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MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 1 JOGOS MATEMÁTICOS MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 2 Conceito de função e construção gráfica Características gerais das funções: i) Intuitivamente a palavra função evoca uma ideia de dependência geralmente entre duas variáveis. Exemplos: a) O que se paga por mês na conta de luz depende do consumo de energia. b) O faturamento de uma empresa depende de suas vendas. ii) Essa dependência pode ser representada por lei de formação (sentenças matemáticas) para que possamos resolver problemas. Exemplos: a) A conta de luz no mês de janeiro de 2016 é calculada pelo consumo de kWh, onde cada kWh custa 0,7932828 acrescido de uma taxa de iluminação pública de 7,50. Represente essa dependência a partir de uma lei: onde b) Uma empresa vende docinhos por $ 3,50 a unidade. Represente através de uma sentença matemática o faturamento desta empresa. MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 3 Características gerais da função polinomial de primeiro grau ou função afim: i) A relação de dependência é dada de forma geral por: , sendo . ii) Onde é a variável dependente e a variável independente. iii) “b” é um valor fixo, quando não aparece o “b” é por que ele é igual a “zero”. iv) O gráfico é uma reta crescente se e decrescente se . v) No eixo “y” ficam registrados os valores da variável dependente e no “x” da independente. Exemplo: Na expressão , onde V= valor a pagar e C= consumo de energia pode-se observar que o “a” e o “b” valem 0,79322828 e 7,50, respectivamente. Assim como V é a variável dependente e C a variável independente Fórmula geral Fórmula de acordo com o enunciado MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 4 Contextualizando a matemática e aplicando as funções do primeiro grau... Exemplos resolvidos: I) O salário mensal (sem os descontos legais) de um operário é composto por $ 1.500,00 fixo mais $15,00 por hora extra, sabe-se que o salário dele varia de acordo com as horas extras que faz. Responda: a) Quais as variáveis do problema? Salário mensal (S) e número de horas extras (Q) b) Quem depende de quem? O salário mensal do funcionário depende da quantidade de horas extras que ele faz num mês de trabalho c) Represente matematicamente a situação através de uma equação que expresse essa dependência, isto é escreva matematicamente como é calculado o salário. salário é igual a 1500 que é o fixo mais 15 vezes a quantidade de horas extras num mês de trabalho d) Se o operário trabalha 5 horas extras, qual será seu salário? Q = 5 S =? S=1.500+15.5 = 1575 Logo para 5 horas extras o salário é $ 1.575,00 e) Se o operário recebeu bruto no final do mês $ 1800,00, quantas horas extras ele fez no mês? S=1800 q =? 1800=1500+15.q 1800-1500=15.q 300=15q 300/15=q 20=q Logo se o salário foi de $ 1.800,00 o funcionário fez 20 horas extras. MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 5 f) Represente graficamente como fica o salário bruto do funcionário em função do número de horas extras trabalhados. Para organizar o raciocínio montei uma tabela: Observe que o gráfico parte de 1500 que é o valor fixo, isto é, o valor do salário caso não tenha sido feita nenhuma hora extra (x=0) Q S= 1500+15.Q 0 S=1500+15.0=1500 10 S=1500+15.10=1650 20 S=1500+15.20=1800 30 S=1500+15.30=1950 ATENÇÃO OS VALORES COLOCADOS NO GRÁFICO VOCÊ QUEM DECIDE, MAS PROCURE UTILIZAR SEMPRE O ZERO PARA VIZUALIZAR O PONTO DE PARTIDA. MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 6 II) O valor da conta de um telefone fixo cresce de maneira linear, sendo composta por uma tarifa fixa, mais uma parte que varia de acordo com o número de ligações. A tabela a seguir fornece os valores da conta nos últimos meses. Sabe-se que o valor da conta depende da quantidade de ligações. Ligações 45 52 65 Valor reais 77,50 81 87,50 a) Determine a tarifa fixa e o preço por ligação? E escreva a expressão que relaciona valor em função das ligações. Modo prático para encontrar a lei de formação: (escolha dois valores e analise o que está ocorrendo depois divida o resultado da variável dependente pela independe) : 50,0 7 5,3 xde variação y de variação ligação valor a Veja que cada ligação sai por 0,50 Para encontrar b Sabe-se que 0,50 varia de acordo com o número de ligações assim: 0,50 .52=26 Total da conta 81- 26 (total que variou) = 55 (tarifa fixa) Ou use a função geral: lembre-se y= valor à pagar x= ligações 81=0,50. 52+b 81=26+b 81-26=b 55=b (tarifa fixa) Logo: V=0,50.L+55 ou y=0,50.x+55 III) Uma operadora de celular oferece dois planos, sendo que ambas as ligações para a mesma operada são gratuitas. Ligações Valor 45 77,50 52 81 65 87,50 81 - 77,50 3,5 52 - 45 7 MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 7 A= vinte reais fixo mais três centavos de real por minuto de uso para outros celulares e fixos. B= dez reais fixo mais quatro centavos de real por minuto de uso para outros celulares e fixo. Sabe-se que o valor da conta depende do tempo que o usuário fica ao telefone, assim responda: a) Represente os dois planos matematicamente. Operadora A ( ) (vinte reais fixo mais 0,03 por minuto) Operadora B ( ) (dez reais fixo mais 0,04 por minuto) b) Encontre o ponto de nivelamento entre os dois planos. Basta igualar os dois planos ( ) ( ) 20+0,03t = 10+0,04.t 20 – 10 = 0,04 t- 0,03t 10 = 0,01t 10/0,01 = t 1000 minutos = t Para 1000 min paga-se o mesmo valor para a operadora A e B Para encontrar o quanto se paga por este tempo é só substituir na equação A ou B ( ) ( ) V(t)=20+0,03.1000=50 Ou V(t)=10+0,04. 