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Aparecida de Cássia Oliveira Lima Tatiana Reis Bastos Braga Matemática para Negócios Aparecida de Cássia Oliveira Lima Tatiana Reis Bastos Braga MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS Belo Horizonte Janeiro de 2016 COPYRIGHT © 2016 GRUPO ĂNIMA EDUCAÇÃO Todos os direitos reservados ao: Grupo Ănima Educação Todos os direitos reservados e protegidos pela Lei 9.610/98. Nenhuma parte deste livro, sem prévia autorização por escrito da detentora dos direitos, poderá ser reproduzida ou transmitida, sejam quais forem os meios empregados: eletrônicos, mecânicos, fotográficos, gravações ou quaisquer outros. Edição Grupo Ănima Educação Vice Presidência Arthur Sperandeo de Macedo Coordenação de Produção Gislene Garcia Nora de Oliveira Ilustração e Capa Alexandre de Souza Paz Monsserrate Leonardo Antonio Aguiar Equipe EaD Conheça a Autora Aparecida de Cássia Oliveira Lima é graduada em Matemática, formada pela Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, especialista em Informática na Educação pelo Instituto de Educação Continuada – IEC PUC Minas. Obteve título de mestre em Gestão Social, Educação e Desenvolvimento Local pelo Centro Universitário UNA. É professora da Faculdade Pitágoras, em Betim, desde 2010. Nessa instituição, ministra disciplinas da área de matemática, como Matemática Instrumental, Cálculo Diferencial, Cálculo Integral, Geometria Analítica e Álgebra Linear, Probabilidade e Estatística. Atua na área de ensino de matemática há 10 anos, tendo experiência também no ensino fundamental e ensino médio. Conheça a Autora Tatiana Reis Bastos Braga é licenciada em Matemática, formada pela Universidade Federal de Minas Gerais, especialista em Educação Matemática pelo Centro Universitário de Belo Horizonte - Uni-BH. Obteve título de Mestre em História das Ciências pela Universidade Federal de Minas Gerais. É professora do Centro Universitário UNA, em Belo Horizonte, desde 2008, e do Centro Universitário de Belo Horizonte - Uni-BH – desde 2013. Nessas instituições ministra disciplinas da área de Matemática, como Cálculo Diferencial, Cálculo Integral, Cálculo de Várias Variáveis, Equações Diferenciais e Geometria Analítica e Álgebra Linear. Atua na área de ensino de matemática há 13 anos, tendo experiência também no Ensino Fundamental e Ensino Médio. Trabalhou também na coordenação de professores de matemática do Ensino Fundamental e Médio, elaborando planos de ensino, propostas avaliativas, revisando provas e atividades para tais séries. Trabalhou na elaboração de questões de matemática dentro do novo modelo de avaliação proposto pelo Enem. Trabalha na elaboração de questões e montagem de provas no modelo proposto pelo Enade. Possui experiência em elaboração e apresentação de trabalhos em eventos científicos ligados à área de Educação, Educação Matemática e História das Ciências. Escreveu um livro - consequência de sua dissertação de mestrado - cujo tema é a institucionalização da ciência matemática no Brasil. A disciplina Matemática para Negócios tem como objetivo instrumentalizar o aluno com os conceitos sobre números e conjunto, função real e sua relação com modelos matemáticos. E, assim, que ele possa reconhecer, definir e equacionar problemas utilizando os conceitos matemáticos como ferramenta que o auxiliará no processo da tomada de decisão e na resolução de problemas diversos. Para isso, serão apresentados neste livro o conceito de conjuntos numéricos e as funções reais com seus devidos elementos, suas aplicações na resolução de problemas ou situações do cotidiano que possam ser representados através de um conjunto de relações matemáticas. Também estudaremos limites e derivadas das funções e sua utilização modelando problemas reais. Sendo assim, a disciplina será relevante para seu curso, de modo que servirá como base para as diversas disciplinas lógicas presentes no mesmo, contribuindo de maneira significativa para sua vida profissional e também pessoal. Vamos estudar especificamente: fundamentos sobre números e conjuntos. Álgebra elementar. Função. Funções lineares e aplicações. Funções 2º grau e aplicações. Funções exponenciais e aplicações. Funções logarítmicas e aplicações. Fundamentos sobre limites. Fundamentos sobre derivadas de funções reais e aplicações. Tal estudo tem como objetivos fornecer ao aluno o conceito de conjuntos, grandezas, razão, função real e sua relação com modelos matemáticos. Apresentar classes importantes de funções, como as polinomiais, as exponenciais e as logarítmicas. Discorrer sobre o conceito de limite e derivada, interpretar tal conceito como taxas de variação e utilizar suas aplicações em problemas voltados para a área de gestão e negócios. Apresentação da disciplina Ao concluir a disciplina, você perceberá um domínio maior na linguagem intrínseca da matemática, em um maior desenvolvimento no raciocínio lógico, crítico e analítico, competências necessárias para operar com valores e formulações matemáticas presentes nas relações formais e causais entre fenômenos produtivos, administrativos e de controle, bem assim se expressando de modo crítico e criativo diante dos diferentes contextos organizacionais e sociais na compreensão de situações reais que envolvem conceitos de função e derivada. UNIDADE 1 003 Fundamentos sobre números e álgebra elementar 004 Conjuntos 006 Grandeza 031 Revisão 051 UNIDADE 2 055 Funções 056 Definição 058 Domínio e contradomínio 061 Representação gráfica 066 Revisão 072 UNIDADE 3 074 Funções lineares e aplicações 075 Definição 077 Coeficientes da função linear 078 Função constante 078 Raiz de uma função linear – Equação do 1º grau 079 Gráficos 081 Crescimento e decrescimento 085 Estudo do sinal de funções lineares 087 Aplicações: Funções custo, receita e lucro. Ponto de equilíbrio e análise gráfica 091 Revisão 099 UNIDADE 4 101 Funções 2º grau (quadráticas) e aplicações 102 Definição 104 Raízes. Equação do 2º grau 104 Gráficos 106 Coordenadas do vértice de uma parábola 109 Imagem 110 Analisando a construção do gráfico de uma função do 2º grau 112 O estudo do sinal de funções quadráticas 115 Revisão 119 UNIDADE 5 121 Funções exponenciais e aplicações 122 Definição 124 Domínio e imagem 126 Estudo do sinal de funções 129 Equações exponenciais 129 Inequações exponenciais 130 Aplicações: Capitalização composta e depreciação de bens 132 Revisão 136 UNIDADE 6 138 Funções logarítmicas e aplicações 139 Definição 141 Propriedades dos logaritmos 142 Função logarítmica 143 Representação gráfica domínio e imagem 144 O uso dos logaritmos na resolução de equações exponenciais 147 Equações logarítmicas 148 Inequações logarítmicas 149 Aplicações: cálculo do tempo em aplicações financeiras 150 Revisão 153 UNIDADE 7 155 Fundamentos sobre limites de funções reais 156 Noção intuitiva 158 Definição 162 Limites e propriedades 170 Revisão 177 UNIDADE 8 179 Derivadas de funções reais 180 Noção intuitiva 182 Definição e propriedades 185 Função derivada 189 Cálculo de derivadas em funções reais 190 Regras de derivação 191 Regra da cadeia 193 Derivadas sucessivas de uma função 194 Aplicações: estudo do crescimento e decrescimento de funções; funções custo, receita marginal; taxas relacionadas 195 Revisão 211 REFERÊNCIAS 213 Fundamentos sobre números e álgebra elementar • Conjuntos • Grandeza • Revisão Introdução Nesta unidade, vamos iniciar a abordagem dos conceitos de conjuntos numéricos e suas aplicações, grandezas e razão. A ideia de conjuntos talvez seja a mais primitiva da matemática. Os fundamentos sobre conjuntos são conceitos matemáticos de organização, classificação, identificação e relacionamento entre objetos, entidades e os elementos que os constituem. Assim, no estudo científico de qualquer fenômeno, procuramos identificar grandezas mensuráveis ligadas a ele e, por conseguinte, estabelecer as relações quepossam existir entre essas grandezas. Muitas dessas relações são expressas por números. Tente pensar situações em seu dia a dia em que não necessitamos dos números. Como poderíamos viver sem fazer classificações, ordenações? Pense em um entregador com uma encomenda para ser entregue em um local desconhecido em que não há nomes nas ruas, ele até poderá conseguir realizar sua tarefa, mas gastará muito tempo. Assim, também podemos perceber relações entre grandezas em problemas como: Será servido um jantar para os funcionários de uma empresa, e para isso foi feita uma pesquisa para levantar a preferência do tipo de carne a ser servida. Dos 180 funcionários, 80 preferiam carne suína, 30 fizeram a opção pela carne bovina e pela suína, 20 preferiam somente peixe. Aqueles que preferiram peixe não fizeram opção por outro tipo de carne. Considerando-se que todas as pessoas entrevistadas optaram por pelo menos um tipo de carne e em média cada pessoa consome 200 g de carne e 220 g de peixe, quantos quilos de cada tipo de carne deverão ser comprados? É um exemplo que demonstra uma aplicação dos conceitos de conjuntos e operações entre conjuntos. Outro assunto que será abordado neste capítulo é grandeza e razão. Uma grandeza é algo passível de ser medido, por exemplo: o tempo gasto em um deslocamento, o peso de uma mercadoria, a velocidade de um carro, a massa corporal, o custo de uma mercadoria, a produção, o trabalho, a matéria-prima, o preço, etc. A razão poder ser considerada uma comparação entre grandezas semelhantes, com unidades de medida iguais. Ela pode ser representada em porcentagem, assim veremos problemas como: Qual a porcentagem de desempregados em uma fábrica no último mês sendo que dos 3200 funcionários 30 foram dispensados? Assim, ao final deste capítulo, o aluno deverá ser capaz de reconhecer, representar e operar os conjuntos numéricos e seus elementos; aplicar conceitos e propriedades de razão e proporção; ler, interpretar e transcrever da linguagem corrente para a linguagem simbólica, e vice-versa; e utilizar os conhecimentos de conjuntos na interpretação e intervenção do real. