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Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 1 Unidade 3. Equações, plano cartesiano e funções Daniel de Freitas Barros Neto OBJETIVOS DA UNIDADE • Oferecer os conceitos e manipulações básicas de equações; • Definir e construir um plano cartesiano, explorando a ideia de representação gráfica; • Trazer o conceito introdutório de funções, alguns de seus tipos e suas representações gráficas. TÓPICOS DE ESTUDO Equações, plano cartesiano e representação gráfica // Equações // Plano cartesiano e representação gráfica Funções: conceito, domínios, imagens e gráficos // Conceituação, domínio e imagem // Gráficos Equações, plano cartesiano e representação gráfica O estudo dos números e das variáveis abre a possibilidade de definir expressões matemáticas, como expressões numéricas (números e operações) e algébricas (números, operações e variáveis). A partir das expressões, é possível iniciar o estudo de outro objeto matemático importante para o campo da matemática aplicada, as equações. O estudo inicial das equações numéricas e algébricas as define e discute os aspectos da relação de igualdade que as compõem. Um deles é a propriedade de transitividade da igualdade. Tendo em vista as propriedades da igualdade e o conceito de equação, é preciso saber como usar tais propriedades com o intuito de determinar raízes de uma equação, chamadas de soluções. Outro tema é a representação gráfica com base em retas reais. Para que ela seja admissível, um objeto matemático conhecido como plano cartesiano representa pontos e regiões determinadas por pares ordenados e equações. Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 2 Fornecendo conceitos introdutórios de equações algébricas e numéricas, se manipulam algebricamente as equações de modo a determinar seu valor numérico ou o de sua variável. Além disso, conceitos introdutórios ao plano cartesiano são úteis ao estudo algébrico e geométrico das funções. EQUAÇÕES Um dos principais objetos da matemática aplicada são as expressões numéricas e algébricas. A primeira é uma expressão matemática que contém somente números e operações matemáticas: Já as expressões algébricas são expressões matemáticas compostas por números, operações e variáveis: Para trabalhar no contexto da matemática pura e da matemática aplicada, as expressões são estudadas tendo em conta o conceito de equação matemática, o que permite o desenvolvimento algébrico e numérico, possibilitando a atribuição de um valor numérico a uma expressão numérica, ou a atribuição de um valor numérico a uma variável numa expressão algébrica. Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 3 Uma equação é definida como uma afirmação de que duas expressões matemáticas são iguais. As equações podem aludir tanto a expressões numéricas quanto a expressões algébricas: 1 + 1 = 2 A equação anterior é uma das menos complexas da aritmética e utilizada para alfabetizar matematicamente. O que a caracteriza como uma equação é o fato de que a expressão numérica à esquerda da igualdade (1+1) é apontada como equivalente a expressão à direita da igualdade (2), algo que se dá pela inserção do símbolo de igualdade (=) entre as expressões. Outra equação numérica válida é: 2 · 3 + 5 = 11 O que caracteriza esse objeto matemático como uma equação é que há um símbolo de igualdade (=) que separa duas expressões, a do lado esquerdo (2 · 3 + 5) e a do lado direito (11). Portanto, com a equação numérica, o resultado numérico da expressão 2 · 3 + 5 é 11. Considerando a equação a seguir: 7 · 5 + 3 = 35 + 3 A equação aponta que as expressões 7 · 5 + 3 e 35 + 3 são iguais. Considerando, agora, outra equação: 35 + 3 = 38 Essa equação aponta que as expressões 35 + 3 e 38 são iguais e isso é verificado como válido pelas regras inerentes à operação de adição. Destaca-se aqui, porém, que é possível construir a seguinte equação com base nas duas