1000 = 50 Ponto de equilíbrio 1.000 min e $ 50,00 c) Represente os dois gráficos num mesmo plano e analise os resultados. MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 8 Dica: Primeiro marcar o ponto de equilíbrio, isto é ( ) ( ) Para 1000 min paga-se $ 50,00 e em seguida marcar no y o mínimo que se paga em cada uma das operadoras. A é $20,00 e B é $10,00 Terceiro traçar cada reta separadamente passando pelo ponto de equilíbrio. Análise geral: Antes de 1000 min a operadora B é mais barata Em 1000 min Paga-se o mesmo no plano A e B Depois de 1000 min a operadora A é mais barata Logo pode se afirmar que o plano B é mais caro que o outro depois de 1000 minutos de uso. MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 9 Exercícios de aplicação (no final da lista estão as respostas) 1. Cada vendedor de certa loja de ferramentas recebe um salário mensalque consiste de duas partes: salário fixo de $ 800 e 3% de comissão, calculada sobre o valor total dos itens que ele vende no mês. Obs.: 3% é o mesmo que 100 3 ou ainda 0,03 a) Quais as variáveis do problema? b) Encontre uma lei que represente o salário mensal (S) do vendedor em função do valor total (v) dos itens vendidos. c) Qual foi o salário mensal de um funcionário que vendeu $ 10.000,00 no mês? d) Um funcionário recebeu um salário mensal de $ 1.400,00. Quantos reais em ferramentas ele vendeu? e) Complete a tabela abaixo e depois faça a representação gráfica. 2. Márcia ligou seu computador à rede internacional de computadores INTERNET e contratou um plano nas seguintes condições: uma mensalidade fixa de $ 30,00, que lhe dá direito a 1200 minutos mensais e mais 5 centavos de real ($ 0,05) a cada minuto de uso excedente ao plano. O valor a ser pago por Márcia ao final do mês depende, então do tempo que ela gasta acessando a INTERNET. a) Quais as variáveis do problema: b) Escreva uma lei (sentença matemática) que explique a situação acima: c) Complete a tabela e depois represente graficamente. Obs: o tempo abaixo é o total em minutos de acesso a internet d) Se Márcia pagou $100, quanto tempo excedente ficou na internet? e) Se Márcia pagou $ 36, quanto tempo ela ficou conectada? V (total em reais vendidos) 0 1000 2000 3000 S (em reais a partir das vendas) T(tempo de acesso em min) 600 1200 1800 2400 V (total a pagar) MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 10 3. A quantia que uma pessoa desembolsa para abastecer seu carro depende quantos litros de combustível são colocados. O preço por litro é $3,95. a) Quais as variáveis do problema? b) Represente através de uma sentença matemática como se calcula o preço a pagar (P) em função da quantidade de litros (Q) c) Quantos litros de combustível foram colocados no tanque se a pessoa pagou $ 138,25? d) Sabendo que a capacidade do tanque é de 40 litros, quanto pagou a pessoa que encheu o tanque? e) Construa o gráfico relacionando o preço a pagar e a quantidade de combustível a partir dos valores calculados anteriormente. 4. Um estacionamento cobra $3,00 até 2 horas e $0,50 adicional por hora de cada carro que permanece no local. a) Complete abaixo, a tabela que representa esse fato. Tempo em horas (T) 1 2 3 4 5 Valor em reais (P) b) Determine a lei que expressa o fato do preço ser dado em função do número de horas que um carro fica nesse estacionamento. c) Quanto se paga se o carro ficar no local 30 min? d) Se uma pessoa pagou $ 6,00 quantas horas ele permaneceu no local? 5. A poupança f(x) de um operário depende do salário x que recebe; seu salário por sua vez, depende do número t de horas extras que faz por mês. Sabendo que essas dependências são descritas pelas funções f(x) = 0,4x – 10 e x(t) = 430 + 15t, respectivamente. a)Qual é o valor da poupança quando o salário é de $ 570,00? b)Quantas horas extras o operário precisa fazer para que seu salário seja $ 505,00? c)Qual é o valor da poupança quando o operário faz 2 horas extras? MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 11 6. Uma locadora (A) de automóveis aluga um “carro popular” ao preço de $30,00 a diária, mais $4,00 por quilômetro rodado. Outra locadora (B) aluga o mesmo modelo de carro ao preço de $80,00 a diária, mais $2,00 por quilometro rodado. a)Escreva as funções diárias que descrevem, para cada locadora, o valor a ser pago de aluguel em função do quilômetro rodado. b) Se o percurso percorrido em um dia por uma pessoa é 200 quilômetros rodados. Quanto esta pessoa irá pagar na locadora A e B? c) Represente graficamente, em um mesmo sistema de eixos, as funções determinadas no item anterior (a). Dica: primeiramente iguale as duas funções para encontrar o ponto de equilíbrio d) Qual das locadoras apresenta a melhor opção para uma pessoa alugar um carro popular sabendo que a mesma vai percorrer em um dia no mínimo 30 km? 7. Procurei duas firmas para obter um emprego como vendedor de livros. A firma A promete um salário fixo mensal de $400,00, mais a comissão de $8,00 para cada coleção vendida. A firma B promete um salário fixo mensal de $600,00, mais a comissão de $3,00 para cada coleção de livros vendida. a) Escreva as funções que descrevem, para cada firma, o salário mensal (S) em função das coleções vendidas (x) b) Represente graficamente, em um mesmo sistema de eixos, as funções determinadas no item anterior. Dica: primeiramente iguale as duas funções para encontrar o ponto de equilíbrio c) A partir do gráfico responda: Qual das duas firmas paga o melhor salário? Justifique sua resposta. 