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 6 Um conjunto é formado por objetos ou entidades com características bem definidas. Os objetos que compõem um conjunto em particular são denominados de elementos do conjunto. Exemplo: • Uma coleção de moedas é um conjunto, uma moeda de um real é um elemento desse conjunto. • Os meses do ano são um conjunto, o mês de abril é um elemento desse conjunto. • Os estados brasileiros são um conjunto, o estado de Minas Gerais é um elemento desse conjunto. Conjuntos Os objetos que compõem um conjunto em particular são denominados de elementos do conjunto FIGURA 1 - Mapa dos estados brasileiros Fonte: MAPA do Brasil e Capitais – Trabalho de Escola. In: Site “Portal Power”. Disponível em: <https://www.portalpower.com.br/trabalho-escola/ mapa-capitais-brasil/>. Acesso em: 07 dez. 2015. Ao invés de escrevermos as características dos conjuntos, seus elementos e relações existentes entre eles por extenso, como nos exemplos citados acima, utilizamos símbolos. A linguagem simbólica serve para simplificar, mas temos que conhecê-la para saber decodificá-la com precisão. Se estiver dirigindo um carro e não tem domínio sobre o significado das placas de trânsito (símbolos), provavelmente será multado. Portanto, conhecer os símbolos que envolvem os conjuntos é essencial para o entendimento das operações e relações que serão abordadas. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 7 Para identificar um conjunto qualquer, atribuímos a ele um nome, para isso utilizamos uma letra maiúscula do alfabeto: A, B, C, ..., etc. Em relação à descrição desses conjuntos e aos elementos que os integram, usamos duas formas para descrevê-los e/ou explicitá-los: 1. Elencando todos os elementos delimitados através de chaves. Essa forma é utilizada quando a quantidade de elementos do conjunto é finita, ou seja, podemos identificar quantos elementos pertencem ao conjunto. Exemplo: a. Conjunto dos meses do ano, o denominaremos como M. M = {janeiro, fevereiro, março, abril, maio, junho, julho, agosto, setembro, outubro, novembro, dezembro} Ou M = {fevereiro, março, abril, julho, junho, agosto, janeiro, maio, outubro, setembro, novembro, dezembro} A ordem dos elementos não modifica o conjunto. b. Conjunto das letras que formam a palavra PAZ, o denominaremos como V. V = {p, a, z} c. Conjunto das letras do alfabeto, o denominaremos como W. W = {a, b, c, d, ..., z} Observação: Quando os primeiros elementos caracterizam de forma significativa o conjunto e para não precisarmos elencar todos os elementos, utilizamos a reticência, que significa continuidade. 2. Dando uma propriedade dos elementos do conjunto ou uma condição. a. A = {x / x é estado da região sudeste do Brasil} (Lê-se: x é um elemento do conjunto A tal que x é um estado da região sudeste do Brasil.) MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 8 Portanto, os elementos do conjunto A são {Minas Gerais, São Paulo, Rio de Janeiro, Espírito Santo}. b. B = {x / x é uma vogal} (Lê-se: x é um elemento do conjunto B tal que x é uma vogal.) Portanto, os elementos do conjunto B são {a, e, i, o, u}. c. D = {x / x > 4} (Lê-se: x é um elemento do conjunto D tal que x é um número maior do que 4.) Nesse caso, não conseguimos descrever todos os elementos desse conjunto. Pois, independente do conjunto numérico, assunto que será abordado posteriormente, existem infinitos valores. Observação: O símbolo / significa “tal que”. Quando um conjunto A não possui elementos, o denominamos como conjunto vazio e é denotado como ∅, ou seja, A = ∅ ou A = { }. Não confunda o número zero 0 com conjunto vazio; 0 é um número, um elemento pertencente ao conjunto dos números reais, que veremos posteriormente. Outro modo de representar um conjunto e seus elementos é através da forma gráfica, onde se utilizam figuras no plano, ou seja, diagramas. Quando a figura formada é um círculo, denominamos diagrama de Venn (matemático inglês John Venn, 1834-1923). Por exemplo, dado o conjunto F = {1, 6, 7, 11}, podemos representá-lo como mostra a figura a seguir: Observe que o conjunto F tem quatro elementos. Indicamos: N (F) = 4 (Lê-se: o número de elementos do conjunto F é igual a 4.) 1 7 6 11 F Quando a figura formada é um círculo, denominamos diagrama de Venn MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 9 maçã ∈ D (Lê-se: maçã pertence ao conjunto D.) laranja ∉ D (Lê-se: laranja não pertence ao conjunto D.) E ⊂ D (o conjunto E está contido no conjunto D) Este símbolo significa “está contido”. Podemos dizer também: D ⊃ E (o conjunto D contém o conjunto E) Este símbolo significa “contém”. pêra uva maçã D D E Como já citado, um conjunto é formado por elementos que o caracterizam, portanto existem formas de simbolizar a relação de pertencimento de um dado ou elemento a um conjunto ou não, como segue: a. Seja B = {a, b, c, d, e, f, g, h} c ∈ B (Lê-se: o elemento c pertence ao conjunto B.) m ∉ B (Lê-se: o elemento m não pertence ao conjunto B.) b. Seja o conjunto D representado pelo diagrama abaixo: Se os elementos de um conjunto E também pertencem ao conjunto D, dizemos que E está contido em D, E ⊂ D, ou seja, E é um subconjunto de D. Exemplo: D = {x / x é um estado brasileiro} (Lê-se: x é um elemento de D tal que x é um estado brasileiro.) E = {y / y é um estado brasileiro que começa com a letra m} Caso exista algum elemento do conjunto E que não pertença ao conjunto D, dizemos que E não está contido em D, ou seja, E ⊄ D (o conjunto E não está contido no conjunto D), ou D ⊅ E (D não contém E). Quando o conjunto é composto somente por um elemento, chamamos de conjunto unitário. Quando o conjunto é composto somente por um elemento, chamamos de conjunto unitário. MATEMÁTICAPARA NEGÓCIOS unidade 1 10 Temos também a igualdade entre conjuntos, que ocorrerá quando os elementos de dois ou mais conjuntos forem exatamente iguais, exemplo: A = {1, 2, 3, 4, 5, 6} B = {1, 2, 3, 4, 5, 6} Como A e B são compostos dos mesmos elementos, então temos A = B. A negação da igualdade é indicada por A ≠ B. O termo conjunto universo (𝑈) é utilizado quando estamos nos referindo ao conjunto dentro de um dado contexto que contém os elementos de todos os conjuntos considerados. Exemplo: se o objeto do nosso estudo for o Brasil e suas unidades federativas, o conjunto universo será constituído pelos 27 estados brasileiros. Assim, dados o conjunto universo (𝑈) formado pelos estados brasileiros e um subconjunto S formado pelos estados da região sudeste, dizemos que os elementos que não pertencem ao conjunto S formam um outro subconjunto denominado complementar de S em relação a 𝑈, ou seja, os elementos de 𝑈 que não pertencem a S; indica-se CSU ou SC ou S (lê-se: complementar de S em relação a U). A região em destaque simboliza o complementar de S em relação a U. Pelo exemplo, temos: U = {AM, AC, RR, AP, PA, RO, TO, MA, CE, PI, RN, PB, PE, AL, SE, BA, DF, SP, MG, ES, RJ, MT, GO, PR, MS, SC, RS} n(U) = 27 (número de elementos do conjunto U é igual a 27) S = {SP, MG, ES, RJ} n(S) = 4 (número de elementos do conjunto S é igual a 4) 𝑈 S A igualdade entre conjuntos, que ocorrerá quando os elementos de dois ou mais conjuntos forem exatamente iguais MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 11 S = {AM, AC, RR, AP, PA, RO, TO, MA, CE, PI, RN, PB, PE, AL, SE, BA, DF, MT, GO, PR, MS, SC, RS} n(S) = 23 (número de elementos do conjunto complementar de S é igual a 23) Operações entre conjuntos Após a identificação dos conjuntos, podem ser realizadas operações entre eles, e as principais são denominadas como união ou reunião, intersecção e diferença. União ou reunião Para realizar a operação de união entre dois conjuntos A e B, agrupamos ambos formando um conjunto com todos os elementos de A e todos os elementos de B. Designamos a união de A e B por A ∪ B (lê-se: A união ou reunião com B). Assim, temos os exemplos: a. Sejam os conjuntos A = {0, 5, 6, 7, 8, 9} e B = {5, 9, 10, 11, 13, 14} A ∪ B = {0, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14} A ∪ B = {x/ x ∈ A ou x ∈ B} ( Lê-se: x é um elemento tal que x pertence ao conjunto A ou ao conjunto B.) Este “ou” não tem o mesmo sentido de exclusão da linguagem usual, e sim o de inclusão. Representando o exemplo acima através do diagrama de Venn, temos: Elementos comuns aos conjuntos A e B. 0 10 A ∪ B 5 9 7 13 6 11 8 14 A B As principais operações entre conjuntos são denominadas como união ou reunião, intersecção e diferença. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 12 Observe que o número de elementos da união é calculado por: n(A ∪ B) = n(A) + n(B) - n(A ∩ B) n(A) = 6 n(B) = 7 n(A ∩ B) = 2 n(A ∪ B) = 6 + 7 - 2 = 11 b. Sejam os conjuntos A = {0, 1, 2, 3, 4} e B = {5, 6, 7, 8} A ∪ B = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8} A ∪ B = {x/ x ∈ A ou x ∈ B} (Lê-se: x é um elemento tal que x pertence ao conjunto A ou ao conjunto B.) Representando o exemplo acima através do diagrama de Venn, temos: Observe que o número de elementos da união é calculado por: n(A ∪ B) = n(A) + n(B) - n(A ∩ B) n(A) = 5 n(B) = 4 n(A ∩ B) = 0 n(A ∪ B) = 5 + 4 - 0 = 9 c. Sejam os conjuntos A = {0, 5, 6, 7, 8, 9} e B = {0, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14} 0 7 A ∪ B 54 6 2 1 83A B MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 13 A ∪ B = {0, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14} A ∪ B = {x/ x ∈ A ou x ∈ B} (Lê-se: x é um elemento tal que x pertence ao conjunto A ou ao conjunto B.) Representando o exemplo acima através do diagrama de Venn, temos: Observe que o número de elementos da união é calculado por: n (A ∪ B) = n(A) + n(B) - n(A ∩ B) n(A) = 6 n(B) = 10 n(A ∩ B) = 6 n(A ∪ B) = 6+10-6 = 10 Portanto, o número de elementos da união do conjunto A com o conjunto B será 10. Intersecção Dados dois conjuntos A e B, a operação de intersecção retornará somente os elementos que pertencem a ambos ao mesmo tempo, ou seja, são comuns ao conjunto A e ao B. Designamos a intersecção de A e B por A ∩ B (lê-se: A intersecção com B). Assim, temos os exemplos: a. Sejam os conjuntos A = {0, 5, 6, 7, 8, 9} e B = {5, 9, 10, 11, 13, 14}, encontre: 010 A ∪ B 5 9 7 13 6 11 8 14 B A O número de elementos da união do conjunto A com o conjunto B será 10. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 14 A ∩ B = {5, 9}, n(A ∩ B) = 2 B ∩ A = {5, 9} (A ∩ B = B ∩ A - propriedade comutativa) A ∪ B = {x/ x ∈ A e x ∈ B} ( Lê-se: x é um elemento tal que x pertence ao conjunto A e ao conjunto B.) Este “e” não tem o mesmo sentido de inclusão da linguagem usual, e sim o de exclusão. Os conjuntos D e F não têm nenhum elemento comum, a intersecção deles será um conjunto vazio. Por isso, são chamados conjuntos disjuntos. Representando o exemplo acima através do diagrama de Venn, temos: A ∩ B0 10 A ∩ B 5 9 7 13 6 11 8 14 A B b. Sejam os conjuntos D = {0, 6, 7, 8} e F = {10, 11, 13, 14} D ∩ F = { } D ∩ F = ∅ (conjunto vazio) D ∩ F = {x/ x ∈ A e x ∈ B} (Lê-se: x é um elemento tal que x pertence ao conjunto A e ao conjunto B.) 0 1311 10 6 7 148D F MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 15 c. Seja o conjunto A ⊂ B (A está contido em B), temos A ∩ B = A. B A d. Sejam os conjuntos A = {0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 10}, B = {0, 2, 3, 10, 11, 13, 14} e C = {0, 1, 2, 10, 11, 15}, temos a seguinte configuração do diagrama: Diagrama dos conjuntos com os elementos Diagrama dos conjuntos discriminando as operações entre os conjuntos 0 2 10 5 3 1 7 13 6 11 8 14 15 A B C B ∩ CA ∩ C A ∩ B A ∩ B ∩ C A B C (A ∩ B) ∩ C = A ∩ (B ∩ C) = {0, 2, 10} A ∩ B = B ∩ A = {3} A ∩ C = C ∩ A = {1} B ∩ C = C ∩ B = {11} Elementos que pertencem somente ao conjunto A {5, 6, 7, 8} Elementos que pertencem somente ao conjunto B {13, 14} Elementos que pertencem somente ao conjunto C {15} Diferença entre conjuntos Dados o conjunto A = {a, b, c, d, e, f, g, h} e o conjunto B = {g, h, i}, a diferença desses conjuntos é representada por outro conjunto, chamado de conjunto diferença. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 16 Então, os elementos de A – B serão os elementos do conjunto A menos os elementos que pertencerem ao conjunto B. Portanto A – B = {g, h}. A - B B - A c g h b e f a i d A B g h b e f a i d A B Fazendo a operação B – A, obtemos: B-A = {i} Exercício resolvido Dado os conjuntos A = {a, b, c, d, e, f, g}, B = {d, e, f, g, h, i, j} e C = {h, i, j, l, m, n, o}, represente os conjuntos através de diagrama e determine: a. A ∪ B b. C ∪ B c. B ∩ A d. A ∩ C e. A ∪ B ∪ C f. A ∩ C ∩ B g. Os elementos que fazem parte somente do conjunto B h. Os elementos que fazem parte somente do conjunto C MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 17 i. A - B j. B - A k. B - C Resolução Representando os conjuntos no diagrama: fe ga d h c l o b i j n m A B C 1º- Em primeiro lugar, preenchemos a intersecção dos três conjuntos A ∩ C ∩ B. No caso específico do exemplo é { }. 2º- Preenchemos a intersecção do conjunto A ∩ B, A ∩ C, B ∩ C subtraindo a intersecção A ∩ C ∩ B. 3º- Preenchemos os conjuntos com os elementos que sobraram subtraindo das intersecções. Sendo os conjuntos A = {a, b, c, d, e, f, g}, B = {d, e, f, g, h, i, j} e C = {h, i, j, l, m, n, o}, temos: a. A ∪ B = {a, b, c, d, e, f, g, h, i, j} b. C ∪ B = {d, e, f, g, h, i, j, l, m, n, o} c. B ∩ A = {d, e, f, g} d. A ∩ C = { } e. A ∪ B ∪ C = {a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, l, m, n, o} f. A ∩ C ∩ B = { } MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 18 g. Os elementos que fazem parte somente do conjunto B: B = { } h. Os elementos que fazem parte somente do conjunto C: C = {m, n, o} i. A - B = {a, b, c} j. B - A = {h, i, j} k. B - C = {d, e, f, g} Conjuntosnuméricos Quando os elementos do conjunto são números, esses conjuntos são nomeados como conjuntos numéricos. O que diferencia um conjunto do outro são as características de seus elementos. Assim, temos cinco conjuntos numéricos fundamentais que são os mais utilizados: conjunto dos números naturais (ℕ), inteiros (ℤ), racionais (ℚ), irracionais (𝕀) e reais (ℝ). Conjunto dos números naturais ℕ Os elementos do conjunto dos números naturais ℕ estão associados à ideia de contagem de objetos, que começa com o número 0 e segue formando um conjunto infinito de números positivos. Representação: ℕ = {0, 1, 2, 3, 4, 5, ..., 20, 21, 22, ..., 100, 101, ..., 500, ...} Ao realizar a operação de soma entre os elementos do conjunto dos números naturais ℕ, obteremos outro elemento também pertencente ao conjunto dos números naturais ℕ. Fato que não ocorre com a subtração, multiplicação e divisão. Quando for representar o conjunto dos naturais não nulos (excluindo o zero), simbolizado por ℕ*, representamos assim: Quando os elementos do conjunto são números, esses conjuntos são nomeados como conjuntos numéricos. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 19 ℕ* = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, ...}, ou seja, ℕ* = ℕ- {0} , ℕ* ⊂ ℕ. Qualquer que seja o elemento de ℕ, há sempre um sucessor. Como todo elemento de ℕ tem um sucessor, dizemos que o conjunto ℕ é infinito. Assim, indicamos a continuidade do conjunto com as reticências ℕ = {0, 1, 2, 3, 4, 5, ...} Temos a seguinte representação do conjunto dos números naturais ℕ na reta numérica: 0 1 2 3 4 5 6 7 ... origem A cada ponto da semirreta corresponde ordenadamente um número natural. A distância do número anterior (n) com o seu posterior corresponde exatamente a uma unidade, ou seja, n+1. n+1 Conjunto dos números inteiros ℤ Ao realizar a operação soma entre dois números naturais, sempre obteremos um número natural, mas se a operação envolvida for uma subtração nem sempre isso ocorrerá. Por exemplo, 10 - 13 = -3, -3 é um número negativo e não pertence ao conjunto dos números naturais ℕ. Por causa da limitação do conjunto dos números naturais, surgiu a necessidade da criação de outro conjunto para representar o resultado desse tipo de operação. Assim, foi concebido o conjunto dos números inteiros ℤ, que é um conjunto infinito de números positivos e negativos, ou seja: ℤ = {..., -10, -9, ..., -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, ..., 9, 10, ...} Observe que esse conjunto é composto por todos os elementos de ℕ e seus opostos (ou simétricos). MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 20 Principais subconjuntos dos números inteiros ℤ: ℤ* = {..., -4, -3, -2, -1, 1, 2, 3, 4, ...}, ou seja, ℤ* = ℤ- {0} ℤ+ = {0, 1, 2, 3, 4, 5, ...}, ou seja, ℤ+ = ℕ ( o conjunto dos números inteiros positivos é igual ao conjunto dos números naturais) ℤ- = {..., -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0} (o conjunto dos números inteiros negativos) Assim, podemos representar os conjuntos ℤ e ℕ por meio de diagrama dessa forma: ℤ ℕ ⊂ ℤℕ Na reta numérica, temos: A distância entre 0 e 1 é a mesma entre 0 e -1. Os números -1 e 1 são simétricos, opostos. ... -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 ... Conjunto dos números racionais ℚ A necessidade de representar medidas e fazer comparações fez surgir o conjunto dos números racionais ℚ. O conjunto dos números racionais ℚ é o conjunto das frações p_ q, com p e q inteiros e q ≠ 0. ℚ = {x / x = p_ q, com p ∈ ℤ, q ∈ ℤ e q≠0} ℚ = {..., -1, -3/4, ..., 0, ..., 1, ..., 1/2, ...} A necessidade de representar medidas e fazer comparações fez surgir o conjunto dos números racionais ℚ. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 21 Exemplos: a) Todo número inteiro também é um número racional, pois pode ser escrito como uma fração de denominador 1. 6 = -17 = 6 -17 1 1 b) As frações representam uma divisão: para passar o número que está expresso na forma de fração p_ q para forma decimal, divide-se o numerador p pelo denominador q. = 0,6666... 2 3 o número 6 se repete infinitamente, portanto 0,666... é denominado um decimal não exato com dízima periódica, onde o período é 6 . Dízima periódica, isto é, um número que tem representação decimal infinita e periódica – algarismos que se repetem em certa ordem. = 0,404040... 14 33 dízima periódica, onde o período é 40. = 0,571428 571428... 4 7 dízima periódica, onde o período é 571428. = 0,42 5 (decimal exato – quando conseguimos representá-lo por um número finito de algarismos) = 1,2515 12 (decimal exato) = -0,3753 8 (decimal exato) Parte inteira Parte decimal Anteperíodo 32,456666666... Portanto, todos esses números – inteiros, fracionários, decimais exatos, decimais representados por dízimas periódicas – são Dízima periódica, isto é, um número que tem representação decimal infinita e periódica. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 22 elementos que compõem o conjunto dos números racionais ℚ. Subconjuntos dos números racionais ℚ ℚ* = ℚ- {0} conjunto dos números ℚ sem o zero. ℚ+ = conjunto dos números ℚ positivos. ℚ- = conjunto dos números ℚ negativos. Podemos representar os conjuntos ℚ, ℤ e ℕ por meio de diagrama dessa forma: ℤ ℚ ℕ ⊂ ℤ ⊂ ℚℕ Na reta numérica, temos: A distância entre 0 e 1 é a mesma entre 0 e -1. Os números -1 e 1 são simétricos, opostos. ... -1-2 -0,5 -0,25 -3 6 2 5 0 1 2 ... Conjuntos dos números irracionais 𝕀 Assim como existem números decimais que podem ser escritos como frações – com numerador e denominador inteiros – ou seja, os números racionais citados acima, há os que não admitem tal representação. Tratam-se dos números decimais não exatos. Esse conjunto de números é chamado de conjunto dos números irracionais e o representamos por 𝕀. Exemplos: As raízes quadradas de números que não são quadrados perfeitos (0, 1, 4, 9, 16, 25, ...) são números irracionais. Esse conjunto de números é chamado de conjunto dos números irracionais e o representamos por 𝕀. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 23 3 = 1,732050808... 5 = 2,236067977... 11 2,236067977 π = 3,141592654 (número pi) e = 2,718281828 (número neperiano) Os números acima apresentam valores decimais infinitos e não periódicos. Conjuntos dos números reais ℝ Assim sendo, o conjunto formado pelos números racionais e irracionais é o chamado conjunto dos números reais, representado por ℝ. Portanto, todo número, natural, inteiro, racional e irracional, é real. ℤ ℚ 𝕀ℕ ℝ Na reta numérica, temos: ... -π π -1-2 -0,5 -0,25 -3 6 2 5 0 1 2 ... Intervalos Para representar subconjuntos pertencentes ao conjunto dos números ℝ, utilizamos intervalos determinados por desigualdades que delimitam trechos contínuos que os representam. • Intervalo aberto de extremos a e b. ]a,b[ = {x ∈ ℝ/ a< x< b} (Lê-se: x é um número pertencente ao conjunto dos números reais e x também pertence ao intervalo entre a e b, onde x é um valor maior do que a e menor do que b.) Todo número, natural, inteiro, racional e irracional, é real. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 24 Exemplo: ]5,9[ = {x ∈ ℝ/ 5 < x< 9} 5 5 5 9 9 9 As bolinhas vazias indicam que os extremos não pertencem ao intervalo, por isso ele é chamado de aberto. • Intervalo fechado de extremos a e b. [a,b] = {x ∈ ℝ/ a � x � b} (Lê-se: x é um número pertencente ao conjunto dos números reais e x também pertence ao intervalo entre a e b, onde x é um valor maior ou igual a a e menor ou igual a b.) Exemplo: [5,9] = {x ∈ ℝ/ 5 � x � 9} As bolinhas cheias indicam que os extremos pertencem ao intervalo, por isso ele é chamado de fechado. • Intervalo fechado à esquerda e aberto à direita, de extremos a e b. [a,b[ = {x ∈ ℝ/ a � x � b} (Lê-se: x é um número pertencente ao conjunto dos números reais e x também pertence ao intervalo entre a e b, onde x é um valor maior ou igual a a e menor do que b.) Exemplo:[5,9[ = {x ∈ ℝ/ 5 � x< 9} • Intervalo aberto à esquerda e fechado à direita, de extremos a e b. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 25 ]a,b] = {x ∈ ℝ/ a � x � b} (Lê-se: x é um número pertencente ao conjunto dos números reais e x também pertence ao intervalo entre a e b, onde x é um valor maior do que a e menor ou igual a b.) Exemplo: ]5,9] = {x ∈ ℝ/ 5 <x � 9} 5 9 9 • Intervalo de menos infinito até a, fechado em a. ]-� ,a] = {x ∈ ℝ/ x � a} (Lê-se: x é um número pertencente ao conjunto dos números reais e x também pertence ao intervalo entre -� e a, onde x é um valor menor ou igual a a.) Exemplo: ]-� ,9] = {x ∈ ℝ/ x � 9} • Intervalo de a até mais infinito, aberto em a. ]a,+�[ = {x∈∈ ℝ/ x � a} (Lê-se: x é um número pertencente ao conjunto dos números reais e x também pertence ao intervalo entre a e + �, onde x é um valor maior do que a.) Exemplo: ]5, +� = {x ∈ ℝ/ x>5} 5 • Intervalo que representa a reta real ]-� , +� [ = ℝ MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 26 Observação: Há outras formas de representar os intervalos abertos utilizando parênteses. [5, +� [ = [5, +� ) ]-� ,9[ = (-� ,9) Exercícios resolvidos 1- Dado o intervalo abaixo, faça e responda. 92 3 a. Represente através de notação de intervalo e através de desigualdades o intervalo. b. Quantos elementos possui o conjunto definido por esse intervalo? c. Qual o valor máximo do intervalo? d. Qual o valor mínimo do intervalo? Resolução: a. ] 23 ,9] = {x ∈ ℝ/ 2 3 � x � 9} b. Infinitos. c. 9 d. O valor imediatamente posterior a 23 , já que ele não pertence ao intervalo. 2 - Represente na reta numérica o intervalo ]-4,3] = {x ∈ ℝ/ -4 � x � 3}. Resolução: -4 3 MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 27 Operações com intervalos Ao representar um intervalo, também estamos definindo um conjunto, assim sendo, as operações de união, intersecção e diferença para intervalos correspondem às mesmas definições já vistas para operações com conjuntos. Preferencialmente, elas são realizadas tendo como suporte as representações geométricas desses intervalos. • União de intervalos – É o intervalo formado por todos os elementos que pertençam a um ou ao outro intervalo. Exemplo: a. Sejam os intervalos A = [-2, 3]; B = [2, 5[. Cada intervalo será representado graficamente e depois a operação de união entre eles: A A B B A ∪ B A ∪ B -2 -4 -2 -4 4 3 6 4 2 5 9 5 6 9 A ∪ B = [-2,5] = {x ∈ ℝ/ -2 � x< 5} b. Sejam os intervalos A = ]-4, 4]; B = [6, 9[. A ∪ B = ]-4,4] ou [6, 9[ = {x ∈ ℝ/ -4 < x � 4 ou 6 � x < 9} • Intersecção de intervalos – É o intervalo formado por todos os elementos que pertençam a um ou ao outro intervalo. As operações de união, intersecção e diferença para intervalos correspondem às mesmas definições já vistas para operações com conjuntos. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 28 Exemplo: a. Sejam os intervalos A = {x ∈ ℝ/ -2 � x � 3}; B = [2, 5[. Cada intervalo será representado graficamente e depois a operação de intersecção entre eles: A B A ∩ B -2 3 2 2 3 5 A ∩ B = [2,3] = {x ∈ ℝ/ 2 � x � 3 b. Sejam os intervalos A = ]-4, 4]; B = [6, 9[. A B A ∩ B -4 6 4 9 A ∩ B = { } (Não existem valores comuns aos dois intervalos.) Exercícios resolvidos Dados os intervalos: A = [-2, 7]; B = {x ∈ ℝ/1 � x � 8}; C = (-�, 10]. Obtenha: a. A ∪ B = b. A ∩ B = c. A ∩ C = d. A – B = e. B – A = f. A – C = g. C – A = h. (A ∪ C) ∩ (B ∩ C) = MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 29 Resolução: a) A ∪ B A A A B B C A ∪ B A ∩ B A ∩ C -2 -2 -2 7 7 7 1 1 -2 1 8 7 7-2 8 8 10 A ∪ B = {x ∈ ℝ/ -2 � x � 8} = [-2,8] b) A ∩ B A ∪ B = {x ∈ ℝ/ 1 � x � 7} = [1,7] c) A ∩ C A ∩ B = {x ∈ ℝ/ -2 � x � 7} = [-2,7] d) A - B A B B A A - B B - A -2 1 7 8 1 -2 -2 1 87 8 7 A - B = {x ∈ ℝ/ -2 � x � 1} = [-2,1[ e) B – A MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 30 B - A = {x ∈ ℝ/ 7 � x � 8} = ]7,8] f) A – C A C C A A - C C - A -2 -2 7 10 10 7 7 10 Todos os elementos que pertencem a A também pertencem a C, portanto A é um subconjunto de C. Ao subtrair A - C (operação que retira todos os elementos que são comuns de C do conjunto A), obtemos como resultado o conjunto vazio. A - C = { } g) C – A C-A = {x ∈ ℝ/ 7< x � 10} = ]7,10] h) (A ∪ C) ∩ (B ∩ C) Primeiro realizaremos as operações A ∪ C e B ∩ C, somente depois (A ∪ C) ∩ (B ∩ C). A ∪ C A B C C A ∪ C B ∩ C -2 1 1 7 8 8 10 10 10 B ∩ C B ∩ C = {x ∈ ℝ/ 1 � x � 8} = [1,8] MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 31 (A ∪ C) ∩ (B ∩ C) (A ∪ C) ∩ (B ∩ C) 1 8 B ∩ C 1 8 A ∪ C 10 (A ∪ C) ∩ (B ∩ C) = {x ∈ ℝ/ 1 � x � 8} = [1,8] Portanto, a intersecção dos conjuntos (A ∪ C) e (B ∩ C) será o intervalo compreendido entre 1 e 8 incluindo esses extremos. Como estamos trabalhando no conjunto dos números reais ℝ, não há como elencar os valores do conjunto encontrado, pois são infinitos, por isso utilizamos a notação de intervalo. Grandeza Uma grandeza é algo passível de ser medido, mensurado. Medir é comparar a quantidade de uma grandeza qualquer com outra quantidade da mesma grandeza que se escolhe como unidade padrão. Por exemplo, ao medir o comprimento do tampo de uma mesa, utiliza-se como instrumento uma trena, que tem como unidade de medida o metro. Para executar essa operação, realiza- se uma comparação entre a trena e o comprimento do tampo da mesa. Assim são feitas as medições. Mas existem coisas que não conseguimos medir, como por exemplo a dor, ou seja, dor não é uma grandeza, pois não pode ser medida. Razão A razão é uma forma de realizar a comparação entre duas grandezas: é necessário somente que para isso as grandezas estejam na mesma unidade de medida. Por exemplo, a quantidade de etanol presente na gasolina era uma razão de 14 1 para cada litro, ou seja, em 4 litros de combustível 1 litro é álcool. 1. Este valor foi alterado a partir de 16/03/2015 para 27%. Uma grandeza é algo passível de ser medido, mensurado. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 32 Portanto, chama-se de razão entre dois números racionais a e b, com b # 0, o valor do quociente entre eles. Indica-se a razão de a para b por , ou a : ba b onde o primeiro termo (a) se chama antecedente (numerador) e o segundo (b) se chama consequente (denominador). Numerador: Indica quantas partes do inteiro foram tomadas. Denominador: Indica em quantas partes iguais o inteiro foi dividido. Exemplo: 1- Em um evento promocional, inscreveram para participar de um sorteio 30 rapazes e 40 moças. Encontre a razão entre o número de rapazes e o número de moças. Solução: Temos que a razão será o valor do quociente (divisão) entre os valores pedidos. Nesse caso, 30 é o antecedente e 40 o consequente. 30 40 simplificando a fração (dividindo os dois temos da razão por 10), temos 34 (lê-se: três quartos) 3 4 (indica a presença de 3 rapazes para 4 moças) Simplificação de fração Para simplificar uma fração, utilizamos o artifício de multiplicar ou dividir seus termos, do numerador e denominador, pelo mesmo número diferente de zero. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 33 Exemplo: a) 4016 podemos simplificar dividindo por 8, assim temos 40:8 16:8 5 = 2 Se observarmos os valores resultantes das divisões das frações antes e depois da simplificação, veremos que serão os mesmos, ou seja: 40 16 5 = 2 = 2,5 b) 35 multiplicando-se por um valor 2, temos 3x2 5x2 6 = 10 Se observarmos os valores resultantes das divisões das frações antes e depois da simplificação, veremos que serão os mesmos, ou seja: 3 5 6 = 10 = 0,6 Portanto, ao multiplicar ou dividir o numerador e denominador de uma fração por um mesmo valor, obtemos outra fração equivalente à primeira, cujo resultado da operação é o mesmo da fração original. Razão inversa Dada a razão: 6 → antecedente 7 → consequente O inverso dessa razão será: I) A razão cujo produto por estaobterá resultado igual a 1. II) O antecedente dessa razão se for igual ao consequente da outra, e vice-versa. Assim, temos como razão inversa de 67 a razão 7 6 MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 34 Verificando I e II, temos: I) 6 7 6 7 42 = 42 = 1 II) 6 → antecedente7 → consequente inverte o antecedente e consequente 7 → antecedente 6 → consequente Aplicações de razão A razão assume um papel de destaque como recurso de planejamento básico por possibilitar informações sobre a comparação e projeção entre grandezas. Assim, temos alguns exemplos a seguir. Velocidade média ou consumo de combustível A velocidade é uma razão utilizada para saber e comparar a eficiência dos veículos. A velocidade média é dada pela razão resultante do quociente entre a distância e o tempo gasto. Exemplo: Suponha que uma pessoa saia do bairro Venda Nova até o centro de Belo Horizonte e que ela tenha como opção para esse fim dois trajetos, A e B. Em dias alternados, essa pessoa verificou o tempo que gastou nos dois trajetos. Assim, no trajeto A a distância a ser percorrida foi de 14 km e o tempo gasto 56 minutos, no trajeto B a distância foi de 16 km e o tempo gasto 64 minutos. Em qual trajeto a velocidade média do carro foi maior? Para resolver essa questão, calcularemos a razão entre a distância e o tempo gasto dos dois trajetos. Trajeto A 14km 56min simplificando a fração por 14 14:1456:14 1 = 4 = 0,25 km min Trajeto B 16km 64min simplificando a fração por 16 14:1664:16 1 = 4 = 0,25 km min . A velocidade é uma razão utilizada para saber e comparar a eficiência dos veículos. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 35 Comparando os dois trajetos, chegamos aos mesmos valores, ou seja, as velocidades médias nos trajetos A e B são iguais. Em relação ao consumo de combustível, pode-se aplicar o conceito de razão para sabermos se é mais vantajoso colocar no carro etanol ou gasolina. Conforme a Agência Nacional de Petróleo, só vale a pena você abastecer com etanol se a razão entre o valor dele e o da gasolina for de 0,7, caso contrário não. Assim, suponha que o valor da gasolina seja R$ 3,449 e o do etanol R$ 2,549, a fim de sabermos o mais vantajoso, faremos o seguinte cálculo: Etanol Gasolina 2,549 = 3,449 = 0,739 aproximadamente 0,74, podemos concluir que com esses preços não compensa encher o tanque com etanol. Encontramos aplicações de proporção em várias outras situações, como: escalas de desenhos de casas e mapas, ampliação de fotos, maquetes, taxas em geral (taxa de crescimento populacional, juros), índices econômicos (renda per capita, produção per capita, consumo per capita), coeficientes (coeficiente de natalidade, coeficiente de mortalidade) e em situações diversas em que a informação se faz por comparações entre grandezas. Proporção Chamamos de proporção a igualdade entre duas razões. a b c = d = k , onde b e d são números reais diferentes de zero. (Lê-se: a está para b assim com c está para d.) k é a constante de proporção. Chamamos a, b, c, d, números que formam a proporção, de termos. O primeiro (a) e o quarto (d) se chamam extremos, o segundo (b) e o terceiro (c), meios. a b c = d extremosmeios Chamamos de proporção a igualdade entre duas razões. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 36 Propriedades 1ª - Em toda proporção, o produto dos extremos é igual ao produto dos meios. a b c = d temos a . d = b . c Exemplo: 4 3 8 = 6 assim temos 4 . 6 = 8 . 3 2ª - Em toda proporção, a soma ou diferença do primeiro e segundo termo está para o primeiro (ou para o segundo), assim como a soma ou diferença do terceiro e quarto termo está para o terceiro (ou quarto). No exemplo anterior: 4 3 8 = 6 na soma dos termos, temos: 4 + 3 4 8 + 6 = 8 ou 4 + 3 3 8 + 6 = 6 4 3 8 = 6 na diferença entre os termos: 4 - 3 4 8 - 6 = 8 ou 4 - 3 3 8 - 6 = 6 Portanto, generalizando, dada a proporção ab c = d temos a � b a c � d = c ou a � bb c � d = d 3ª - Em uma proporção, a soma do primeiro com o terceiro termo (a+c) está para a soma do segundo com o quarto termo (b+d), assim como o primeiro está para o segundo e o terceiro está para o quarto, conforme exemplo logo abaixo. aa + c bb + d c = = d Ou seja, na proporção: 4 3 8 = 6 temos 44 + 8 33 + 6 8 = = 6 4ª - Em uma proporção, a troca de posições entre o primeiro e o quarto termos não altera a proporção. O mesmo ocorre para a MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 37 troca entre o segundo e o terceiro. a b c = d temos d b c = a ou a c b = d Ou seja: 4 3 8 = 6 temos 6 3 8 = 4 ou 4 8 3 = 6 Exercícios resolvidos 1- Determine a e c na proporção a5 c = 18 , sabendo-se que a soma de a + c é igual a 27. Resolução Utilizaremos a 3ª propriedade que aborda a soma entre os termos de uma proporção. aa + c bb + d c = = d assim temos: aa + c 55 + 10 c = = 10 substituindo a + c pelo seu valor e efetuando a soma, a27 515 c = = 10 Resolvendo a primeira igualdade a27 515 = Aplicando a 1ª propriedade 27 . 5 = 15 . a 135 = 15 . a Invertendo a primeira igualdade 15a = 135 a = 135 15 → a = 9 MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 38 Resolvendo a segunda igualdade c27 1015 = Aplicando a 1ª propriedade 27 . 10 = 15c 15c = 270 c = 270 15 → c = 18 Assim, temos a solução a = 9 e c = 18. 2- Duas pessoas entram em uma sociedade. A pessoa A empregou R$ 30.000,00 e a pessoa B R$ 50.000,00 no negócio. Transcorrido certo tempo, elas obtiveram R$ 120.000,00 de lucro. Como os valores que cada pessoa investiu foi diferente, cada um deve receber proporcional ao valor investido. Quanto cada uma delas receberá de lucro? Resolução: X é o valor que a pessoa A irá receber Y é o valor que a pessoa B irá receber Assim, temos que: x + y = 120000 Aplicando a 3ª propriedade x y x + y 30.000 50.000 30.000 + 50.000 = = x y 120.000 30.000 50.000 80.000 = = Resolvendo a primeira igualdade x 120.000 30.000 80.000 = MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 39 Aplicando a 1ª propriedade 80000x = 120000.30000 x = 3600.000.000 80.000 → x = 45.000 Podemos igualar as frações novamente, como x+Y = 120000, então: x + y = 120000 45000 + y = 120000 y = 120000 – 45000 y = 75000 Portanto, a pessoa A recebeu R$ 45.000 de lucro e a pessoa B recebeu R$ 75.000. Grandezas diretamente proporcionais Ao comparar duas grandezas, podemos classificá-las como diretamente proporcionais quando uma sofrer um aumento e implicar o aumento da outra na mesma proporção, ou uma sofrer uma diminuição e a outra também diminuir na mesma proporção. Se duas grandezas a e b são diretamente proporcionais, então os números que expressam essa grandeza variam na mesma proporção: a b = k, onde k é um número denominado constante de proporcionalidade. Exemplos: a) Um automóvel com velocidade constante de 60 km/h, percorre 60km em 1hora. Assim, obtemos a seguinte tabela para expressar a distância percorrida e o tempo do deslocamento deste automóvel. Se duas grandezas a e b são diretamente proporcionais, então os números que expressam essa grandeza variam na mesma proporção MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 40 1 2 3 4 2 3 4 5 60 120 180 240 260 390 520 650 TEMPO (H) QUANTIDADE DE FUNCIONÁRIOS DISTÂNCIA (KM) MÉDIA CLIENTES ATENDIDOS A distância é diretamente proporcional ao tempo, pois as razões entre os valores da distância pelo tempo apresentam como resultado um valor constante. A média de clientes atendidos é diretamente proporcional à quantidade de atendentes. Para saber a constante de proporcionalidade: distância 60km tempo 1h 120km 2h 180km 3h 240km 4h = = = = = 60 km/h Clientes atendentes 260 2 390 3 520 4 650 5 = = = = = 130 clientes/atendente Assim, a distância percorrida é diretamente proporcional ao tempo, ou seja, à medida que o tempo aumenta,a distância também aumenta na mesma proporção 60km/h é a constante de proporcionalidade. b) Em uma empresa, há dois funcionários no setor de telemarketing e juntos atendem uma média de 260 clientes. Se mantivermos essa média, podemos construir a seguinte tabela: Dessa forma, percebe-se que as grandezas envolvidas são diretamente proporcionais. Pois, aumentando-se a quantidade de clientes, o número de atendentes também aumenta na mesma proporção, a um valor constante de 130 clientes/atendente. Grandezas inversamente proporcionais Duas grandezas são inversamente proporcionais quando uma sofrer um aumento e implicar a diminuição da outra na mesma proporção, ou uma sofrer uma diminuição e a outra aumentar na mesma proporção. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 41 Se duas grandezas a e b são inversamente proporcionais, então os números que expressam essa grandeza variam na mesma proporção: a.b=k, onde k é um número denominado constante de proporcionalidade. Exemplo: Um automóvel deve percorrer 420 km, veja a relação entre velocidade e tempo na tabela abaixo: 60 80 100 120 7 5,25 4,2 3,5 TEMPO (H) VELOCIDADE (KM/H) O tempo é inversamente proporcional à velocidade, pois à medida que a velocidade aumenta o tempo para percorrer a mesma distância diminui. Se multiplicarmos a velocidade pelo tempo em cada linha, teremos um valor constante: 60 . 7 = 80 . 5,25 = 100 . 4,2 = 120 . 