anteriores: 7 · 5 + 3 = 38 Logo, como 7 · 5 + 3 = 35 + 3 e 35 + 3 = 38, por consequência, 7 · 5 + 3 = 38. Desse modo, por meio do conceito de equação, definido com base na igualdade entre expressões, são efetuados os cálculos e estruturadas novas relações: I. (3 · 2 + 7 · 5) · 3 = (6 + 35) · 3 II. (6 + 35) · 3 = (41) · 3 III. (41) · 3 = 123 Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 4 O exemplo apresenta três equações I, II e III, todas válidas por conta das propriedades relacionadas às operações de soma e multiplicação. Ainda de acordo com a transitividade da igualdade, se estabelece uma nova equação: (3 · 2 + 7 · 5) · 3 = 123 Em suma, quando se trabalha com cálculos matemáticos, o conceito de equação e transitividade da igualdade ajuda a transitar de uma expressão numérica a outra e, por fim, estabelecer uma igualdade, construindo uma nova equação com a primeira expressão numérica e a expressão numérica composta por apenas um número, denominado resultado. Nesse caso, o resultado da expressão numérica (3 · 2 + 7 · 5) · 3 é 123. É possível colocar equações algébricas, com números, operações e variáveis: Tal como as equações numéricas, as equações algébricas determinam uma relação de igualdade entre duas expressões, sendo uma ou mais delas algébricas. As três equações algébricas citadas têm uma relação de igualdade entre expressões algébricas e expressões numéricas. Tal como as equações numéricas, as equações algébricas determinam uma relação de igualdade entre duas expressões, sendo uma ou mais delas algébricas. As três equações algébricas citadas têm uma relação de igualdade entre expressões algébricas e expressões numéricas. Anteriormente, com as equações numéricas, foi exibida uma maneira de calcular o resultado de uma expressão numérica com base no estabelecimento de Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 5 equações e aproveitando a transitividade da igualdade. Com as equações algébricas, por serem compostas por variáveis, o objetivo é distinto. Busca-se encontrar o valor das variáveis a partir de propriedades da relação de igualdade e da transitividade. Os valores das variáveis encontrados são o que tornam a equação verdadeira, isto é, valores que, quando substituídos, fazem valer a igualdade: 3x + 1 = 4 Para que a equação anterior seja verdadeira, deve existir um valor numérico para x de tal modo que a igualdade com a expressão 4 seja mantida. Supondo que x = 3, tem-se que: 3x + 1 = 43 (3) + 1 = 4 Como a expressão à esquerda da igualdade agora é numérica, seu resultado é calculado como já visto: 3(3) + 1 = 4 9 + 1 = 4 10 = 4 A equação numérica resultante, 10 = 4, uma vez que o número 10 não é igual a 4, é matematicamente falsa, pois o valor de x = 3 não satisfez a equação algébrica e tal valor de x não interessa para o estudo da matemática aplicada. Supondo que x = 1, tem-se que: 3x + 1 = 4 3(1) + 1 = 4 Como a expressão à esquerda da igualdade é uma expressão numérica, seu resultado é calculado como já visto: Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 6 3(1) + 1 = 4 3 + 1 = 4 4 = 4 A equação numérica resultante desse processo foi 4=4, uma relação de igualdade matematicamente verdadeira, pois o valor de x satisfez a equação algébrica e esse é um valor de x que interessa ao estudo da matemática aplicada no contexto dessa equação algébrica. Dá-se o nome de soluções ou raízes da equação aos valores de x que satisfazem equações algébricas e as tornam verdadeiras. Um dos principais objetivos do trabalho com equações algébricas é encontrar essas raízes das equações. Para isso, no entanto, se usam propriedades algébricas referentes à relação de igualdade. Quadro 1. Propriedade i da igualdade. A propriedade do Quadro 1 trata da adição de um termo em ambos os lados da igualdade. Caso um número real C seja adicionado a ambos os ladosda igualdade, obtém-se uma equação equivalente: x - 7 = 18 Na equação algébrica do exemplo, adiciona-se