Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 1 de 34 DISCIPLINA PRÉ-CÁLCULO 2020-2 Profa. Maria Lúcia Campos Profa. Marlene Dieguez EP01 – Módulo, Raiz, Domínio e Análise do Sinal de Expressões. GABARITO __________________________________________________________________________________ Exercício 1: Responda verdadeiro ou falso. Justifique! (a) |√5 − 2| = √5 − 2 (b) |2 − √5 | = 2 − √5 (c) (c) |√5 − 2| = |2 − √5 | (d) | 3 √3 − 2 √2 | = 3 √3 − 2 √2 (e) | 3 √3 − 2 √2 | = 2 √2 − 3 √3 (f) |4𝜋 − 6| < |2 − 3𝜋| RESOLUÇÃO: (a) |√5 − 2| = √5 − 2 . Como √5 ≈ 2,24, então √5 − 2 > 0. Logo, pela definição de módulo, |√5 − 2| = √5 − 2. Portanto, (a) é Verdadeira. (b) |2 − √5 | = 2 − √5 . Como √5 ≈ 2,24, então 2 − √5 < 0 . Logo, pela definição de módulo, |2 − √5 | = −(2 − √5 ) = √5 − 2. Portanto, (a) é Falsa. (c) |√5 − 2| = |2 − √5 | = |−(√5 − 2)| . É Verdadeira, pois |𝑎| = |−𝑎| para todo 𝑎 ∈ ℝ (d) | 3 √3 − 2 √2 | = 3 √3 − 2 √2 . Precisamos avaliar 3 √3 − 2 √2 e saber se este número é positivo ou negativo. Temos que 3 √3 = 3∙√3 √3 ∙√3 = 3∙√3 3 = √3 e 2 √2 = 2∙√2 √2 ∙√2 = 2∙√2 2 = √2 . Também, sabemos que √3 > √2 . Assim, 3 √3 − 2 √2 = √3 > √2 > 0 . Logo, pela definição de módulo, | 3 √3 − 2 √2 | = 3 √3 − 2 √2 . Portanto, (d) é Verdadeira. (e) | 3 √3 − 2 √2 | = 2 √2 − 3 √3 . É Falsa, pois o item (d) mostrou que | 3 √3 − 2 √2 | = 3 √3 − 2 √2 . (f) |4𝜋 − 6| < |2 − 3𝜋| Temos que 𝜋 ≈ 3,14 . Assim, 4𝜋 − 6 > 0 e 2 − 3𝜋 < 0 . Logo, pela definição de módulo, |4𝜋 − 6| = 4𝜋 − 6 e |2 − 3𝜋| = −(2 − 3𝜋) = 3𝜋 − 2 . Agora vamos comparar os números 4𝜋 − 6 e 3𝜋 − 2 . Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 2 de 34 4𝜋 − 6 < 3𝜋 − 2 ⇔ 4𝜋 − 3𝜋 < 6 − 2 ⇔ 𝜋 < 4. Como 𝜋 < 4 é verdadeira, então as equivalências mostram que 4𝜋 − 6 < 3𝜋 − 2 é verdadeira. Portanto, |4𝜋 − 6| = 4𝜋 − 6 < 3𝜋 − 2 = |2 − 3𝜋| , ou seja, |4𝜋 − 6| < |2 − 3𝜋|. Logo, o item (f) é Verdadeiro. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Exercício 2: Aplicando a definição de módulo e simplificações, complete as lacunas. (a) |𝑥 + 4| = { 𝑥 + 4 𝑠𝑒 𝑥 ≥ ______ ____________𝑠𝑒 𝑥 < ______ (b) 2|𝑥 − 2| + |𝑥 + 3| = { −3𝑥 + 1 , 𝑠𝑒 𝑥 < −3 ______________ , 𝑠𝑒 _________________ ______________ , 𝑠𝑒 _________________ RESOLUÇÃO: (a) |𝑥 + 4| = { 𝑥 + 4 𝑠𝑒 𝑥 + 4 ≥ 0 −(𝑥 + 4) 𝑠𝑒 𝑥 + 4 < 0 ⇒ |𝑥 + 4| = { 𝑥 + 4 𝑠𝑒 𝑥 ≥ −4 −𝑥 − 4 𝑠𝑒 𝑥 < −4 (b) Dada a expressão 2|𝑥 − 2| + |𝑥 + 3| , sabemos que: |𝑥 − 2| = { 𝑥 − 2 , 𝑠𝑒 𝑥 − 2 > 0 0 , 𝑠𝑒 𝑥 − 2 = 0 −(𝑥 − 2), 𝑠𝑒 𝑥 − 2 < 0 ⇒ |𝑥 + 1| = { 𝑥 − 2 , 𝑠𝑒 𝑥 > 2 0 , 𝑠𝑒 𝑥 = 2 −𝑥 + 2, 𝑠𝑒 𝑥 < 2 |𝑥 + 3| = { 𝑥 + 3 , 𝑠𝑒 𝑥 + 3 > 0 0 , 𝑠𝑒 𝑥 + 3 = 0 −(𝑥 + 3), 𝑠𝑒 𝑥 + 3 < 0 ⇒ |𝑥 − 3| = { 𝑥 + 3 , 𝑠𝑒 𝑥 > −3 0 , 𝑠𝑒 𝑥 = −3 −𝑥 − 3, 𝑠𝑒 𝑥 < −3 Antes de resolver o item (b), vamos mostrar como representar a definição do valor absoluto na reta real. Vamos usar como exemplo |𝑥 − 2|: |𝑥 − 2| = { 𝑥 − 2 , 𝑠𝑒 𝑥 > 2 0 , 𝑠𝑒 𝑥 = 2 −𝑥 + 2 , 𝑠𝑒 𝑥 < 2 Note que: para 𝑥 < 2 , substituímos |𝑥 − 2| por −𝑥 + 2 ; para 𝑥 = 2 , substituímos |𝑥 − 2| por 0 ; para 𝑥 > 2 , substituímos |𝑥 − 2| por 𝑥 − 2 . marle Realce marle Nota Foi incluído o texto destacado. Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 3 de 34 Veja agora uma forma, que julgamos eficiente, para encontrar a expressão de 2|𝑥 − 2|+ |𝑥 + 3| sem o uso de valor absoluto: Assim, 2|𝑥 − 2| + |𝑥 + 3| = { −3𝑥 + 1 , 𝑠𝑒 𝑥 < −3 10 , 𝑠𝑒 𝑥 = −3 −𝑥 + 7, 𝑠𝑒 − 3 < 𝑥 < 2 5 , 𝑠𝑒 𝑥 = 2 3𝑥 − 1 , 𝑠𝑒 𝑥 > 2 ⇒ 2|𝑥 − 2| + |𝑥 + 3| = { −3𝑥 + 1 , 𝑠𝑒 𝑥 < −3 −𝑥 + 7 , 𝑠𝑒 − 3 ≤ 𝑥 < 2 3𝑥 − 1 , 𝑠𝑒 𝑥 ≥ 2 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Exercício 3: Resolva as equações indicadas abaixo usando propriedades algébricas e/ou geométricas. (a) |𝑥| = 2 (b) |𝑥 − 1| = 4 (c) |𝑥 − 1| = 3 − 𝜋 (d) |3𝑥| = 1 − |𝑥| (e) |3𝑥| = |𝑥| − 1 (f) |𝑥 − 1| = |𝑥 − 4| (g) |𝑥| = 𝑥 (h) |𝑥| = −𝑥 RESOLUÇÃO: (a) |𝑥| = 2 . Como 2 > 0 , pela propriedade geométrica, |𝑥| = 2 ⇔ 𝑥 = −2 ou 𝑥 = 2 . Solução: 𝑆 = {−2 , 2}. (b) |𝑥 − 1| = 4. Como 4 > 0 , pela propriedade geométrica, |𝑥 − 1| = 4 ⇔ 𝑥 − 1 = −4 ou 𝑥 − 1 = 4 ⇔ 𝑥 = −4 + 1 ou 𝑥 = 4 + 1 ⇔ 𝑥 = −3 ou 𝑥 = 5 . Solução: 𝑆 = {−3 , 5}. −3 < 𝑥 < 2 𝑥 > 2 𝑥 < −3 Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 4 de 34 (c) |𝑥 − 1| = 3 − 𝜋 . Como 𝜋 ≈ 3,14 , então 3 − 𝜋 < 0 . Como |𝑥 − 1| ≥ 0 para todo 𝑥 ∈ ℝ e 3 − 𝜋 < 0 , a equação não tem solução. Logo, 𝑆 = ∅ . (d) |3𝑥| = 1 − |𝑥|. Pelas propriedades algébricas do módulo, |3𝑥| = |3| ∙ |𝑥| = 3|𝑥|. Assim, |3𝑥| = 1 − |𝑥| ⇔ |3𝑥| + |𝑥| = 1 ⇔ 3|𝑥| + |𝑥| = 1 ⇔ 4|𝑥| = 1 ⇔ |𝑥| = 1 4 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑟𝑖𝑒𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑔𝑒𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 |𝑥|=𝑘 ⇔ 𝑥=𝑘 𝑜𝑢 𝑥=−𝑘 𝑘>0 ⇔ 𝑥 = − 1 4 ou 𝑥 = 1 4 . Solução: 𝑆 = {− 1 4 , 1 4 }. (e) |3𝑥| = |𝑥| − 1 ⇔ |3𝑥| − |𝑥| = −1 ⇔ 3|𝑥| − |𝑥| = −1 ⇔ 2|𝑥| = −1 ⇔ |𝑥| = − 1 2 . Como |𝑥| ≥ 0 para todo 𝑥 ∈ ℝ e − 1 2 < 0 , então − 1 2 < 0 ≤ |𝑥| , ou seja, |𝑥| > − 1 2 para todo 𝑥 ∈ ℝ. Logo, a equação |𝑥| = − 1 2 , não tem solução. Portanto, 𝑆 = ∅ . (f) |𝑥 − 1| = |𝑥 − 4| 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑟𝑖𝑒𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑔𝑒𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 |𝑎|=|𝑏| ⇔ a=±b 𝑎 , 𝑏 ∈ ℝ ⇔ 𝑥 − 1 = 𝑥 − 4 ou 𝑥 − 1 = −(𝑥 − 4) ⇔ −1 = −4 ou 2𝑥 = 5 ⇔ 𝑥 = 5 2 . Solução: 𝑆 = { 5 2 }. (g) |𝑥| = 𝑥 . Como |𝑥| ≥ 0 para todo 𝑥 ∈ ℝ , então 𝑥 ≥ 0 Solução: 𝑆 = [0 , + ∞) = {𝑥 ∈ ℝ ∶ 𝑥 ≥ 0}. (h) |𝑥| = −𝑥 . Como |𝑥| ≥ 0 para todo 𝑥 ∈ ℝ , então −𝑥 ≥ 0 , logo 𝑥 ≤ 0 Solução: 𝑆 = (−∞ , 0] = {𝑥 ∈ ℝ ∶ 𝑥 ≤ 0}. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Exercício 4: Resolva as inequações indicadas abaixo usando propriedades algébricas e/ou geométricas. (a) |𝑥 − 1| < 4 (b) |𝑥| ≥ 2 (c) |𝑥 − 1| > 3 − 𝜋 (d) |3𝑥| ≤ 1 − |𝑥| (e) |3𝑥| ≤ |𝑥| − 1 (f) |𝑥 − 1| < |𝑥 − 4| (g) |𝑥| < 𝑥 (h) |𝑥| > −𝑥 Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 5 de 34 RESOLUÇÃO: (a) |𝑥 − 1| < 4 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑟𝑖𝑒𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑔𝑒𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 |𝑥|<𝑘 ⇔ −𝑘<𝑥<𝑘 𝑘>0 ⇔ −4 < 𝑥 − 1 < 4 ⇔ −4 + 1 < 𝑥 − 1 + 1 < 4 + 1 ⇔ −3 < 𝑥 < 5 . A solução é o intervalo aberto 𝑆 = (−3 , 5) = {𝑥 ∈ ℝ ∶ −3 < 𝑥 < 5 } (b) |𝑥| ≥ 2 