8. Observe o gráfico da Safra brasileira (1995-2003) e responda o que se pede: MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 12 Levando em conta o período considerado responda: a) Qual foi a menor safra e em que ano ela ocorreu? b) Qual a maior safra e em que ano ela ocorreu? c) Em que anos a safra decaiu em relação ao ano anterior? 9. Um comerciante vende um determinado produto. O gráfico abaixo expressa o preço do produto (em reais por quilograma) em função da quantidade “Q” adquirida pelo comprador (em quilogramas). a) Qual o preço por quilograma na compra de 15 kg? b) Para que valores de Q, o produto custa 6,00/kg? c) Quanto custa 4 kg do produto? d) Qual o custo máximo do quilo do produto? Respostas: 1. a) salário e total em vendas (R$) b)S=800+0,03.V c)1100 d)20 000 e)( 800; 830; 860; 890) f) gráfico 2. a) valor a pagar e tempo b)V=30 para tempo menor e igual a 1200mim MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 13 V=30+0,05.t para o tempo em excedente (maior que 1200) c)(30; 30; 60; 90) d)1400mim excedente e)total de 1320 min 3. a) quantidade de combustível e valor a pagar b)P=3,95.q c)35 litros d)158reais 4. a) b)V=3 se t≤2horas e V=3+0,50.t se t>2horas c)3,00 d)8horas(6extra+2direito) 5. a)218 b) 5 horas c)174 6. a) A=30+4x B=80+2x (x)=quilômetros b) A=830 B=480 c) gráfico T 1 2 3 4 5 R$ 3 3 3,50 4 4,50 MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 14 7. a)A=400+8x B=600+3x b)Nivelamento 40 coleções salário 720 c) gráfico 8. a)73,6 milhões de toneladas ano de 1996 b) 123 milhões de toneladas ano de 2003 c) 1996, 1998 e 2002 9. a)R$=5,00 (pois é o preço correspondente a esta quantidade) b) Até cinco kg o custo é de 6,00 reais por kg (mesmo raciocínio) c) Até 5kg o preço é R$ 6,00 por kg logo= 4. 6= 24,00 ( quantidade vezes o preço por unidade) d) Custo máximo é 6,00 d) Como ele vai percorrer pelo menos 30km melhor escolher a locadora B Para 40 coleções (x=40) o salário é o mesmo Para uma venda maior que 40 coleções (x>40) o salário mais alto é o A Para uma venda menor que 40 coleções (x>40) o salário mais alto é o B MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 15 Aplicações das Funções do 1° Grau em Custo, Receita e Lucro. Considere uma firma que fabrica e vende determinado bem (produto). Se x representa a quantidade produzida ou vendida, então, O custo fixo CF é a soma de todos os custos que não dependem do nível de produção tais como aluguel, seguros, etc., O custo variável CV(x) é a soma de todos os custos que dependem do número x de unidades produzidas tais como mão-de-obra, material, etc., O custo total C(x) é a soma do custo fixo com o custo variável, C(x) = CF + CV(x) O customédio ou diário é o custo total divididos pela quantidade. x xC Cme )( A receita total R(x), descreve o total bruto recebido pela venda de um produto. A Receita para cada quantidade será obtida como produto do preço pela quantidade correspondente, ou seja, R(x) = p. x O lucro total L(x) é a diferença entre a função receita e a função custo, isto é: L(x) = R(x) – C(x) Exemplo: Uma empresa que fabrica bermudas tem um custo variável por unidade de $ 3,00 e um custo fixo de $ 1.000,00. Sabe-se que no mercado cada bermuda é vendida por $ 10,00. Assim responda: MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 16 a) Quais as relações matemáticas ou funções que representam: O custo total, a receita total e o lucro. Retirando os dados: custo unitário da bermuda $ 3,00, custo fixo $ 1.000,00, preço de venda $ 10,00 e sendo x = unidades (custo total será igual ao custo fixo mais o custo variável multiplicado pela quantidade produzida/vendida) C=1000+3.x (Receita será igual ao preço de venda multiplicado pela quantidade vendida) R=10.x (lucro será igual a receita total menos o custo total) L=10x-(1000+3x) L=10x-1000-3x (juntando os termos semelhantes) L=7.x-1000 b) Qual o custo médio para produzir 10 bermudas? Para determinar o custo médio primeiro precisamos encontrar o custo total, para tal vamos utilizar a função custo C=1000+3.x como x=10 substituímos e calculamos C=1000+3.10=1030 custo para produzir 10 unidades é 1030 reias agora com este dado podemos calcular o custo médio x xC Cme )( = 10 1030 =103 O custo médio para produzir 10 unidades é 103 reais c) Qual o faturamento na venda de 1000 bermudas? Vamos utilizar a função receita e substituir x por 1000 R=10.x MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 17 R=10.1000=10 000 O faturamento na venda de 1000 unidades é $10.000,00 d) Há lucro na venda de 300 bermudas? Para determinar o lucro vamos utilizar a função lucro e substituir x por 300 L=7.x-1000 L=7.300-1000= 1 100 Sim, o lucro de $1.100,00 e) Se o faturamento em uma venda foi de $ 10.000, qual o lucro? Veja que para resolver esta questão serão necessários dois cálculos, pois para saber o lucro primeiro precisamos saber quantas unidades foram vendidas. Como R=10.000 x=? L=? R=10.x 10 000= 10.x (isolando x) 10 000/10=x 1 000=x Para ter um faturamento de $10.000,00 foram vendidas 1000. Agora vejamos o lucro L=7.x-1000 L=7.1000-1000=6 000 Para um faturamento de $10.000,00 o lucro foi de $6.000,00 f) Faça o esboço gráfico das funções custo, receita e lucro. Quant(x) Custo (R$) 0 1000 10 1030 20 1060 MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 18 Para traçar o gráfico da função receita você pode proceder da mesma forma montando uma tabela e analisando a própria função, observe que se tratando da função receita a mesma sempre vai partir do zero, pois se não for vendido nada não se arrecada nada. Para traçar o gráfico da função lucro vamos raciocinar da mesma forma como fizemos nas funções custo e receita. Observação: ► R > C = Lucro ► R < C = Prejuízo ► R = C ou Lucro nulo (ponto crítico ou ponto de nivelamento) Quant(x) Receita (R$) 0 0 10 100 20 200 Quant(x) Lucro (R$) 0 -1000 100 -300 200 400 MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 19 Ponto de Nivelamento ou ponto crítico É o ponto de intersecção entre o gráfico da receita total e o do custo total. Ele indica a quantidade produzida tal que o lucro total é zero. É acima dessa quantidade que o produtor começará a ter lucro positivo. Considerando o exemplo anterior analisado temos: Encontre o ponto de nivelamento, construa o gráfico da função custo e receita num mesmo plano cartesiano e faça a interpretação: Para encontrar o nivelamento podemos: Igualar a R(x) com C(x) ou L=0 como fizemos anteriormente. R=C 10x =3x+1000 10x-3x=1000 7x=1000 x=1000/7 x=142,86 quantidade que R=C Valor arrecadado com a venda ou com o custo na prática o valor deve ser igual, mas como x deu um valor aproximado vai variar um pouco. R=10x R=10 . 142,86= 1428,60 C=3x+1000 C=3 .142,86+1000= 1428,58 MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 20 Dicas para fazer o gráfico: (1) marque no gráfico (eixo y ) o custo fixo (é o valor onde começa o gráfico do custo e a receita (começa no zero) (2) marque o ponto de nivelamento (3) trace o gráfico da receita que começa no zero e passa pelo ponto de nivelamento (4) trace o gráfico do custo que começa no custo fixo e passa pelo ponto de nivelamento Observe como ficou: Para ter lucro é necessário vender no mínimo 143 unidades do produto. Se vender 142 unidade tem-se prejuízo. Lista de exercícios: (as respostas estão no final da lista) 1. Uma firma de serviços de fotocópias tem um custo fixo de $ 800 por mês e custos variáveis de $ 0,04 por folha que reproduz. Expresse a função custo total em função do número x de páginas copiadas por mês. a) Se os consumidores pagam $ 0,09 por folha, quantas folhas a firma tem que produzir para não ter prejuízo? MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 21 b) Qual o faturamento se foram reproduzidas 20.000 cópias? c) Qual o lucro referente às cópias do item b? 2. Uma venda média em uma floricultura é de $15,00, assim a função faturamento semanal da floricultura é R(x) = 15x , em que “x” é o número de vendas em uma semana. O correspondente custo é ( ) . a) Escreva a função lucro semanal da floricultura? b) Qual é o lucro obtido quando são feitas 1200 vendas por semana? C) Qual o mínimo que deve ser vendido para começar a ter lucro? Represente graficamente. 3. Suponha que o custo fixo de produção de um artigo seja de $ 5.000,00; e o custo variável seja de $ 7,50 por unidade e o artigo seja vendido a $ 10,00 por unidade. Qual é a quantidade necessária para se atingir o ponto de nivelamento? 4. Analise o gráfico abaixo e responda o que é solicitado: a) Qual o custo fixo deste produto e o custo variável? b) Qual o preço de venda do produto? c) Se a empresa vender 1000 unidades o faturamento será? d) Há lucro ou prejuízo na venda de 10 unidades? Dê quanto? e) Se a empresa vender 48 unidades de um produto, haverá lucro? Justifique: 5. Um operário ganha um salário variável de acordo com as horas extras que trabalha, sabe- se ainda que lhe é permitido fazer num mês sessenta horas extras, se assim o fizer, tem direito a uma bonificação de 20% sobre o total do seu salário bruto. No gráfico abaixo está MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 22 descrito como fica seu salário (bruto) em função das horas extras que faz. Analise o gráfico e responda o que é solicitado abaixo. a) Qual o valor da hora extra? b) Qual o seu salário bruto se o funcionário fizer o máximo de horas extras permitida pela empresa? 6. O custo variável de certo produto é $ 24,00 e o custo fixo de produção é $ 180,00; colocado no mercado verificou-se que o preço desse produto é $ 60,00 a) Determine a função Custo C(x) para esse produto e trace seu gráfico. b) Determine a função Receita R(x) para esse produto e trace seu gráfico. c) Determine a função Lucro L(x) e trace seu gráfico. 