à equação o termo 7 em ambos os lados da igualdade. Desse modo, tem-se como equação equivalente: x - 7 = 18 x - 7 + 7 = 18 + 7 A mesma propriedade é aplicada para uma equação numérica: 1 = 1 Adicionando o termo 3 dos dois lados da igualdade, tem-se: 1 + 3 = 1 + 3 Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 7 Efetuando os cálculos, a propriedade não alterou a validade da igualdade: 1 + 3 = 1 + 3 4 = 4 A mesma propriedade é aplicada para números negativos, como a adição do termo -2 na equação algébrica a seguir: - x2 + 3x = 2 - x2 + 3x - 2 = 2 – 2 O mesmo ocorre para uma equação numérica, como a adição do termo -3 na equação numérica a seguir: 8 + 3 = 11 8 + 3 - 3 = 11 -3 O cálculo de ambas as expressões numéricas faz com que se perceba como a propriedade não alterou a validade da equação: 8 + 3 - 3 = 11 -3 8 + 0 = 8 8 = 8 Pode-se adicionar variáveis positivas e negativas às equações algébricas. Por exemplo, considere a adição de -x em ambos os lados da igualdade da equação algébrica a seguir: x + 3 = 2x + 1 x + 3 - x = 2x + 1 – x Outra propriedade referente à igualdade é apresentada pelo Quadro 2. Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 8 Quadro 2. Propriedade II da igualdade. Essa propriedade enuncia que, considerando três termos A, B e C não nulos e dada a equação A = B, multiplicar ambos os lados da igualdade por C gera uma equação equivalente. Em síntese, multiplicar ambos os lados por C faz com que a equação se mantenha válida: 3 + 7 = 10 Calculando ambos os lados, se verifica que a validade da equação se manteve: 3 + 7 = 10 (3 + 7) · 2 = 10 · 2 Efetuando a multiplicação por 2 em ambos os lados da igualdade, tem-se: (3 + 7) · 2 = 10 · 2 (10) · 2 = 20 20 = 20 A mesma propriedade é aplicada numa equação algébrica, considerando a equação a seguir sendo multiplicada por x em ambos os lados da igualdade: Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 9 O objetivo de conhecer essas propriedades relacionadas à igualdade é calcular as raízes ou soluções das equações através delas, além de ser uma maneira de encontrar as soluções de uma equação algébrica, a equação linear, que auxilia no entendimento da equação da reta. Uma equação linear numa variável é uma equação equivalente à forma: ax + b = 0 Os coeficientes a e b são números reais, enquanto x designa uma variável: 3x - 2 = 0 x + 1 = 0 4x - 5 = 3 A primeira equação tem coeficientes a = 3 e b = -2. Já a segunda, a= 1 e b = 1. A terceira equação também é linear, pois ela pode ser escrita da forma anterior, apesar de exigir uma manipulação algébrica com base nas propriedades vistas antes: 4x - 5 = 3 4x - 5 - 3 = 3 - 3 4x - 8 = 0 Assim, a terceira equação tem coeficientes a = 4 e b = -8. Porém, há uma forma sucinta de identificar equações lineares, basta apenas verificar se o grau da equação é igual a 1, ou seja, se a potência de x pertencente a essa equação é somente 1: Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 10 Levando em conta a classificação do que é uma equação linear e as propriedades válidas para a igualdade, se calculam as raízes das equações lineares. Para encontrar a solução dessas equações, a variável em um dos lados da igualdade é isolada. Exemplo 1 Considerando a equação linear a seguir: 3x + 2 = 0 Adicionando o termo -2 em ambos os lados da equação, tem-se: 3x + 2 = 0 3x + 2 - 2 = - 2 3x = - 2 Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 11 Exemplo 2 Considerando a equação algébrica abaixo: O primeiro passo é verificar se a equação algébrica é linear. Para isso, há uma averiguação do grau, ou seja, se todas as potências de x são 1. Como essa condição é verdadeira, a equação é linear e é possível valer-se das propriedades da igualdade para encontrar uma solução para essa equação. Com objetivo de isolar a variável x em um dos lados da igualdade, multiplicam-se ambos os lados pelo termo 3: Em seguida, soma-se 3x em ambos os lados da igualdade: 