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑟𝑖𝑒𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑔𝑒𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 |𝑥|>𝑘 ⇔ 𝑥<−𝑘 ou 𝑥>𝑘 𝑘>0 ⇔ 𝑥 < −2 𝑜𝑢 𝑥 > 2 . A solução é a união de intervalos 𝑆 = (−∞ , −2) ∪ (2, +∞) = {𝑥 ∈ ℝ ∶ 𝑥 < −2 ou 𝑥 > 2 }. (c) |𝑥 − 1| > 3 − 𝜋 . Primeiro vamos analisar o sinal de3 − 𝜋 . Temos que 𝜋 ≈ 3,14 . Assim, 3−𝜋 < 0 . Como |𝑥 − 1| ≥ 0 para todo 𝑥 ∈ ℝ , então |𝑥 − 1| ≥ 0 > 3 − 𝜋 para todo 𝑥 ∈ ℝ . A solução é 𝑆 = (−∞ , ∞ ) = ℝ . (d) |3𝑥| ≤ 1 − |𝑥| ⇔ |3𝑥| + |𝑥| ≤ 1 ⇔ 3|𝑥| + |𝑥| ≤ 1 ⇔ 4|𝑥| ≤ 1 ⇔ |𝑥| ≤ 1 4 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑟𝑖𝑒𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑔𝑒𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 |𝑥|<𝑘 ⇔ −𝑘<𝑥<𝑘 𝑘>0 ⇔ − 1 4 ≤ 𝒙 ≤ 1 4 . A solução é o intervalo aberto 𝑆 = [− 1 4 , 1 4 ] = {𝑥 ∈ ℝ ∶ − 1 4 ≤ 𝒙 ≤ 1 4 }. (e) |3𝑥| ≤ |𝑥| − 1 ⇔ |3𝑥| − |𝑥| ≤ −1 ⇔ 3|𝑥| − |𝑥| ≤ −1 ⇔ 2|𝑥| ≤ −1 ⇔ |𝑥| ≤ − 1 2 . Como |𝑥| ≥ 0 para todo 𝑥 ∈ ℝ e − 1 2 < 0 , então − 1 2 < 0 ≤ |𝑥| , ou seja, |𝑥| > − 1 2 para todo 𝑥 ∈ ℝ. Logo, a inequação |𝑥| ≤ − 1 2 , não tem solução. Logo, 𝑆 = ∅ . (g) |𝑥 − 1| < |𝑥 − 4| Sabemos que: |𝑥 − 1| = { 𝑥 − 1 , 𝑠𝑒 𝑥 − 1 > 0 0 , 𝑠𝑒 𝑥 − 1 = 0 −(𝑥 − 1), 𝑠𝑒 𝑥 − 1 < 0 ⇒ |𝑥 − 1| = { 𝑥 − 1 , 𝑠𝑒 𝑥 > 1 0 , 𝑠𝑒 𝑥 = 1 −𝑥 + 1, 𝑠𝑒 𝑥 < 1 |𝑥 − 4| = { 𝑥 − 4 , 𝑠𝑒 𝑥 − 4 > 0 0 , 𝑠𝑒 𝑥 − 4 = 0 −(𝑥 − 4), 𝑠𝑒 𝑥 − 4 < 0 ⇒ |𝑥 − 4| = { 𝑥 − 4 , 𝑠𝑒 𝑥 > 4 0 , 𝑠𝑒 𝑥 = 4 −𝑥 + 4, 𝑠𝑒 𝑥 < 4 Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 6 de 34 Veja agora uma forma, que julgamos eficiente, para encontrar a expressão da inequação |𝑥 − 1| < |𝑥 − 4| sem o uso de valor absoluto: Assim, |𝑥 − 1| < |𝑥 − 4| ⇒ { −𝑥 + 1 < −𝑥 + 4 , 𝑠𝑒 𝑥 < 1 0 < 3 , 𝑠𝑒 𝑥 = 1 𝑥 − 1 < −𝑥 + 4 , 𝑠𝑒 1 < 𝑥 < 4 3 < 0 , 𝑠𝑒 𝑥 = 4 𝑥 − 1 < 𝑥 − 4 , 𝑠𝑒 𝑥 > 4 ⇒ |𝑥 − 1| < |𝑥 − 4| ⇒ { 1 < 4 , 𝑠𝑒 𝑥 < 1 0 < 3 , 𝑠𝑒 𝑥 = 1 2𝑥 < 5 , 𝑠𝑒 1 < 𝑥 < 4 3 < 0 , 𝑠𝑒 𝑥 = 4 −1 < −4 , 𝑠𝑒 𝑥 > 4 ⇒ Então vamos resolver as quatro inequações acima: (1) Se 𝑥 < 1 , 1 < 4 . Como 1 < 4 é verdade, a solução de (1) é 𝑆1 = (−∞ , 1) (2) Se 𝑥 = 1 , 0 < 3 . Como 0 < 3 é verdade, a solução de (2) é 𝑆2 = {1} (3) Se 1 < 𝑥 < 4 , 2𝑥 < 5 . Logo, 1 < 𝑥 < 4 e 2𝑥 < 5 ⇒ 1 < 𝑥 < 4 e 𝑥 < 5 2 ⇒ 1 < 𝑥 < 5 2 . A solução de (3) é 𝑆3 = (1 , 5 2 ). (4) Se 𝑥 = 4 , 3 < 0 . Como 3 < 0 é falso, então 𝑥 = 4 , não é solução. A solução de (4) é 𝑆4 = ∅. (5) Se 𝑥 > 4 , −1 < −4 . Com −1 < −4 é falso, então a solução de (5) é 𝑆5 = ∅. A solução final é: S = 𝑆1 ∪ 𝑆2 ∪ 𝑆3 ∪ 𝑆4 = (−∞ , 1) ∪ {1} ∪ (1 , 5 2 ) ∪ ∅ ∪ ∅ = (−∞ , 5 2 ) . Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 7 de 34 OBSERVAÇÃO: resolveremos essa questão novamente, de forma mais simples, após estudarmos o trinômio do segundo grau. É importante aprendermos que temos várias formas de resolver uma questão matemática. (h) |𝑥| < 𝑥 (1) Suponhamos 𝑥 ≥ 0 : Se 𝑥 ≥ 0 então |𝑥| = 𝑥 Se essa igualdade |𝑥| = 𝑥 é verdadeira então |𝑥| < 𝑥 é falsa. Ou seja, se 𝑥 ≥ 0 , a equação |𝑥| < 𝑥 não tem solução. (2) Suponhamos 𝑥 < 0: Se 𝑥 < 0 como 0 ≤ |𝑥| então 𝑥 < |𝑥| Se essa desigualdade |𝑥| > 𝑥 é verdadeira então |𝑥| < 𝑥 é falsa. Ou seja, se 𝑥 < 0 , a equação |𝑥| < 𝑥 não tem solução. Solução: 𝑆 = ∅ (i) |𝑥| > −𝑥 . (1) Suponhamos 𝑥 > 0 : 𝑥 > 0 ⇒ −𝑥 < 0 ≤ |𝑥| ⇒ −𝑥 < |𝑥| ⇒ |𝑥| > −𝑥 . Logo, 𝑥 ∈ ℝ e 𝑥 > 0 é solução da inequação |𝑥| > −𝑥 . (2) Suponhamos 𝑥 ≤ 0: 𝑥 ≤ 0 ⇒ −𝑥 ≥ 0 ⇒ |𝑥| = |−𝑥| = −𝑥 . Assim, 𝑥 ∈ ℝ e 𝑥 ≤ 0 não é solução da inequação |𝑥| > −𝑥 . Portanto a solução da inequação |𝑥| > −𝑥 é 𝑆 = (0 , + ∞) = {𝑥 ∈ ℝ ∶ 𝑥 > 0}. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Exercício 5: Resolva as equações e inequações indicadas abaixo usando propriedades algébricas e/ou geométricas. (a) |𝑥| = 4|𝑥| + 1 (b) |𝑥| = 4𝑥 + 1 (c) |𝑥 − 3| = 2𝑥 − 8 (d) |𝑥 − 5| = 2𝑥 − 3 (e) |2𝑥 − 1| < −5 (f) |2𝑥 − 1| < −5𝑥 RESOLUÇÃO: (a) |𝑥| = 4|𝑥| + 1 ⇔ 4|𝑥| − |𝑥| = −1 ⇔ 3|𝑥| = −1 ⇔ |𝑥| = − 1 3 . Como |𝑥| ≥ 0 para todo 𝑥 ∈ ℝ, não existe 𝑥 ∈ ℝ , tal que |𝑥| = − 1 3 . Solução 𝑆 = ∅. Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 8 de 34 (b) |𝑥| = 4𝑥 + 1 . . Como |𝑥| ≥ 0 para todo 𝑥 ∈ ℝ , então 4𝑥 + 1 ≥ 0 . Assim, 4𝑥 + 1 ≥ 0 ⇒ 4𝑥 ≥ −1 ⇒ 𝑥 ≥ − 1 4 é uma exigência da equação |𝑥| = 4𝑥 + 1 . Como |𝑥| = −𝑥, se 𝑥 < 0 e |𝑥| = 𝑥, se 𝑥 ≥ 0, vamos resolver a equação propondo duas situações: (1) − 1 4 ≤ 𝑥 < 0 − 1 4 ≤ 𝑥 < 0 ⇒ |𝑥| = −𝑥 ⇒ 4𝑥 + 1 = |𝑥| = −𝑥 ⇒ 4𝑥 + 1 = −𝑥 ⇒ 5𝑥 = −1 ⇒ 𝑥 = − 1 5 Como − 1 4 ≤ − 1 5 < 0, então 𝑥 = − 1 5 é solução da equação dada. (2) 𝑥 ≥ 0 Como 𝑥 ≥ 0 então |𝑥| = 𝑥 . Logo, |𝑥| = 𝑥 ⇔ 𝑥 = |𝑥| = 4𝑥 + 1 ⇔ 4𝑥 + 1 = 𝑥 ⇔ 3𝑥 = −1 ⇔ 𝑥 = − 1 3 Como 𝑥 = − 1 3 < 0 , então 𝑥 = − 1 3 não é solução da equação dada. Solução final, 𝑆 = {− 1 5 }. (c) |𝑥 − 3| = 2𝑥 − 8 Como |𝑥 − 3| ≥ 0 para todo 𝑥 ∈ ℝ , então 2𝑥 − 8 ≥ 0 . Assim, 2𝑥 − 8 ≥ 0 ⇒ 𝒙 ≥ 𝟒 é uma exigência da equação |𝑥 − 3| = 𝑥 − 4. Pela definição de módulo: |𝑥 − 3| = { 𝑥 − 3 𝑠𝑒 𝑥 − 3 ≥ 0 −(𝑥 − 3) 𝑠𝑒 𝑥 − 3 < 0 ⇒ |𝑥 − 3| = { 𝑥 − 3 𝑠𝑒 𝑥 ≥ 3 −𝑥 + 3 𝑠𝑒 𝑥 < 3 Como a exigência da equação é 𝑥 ≥ 4 , basta considerar na definição de |𝑥 − 3| apenas a parte em que 𝑥 ≥ 3 e então, temos que resolver a equação |𝑥 − 3| = 𝑥 − 3 = 2𝑥 − 8 , 𝑥 ≥ 3 e 𝑥 ≥ 4 , ou seja, 𝑥 − 3 = 2𝑥 − 8 , 𝑥 ≥ 4. Assim, 𝑥 ≥ 4 e 𝑥 − 3 = 2𝑥 − 8 ⇔ 𝑥 ≥ 4 e 2𝑥 − 𝑥 = 8 − 3 ⇔ 𝑥 ≥ 4 e 𝑥 = 5 ⇔ 𝑥 = 5 A solução da equação é 𝑆 = {5} . Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 9 de 34 (d) |𝑥 − 5| = 2𝑥 − 3 Como |𝑥 − 5| ≥ 0 para todo 𝑥 ∈ ℝ , então 2𝑥 − 3 ≥ 0 . Assim, 2𝑥 − 3 ≥ 0 ⇒ 𝒙 ≥ 𝟑 𝟐 é uma exigência ou restrição da equação |𝑥 − 5| = 2𝑥 − 3. Pela definição de módulo: |𝑥 − 5| = { 𝑥 − 5 𝑠𝑒 𝑥 − 5 ≥ 0 −(𝑥 − 5) 𝑠𝑒 𝑥 − 5 < 0 ⇒ |𝑥 + 5| = { 𝑥 − 5 𝑠𝑒 𝑥 ≥ 5 −𝑥 + 5 𝑠𝑒 𝑥 < 5 Como a exigência da equação é 𝒙 ≥ 𝟑 𝟐 , é preciso considerar na definição de |𝑥 − 5| tanto a parte em que 𝑥 ≥ 5 quanto a parte em que 𝑥 < 5 . Assim, temos que resolver as equações: (𝟏) |𝑥 − 5| = 𝑥 − 5 = 2𝑥 − 3 , 𝑥 ≥ 5 e 𝑥 ≥ 𝟑 𝟐 ou seja, é 𝑥 − 5 = 2𝑥 − 3 , 𝑥 ≥ 5 . (𝟐) |𝑥 − 5| = −𝑥 + 5 = 2𝑥 − 3 , 𝑥 < 5 e 𝑥 ≥ 𝟑 𝟐 ou seja, é −𝑥 + 5 = 2𝑥 − 3 , 𝟑 𝟐 ≤ 𝑥 < 5 . Resolvendo (1): 𝑥 ≥ 5 e 𝑥 − 5 = 2𝑥 − 3 ⇔ 𝑥 ≥ 5 e 2𝑥 − 𝑥 = −5 + 3 ⇔ 𝑥 ≥ 5 e 𝑥 = −2 . Logo, a solução do caso (1) é ∅ . Resolvendo (2): 3 2 ≤ 𝑥 < 5 e − 𝑥 + 5 = 2𝑥 − 3 ⇔ 3 2 ≤ 𝑥 < 5 e 2𝑥 + 𝑥 = 5 + 3 ⇔ 3 2 ≤ 𝑥 < 5 e 3𝑥 = 8 ⇔ 3 2 ≤ 𝑥 < 5 e 𝑥 = 8 3 ⇔ 𝑥 = 8 3 . A solução da equação original é a união das soluções das equações dos casos (1) e (2). A solução é 𝑆 = { 8 3 }. (e) |2𝑥 − 1| < −5 Como |2𝑥 − 1| ≥ 0 para todo 𝑥 ∈ ℝ , então −5 < 0 ≤ |2𝑥 − 1| , ou seja, |2𝑥 − 1| > −5 para todo 𝑥 ∈ ℝ, portanto a solução da equação é 𝑆 = ∅ . Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 10 de 34 (f) |2𝑥 − 1| < −5𝑥 Como |2𝑥 − 1| ≥ 0 então 0 ≤ |2𝑥 − 1| < −5𝑥 , portanto −5𝑥 > 0 e assim 𝒙 < 𝟎. Esta é uma exigência ou restriçãopara essa inequação. Usando a definição de módulo, temos: |2𝑥 − 1| = { 2𝑥 − 1 , 2𝑥 − 1 ≥ 0 −(2𝑥 − 1), 2𝑥 − 1 < 0 ⇒ |2𝑥 − 1| = { 2𝑥 − 1 , 𝑥 ≥ 1 2 −2𝑥 + 1, 𝑥 < 1 2 Como a exigência da inequação é 𝑥 < 0 , basta considerar na definição de |2𝑥 − 1| apenas a parte em que 𝑥 < 1 2 e então, temos que resolver a inequação |2𝑥 − 1| = −2𝑥 + 1 < −5𝑥 , 𝑥 < 0 𝑒 𝑥 < 1 2 , ou seja, −2𝑥 + 1 < −5𝑥 , 𝑥 < 0. Assim, 𝑥 < 0 e − 2𝑥 + 1 < −5𝑥 ⇔ 𝑥 < 0 e 5𝑥 − 2𝑥 < −1 ⇔ 𝑥 < 0 e 3𝑥 < −1 ⇔ 𝑥 < 0 e 𝑥 < − 1 3 ⇔ 𝑥 < 0 e 𝑥 < − 1 3 ⇔ 𝑥 < − 1 3 A solução da inequação é 𝑆 = (− ∞ , − 1 3 ) = {𝑥 ∈ ℝ ∶ 𝑥 < − 1 3 } . Exercício 6: Em cada expressão a seguir considere 𝑥 ∈ ℝ e faça o seguinte: (I) Determine os possíveis valores da variável 𝑥 para que o resultado da expressão seja um valor real. Dê a resposta em forma de desigualdades e em forma de intervalo e/ou união de intervalos disjuntos (intervalos disjuntos não têm pontos em comum). (II) Encontre os valores da variável 𝑥 em que a expressão é nula. (a) √10 − 6𝑥 (b) √10−6𝑥 12𝑥−15 (c) √10−6𝑥 12|𝑥|−15 (d) 12|𝑥|−15 √10−6𝑥 RESOLUÇÃO: (a) √10 − 6𝑥 (I) Única restrição ou condição de existência da expressão: radicando positivo ou nulo, ou seja, 10 − 6𝑥 ≥ 0. Resolvendo, 10 − 6𝑥 ≥ 0 ⟺ 10 ≥ 6𝑥 ⟺ 6𝑥 ≤ 10 ⟺ 3𝑥 ≤ 5 ⟺ 𝑥 ≤ 5 3 . Logo, os valores possíveis de 𝑥 são: {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≤ 5 3 }. Em forma de intervalo, 𝑥 ∈ (−∞, 5 3 ]. marle Realce marle Nota alterado de -6 para -1 marle Realce marle Nota alterado de -6/3 para -1/3 marle Realce marle Realce marle Realce marle Nota alterado de -2 para -1/3 marle Nota alterado de -2 para -1/3 marle Nota alterado de -2 para -1/3 marle Nota alterado de -2 para -1/3 Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 11 de 34 (II) √10 − 6𝑥 = 0 ⟺ 10 − 6𝑥 = 0 ⟺ 6𝑥 = 10 ⟺ 𝑥 = 5 3 . Portanto a expressão √10 − 6𝑥 é nula em 𝑥 = 5 3 . (b) √10−6𝑥 12𝑥−15 (I) Duas restrições ou condições de existência da expressão: radicando positivo ou nulo, 10 − 6𝑥 ≥ 0 e denominador não nulo, 12𝑥 − 15 ≠ 0 • 10 − 6𝑥 ≥ 0, resolvida no item(a), 𝑥 ≤ 5 3 . • Resolvendo 12𝑥 − 15 ≠ 0 12𝑥 − 15 = 0 ⟺ 12𝑥 = 15 ⟺ 4𝑥 = 5 ⟺ 𝑥 = 5 4 . Logo, 12𝑥 − 15 ≠ 0 ⟺ 𝑥 ≠ 5 4 . Representando por 𝐴 o conjunto dos valores possíveis de 𝑥, 𝐴 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≤ 5 3 𝑒 𝑥 ≠ 5 4 }. Como 5 4 < 5 3 , temos que 𝐴 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 < 5 4 𝑜𝑢 5 4 < 𝑥 ≤ 5 3 }. Em forma de união de intervalos disjuntos, 𝐴 = (−∞, 5 4 ) ∪ ( 5 4 , 5 3 ]. (II) Observe que não basta encontrar os valores de 𝑥 em que o numerador é nulo, é preciso respeitar os valores possíveis de 𝑥 em toda a expressão, que já encontramos