7. Suponha que a função ( ) represente o custo totalde produção de um determinado artigo, onde “c” é o custo (em reais) e “x” o número de unidades produzidas. Determinar: a) O custo total e médio para fabricação de 5 unidades desse produto; b) Quantas unidades devem ser produzidas para que o custo total seja de $ 12.000,00; Respostas: 1. a) 16 000 cópias b)1800 reais faturamento c)lucro 200 reais 2. a) L=10x-500; b) L=11500,00; c)mais de 50 unidades gráfico MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 23 3. x=2.000 4. a)CF= 400 Cv=2 b) 10 c)10 000 d) prejuízo de 320 e)Não haverá, pois é necessário vender mais de 50 unidades 5. a)30,50 b)3156 6. . a) C(x)=24x+180 b) R(x)=60x c) L(x)= 36x-180 7. . a)R$ 140 e 28,00 b) 598 unid MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 24 Função Quadrática - Conceito e aplicações Características gerais da função quadrática I) É de segundo grau toda a função polinomial do tipo: , onde II) São ditas completas se e incompletas se . Exemplos: a) Completa: onde b) Incompleta: onde III) O gráfico de uma função polinomial do 2º grau, y = ax2 + bx + c, com a ≠ 0, é uma curva chamada parábola. ponto de mínimo ponto de máximo IV) Representação gráfica: Etapas: 1) Encontrar as raízes As raízes estão localizadas no eixo x, para encontra-las substituímos MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 25 a) Se completa calculamos através da fórmula de Bhaskara: a ca ca a b x 2 ..4bb- xou ..4b onde , 2 2 2 b) Se incompleta onde , podemos também usar a fórmula acima ou colocar o “x” em evidência. ( ) temos duas raízes uma zero ( x=0) e a outra raiz (valor de x) encontramos resolvendo a equação: 2) Calcular o vértice O vértice está localizado no lugar onde a parábola muda o sentido, isto é no ponto de máximo ou mínimo. Para calcular o vértice podemos usar: aa b xv .4 y e .2 v ou cbxaé éxv x²y equação na xo paray de valor o y e ráizes as entre médio ponto o vv Para traçar o gráfico: 1) No eixo x marque as raízes 2) Marque o vértice que um ponto de encontro de x com y 3) Marque no eixo y o valor de c 4) Trace o gráfico a partir do vértice passando pelo c e pelas raízes. MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 26 Exemplos: a) y= -3x²-2x+1 1)Encontrar raízes, para tal y=0 e resolva a equação -3x²-2x+1=0 a= -3 b= -2 c=1 a ca ca a b x 2 ..4bb- xou ..4b onde , 2 2 2 )3.(2 16(-2)- x 16)1).(3.(4)2( 2 6 42 2) Vértice: Etapas do gráfico: 1) No eixo x marque as raízes que são -1 e 0,33 2) Marque o vértice que um ponto de encontro de x com y que é: (-0,3 ; 1,3) 3) Marque no eixo y o valor de c que é: 1 4) Trace o gráfico a partir do vértice passando pelo c e pelas raízes. 1 6 6 33,0 6 2 3,0 3.2 )2( .2 a b x 3,1 12 16 3.4 16 .4 a y MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 27 b)y= -x²+6x 1) Achar as raízes: -x²+6x=0 pode colocar o x em evidencia x. (-x+6)= 0 x=0 -x+6=0 -x= -6 x= 6 ou pela bháskara -x²+6x=0 a= -1 b=6 c=0 2) vértice Pela fórmula Etapas do gráfico: 1) No eixo x marque as raízes que são 0 e 6 2) Marque o vértice que um ponto de encontro de x com y que é: (3,9) 3) Marque no eixo y o valor de c que é: 0 4) Trace o gráfico a partir do vértice passando pelo c e pelas raízes. 360360.1.462 ca a b ..4b onde , 2 2 )1.(2 366 2 66 0 2 0 6 2 12 3 1.2 6 .2 a b x 9 4 36 1.4 36 .4 a y MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 28 Exemplo 3: Dada a função L= -x²+100x-1600. a) Há lucro na venda de 60 unidades L= - (60)²+100.60-1600= 800. sim há lucro b) Para que quantidades o lucro é máximo ou que quantidade maximiza a função lucro é máximo para 50 unidades c) Qual o lucro máximo Ou y= - (50)²+100.50-1600=900 o lucro máximo é 900 reais Exercícios de revisão para resolver: 1. Dadas as funções entre as raízes e o vértice e com os dados trace os gráficos a)y= -x²+40x b) y= –x²-4x+12 2. Sendo a função R= -x²+5000x, calcule o que se pede: a) Para que quantidades obtém-se Receita máxima b) Qual a Receita na venda de 100 unidades c) Qual a Receita máxima 50 1.2 100 .2 a b x 36001600.1.4001 2 900 4 3600 .4 a y MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 29 3. Um pequeno comerciante nota que para a comercialização de um produto a receita é dada pela função e o custo é dado por , onde “x” é a quantidade. Lembre-se que L=R-C a) Represente graficamente a função receita e analise os dados? b) Escreva a função lucro, represente graficamente e analise os dados. c) Há lucro na venda de 8 unidades deste produto? Se sim, de quanto? d) Qual o custo de 8 unidades do produto? 4. Analise os gráficos de acordo com o que se pede: R= -x²+100.x a) Para quantidade temos receita máxima. b)Qual a receita máxima. c)O que ocorre com a receita entre 50 e 100 unidades do produto. d) Receita para 55 unidades é: e)Entre que unidades a receita aumenta. Respostas: 1) Raízes Vértice (x,y) a 0 e 40 20 e 400 b -6 e 2 -2 e 16 MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 30 2) a) 2500unid b)R$ 490 000 c) R$ 6 250 000 3) a) Receita b) Lucro L=-5x²+100x-375 c) Sim a lucro podemos perceber no gráfico. Substituindo x por 8 veremos que o lucro é de 105 reais d) O custo é 663 reais 4) a) 50 unidades b) 2500 reais c) um decréscimo na Receita d) 2475 reais e) entre 0 e 50 MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 31 APLICANDO.... Vejamos agora um exemplo: Um grupo de amigos resolveu montar um pequeno negócio para estampar camisetas. Para tornar este negócio rentável é preciso levantar os custos de produção e conhecer o número provável de camisetas vendidas. Esta