamentos de Matemática Elementar 2: Logaritmos. 3ª ed. São Paulo: Atual, 1977. QUARTIERI, M. T.; REHFELDT, M.; GIONGO, I. M. Jogos para o Ensino Médio. Disponível em: < http://www.univates.br/ppgece/docs/materiais2009/Jogos_Pedagogicos.pdf>. Acesso em 10 de mar. 2013. SMOLE, Kátia Stocco; DINIZ, Maria Ignez. Matemática. Ensino Médio: Volume 1. 6ª Ed. São Paulo: Saraiva, 2010. http://www.univates.br/ppgece/docs/materiais2009/Jogos_Pedagogicos.pdf Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 38 CRONOGRAMA ORDEM DAS AULAS CONTEÚDOS MATEMÁTATICOS RECURSOS DIDÁTICOS TENDÊNCIAS METODOLÓGICAS AULA 01 Potenciação. Definição de Exponencial. Torre de Hanói Modelagem Matemática AULA 02 Propriedades da Exponencial e sua representação no Plano Cartesiano. Situações-Problemas Modelagem Matemática AULA 03 Propriedades das Funções Exponenciais. Imagens e Gráficos de Funções Exponenciais. GeoGebra Tecnologias da Informação e Comunicação. AULA 04 Conceito de Logaritmo. Propriedades dos Logaritmos. História da Matemática Editor de Planilha Calculadora Modelagem Matemática AULA 05 Propriedades Operatórias dos Logaritmos. Logaritmos Decimais. Mudança de base dos Logaritmos. GeoGebra Modelagem Matemática AULA 06 Comparação de Gráficos das Funções Exponenciais e Logarítmicas. GeoGebra Editor de Planilha Tecnologias da Informação e Comunicação AULA 07 Equações e Inequações Exponenciais e Logarítmicas. Situações-Problemas Resolução de Problemas AULA 08 Relação entre Função Exponencial e Logarítmica. Jogo: Logaritmonencial Jogos Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 39 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BIEMBENGUT, Maria Salett. Modelagem & Etnomatemática: pontos (in)comuns – disponível em: <http://www2.fe.usp.br/~etnomat/site- antigo/anais/MariaSalettBiembengut.html>. Acesso em: 17 de mar. 2013. BORBA, Marcelo C.; PENTEADO, Miriam G. Pesquisa em Informática e Educação Matemática. In: Educação em Revista, Belo Horizonte, nº36, dez.2002, p. 239-253. BRASIL. Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional – LDB Lei nº 9394/96. BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria da Educação Média e Tecnológica. Parâmetros Curriculares Nacionais + (PCN+) - Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Brasília: MEC, 2002. Ciências da natureza, matemática e suas tecnologias / Secretaria de Educação Básica. – Brasília: Ministério da Educação, Secretaria de Educação Básica, 2006. 135 p. (Orientações Curriculares para o ensino médio; volume 2) COSTA. A. Torre de Hanói, uma Proposta de Atividade para o Ensino Médio. http://www.pucrs.br/edipucrs/erematsul/comunicacoes/2ALEXANDREDACOSTA.pdf. Acesso em 26 de janeiro de 2013. D’AMBRÓSIO, Ubiratan. Da realidade à ação: Reflexões sobre Educação e Matemática. Campinas, São Paulo: Summus, 1986. GIOVANNI, José Ruy; BONJORNO, José Roberto. Matemática Completa: 1ª série do Ensino Médio. 2ª ed. renov. São Paulo: FTD, 2005. p. 224-242. IEZZI, Gelson; DOLCE, Osvaldo; MURAKAMI, Carlos. Fundamentos de Matemática Elementar 2: Logaritmos. 3ª ed. São Paulo: Atual, 1977. JURKIEWICZ, S.; FRIDEMANN,C. V. P. Modelagem Matemática na escola e na formação do professor. Zetetiké, Campinas – SP, v. 15, nº 28, p.16, jul./dez., 2007. LORENZATO, Sérgio. O Laboratório de Ensino de Matemática na Formação de Professores. Campinas - SP: Autores Associados, 2006. (Coleção formação de professores). MIGUEL, Antonio; MIORIM, Maria Ângela. História na Educação Matemática - propostas e desafios. Belo Horizonte: Autêntica, 2005. ONUCHIC, Lourdes de la Rosa. O Ensino de Matemática: mudanças no ensino, na aprendizagem, na avaliação e no uso de tecnologia – disponível em: <http://lourdesonuchic.blogspot.com.br/2008/07/o-ensino-de-matemtica-mudanas-no- ensino.html>. Acesso em: 17 de mar. 2013. QUARTIERI, M. T.; REHFELDT, M.; GIONGO, I. M. Jogos para o Ensino Médio. Disponível em: < http://www2.fe.usp.br/~etnomat/site-antigo/anais/MariaSalettBiembengut.html http://www2.fe.usp.br/~etnomat/site-antigo/anais/MariaSalettBiembengut.html http://www.pucrs.br/edipucrs/erematsul/comunicacoes/2ALEXANDREDACOSTA.pdf http://30porcento.com.br/busca.php?autor=Antonio%20Miguel,%20Maria%20%C2ngela%20Miorim http://30porcento.com.br/livro/8575261207-Hist%C3%B3ria-na-Educa%C3%A7%C3%A3o-Matem%C3%A1tica---Propostas-e-Desafios http://30porcento.com.br/livro/8575261207-Hist%C3%B3ria-na-Educa%C3%A7%C3%A3o-Matem%C3%A1tica---Propostas-e-Desafios http://lourdesonuchic.blogspot.com.br/2008/07/o-ensino-de-matemtica-mudanas-no-ensino.html http://lourdesonuchic.blogspot.com.br/2008/07/o-ensino-de-matemtica-mudanas-no-ensino.html Funções Exponenciais e Funções Logarítmicas LEM 40 http://www.univates.br/ppgece/docs/materiais2009/Jogos_Pedagogicos.pdf>. Acesso em 10 de mar. 2013. SMOLE, Kátia Stocco; DINIZ, Maria Ignez. Matemática Ensino Médio: Volume 1. 6ª ed. São Paulo: Saraiva, 2010. http://www.univates.br/ppgece/docs/materiais2009/Jogos_Pedagogicos.pdf
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