2x = 12 - 3x 2x + 3x = 12 - 3x + 3x 5x = 12 Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 12 PLANO CARTESIANO E REPRESENTAÇÃO GRÁFICA Um tema importante para o estudo das equações em matemática aplicada é o plano cartesiano, ou plano de coordenadas. Por meio do plano cartesiano, é possível representar equações e funções. Para definir o plano cartesiano, é concebida a construção de uma reta que representa o conjunto numérico dos números reais (ℝ), a reta real. De antemão, é preciso recordar as características de tal conjunto numérico. O Quadro 3 apresenta as características de cada um dos conjuntos. Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 13 Quadro 3. Conjuntos numéricos. Com base nos elementos pertencentes ao conjunto dos números reais, se constrói uma representação desse conjunto por meio da reta numérica dos reais, como no Quadro 4. Quadro 4. Reta dos números reais. Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 14 Partindo da representação do conjunto dos números reais (ℝ) por uma reta numérica, se constrói o plano cartesiano, um plano que considera a interseção de duas retas reais perpendiculares entre si, que se intersecionam no 0 de cada uma das linhas, como se nota no Diagrama 1. Diagrama 1. Plano cartesiano. O ponto de interseção das duas retas, chamado de origem, é determinado por O. A reta horizontal é o eixo x, ou eixo das abcissas, enquanto a reta vertical do plano cartesiano é o eixo y, ou eixo das ordenadas. Qualquer ponto P pertencente ao plano possui uma coordenada em x e uma em y. O Diagrama 2 reproduz a ideia, considerando um ponto P com coordenadas a e b. Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 15 Diagrama 2. Ponto p e suas coordenadas A coordenada é como um endereço de cada ponto, já que apontam um local específico dentro do plano de coordenadas. A dupla coordenada inerente a cada ponto do plano é chamada de par ordenado e há uma escrita específica para tanto. Por exemplo, no caso de P, seu par ordenado é escrito (a, b). EXPLICANDO Como o plano cartesiano aborda a interseção de duas retas reais, todo ponto é denominado par ordenado. Porém, se fossem consideradas mais retas reais, as coordenadas de cada ponto seriam uma tripla ordenada. A ideia pode ser estendida a planos que contenham inúmeras retas reais ortogonais, compondo planos com quadras ordenadas ou até mais. A primeira coordenada dentro dos parênteses sempre diz respeito à coordenada do eixo x daquele ponto, enquanto a segunda refere-se à coordenada do eixo y daquele ponto, como nos pontos de coordenada (1,1), (3,2), (-2,0) e (3,-1) representados no Diagrama 3. Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 16 Diagrama 3. Pontos no plano cartesiano. No plano cartesiano, não se indicam apenas pontos, mas um local específico do espaço com duas coordenadas, sendo também possível representar regiões graficamente. As regiões são locais no plano com inúmeros pontos e determinadas por relações, tais como igualdade, maior que, menor que, menor ou igual e maior ou igual, como as regiões x > 0 e x = 1 no Diagrama 4. Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 17 Diagrama 4. Regiões no plano cartesiano. Toda a capacidade representativa do plano cartesiano é muito útil para a matemática aplicada. Porém, o principal objetivo da utilização do plano cartesiano em representações gráficas é para objetos matemáticos conhecidos como funções. Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 18 VAMOS REFORÇAR O QUE APRENDEMOS ATÉ AGORA? Funções: conceito, domínios, imagens e gráficosA matemática é um campo de conceitos abstratos que sistematiza seu trabalho com formas, quantidades, espaços, medidas, variações, estimativas e afins. O estudo de matemática pura ou aplicada, muitas vezes, envolve o trabalho com um objeto matemático conhecido como função. As funções estabelecem relações entre conjuntos por meio de uma regra algébrica que associa elementos de um conjunto a outro. Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 19 Partindo do conceito introdutório de função, é possível obter uma definição para o objeto matemático, demonstrado em diversos exemplos de funções como afins, logarítmicas, exponenciais, quadráticas e modulares, bem como os conceitos de domínio, imagem e contradomínio de uma função, levando em consideração os conjuntos associados pela regra funcional. Os gráficos de cada uma das funções são representações geométricas das funções e possuem formas que variam conforme a função e com base no objeto matemático conhecido como plano cartesiano, apresentado na seção anterior. Por isso, é vital reconhecer os conceitos introdutórios de função e seus gráficos de modo a identificar as funções, os conjuntos numéricos e as representações gráficas, dando ênfase na alteração da forma dos gráficos por meio de mudanças em seus parâmetros algébricos. CONCEITUAÇÃO, DOMÍNIO E IMAGEM A natureza do conceito de função se dá pelo entendimento de uma relação entre conjuntos. O Diagrama 5 traz a relação entre dois conjuntos numéricos D e E. Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 20 Diagrama 5. Relação entre dois conjuntos. Fonte: STEWART, 2003. (Adaptado). A relação entre conjuntos é dada por uma regra f, que associa valores do conjunto D (valores de entrada) a valores do conjunto E (valores de saída). O conjunto do qual partem as flechas é o domínio, e o conjunto no qual chegam as flechas é o contradomínio. Todos os valores que pertencem a E e são associados ao outro conjunto compõem a imagem. Os conjuntos D e E são genéricos, isto é, não concernem a um conjunto numérico específico. Eles são qualquer conjunto pertencente ao Quadro 1 e podem haver regras que relacionam elementos do conjunto dos naturais (ℕ) aos racionais (ℚ), outras que relacionam elementos dos inteiros aos reais (ℝ), tudo depende do contexto. As relações entre conjuntos são dadas entre conjuntos dos números reais (ℝ). Em resumo, os conjuntos D e E são conjuntos dos números reais associados a valores do conjunto dos números reais a outros valores do conjunto dos números reais. Para que ocorra a associação, se concebe o valor de um conjunto a ser submetido à regra de associação (f) que aponta à qual valor ele deve ser associado. Com o intuito de tornar mais evidente a afirmação, há a regra: ACRESCER A UM NÚMERO REAL UMA UNIDADE. O que essa regra enuncia é que, considerando um número real, se soma a ele uma unidade. Assim, o número real 1 é associado ao número real 2 e o número real - 0,5, ao número real 0,5, e assim por diante. Primeiramente, é considerado um número com o qual realiza-se uma regra matemática para computar outro número. O Diagrama 6 representa a dinâmica de aplicação da regra matemática. Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 21 Diagrama 6. Relação como “máquina”. Fonte: STEWART, 2003. (Adaptado). A Associação dos dois conjuntos também é representada no Diagrama 7. Diagrama 7. Relação dos conjuntos reais Fonte: STEWART, 2003. (adaptada). A partir dessas definições e conceitos, é definida algebricamente o que é uma função f, dentro do contexto dos números reais (ℝ): f : A → B e A⊂ ℝ , B⊂ ℝ Uma função f é uma relação que associa valores de um conjunto A a valores de um conjunto B, ambos subconjuntos dos conjuntos dos reais. Vale ressaltar que, para que f seja uma função, todo elemento pertencente ao conjunto A deve ter apenas uma correspondência no conjunto B, uma vez que não se observam duas setas saindo de um mesmo ponto de A e chegando em B quando a regra f se tratar de uma função. A fim de ilustrar o entendimento, a representação algébrica da função anterior que associa um elemento dos reais a outro elemento acrescido de uma unidade: f (x) = x + 1 Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 22 Para que se compreenda o funcionamento da regra, se substitui o x por cada