última estimativa pode ser obtida por meio de uma pesquisa de mercado e depende do preço de venda de cada camiseta. O grupo identificou e levantou os seguintes custos: Preço de aquisição da prensa para estamparia R$ 1250,00 Preço das camisetas brancas no atacado R$ 5,00 (cada) Custo para estampar cada camiseta R$ 2,00 De acordo com os dados levantados o custo total para produzir x camisetasé dado por: C=1250+7.x O grupo também levantou dados junto a outros fabricantes de camiseta para ajudar a decidir o preço apropriado para a venda das camisetas. Para simplificar, vamos admitir que não existe competidores na região onde a fábrica será instalada. Dessa maneira, quanto mais baixo o preço de venda, maior o número de vendas efetuadas, isto é, o preço de venda pode ser determinado em função do número de camisetas que se espera vender. Os dados da tabela abaixo resumem a situação. Estimativa de Vendas (Número Mensal de camisetas) Preço por Camiseta 500 R$17,50 900 R$15,50 1300 R$ 13,50 1700 R$ 11,50 2100 R$ 9,50 MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 32 a) De acordo com os dados apresentados, verifique que o preço de venda P de x camisetas por mês é dado pela função P(x) = 20 - 0,005 x. b) Escreva a função receita: Primeiro vamos pensar na função receita R=p.x logo sabe-se que o preço da camiseta varia de acordo com a quantidade p=20-0,005x juntando as informações temos: R=p.x R=(20-0,005x).x R=20x-0,005x² c) Escreva a função lucro: Para determinar a função lucro, vamos relembrar seu conceito L=R-C Sabe-se que R=20x-0,005x² C=1250 +7x juntando as informações temos: L=R-C L= 20x-0,005x²- (1250+7x) L=20x-0,005x²-1250-7x L= - 0,005x²+13x-1250 d) Ache o número mínimo de camisetas a serem vendidas para que o custo de estampá-las se iguale a renda obtida com a sua venda. “ache x para L=0 ou R=C” Para tal precisamos encontrar as raízes da função uma das maneiras de fazer isto é utilizar a báskara, isto é encontrar os valores de x para L=0 a ca ca a b x 2 ..4bb- xou ..4b onde , 2 2 2 L= - 0,005x²+13x-1250 -0,005x²+13x-1250=0 a= -0,005 b=13 c= -1250 a ca 2 ..4bb- x 2 substituindo os valores temos: MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 33 )005,0.(2 )1250).(005,0.(41313- x 2 01,0 25-16913- x 01,0 44113- x 01,0 1213- x -1/-0,01=100 -25/-0,01=2500 Logo as raízes da equação são 100 e 2500, isto é R=C ou L=0 para x=100 e x= 2500 Pensando um pouco mais .... Isto significa que a partir da produção (e venda) de 100 camisetas a fábrica começa a não ter prejuízo e voltando a ter prejuízo após a produção e venda de 2500 camisetas A figura, mostra o gráfico de L. O eixo horizontal indica o número de camisetas produzidas e o vertical mostra o lucro (ou prejuízo), em reais. Verifique que o seu lucro é maior que zero (L>0) quando seu gráfico está acima do eixo x, isto é entre as raízes. Você percebe também que não há lucro (L<0) para os valores antes e depois das Raízes, isto é, antes de 100 e depois de 2500. Assim, o negócio de estamparia apresentará lucro para produções variando entre 100 e 2500 camisetas mensais. MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 34 e) Quantas camisetas devem ser produzidas para que o lucro da fábrica seja o maior possível? E qual é este lucro máximo? Neste caso o x do vértice expressa o número de camisetas. 1300 01,0 13 (-0,005) 2. 13- .2 a b xv Camisetas O lucro máximo por esta venda é de $ 7.200,00. Você pode descobrir isso substituindo x por 1300 e descobrindo o lucro ou você pode calcular o y do vértice. Vejamos: L= -0,005x²+13.x-1250 L= -0,005. (1300)²+13. 1300-1250= 7200 Ou: ( ) ( ) ( ) Atenção é importante ter claro: Grandes vendas não significam necessariamente, lucros maiores. O gráfico da função L mostra que se o nível de produção estiver entre A e V', quanto maior for o número de camisetas produzidas maior será o lucro obtido. Se, no entanto, o nível de produção estiver entre V' e B aumentar a produção significa diminuir o lucro. (Lembre-se que para vender um grande número de camisetas será necessário baixar o preço unitário.) Exemplo dois: Analise o gráfico abaixo: Observe que o maior lucro está localizado no vértice. Assim a partir dele podemos calcular o número de camisetas são necessárias serem vendidas para obter este lucro máximo. MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 35 a) A função custo no gráfico representa uma função do ________________, pois seu gráfico é uma ____________________. b) A função receita no gráfico representa uma função do _____________________, pois seu gráfico é uma ____________________________. c) O custo fixo é:______________________________ d) O que acontece com o lucro entre: 10 e 50 unidades:_______________________________ 50 e 70 unidades:________________________________ e) Há lucro na venda de 9 unidades do produto? Por quê? f) Qual o mínimo de unidades que devem ser vendidas para começar a lucrar? __________________________________________________________________ g)Há lucro entre que quantidades? __________________________________________________________________ h) Quando deve ser vendido para maximizar a receita e o lucro? __________________________________________________________________ MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 36 Exercícios de aplicação 1. Uma empresa vende cada unidade de seus produtos por $ 20,00. O custo da produção de “x” unidades é dado por . Quantas unidades do produto devem ser vendidas para se obter um lucro de $ 800,00? 