3,5 = 420 420 é a constante de proporcionalidade. Regra de três Quando se pretende calcular uma quantidade desconhecida, direta ou inversamente proporcional às demais conhecidas, tem-se um problema de regra de três. Regra de três simples Tendo duas grandezas, direta ou inversamente proporcionais, e necessitando calcular um dos termos dessa proporção, conhecidos os outros valores, temos uma regra de três simples. Exemplos: a) Um pedreiro levou 16 dias para construir 120 metros de um muro, quantos dias levará para construir 256 metros? MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 42 120 256 16 x TEMPO (DIAS)COMPRIMENTO (M) 2 5 26 x PREÇO (R$)PESO (KG) Antes de resolvermos, devemos analisar se as grandezas envolvidas são diretamente proporcionais ou inversamente proporcionais. As grandezas envolvidas são tempo (dias) e comprimento (m) metros. Para aumentarmos a metragem do muro construído precisamos de mais dias, ou seja, as grandezas são diretamente proporcionais. Escrevendo em forma de proporção: 120 256 16 x = aplicando a 1ª propriedade de proporção, temos: 120.x = 16.256, resolvendo a equação x = 4096120 16.256 120 = x = 34,1333... aproximadamente 34 dias. b) Se dois quilos de queijo custam R$ 26,00, quanto custarão cinco quilos desse queijo? As grandezas envolvidas são peso e preço. Se o peso aumentar o preço também aumentará, logo as grandezas são diretamente proporcionais. Escrevendo em forma de proporção: 2 5 26 x = aplicando a 1ª propriedade de proporção, temos: 2x = 5.26, resolvendo a equação x = 1302 5.26 2 = = 65, ou seja, 5 kg custarão R$ 65,00. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 43 c) Um litro de água do mar tem 25 g de sal, quantos litros de água deverão evaporar para se obter 2 kg de sal? 25 2000 1 x VOLUME DA ÁGUA DO MAR (L)PESO DO SAL (G) As informações sobre o sal estão em duas unidades de medidas diferentes, temos que escrevê-las em uma única unidade de medida, ou kg ou g. Escrevendo-a em gramas, temos o resultado na tabela ao lado. Ao analisar as grandezas, conclui-se que são diretamente proporcionais, pois se aumenta o peso do sal aumenta também o volume de água que deve evaporar. Escrevendo em forma de proporção: 1 x 25 2000 = aplicando a 1ª propriedade de proporção, temos: 25x = 2000 . 1, resolvendo a equação x = 200025 = 80, ou seja, é necessário evaporar 80 litros de água do mar para se obter 2 kg de sal. d) Seis funcionários demoram 10 dias para realizar determinado serviço. Se aumentarmos a quantidade de funcionários para nove, quantos dias gastarão para realizar o mesmo serviço? 6 9 10 x Nº DIASNº FUNCIONÁRIOS As grandezas número de funcionários e dias são inversamente proporcionais, pois se aumentarmos a quantidade de funcionários para executar o serviço gastaremos menos tempo para conclui-lo, ou seja, a quantidade de dias diminui. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 44 Escrevendo em forma de proporção: 10 x 6 9 = como são inversamente proporcionais, invertemos a segunda razão. x 10 6 9 = aplicando a 1ª propriedade de proporção, temos 9x = 6.10, resolvendo a equação x = 609 = 6,666... aproximadamente 7 dias. Regra de três composta A regra de três será composta quando se utilizar três ou mais grandezas, sendo direta ou indiretamente proporcionais, para o cálculo de uma grandeza desconhecida. Para resolver problemas que envolvam regra de três composta, deve-se organizar as informações da seguinte maneira: 1º- Construir uma tabela, com uma coluna para cada grandeza e seus respectivos valores, deixando a primeira coluna para a grandeza que tiver o valor desconhecido. 2º- Ao escrever as grandezas na forma de proporção, isola-se a grandeza que tiver o valor desconhecido. 3º- Analisar separadamente cada grandeza com a grandeza isolada se são direta ou inversamente proporcionais. 4º- Monta-se a equação, deixando no 1º membro a grandeza com o valor desconhecido, e no 2º membro se multiplicam as frações referentes às outras grandezas envolvidas, invertendo as que são inversamente proporcionais. 5º- Resolve-se a equação encontrada. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 45 Exemplos: a) Uma empreiteira se comprometeu a construir 60 km de linha férrea em um ano, empregando-se nesse serviço 226 homens. Após oito meses, estavam prontos somente 32 km. Para terminar esse trabalho dentro do prazo, serão necessários quantos homens? 1º- Organizando as informações na tabela. Número de homens Comprimento construído (km) Tempo (meses) 226 32 8 X 60 12 2º- Escrever as grandezas na forma de proporção, isolando a que tiver o valor desconhecido. 226 x 32 60 8 12 = = 3º- Analisar separadamente se as grandezas são direta ou inversamente proporcionais. 226 x 32 60 = 226 x 8 12 = Analisando as grandezas quantidade de homens e comprimento construído, temos: Para construir 32 km de linha férrea foram necessários 226 homens, para aumentar o comprimento a ser construído devemos aumentar a quantidade de homens, então as grandezas são diretamente proporcionais. Analisando as grandezas quantidade de homens e tempo, temos: Se aumentarmos a quantidade de homens para executar o serviço, o tempo de execução diminui, então as grandezas são inversamente proporcionais. 4º- Monta-se a equação, invertendo as razões referentes às grandezas inversamente proporcionais à grandeza quantidade de homens. 226 x 226 x 384 480 32 12 60 8 = → → 384.x = 226 . 480 = . MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 46 5º- Resolve-se a equação. 348.x = 226 . 480 x = 226.480348 = 282,5 aproximadamente 283 homens. Porcentagem A porcentagem ou taxa percentual se refere à proporção de uma grandeza ou quantidade calculada em relação a uma centena. Assim: Toda razão ab , na qual b = 100, chama-se taxa de porcentagem ou taxa percentual. 5% = 5100 (cinco por cento quer dizer cinco em cem) 5 100 = 0,05 é a forma decimal. 13 100 = 13% (treze por cento quer dizer treze em cem). Para calcular uma porcentagem de uma quantidade qualquer, multiplica-se esse número ao valor decimal da porcentagem ou pela fração que a representa. 18% de 200 = 18100x200= 18x200 100 = 3600 100 = 36 ou 18 100 x 200= 0,18x200 = 36 O todo é indicado sempre por 100%, portanto 200 representa 100% e 36 representa 18% desse todo. Assim, cem por cento significa cem partes em cem, que é o mesmo que 100 centésimos ou 100100 que é igual a1. Como a porcentagem é uma razão (relação entre números), ela varia de acordo com o valor a que está relacionada. Isso significa que, por exemplo, 18% de 200 não é o mesmo que 18% de 300. A porcentagem ou taxa percentual se refere à proporção de uma grandeza ou quantidade calculada em relação a uma centena. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 47 Exemplos: 1- Em uma pesquisa feita em um supermercado com 1800 clientes sobre a preferência de três marcas de arroz, obtém-se a seguinte tabela: A B C 32 26 30 PORCENTAGEM (%)MARCA DE ARROZ a) Quantos clientes preferiram a marca A? 32% de 1800 = 0,32x1800 = 576 clientes b) Quantos não preferiram nenhuma das três marcas? Somando todas as marcas, temos 88%; 1800 clientes se referem ao todo, ou seja, 100%. Fazendo 100%-88% temos 12% dos clientes, que não optaram por nenhuma das três marcas. 2- Cesar recebe um salário de R$ 1.200,00. No acordo coletivo da sua empresa, foi decidido um aumento de 5,38% para os funcionários. Quanto Cesar receberá de aumento? E o seu salário final? 5,38% de 1200 = 5,38100 x 1200 = R$ 64,56 Cesar terá um aumento de R$ 64,56; somando esse valor ao que ele já recebia, temos como salário final R$ 1.264,56. Se pensarmos que R$ 1.200,00 corresponde ao todo, ou seja, 100% ou igual a 1, quando nos referimos a um aumento percentual desse valor, na verdade estamos somando ao todo, que é 1, o valor da porcentagem (na forma decimal). Ou seja, R$ 1.200,00 é o todo e vale 1; se aumentar 5,38% = 0,0538, para calcular o salário final, temos: R$ 1.200 x (1+0,0538) = 1200x 1,0538 = R$ 1.254,56 MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 48 c) Se um caderno que custa R$ 19,00 sofre um aumento de 12%, qual será o seu valor? Assim como foi feito no exercício anterior, haverá um aumento do todo mais o valor percentual na forma decimal. No caso, já que 12% = 0,12, teremos como valor de acréscimo percentual 1,12, então: R$ 19 x 1,12 = R$ 21,28 d) Uma mercadoria em uma loja custa R$ 230,00, mas ela oferece um desconto de 12% para pagamento à vista em dinheiro. Quanto custará essa mercadoria nessas condições? Nessa situação, temos um decréscimo em cima do todo, que é representado por 1 em 0,12 (representa 12% na forma decimal), ou seja, 1-0,12 = 0,88. Então, temos: R$ 230,00 x 0,88 = R$ 202,40 e) Fernando realizou um serviço e recebeu por ele bruto R$ 6.000,00. Mas com os impostos diversos que incidem sobre esse valor, recebeu líquido R$ 5.216,00. Qual foi a porcentagem de impostos cobrados? Utilizaremos regra de três simples para resolver essa questão, observando que o todo nesse caso é o salário bruto, ou seja, R$ 6.000,00. Subtraindo dessa quantia o valor recebido, temos o montante que foi destinado a pagamento de impostos: 6000-5216 = 784. 6000 784 100 x PORCENTAGEM SALÁRIO Analisando as grandezas envolvidas, percebemos que são diretamente proporcionais. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 49 Escrevendo em forma de proporção, temos: 6000 784 100 x = → 6000 . x = 100 . 784 → x = 784006000 → x = 13,0666... aproximadamente 13,07%. Assim, aproximadamente 13,07% do valor que Fernando recebeu pelo seu serviço foi para pagamento de impostos. f) Perdendo-se 40% das frutas de um depósito, ainda restaram 1560. Quantas frutas havia no depósito? 100 60 X 1560 QUANTIDADE DE FRUTASPORCENTAGEM (%) Utilizando regra de três, temos: Se perderam 40% das frutas, o que sobrou corresponde a 60%. Escrevendo em forma de proporção: 100 60 x 1560 = → 60 . x = 100 . 1560 → x = 100 . 