um dos números reais, como os números empregados anteriormente (-0.5 e 1). Substituindo x por -0,5, tem-se: f (x) = x +1 f (-0,5) = (-0,5) + 1 f (-0,5) = 0,5 Desta forma, o número a ser associado ao -0,5 é o número 0,5. Aplicando o mesmo no número 1: Desse modo, o número associado ao 1 é o 2. A mesma regra é aplicada para todos os números reais, lembrando que uma função pode ser representada de outra maneira. Em vez de considerar f (x), pode-se optar pela letra y. A função abaixo é equivalente a função f (x) = x + 1: y = x + 1 Comparando a representação algébrica com as equações, funções não passam de equações, expressões algébricas definidas por meio de uma relação de igualdade (=). Não obstante, nem todas as equações se enquadram na definição de função, pois há funções que relacionam os conjuntos de números reais. A primeira função a ser definida é a função afim, ou função polinomial de primeiro grau. Uma função afim f : ℝ → ℝ é definida na forma f (x) = ax + b, sendo que a e b são números reais, e a ≠ 0: f (x) = x f (x) = 2x - 3 f (x) = x + 1 f (x) = 7x Essas funções afins podem ser escritas em outra forma algébrica: y = x y = 2x - 3 y = x + 1 y = 7x Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 23 A forma algébrica evidencia a representação conhecida como equação e, nesse caso, as equações descritas na forma y = ax + b são conhecidas como equações da reta. Outra função é a função quadrática ou função polinomial do segundo grau. Uma função quadrática f : ℝ → ℝ, é definida na forma f (x) = ax2 + bx + c, sendo que a, b e c pertencem aos reais, com a ≠ 0: f (x) = x2 + 1 f (x) = - x2 - 5 f (x) = 3x2 - 7x f (x) = 2x f (x) = 7x Uma função diferente das demais está relacionada aos logaritmos, a função logarítmica. A função é definida de modo que f : ℝ → ℝ, logo, seu domínio e contradomínio referem-se ao conjunto dos números reais. Ela é descrita algebricamente da seguinte forma: f (x) = logax. ASSISTA É interessante estabelecer conexões entre as funções nessa seção. A função logarítmica relaciona-se com a função exponencial, essa relação é explicitada no vídeo Grings - Log8 - Funções Logarítmica e Exponencial. O conhecimento da relação permite a resolução de diversos problemas. O coeficiente é um número real de tal forma que a > 0 e a ≠ 1. Já a variável x é um número real positivo não nulo, x > 0 ∈ ℝ: Por fim, a última função é a modular. É importante destacar que, apesar de ser uma função f : ℝ → ℝ, ela se distingue das demais num aspecto formal. Essa função Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 24 possui duas regras associadas a ela, sendo que cada uma das regras a ser executada depende do valor de entrada: O valor da função varia dependendo do sinal de seu valor de entrada, ou seja, caso x seja positivo, a função vale x, caso x seja negativo, a função vale -x. EXEMPLIFICANDO A ideia por trás da utilização da função modular, muitas vezes, está associada à medida de distância. Isso ocorre porque todo valor da imagem da função f (x) = |x| é positivo, independentemente do valor de x. Portanto, a imagem de cada valor da função é a distância até a origem. Por exemplo: f (x) = |-5| = 5, isso significa que o número -5 está a 5 unidades da origem. VAMOS REFORÇAR O QUE APRENDEMOS ATÉ AGORA? Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 25 GRÁFICOS As funções são definidas num contexto geométrico com base em representações elaboradas num plano cartesiano. Parafunções anteriores, é necessário definir o gráfico de uma função pelo conjunto: ℝ² = ℝ x ℝ = {(x,y)∈ ℝ2/ x ∈ ℝ e y ∈ ℝ} A definição enuncia que ℝ² é um conjunto formado por elementos (x, y), chamados de pares ordenados, em que x e y são números reais. O conjunto é, basicamente, a construção de um plano cartesiano. Com essa definição, é possível construir a representação de todos os pares ordenados que constituem ℝ² como (x, f(x)), ou seja, com um valor real x e com sua imagem real f(x). A representação dos pares ordenados (x, f(x)) recebe o nome de gráfico da função f. Considerando um exemplo de função afim, a função f(x) = 2x, tem seu gráfico delineado como no Diagrama 8. Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 26 Diagrama 8. Gráfico de f(x) = 2x. As representações gráficas das funções permitem a observação de padrões geométricos. No caso, uma função afim tem seu gráfico descrito por uma reta e, por conta disso, a equação y = ax + b recebe o nome de equação da reta, e ax + b = 0, de equação linear. Outra função, a quadrática, tem seu gráfico representado por uma parábola, como se nota no Diagrama 9. Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 27 Diagrama 9. Gráfico de duas funções quadráticas. As duas funções representadas pelo Diagrama 9 são: x2 + 2x + 1 - x2 + 2x +1 Ambas possuem termos muito similares, porém, apenas o primeiro termo contém o sinal oposto, indicando que a representação gráfica de funções de um mesmo tipo é dada de forma diferente caso os parâmetros assim sejam. A parábola de x2 + 2x + 1 está com sua concavidade voltada para cima, já a parábola de - x2 + 2x + 1 está com sua concavidade voltada para baixo. As funções logarítmica e exponencial também sofrem alterações em seu formato geométrico quando se alteram parâmetros de seus termos. Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 28 Diagrama 10. Gráfico de funções logarítmicas e exponenciais. É possível identificar que elas têm um formato similar em diferentes seções do plano cartesiano. Isso se verifica algebricamente por meio de suas definições, que possuem uma relação intrínseca. Por fim, o gráfico de funções modulares é visto no Diagrama 11. Diagrama 11. Gráfico de funções modulares. Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 29 A definição de função modular consiste em não permitir que o argumento do módulo, o valor que está entre | | seja negativo. Logo, uma consequência geométrica de |x| é que todos os valores de x negativos são “refletidos” para cima do eixo x. A mudança desses parâmetros faz apenas com que essa função se torne mais “pontuda” ou menos “pontuda”. VAMOS REFORÇAR O QUE APRENDEMOS ATÉ AGORA? Matemática Aplicada (DISCIPLINA UNINASSAU) III 30 Agora é a hora de sintetizar tudo o que aprendemos nessa unidade. Vamos lá?! SINTETIZANDO Nesta unidade, foram proporcionados conceitos e manipulações básicas de equações, além das discussões teóricas da conceituação de equações algébricas e numéricas, e como operá-las com base nas propriedades da relação de igualdade, possibilitando o trabalho com equações algébricas objetivando o cálculo das raízes ou soluções. Foram definidos e construídos o plano cartesiano, explorando a ideia de representação gráfica, sem contar o conceito de reta real, construindo um plano formado pela interseção de duas retas desse tipo, dando origem ao plano cartesiano, objeto matemático capaz de auxiliar no processo de representação de pontos, regiões e funções. Tendo base para o início do estudo de funções, foram expostos alguns de seus tipos e suas representações gráficas. Ao final, foi apresentado o conceito introdutório de função como uma regra de associação entre conjuntos, definidos como o conjunto dos números reais e explicado o que é uma função e como ela é operada matematicamente, bem como se examinaram diferentes funções, como afins, quadráticas e modulares, conhecendo sua definição formal e sua representação gráfica por meio do plano cartesiano. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS GRINGS - Log8 - Funções Logarítmica e Exponencial. Postado por omatematico.com. (16min. 47s.). son. color. port. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=LUzfvhcnhoE>. Acesso em: 17 jun. 2020 STEWART, J. Calculus: early transcendentals. 6 ed. Belmont, CA: Thomson Brooks/Cole, 2003. https://www.youtube.com/watch?v=LUzfvhcnhoE
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