2. O custo de um edifício foi de 600 mil dólares. O construtor espera que a receita R, em milhares de dólares, apurada pelas vendas dos apartamentos cresça de acordo com a função , em que “x” é o número de apartamentos vendidos. a) Escreva a função lucro b) Qual o menor número de apartamentos que devem ser vendidos para que o lucro passe a ser positivo? 3. Suponha que o consumo em litros de um carro, para percorrer 100 km com velocidade de x km/h, seja dado por ( ) . a) Para qual velocidade esse consumo é mínimo? b) Qual o consumo mínimo? 4. A função de demanda para certo produto é , sendo a função custo, a) Determine a função receita e faça seu gráfico b) Para qual quantidade obtemos receita máxima? Qual a receita máxima? . 5. Dadas às funções de Demanda e a função Custo . a) Obtenha a quantidade que maximiza a receita. b) Obtenha a receita máxima. c) Obtenha a quantidade que maximiza o lucro. d) Obtenha o lucro máximo 6. Sabe-se que o custo de produção de um produto depende de muitos fatores entre eles a quantidade que irá ser produzida. Considere uma função custo dada por MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 37 , onde “x” expressa a quantidade do produto. Qual o custo para produzir 100 unidades? Respostas: 1. 24,65 aproximadamente 25 unidades ( como é um problema não se aceita o resultado negativo 2. a)L= -x²+62x-600 b)13 3. .50km/h 10 litros 4. a) R= 90x-x² b) 45 und 2025 reais 5. a)5 b)50 c) 4 d) 27 6. 10 000 reais MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 38 Tópico seis: Aplicações de função exponencial e logarítmica Definição: Dado um número real a, tal que a > 0 e a ≠ 1, a f(x)= a x , é chamado função exponencial de base a. As funções exponenciais e algumas propriedades dos logaritmos são bastante utilizadas, por exemplo: namatemática financeira, crescimento ou decrescimento populacional entre outros. Exemplo 1: Vamos considerar uma pessoa que toma emprestada a quantia de $ 10.000,00 e cujo montante da dívida seja corrigido a uma taxa de juros de 5% que incide mês a mês sobre o montante do mês anterior. a) Qual o montante daqui a três meses? Analisando o problema temos: Montante=Valor inicial +5% do valor inicial M=10 000+ (0,05. 10 000) = 10 000 + 500 = 10500 montante do primeiro mês M=10 500 + (0,05. 10500) = 10500 +525= 11025 montante do segundo mês M= 11 025 + (0,05 . 11025) =11025+ 551,25=11 576,25 montante do terceiro mês M= C . (1+i).(1+i). (1+i) M= 10 000 . (1+0,05).(1+0,05). (1+0,05)= 11 576,25 Ou ainda: Como o fator (1+i) se repete pode ser escrito em forma de potência .(1+i) Assim temos: M=C.(1+i) M=montante C=capital aplicado i= taxa de correção n= prazo M=? C= 10 000 i=5%=0,05 n=3 MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 39 b) Em quanto tempo o montante será de 70 400? Dados: M=70 400 C=10 000 i=0,05 n=? substituindo temos: M=C.(1+i) n 70 400=10 000 . (1+0,05) n 70 400/10 000=1,05 n 7,04=1,05 n log 7,04= n. log 1,05 log 7,04/log1,05=n 40=n Em 40 meses ele vai acumular o valor c) A representação gráfica: Vamos montar o gráfico, para tal monte uma tabela e escolha os valores que quiser, mas comece sempre pelo zero. n(tempo) M (R$) 0 M=10 000 . (1+0,05) 0 =10 000 5 M=10 000 . (1+0,05) 5 =12 762,81 10 M=10 000 . (1+0,05) 10 =16 288,94 Veja que precisamos descobrir o n que é nosso expoente. Para isso vamos utilizar a propriedade dos logaritmos log a = n.log a . Porém, cuidado como se trata de uma igualdade é necessário aplicar nos dois membros da igualdade. MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 40 Exemplo dois: Considere uma máquina cujo valor é depreciado no decorrer do tempo a uma taxa fixa que incide sobre o valor na máquina no ano anterior. Nessas condições, se o valor inicial da máquina é $240.000,00 e a depreciação é de 15% ao ano. a) Qual o valor desta máquina em três anos. Para resolver vamos utilizar os conceitos trabalhados anteriormente, porem agora a uma perda logo o fator multiplicador não será (1+i) e sim (1-i). Logo podemos pensar numa fórmula. Dados: Valor inicial (VI)= 240.000 valor posterior(V)=? Tempo (n)=3 taxa( i)=15%=15/100=0,15 V=VI . (1-i) n V=240.000 . (1-0,15) 3 V=240.000 . 0,85 3 = 147 390 Em três anos a máquina custará 147 390 reias MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 41 b) Em quanto tempo a máquina terá o valor de $ 90.516,00? V=240 000 . 0,85 n 90 516= 240.000 . 0,85 n 90 516/240.000=0,85 n 0,37715=0,85 n log 0,37715=n. log 0,85 log 0,37715/log0,85=n 5,9999=n Isto é, em 6 anos. c) Qual a perda, em reais, deste equipamento em três anos? Hoje refere ao tempo zero onde o equipamento vale $ 240.000 Em três anos já calculamos anteriormente o chegamos ao valor de $ 147.390 Para calcular a perda basta subtrair 240.000 – 147.390 = 92.610 Em três anos a desvalorização foi de $ 92.610,00 d) Representação gráfica. n(tempo) v ($) 0 V=240000 . 0,85 0 =240 000 5 V=240000 . 0,85 5 =106 489,27 10 V=240000 . 