156060 → x = 2600 frutas. Logo, havia 2600 frutas no depósito. Considerações finais Nesta unidade, procuramos apresentar os conceitos de conjunto, conjunto numérico e suas operações, grandezas e razão. Nosso objetivo foi expor e rever conceitos de matemática básica. Nas unidades posteriores, vamos avançar e iniciar os estudos sobre funções. Serão apresentados os conceitos iniciais de função e como podem se subdividir as funções de acordo com as expressões MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 50 matemáticas que elas representam. Além disso, cada uma dessas funções terá uma forma matemática generalizada, características específicas e gráficos padrões. Tal estudo tem como objetivo fornecer ao aluno o conceito de função real e sua relação com modelos matemáticos, além de apresentar classes importantes de funções, como as polinomiais, as exponenciais e as logarítmicas. Conceitos abordados nesta unidade podem ser aplicados em situações como a descrita abaixo. Dispondo de uma certa quantia em dinheiro, uma pessoa decide fazer as seguintes aplicações em um ano: 1º) Aplicou 2/4 dessa quantia na caderneta de poupança; nessa aplicação lucrou 10%. 2º) Aplicou 1/4 dessa quantia em tesouro direto; nessa aplicação perdeu 15%. 3º) Aplicou o restante da quantia em caderneta de poupança e seu lucro nessa aplicação foi de 25%. Relativamente ao total aplicado, houve lucro ou prejuízo? De quanto? Denominaremos a quantia disposta pela pessoa por x e, assim, teremos: 1º) Se a pessoa aplicou da quantia significa que aplicou de x, ou .x. Nessa aplicação lucrou 10% sobre o valor de .x , lembrando que o acréscimo de 10% representa 1+0,10 = 1,10 (o todo, que é 1, mais o valor que será acrescido, no caso 0,10). Portanto, teremos 1,10. .x. 2º) Se a pessoa aplicou da quantia significa que aplicou de x, ou .x Nessa aplicação perdeu 15% sobre o valor de .x, lembrando que o decréscimo de 15% representa 1-0,15 = 0,85 (o todo, que é 1, menos o valor que será decrescido, no caso 0,15). Portanto, teremos 0,85. .x. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 51 3º) O capital todo em razão pode ser representado como x, portanto, para saber o que ainda resta para ser investido. Assim, teremos ainda para ser investido. Ao investir o restante e aplicá-lo, obterá um lucro de 25% sobre . Como na 1ª situação, teremos um acréscimo, portanto 1,25. x. Identificados os valores referentes a cada situação, iremos agora somá-los para saber seu valor final: 1,10 . 24 . x + 0,85 . 1 4 . x + 1,25. 2 4 x = resolvendo as multiplicações 2,20 4 . x + 0,85 4 . x + 2,5 4 . x = 5,55 4 . x 5,55 4 x = 1,3875 x O valor de 1,3875x significa (1+ 0,3875)x, ou seja, o todo (1) será acrescido de 0,3875 ou 38,75%, logo haverá lucro. Revisão Nesta unidade, revisamos alguns temas abordados em seu curso de formação básica. Os conceitos revistos foram conjuntos, operações com conjuntos, conjuntos numéricos, razão, proporção, regra de três simples e composta, porcentagem. De todos esses conceitos podemos constatar sua utilidade e a presença deles em muitos cálculos comuns ao nosso cotidiano, inclusive para entender conceitos de administração e economia. Por isso devem fazer parte de sua formação. Conjuntos e operações As principais formas de representação de um conjunto são: • Por extenso: A = {0, 1, 3}. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 52 • Por descrição: P = {x | x é par}. • Por diagrama de Venn-Euler. Conjuntos numéricos ℤ ℚ 𝕀ℕ ℝ Razão É uma forma de se realizar a comparação de duas grandezas. Proporção Uma proporção é uma igualdade entre duas razões, e é representada por: ab c = d = k onde a e d são os extremos, c e b são os meios. Propriedades da proporção 1ª) ab c = d ⇒ a . d = b .c (propriedade fundamental) 2ª) ab c = d ⇒ a ± b a ou b = c ± d c ou d 3ª) ab c = d ⇒ a ± c b ± d 4ª) ab c = d e f = ⇒ a + c + eb + d + f As grandezas envolvidas em uma proporção podem ser direta ou inversamente proporcionais. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 53 Regra de três É um método de resolução de problemas que envolvem grandezas proporcionais. Pode ser simples ou composta. Porcentagem ou razão centesimal São as razões cujo termo consequente é igual a 100. Representamos a porcentagem através do símbolo "%". Revista Cálculo DREHER, Felipe. MENDES, Renato. Comquais alicerces as pessoas constroem a matemática?. Revista Cálculo, São Paulo, Ano 5, nº 50, p. 24- 45, Mar. 2015. Links MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO; SECRETARIA DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA TV ESCOLA; FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE BRASÍLIA. Matemática na vida. Série Razão e Proporção Razão e Proporção 1 - O Conceito no Dia a Dia RAZÃO e Proporção 1 – O Conceito no Dia a Dia. Dia a Dia Educação. In: Site “Governo do Estado do Paraná”. Disponível em: Disponível em: <http:// www.matematica.seed.pr.gov.br/modules/video/showVideo.php?video = 6958#>. Acesso em: 25 dez. 2015. Razão e Proporção 2 - Divisão e Suas Interpretações RAZÃO e Proporção 2 – Divisão e Suas Interpretações. Dia a Dia Educação. In: Site “Governo do Estado do Paraná”. Disponível em: <http://www. matematica.seed.pr.gov.br/modules/video/showVideo.php?video = 6974>. Acesso em: 25 dez. 2015. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 1 54 Razão e Proporção 3 - Proporção Direta e Inversa RAZÃO e Proporção 3 – Proporção Direta e Inversa. Dia a Dia Educação. In: Site “Governo do Estado do Paraná”. Disponível em: <http://www. matematica.seed.pr.gov.br/modules/video/showVideo.php?video = 6960>. Acesso em: 25 dez. 2015. Razão e Proporção 4 - Semelhança RAZÃO e Proporção 4 – Semelhança. Dia a Dia Educação. In: Site “Governo do Estado do Paraná”. Disponível em: <http://www.matematica.seed. pr.gov.br/modules/video/showVideo.php?video = 695>. Acesso em: 25 dez. 2015. Funções • Definição • Domínio e contradomínio • Representação gráfica • Revisão Introdução Nesta unidade, vamos iniciar algumas reflexões acerca do conceito de função e suas aplicações. No estudo científico de qualquer fenômeno, procuramos identificar grandezas mensuráveis ligadas a ele e, na sequência, estabelecer as relações que possam existir entre essas grandezas. Por exemplo: se o preço de um sanduíche natural vendido em uma lanchonete for R$ 3,50, podemos concluir que o preço de dois sanduíches será R$ 7,00, de três R$ 10,50, e assim sucessivamente. Nesse exemplo, estamos medindo duas grandezas: o número de sanduíches e seu respectivo preço. A cada quantidade de sanduíche corresponde um único preço, por isso dizemos que o preço é função do número de sanduíches. Podemos achar uma fórmula que estabeleça a relação de interdependência entre o preço (P) e o número (S) de sanduíches vendidos. Assim: P = 3,50.S. Nesta unidade, introduziremos um dos mais fundamentais conceitos da matemática – o de função. O conceito de função se refere essencialmente à correspondência entre conjuntos. Uma função associa elementos de um conjunto a elementos de outro conjunto. Assim, utilizaremos os conceitos matemáticos para definir as funções, identificar seus elementos e interpretar seus gráficos. Em nosso estudo, os conjuntos envolvidos sempre serão subconjuntos de ℝ. As funções neles definidas são chamadas funções reais de variável real. O conjunto dos números reais ℝ é formado pelos números racionais (ℚ) e irracionais (𝕀), ou seja, números que podem ser representados na forma fracionária - com numerador e denominador inteiros - e outros que são decimais não exatos, que possuem representação infinita não periódica. Além disso, seremos capazes de modelar situações reais, como no exemplo dado, pela definição matemática de função. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 2 58 A noção de função como relação entre conjuntos Para caracterizar de modo mais preciso a noção de função, devemos recorrer à teoria de conjunto. Para isso, vale lembrar que um conjunto é uma coleção ou grupo de objetos. Os objetos que constituem um conjunto são chamados de elementos. Tais objetos dos conjuntos são agrupados por possuírem alguma característica específica. Veja alguns exemplos de conjuntos e quais são seus elementos: • Conjunto das vogais do alfabeto. Elementos: a, e, i, o, u. • Conjunto das cores da bandeira brasileira. Elementos: verde, amarelo, azul, branco. • Conjunto dos nomes dos dias da semana: segunda-feira, terça-feira, quarta-feira, quinta-feira, sexta-feira, sábado e domingo. Quando temos de dar nome a um conjunto, usamos uma letra maiúscula do alfabeto: A, B, C, X, etc. Temos dois recursos para descrever um conjunto e seus elementos: 1) Escrevendo os elementos dos conjuntos entre chaves. Exemplo: conjunto das vogais do alfabeto {a, e, i, o, u} 2) Dando uma característica dos elementos do conjunto. Exemplo: A = {x / x é estado da região sul do Brasil}. Esse conjunto será {Paraná, Santa Catarina, Rio Grande do Sul} Para representar que determinado elemento pertence a um conjunto, utilizamos o símbolo ∈ entre um elemento e o conjunto, Definição Para caracterizar de modo mais preciso a noção de função, devemos recorrer à teoria de conjunto. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 2 59 ou seja, Paraná ∈ A. Enquanto Minas Gerais ∉ A. Esse símbolo ∉ indica que o elemento não pertence ao conjunto A. Observe que um conjunto vazio é aquele que não possui elementos. Caso eu queira definir o conjunto B como o conjunto dos meses do ano que têm 32 dias, teremos B = { } ou B = ∅. Para nosso estudo, é importante que a gente conheça os conjuntos cujos elementos são números, chamados de conjuntos numéricos. Sendo assim, teremos: O conjunto dos números naturais ℕ, que é um conjunto infinito de números positivos, ou seja, ℕ = {0, 1, 2, 3, 4, 5, ..., 20, 21, 22, ..., 100, 101, ..., 500, ...} O conjunto dos números inteiros ℤ, que é um conjunto infinito de números positivos e negativos, ou seja, ℤ = {..., - 10, -9, ..., -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, ..., 9, 10, ...}. Observe que esse conjunto é composto por todos os elementos de ℕ e seus opostos (ou simétricos). O conjunto dos números racionais ℚ é o conjunto das frações p/q, com p e q inteiros e q ≠ 0. ℚ = {0, ±1, ±1/2, ±1/3,…, ±2, ±2/3, ±2/5,…, ±3, ±3/2, ±3/4,…} Assim como existem números decimais que podem ser escritos como frações – com numerador e denominador inteiros – ou seja, os números racionais citados acima, há os que não admitem tal representação. Tratam-se dos números decimais não exatos. Esse conjunto de números é chamado de conjuntos dos números irracionais e o representamos por 𝕀. Assim sendo, o conjunto formado pelos números racionais e irracionais é o chamado conjunto dos números reais, representado por ℝ. Voltando ao estudo de função, definimos como uma função algo Esse conjunto de números é chamado de conjuntos dos números irracionais e o representamos por 𝕀. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 2 60 que associa elementos de um conjunto a elementos de outro conjunto. Sejam A e B subconjuntos de ℝ, ou seja, conjuntos escolhidos dentro do conjunto dos números reais, a definição de função será: Uma função f: A → B é uma lei ou regra que associa a cada elemento de A um único elemento de B. Escrevemos f: A → B uma função. x → � (x) x → y Vamos considerar, por exemplo, os conjuntos A = {1, 2, 3, 4} e B = {2, 3, 4, 5}. Vamos associar a cada elemento x ∈ A o elemento y ∈ B. f: A → B dado pelo diagrama abaixo é uma função de A em B. 2 3 1 2 3 4 4 5 2 3 1 2 3 4 4 5 Seja g: A → B, podemos ter uma função de A em B representada pelo diagrama a seguir. Nesse caso, observe que a lei de correspondência que associa cada número real x ao número real y, é x → x + 1. Definição: Sejam A e B subconjuntos de ℝ. , uma função f: A → B é uma lei ou regra que associa a cada elemento de A um único elemento de B. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 2 61 Escrevemos f: A → B uma função. x → �(x) x → y Portanto, usa-se a notação x → �(x) para indicar que f faz corresponder a x o valor f(x) e x → y informa que cada valor de x (elemento de A) corresponde a um único valor de y (elemento de B). Domínio e contradomínio Vamos definiragora elementos que compõem uma função. Podemos definir o conjunto A como sendo o domínio da função f e é denotado D(f). O conjunto B é chamado de contradomínio da função f. Observe que, pela definição acima, todo elemento x do domínio (representado pelo conjunto A desenhado do lado esquerdo) tem uma única imagem y do contradomínio (representado pelo conjunto B desenhado do lado direito). Mas podem existir elementos do contradomínio que não são imagem de nenhum elemento do domínio. Logo, temos que cada elemento do domínio da função corresponderá a um único elemento do contradomínio dessa função. Esse elemento utilizado na correspondência é chamado de imagem da função. Sendo assim, os elementos do conjunto imagem representam um subconjunto do contradomínio da função. 2 3 1 2 3 4 4 5 Caso tenhamos a relação f: A → B, dada pelo diagrama a seguir, não é função de A em B, pois o elemento 5 ∈ A tem dois correspondentes em B. Podemos definir o conjunto A como sendo o domínio da função f e é denotado D(f). MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 2 62 4 2 3 1 5 Assim como a relação f: A → B não é função, pois o elemento 3 ∈ A não tem correspondente em B. Assim sendo, todos os elementos pertencentes ao domínio da função possuem, obrigatoriamente, uma e somente uma, imagem no contradomínio da função. Não podemos ter um elemento do domínio sem uma imagem correspondente ou um elemento do domínio com mais de uma imagem. Em contrapartida, podemos ter elementos do contradomínio que não são imagens de nenhum elemento do domínio. Logo, o conjunto imagem está contido no conjunto do contradomínio da função f, podendo o conjunto imagem ser igual ao conjunto contradomínio ou o conjunto imagem ser um subconjunto (uma parte) do contradomínio. Determinação do domínio Muitas vezes se faz referência a uma função f dizendo apenas qual é a lei de correspondência que a define. Quando não é dado explicitamente o domínio D de f, deve-se subentender que D é formado por todos os números reais que podem ser colocados no lugar de x na lei de correspondência y = f(x), de modo que, efetuados os cálculos, resulte um y real. Vejamos alguns exemplos: • O domínio da função definida pela lei y = 2x – 1 é ℝ, pois qualquer que seja o valor real atribuído a x, o número 2x – 1 Em contrapartida, podemos ter elementos do contradomínio que não são imagens de nenhum elemento do domínio. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 2 63 também é real. • O domínio da função dada por y = x + 2x é ℝ *, pois para todo x real diferente de 0, o número x + 2x é real. • O domínio da função dada por y = x+1 é D = {x ∈ ℝ|x≥-1}, pois x+1 só é real se x + 1 ≥ 0. • A função dada por y = x + 2x + x+1 só é definida para x ≠ 0 e x≥-1, então seu domínio é D = {x ∈ ℝ|x ≥ -1 e x≠0}. Conjunto imagem Se f: A → B é uma função, chama-se conjunto imagem de f o subconjunto Im do contradomínio constituído pelos elementos y, que são imagens de algum x ∈ A. No diagrama abaixo, temos o contradomínio de f CD (f) = {2, 3, 4, 5} e a imagem de f Im (f) = {2, 4, 5 }. 2 3 1 2 3 4 4 5 Observações: • x é denominada variável independente da função (varia sem depender de nenhuma outra variável). • y é chamada variável dependente da função (como y = f(x), temos que y depende da variação da variável x). Noções básicas de plano cartesiano Usaremos a notação (x,y) para indicar o par ordenado, em que x é o primeiro elemento e y é o segundo elemento. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 2 64 Vejamos: • (2,4) é o par ordenado em que o primeiro elemento é 2 e o segundo é 4. • (4,2) é o par ordenado em que o primeiro elemento é 4 e o segundo é 2. • Note que os pares (2,4) e (4,2) diferem entre si pela ordem de seus elementos. Existe uma maneira geométrica de representarmos o par ordenado (x,y): 1. Desenhamos dois eixos perpendiculares e usamos a interseção O como origem para cada um deles. 2. Marcamos no eixo horizontal o ponto A, que representa o valor de x. 3. Marcamos no eixo vertical o ponto B, que representa o valor de y. 4. Traçamos uma reta r paralela ao eixo vertical passando por A. 5. Traçamos uma reta s paralela ao eixo horizontal passando por B. 6. Destacamos a interseção das retas r e s, chamando-a de P, que é o ponto que representa graficamente o par ordenado (x,y). O par (x,y) é chamado de coordenadas de P. O eixo horizontal pode ser chamado de eixo Ox ou também de eixo das abscissas. Enquanto o eixo vertical pode ser chamado de eixo Oy e também de eixo das ordenadas. O ponto O (interseção de Ox com Oy) é chamado de origem. O plano que contém Ox e Oy é o plano cartesiano. Esse plano é bidimensional (duas dimensões) e o utilizamos para representar um par ordenado (x,y) ou ponto qualquer (x,y). MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 2 65 GRÁFICO 1 – Plano cartesiano GRÁFICO 2 – Plano cartesiano Fonte: Elaborado pela autora Fonte: Elaborado pela autora y (eixo das ordenadas) 1º quadrante2º quadrante 4º quadrante x y 3º quadrante x (eixo das abscissas) 0 (origem) Cada uma das quatro partes em que fica dividido o plano dos eixos cartesianos chama-se quadrante. A numeração dos quadrantes é feita no sentido anti-horário. Um ponto qualquer (x,y) pode se localizar em qualquer um dos quatro quadrantes ou em um dos eixos coordenados. Observe que: • Um ponto no 1º quadrante possui valores de x e y positivos → (+,+) • Um ponto no 2º quadrante possui valor de x negativo e y positivo → (-,+) • Um ponto no 3º quadrante possui valores de x e y negativos → (-,-) • Um ponto no 4º quadrante possui valor de x positivo e y negativo → (+,-) • Um ponto localizado no eixo das abscissas pode ter x positivo ou negativo, mas terá, obrigatoriamente, como A numeração dos quadrantes é feita no sentido anti-horário. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 2 66 ordenada y o valor zero → (+ ou -, 0) • Um ponto localizado no eixo das ordenadas pode ter y positivo ou negativo, mas terá, obrigatoriamente, como abscissa x o valor zero → (0, + ou -) Assim, os pontos A (3,4), B (-3,4), C (-3,-4) e D (3,-4) estarão posicionados, respectivamente, no 1º, 2º, 3º e 4º quadrante. Representação gráfica Podemos representar a função através de um gráfico, assim, temos a seguinte definição: Seja f uma função, o gráfico de f é o conjunto de todos os pontos (x, f(x)) de um plano coordenado, onde x pertence ao domínio de f. Para determinar o gráfico de uma função, assinalamos uma série de pontos, fazendo uma tabela que nos dá as coordenadas, calculadas por meio da lei y = f(x). Representamos cada par ordenado (x,y) da tabela por um ponto no plano cartesiano. O conjunto dos pontos obtidos constitui o gráfico da função. Exemplo 1: Vejamos como construir o gráfico da função y = 2x. Salientamos alguns pontos, de acordo com a tabela. Lembramos que podemos escolher números reais para atribuirmos para x (variável independente), e a partir desses valores escolhidos substituímos na função dada y = 2x, gerando os valores de y. A união desse valor para x e seu correspondente para y será o ponto (x,y) que ‘marcaremos’ no gráfico. Para isso, devemos atribuir alguns valores para x gerando os pontos calculados, e ligar esses pontos visualizando o gráfico da função dada. O conjunto dos pontos obtidos constitui o gráfico da função. MATEMÁTICA PARA NEGÓCIOS unidade 2 67 Normalmente, para efeito de facilitar nossas contas, escolhemos números menores positivos, negativos e o número 0. Ou seja, vamos atribuir a x os valores de - 3, - 2, - 1, 0, 1, 2, 3. Como é a função y ou f(x) que depende de x, atribuímos os valores para x e depois substituímos na função f(x) = 2x. (X,Y) A(- 3, - 6) B(- 2, - 4) C( - 1, - 2) D(0, 0) E(1, 2) F(2, 4) G(3, 6) Y = 2X 2. (-3) = - 6 2.( - 2) = - 4 2.( - 1) = - 2 2.0 = 0 2.1 = 2 2.2 = 4 2.3 = 6 X - 3 - 2 - 1 0 1
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