0,85 10 =47 249,86 Sempre que precisar descobrir o expoente não esqueça aplicar a propriedade dos logaritmos log a = n.log a . Cuidado como se trata de uma igualdade é necessário aplicar nos dois membros da igualdade. MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 42 Como podemos perceber a função exponencial pode ser: Crescente Decrescente Cuidado como não cresce ou decresce de maneira proporcional vai ficar uma curva e não uma reta. MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 43 Exercícios de aplicação 1. No início deste século, a população da Índia girava em torno de 2 bilhões de habitantes. Supondo que ela cresça 10% em cada década. a) Escreva a sentença (fórmula) que representa essa situação: b) Em quantas décadas a população será de aproximadamente 2,42 bilhões de habitantes? c) Em 2030 terá aproximadamente quantos habitantes? 2. Uma microempresa realizou um empréstimo no valor de $ 5.000,00. A cada trimestre sem pagamento, o valor que deverá ser pago pelo empréstimo é corrigido aplicando- se uma taxa de juros trimestral de 10%. a) Escreva a sentença (fórmula) que representa essa situação: b) Qual será o valor da dívida dessa empresa após o 2º trimestre? c) Quantos anos são necessários para que essa dívida seja de $ 7.320,50? d) Mostre a evolução da dívida desde o momento inicial do empréstimo através de um gráfico? 3. Um automóvel usado foi comprado por $ 38.000,00 teve uma desvalorização de 10% em relação ao ano anterior. a) Escreva a sentença (fórmula) que representa essa situação: b) Qual era o valor do automóvel ao final desses 3 anos? c) Quanto desvalorizou este carro em três anos? d) Em quanto tempo o carro estará valendo $ 22.438,62? e) Represente graficamente a situação? 4. A cada balanço anual, uma firma tem apresentado um aumento de 10% de seu capital. Considerando Q o seu capital inicial, a expressão que fornece esse capital C, ao final de cada t anos em que essas condições permanecem, é: a) C=Q.(1,1) t b) C=C.(1,1) t c) C=Q.(0,1) t d) Q=C.(1,1) t e) C=Q.(10) t MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 44 5. Devido a declínio da qualidade de vida de um bairro, prevê-se que, durante os próximos 4 anos, um imóvel sofrerá uma desvalorização de 10% ao ano. a) Se hoje o valor do imóvel é de $ 200.000,00, escreva uma equação que expresse o valor do imóvel (V), em reais, em função do tempo (t), em ano. b) Qual será o valor deste imóvel daqui a 4 anos? c) Qual a desvalorização? d) Represente graficamente esta desvalorização? 6. Uma cidade cresce de modo exponencial ( ) , onde “P” é a população em milhões de habitantes e “t” é dado em anos. Qual será a população daqui uma década? 7. O preço de uma mercadoria em janeiro era de $ 12,00 e vem evoluindo com a inflação tendo um aumento de 0,5% ao mês. A partir da função: ( ) , onde “P” é o preço e “t” é o tempo em meses. a) Calcule aproximadamente em que mês do ano o preço atingiu $ 12,24 e $ 12,62? b) Se a inflação continuar assim durante todo o ano, quanto custará este produto em janeiro do próximo ano? 8. Daqui a t anos o valor de uma máquina será ( ) . Daqui a quantos anos seu valor se reduzirá à metade? 9. O preço de uma mercadoria no início do ano passado era de $ 10,00 e evoluiu com a inflação, de acordo com a função ( ) , onde “P” é o preço e “t” é o tempo em meses, a partir do início de janeiro. Em que mês do ano o preço atingiu: a) $ 20,00? b) $ 25,00? 10. Um laboratório, ao lançar um novo produto de beleza, estabelece uma função que dá a quantidade y procurada do produto no mercado em função da quantidade x de caixas com certa quantidade de amostras, que foram distribuídas entre donas de MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 45 casa. A função estabelecida foi ( ) . Quantas caixas de amostras devem ser distribuídas para que a quantidade procurada seja: a) 500 ? b) 1000 ? c) 2000 ? 11. Uma pessoa faz um empréstimo de $ 35.000,00, que será corrigido de formaexponencial a uma taxa de 3,5%ao mês. Após quanto tempo o montante estará em $ 50.000,00? 12. Uma máquina copiadora após a compra tem seu valor depreciado de forma exponencial a uma taxa de 1,15% ao ano. O valor na compra desta máquina é de $ 68.500,00? Qual o valor da máquina daqui a 10 anos? 13. Um trator tem seu valor dado pela função ( ) , em reais, onde “x” representa o ano após a compra de um trator. a) Calcule o valor do trator após 1 e 10 anos de compra. b) Qual o valor do trator na data da compra? c) Após quanto tempo o valor do trator será $ 90.000,00? Respostas: 1. a) P= 2. 1,1 t b) 2 décadas c) 2,662 bilhões de habitantes 2. a) V=5000. 1,1 t b) 6050 reais c)4 trimestre=1ano d) gráfico 3. a) V= 38 000 . 0,9 t b)27 702 reais c)10298 reais d) em 5 anos e) gráfico MATERIAL DE USO CONTÍNUO PARA AS AULAS, DEVE ESTAR SEMPRE COM O ALUNO! 46 4. A 5. a) V=200 000 . 0,9 t b)131 220 reais c)68780 d) gráfico 6. Aproximadamente 298 mil habitantes 7. a) n=4 que representa maio n=10 representa novembro b)12,74 8. 3,10 anos = 3 anos 1mes 6 dias 9. a)No nono mês se janeiro é o inicio corresponde ao tempo zero assim o nono mês vai corresponder a outubro b)11,9 aprox. 12 No mês de janeiro do outro ano 10. a) 9,613= aprox. 10 caixas b) 16,88= aprox. 17 caixas c)24,15 aprox. 24 caixas 11. 10,36= 10 meses 11 dias 12. 61 017,90 13. a)R$ 113 750 e 48 677,01 b)125000 c)3,48 anos= 3anos 5 meses e aprox. 23 dias
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