no item anterior. Assim, √10−6𝑥 12𝑥−15 = 0 ⟺ √10 − 6𝑥 = 0 𝑒 𝑥 ∈ 𝐴 = (−∞, 5 4 ) ∪ ( 5 4 , 5 3 ]. Primeiro vamos resolver a equação, no final vamos verificar se a solução ou soluções encontradas respeitam os valores possíveis de 𝑥. √10−6𝑥 12𝑥−15 = 0 ⟺ √10 − 6𝑥 = 0 ⟺ 10 − 6𝑥 = 0 ⟺ 6𝑥 = 10 ⟺ 3𝑥 = 5 ⟺ 𝑥 = 5 3 Como 5 3 ∈ 𝐴 = (−∞, 5 4 ) ∪ ( 5 4 , 5 3 ], a expressão √10−6𝑥 12𝑥−15 é nula em 𝑥 = 5 3 . (c) √10−6𝑥 12|𝑥|−15 (I) Duas restrições ou condições de existência da expressão: radicando positivo ou nulo, 10 − 6𝑥 ≥ 0 e denominador não nulo, 12|𝑥| − 15 ≠ 0 • 10 − 6𝑥 ≥ 0, resolvida no item(a), 𝑥 ≤ 5 3 . • Resolvendo 12|𝑥| − 15 ≠ 0 Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 12 de 34 12|𝑥| − 15 = 0 ⟺ 12|𝑥| = 15 ⟺ 4|𝑥| = 5 ⟺ |𝑥| = 5 4 ⟺ ⟺ 𝑥 = − 5 4 𝑜𝑢 𝑥 = 5 4 . Logo, 12|𝑥| − 15 ≠ 0 ⟺ 𝑥 ≠ − 5 4 𝑒 𝑥 ≠ 5 4 . Representando por 𝐴 o conjunto dos valores possíveis de 𝑥, 𝐴 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≤ 5 3 𝑒 𝑥 ≠ − 5 4 𝑒 𝑥 ≠ 5 4 }. Como − 5 4 < 5 4 < 5 3 , temos que 𝐴 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 < − 5 4 𝑜𝑢 − 5 4 < 𝑥 < 5 4 𝑜𝑢 5 4 < 𝑥 ≤ 5 3 }. Em forma de união de intervalos disjuntos, 𝐴 = (−∞,− 5 4 ) ∪ (− 5 4 , 5 4 ) ∪ ( 5 4 , 5 3 ]. (II) Observe que não basta encontrar os valores de 𝑥 em que o numerador é nulo, é preciso respeitar os valores possíveis de 𝑥 em toda a expressão, que já encontramos no item anterior. Assim, √10−6𝑥 12|𝑥|−15 = 0 ⟺ √10 − 6𝑥 = 0 𝑒 𝑥 ∈ 𝐴 = (−∞,− 5 4 ) ∪ (− 5 4 , 5 4 ) ∪ ( 5 4 , 5 3 ]. Primeiro vamos resolver a equação, no final vamos verificar se a solução ou soluções encontradas respeitam os valores possíveis de 𝑥. √10−6𝑥 12|𝑥|−15 = 0 ⟺ √10 − 6𝑥 = 0 ⟺ 10 − 6𝑥 = 0 ⟺ 6𝑥 = 10 ⟺ 3𝑥 = 5 ⟺ 𝑥 = 5 3 . 5 3 ∈ 𝐴 = (−∞,− 5 4 ) ∪ (− 5 4 , 5 4 ) ∪ ( 5 4 , 5 3 ]. Portanto a expressão √10−6𝑥 12|𝑥|−15 é nula em 𝑥 = 5 3 . (d) 12|𝑥|−15 √10−6𝑥 (I) Duas restrições ou condições de existência da expressão: radicando positivo ou nulo, 10 − 6𝑥 ≥ 0 e denominador não nulo, √10 − 6𝑥 ≠ 0 Como √10 − 6𝑥 ≠ 0 ⟺ 10 − 6𝑥 ≠ 0, as duas restrições são: 10 − 6𝑥 ≥ 0 e 10 − 6𝑥 ≠ 0. Resolvendo, 10 − 6𝑥 ≥ 0 e 10 − 6𝑥 ≠ 0 ⟺ 10 − 6𝑥 > 0 ⟺ 10 > 6𝑥 ⟺ ⟺ 6𝑥 < 10 ⟺ 3𝑥 < 5 ⟺ 𝑥 < 5 3 . Representando por 𝐴 o conjunto dos valores possíveis de 𝑥, 𝐴 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 < 5 3 }. Em forma de intervalo 𝐴 = (−∞, 5 3 ). Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 13 de 34 (II) Observe que não basta encontrar os valores de 𝑥 em que o numerador é nulo, é preciso respeitar os valores possíveis de toda a expressão, que já encontramos no item anterior. Assim, 12|𝑥|−15 √10−6𝑥 = 0 ⟺ 12|𝑥| − 15 = 0 𝑒 𝑥 ∈ 𝐴 = (−∞, 5 3 ). Primeiro vamos resolver a equação, no final vamos verificar se a solução ou soluções encontradas respeitam os valores possíveis de 𝑥. 12|𝑥| − 15 = 0 ⟺ 12|𝑥| = 15 ⟺ 4|𝑥| = 5 ⟺ |𝑥| = 5 4 ⟺ 𝑥 = − 5 4 𝑜𝑢 𝑥 = 5 4 − 5 4 < 5 3 e 5 4 < 5 3 , logo − 5 4 ∈ 𝐴 = (−∞, 5 3 ) e 5 4 ∈ 𝐴 = (−∞, 5 3 ). Portanto a expressão 12|𝑥|−15 √10−6𝑥 é nula em 𝑥 = − 5 4 ou 𝑥 = 5 4 . Exercício 7: Seja 𝑥 ∈ ℝ. Verifique se cada afirmação é verdadeira ou falsa. Justifique! (a) √52 = 5 (b) √(−5)2 = −5 (c) √(−5)2 = 5 (d) √52 = ±5 (e) √𝑥2 = 𝑥, para ∀𝑥 (f) √𝑥2 = |𝑥|, para ∀𝑥 (g) √25(𝑥 − 1)2 = 5|𝑥 − 1|, para ∀𝑥 (h) √25(𝑥 − 1)2 = 5(𝑥 − 1), para ∀𝑥 (i) √(𝑥 − 1)6 = |𝑥 − 1|3, para ∀𝑥 (j) √(𝑥 − 1)6 3 = (𝑥 − 1)2, para ∀𝑥 (k) √(𝑥−1)6 √(𝑥−1)6 3 = 𝑥 − 1, para ∀𝑥 ≠ 1 RESOLUÇÃO: (a) Verdadeira. Justificativa: Nesse caso de √𝑎 = 𝑏, 𝑎 = 52 = 25 e 𝑏 = 5, 𝑎 ≥ 0 e além disso, 𝑎 e 𝑏 atendem às condições da definição de √𝑎 = 𝑏, que são: 𝑏 é o único 𝑏 ∈ ℝ , 𝑏 ≥ 0 tal que 𝑏2 = 𝑎. (b) Falsa. Justificativa: Nesse caso de √𝑎 = 𝑏, 𝑎 = (−5)2 = 25 e 𝑏 = −5. A condição 𝑎 ≥ 0 é verdadeira, mas 𝑏 não atende a uma das condições da definição de √𝑎 = 𝑏, que são: 𝑏 é o único 𝑏 ∈ ℝ , 𝑏 ≥ 0 tal que 𝑏2 = 𝑎. Pois, se 𝑏 = −5 < 0, então a condição 𝑏 ≥ 0 é falsa. (c) Verdadeira. Justificativa: Nesse caso de √𝑎 = 𝑏, 𝑎 = (−5)2 = 25 e 𝑏 = 5, 𝑎 ≥ 0 e além disso, 𝑎 e 𝑏 atendem às condições da definição de √𝑎 = 𝑏, que são: 𝑏 é o único 𝑏 ∈ ℝ , 𝑏 ≥ 0 tal que 𝑏2 = 𝑎. Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 14 de 34 (d) Falsa. Justificativa: Nesse caso de √𝑎 = 𝑏, 𝑎 = (−5)2 = 25 e 𝑏 = −5 ou 𝑏 = 5. Para 𝑏 = −5 , 𝑏 não atende a uma das condições da definição de √𝑎 = 𝑏, que são: 𝑏 é o único 𝑏 ∈ ℝ , 𝑏 ≥ 0 tal que 𝑏2 = 𝑎. Pois, se 𝑏 = −5< 0, então a condição 𝑏 ≥ 0 é falsa. (e) Falsa. Justificativa: para provar que é falsa , basta mostrar um exemplo onde a igualdade não funciona, por exemplo, para 𝑥 = −5, ficaria √(−5)2 = −5, o que é impossível, pela justificativa do item(b) anterior. (f) Verdadeira. Justificativa: essa é uma das propriedades da raiz quadrada. Ela está provada no texto do EP01, na página 10. Veja lá. (g) Verdadeira. Justificativa: √25(𝑥 − 1)2 = √25 √(𝑥 − 1)2 = 5|𝑥 − 1|. Acima usamos √25 = 5 e duas propriedades, (Raiz de produto) Como 𝑎 ≥ 25 𝑒 𝑏 = (𝑥 − 1)2 ≥ 0 podemos aplicar √𝑎𝑏 = √𝑎√𝑏 . Assim, √25(𝑥 − 1)2 = √25 √(𝑥 − 1)2 (propriedade √𝑎2 = |𝑎| ∀𝑎). Substituindo 𝑎 por (𝑥 − 1), temos que √(𝑥 − 1)2 = |𝑥 − 1|. (h) Falsa. Justificativa: √25(𝑥 − 1)2 = √25 √(𝑥 − 1)2 . Mas, √(𝑥 − 1)2 ≠ 𝑥 − 1 no caso em que 𝑥 − 1 < 0. Por exemplo, para 𝑥 = −3: √25(−3 − 1)2 = √25(−4)2 = √25 ∙ 16 = 5 ∙ 4 = 20 e 5(−3 − 1) = 5 ∙ (−4) = −20. E portanto, √25(−3 − 1)2 ≠ 5(−3 − 1). (i) Verdadeira. Justificativa: √(𝑥 − 1)6 = √((𝑥 − 1)3)2 =⏞ (∗) |(𝑥 − 1)3| = |(𝑥 − 1)(𝑥 − 1)(𝑥 − 1)| = = |𝑥 − 1| ∙ |𝑥 − 1| ∙ |𝑥 − 1| = |𝑥 − 1|3 para ∀𝑥. (*) aqui usamos a propriedade de raiz quadrada: √𝑎2 = |𝑎| ∀𝑎. Substituindo 𝑎 por (𝑥 − 1)3, temos que √((𝑥 − 1)3)2 = |(𝑥 − 1)3| para ∀𝑥. (j) Verdadeira. Justificativa: √(𝑥 − 1)6 3 = √((𝑥 − 1)2)3 3 =⏞ (∗) (𝑥 − 1)2. Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 15 de 34 (*) aqui usamos a seguinte propriedade de raiz cúbica: √𝑎3 3 = 𝑎 , ∀𝑎. Substituindo 𝑎 por (𝑥 − 1)2, temos que √((𝑥 − 1)2)3 3 = (𝑥 − 1)2, ∀𝑥. (k) Falsa. Justificativa: se 𝑥 ≠ 1, o denominador não se anula e, pelo que foi feito nos itens (i) e (j) acima, √(𝑥−1)6 √(𝑥−1)6 3 = √((𝑥−1)3)2 √((𝑥−1)2)3 3 = |𝑥−1|3 (𝑥−1)2 = |𝑥−1|2|𝑥−1| (𝑥−1)2 =⏞ (∗) (𝑥−1)2|𝑥−1| (𝑥−1)2 = |𝑥 − 1|, se 𝑥 ≠ 1. (*) aqui usamos |𝑥 − 1|2 = (𝑥 − 1)2 pois |𝑥 − 1|2 = |𝑥 − 1| |𝑥 − 1| = |(𝑥 − 1)(𝑥 − 1)| = |(𝑥 − 1)2| =⏞ (∗∗) (𝑥 − 1)2 (**) como (𝑥 − 1)2 ≥ 0, temos que |(𝑥 − 1)2| = (𝑥 − 1)2. Assim, se 𝑥 ≠ 1 temos que √(𝑥−1)6 √(𝑥−1)6 3 = |𝑥 − 1| = { 𝑥 − 1 𝑠𝑒 𝑥 − 1 > 0 (𝑥 > 1) −(𝑥 − 1) 𝑠𝑒 𝑥 − 1 < 0 (𝑥 < 1) Portanto √(𝑥−1)6 √(𝑥−1)6 3 = 𝑥 − 1 é falsa no caso 𝑥 < 1. Exercício 8: Resolva cada equação ou inequação em ℝ. (a) 2√𝑥2 = 𝑥 + 4 (b) √(𝑥 − 2)2 = 2𝑥 − 2 (c) (2𝑥 − 3)2 ≤ 16 (d) (4 − 𝑥)2 > 5 (e) (3𝑥 − 6)2 > 𝑥2 (f) √𝑥2 ≤ 1 +√(𝑥 − 2)2 (g) √𝑥3+𝑥2 |𝑥| < 3 RESOLUÇÃO: (a) 2√𝑥2 = 𝑥 + 4 ⟺ 2|𝑥| = 𝑥 + 4, pois √𝑥2 = |𝑥| e 2√𝑥2 = 2|𝑥|. 2√𝑥2 = 2|𝑥| ≥ 0. Logo, se 𝑥 + 4 < 0, nenhuma das duas equações acima têm solução. Donde concluímos que é preciso atender a restrição 𝑥 + 4 ≥ 0, ou seja, 𝑥 ≥ −4. Usando a definição de |𝑥| para resolver 2|𝑥| = 𝑥 + 4, temos Caso 𝑥 ≥ 0 Nesse caso, |𝑥| = 𝑥. Assim, 𝑥 ≥ 0 e 2|𝑥| = 𝑥 + 4 ⟹ 𝑥 ≥ 0 𝑒 2𝑥 = 𝑥 + 4 ⟺ 𝑥 ≥ 0 𝑒 2𝑥 − 𝑥 = 4 ⟺ 𝑥 ≥ 0 𝑒 𝑥 = 4. Como 4 > 0 > −4, temos que 𝑥 = 4 atende às duas restrições, 𝑥 ≥ 0 e 𝑥 ≥ −4, logo 𝑥 = 4 é solução da equação original. Caso 𝑥 < 0 temos que |𝑥| = −𝑥. Assim, Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 16 de 34 𝑥 < 0 e 2|𝑥| = 𝑥 + 4 ⟹ 𝑥 < 0 e 2(−𝑥) = 𝑥 + 4 ⟺ 𝑥 < 0 e −2𝑥 − 𝑥 = 4 𝑥 < 0 e −3𝑥 = 4 ⟺ 𝑥 < 0 e 𝑥 = − 4 3 . Como −4 < − 4 3 < 0 temos que 𝑥 = − 4 3 atende às duas restrições, 𝑥 < 0 e 𝑥 ≥ −4, logo 𝑥 = − 4 3 é solução da equação original. Portanto a solução da equação 2√𝑥2 = 𝑥 + 4 é: 𝑆 = {− 4 3 , 4}. (b) √(𝑥 − 2)2 = 2𝑥 − 2 ⟺ |𝑥 − 2| = 2𝑥 − 2. (*) aqui usamos √𝑎2 = |𝑎| , ∀𝑎 , 𝑎 = (𝑥 − 2), √(𝑥 − 22 = |𝑥 − 2|. √(𝑥 − 2)2 = |𝑥 − 2| ≥ 0, logo, se 2𝑥 − 2 < 0, nenhuma das duas equações acima têm solução. Donde é preciso atender a restrição 2𝑥 − 2 ≥ 0. Como 2𝑥 − 2 ≥ 0 ⟺ 2𝑥 ≥ 2 ⟺ 𝑥 ≥ 1, a restrição é 𝑥 ≥ 1. Aplicando a definição de |𝑎| em |𝑥 − 2| para resolver a equação |𝑥 − 2| = 2𝑥 − 2, temos Caso 𝑥 − 2 ≥ 0 nesse caso, 𝑥 ≥ 2 e |𝑥 − 2| = 𝑥 − 2. Assim, 𝑥 ≥ 2 e |𝑥 − 2| = 2𝑥 − 2 ⟹ 𝑥 ≥ 2 𝑒 𝑥 − 2 = 2𝑥 − 2 ⟺ 𝑥 ≥ 2 𝑒 𝑥 = 2𝑥 ⟺ 𝑥 ≥ 2 𝑒 𝑥 − 2𝑥 = 0 ⟺ 𝑥 ≥ 2 𝑒 𝑥 = 0. Como 0 ≤ 0 < 2 temos que 𝑥 = 0 não atende à restrição, 𝑥 ≥ 2 , logo 𝑥 = 0 não é solução da equação original. Caso 𝑥 − 2 < 0 nesse caso, temos que 𝑥 < 2 e |𝑥 − 2| = −(𝑥 − 2). Assim, 𝑥 < 2 e |𝑥 − 2| = 2𝑥 − 2 ⟹ 𝑥 < 2 e -−(𝑥 − 2) = 2𝑥 − 2 ⟺ 𝑥 < 2 e −𝑥 + 2 = 2𝑥 − 2 ⟺ 𝑥 < 2 e −𝑥 − 2𝑥 = −2 − 2 ⟺ 𝑥 < 2 e −3𝑥 = −4 ⟺ 𝑥 < 2 e 𝑥 = 4 3 . Como 1 < 4 3 < 2 temos que 𝑥 = 4 3 atende às restrições 𝑥 < 2 e 𝑥 ≥ 1, logo 𝑥 = 4 3 é solução da equação original. Portanto a solução da equação 2√𝑥2 = 𝑥 + 4 é: 𝑆 = { 4 3 }. (c) (2𝑥 − 3)2 ≤ 16. Como (2𝑥 − 3)2 e 16 > 0, podemos aplicar a raiz quadrada nos dois lados da inequação [isso significa que estamos aplicando a propriedade, para 𝑎 ≥ 0 e 𝑏 ≥ 0, temos 𝑎 ≤ 𝑏 ⟺ √𝑎 ≤ √𝑏 ] Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 17 de 34 Assim, (2𝑥 − 3)2 ≤ 16 ⟺ √ (2𝑥 − 3)2 ≤ √16 ⟺ |2𝑥 − 3| ≤ 4 ⟺ −4 ≤ 2𝑥 − 3 ≤ 4 ⟺ −4 + 3 ≤ 2𝑥 ≤ 4 + 3 ⟺ −1 ≤ 2𝑥 ≤ 7 ⟺ − 1 2 ≤ 𝑥 ≤ 7 2 . Portanto a solução da inequação (2𝑥 − 3)2 ≤ 16 é 𝑆 = {𝑥 ∈ ℝ; − 1 2 ≤ 𝑥 ≤ 7 2 } = [− 1 2 , 7 2 ]. (d) (4 − 𝑥)2 > 5 Temos que 0 < 5 < (4 − 𝑥)2 (∗) ⇔ √5 < √(4 − 𝑥)2 ⟺ √5 < |4 − 𝑥| ⟺ |𝑥 − 4| > √5 ⟺ 𝑥 − 4 < −√5 ou 𝑥 − 4 > √5 ⟺ 𝑥 < 4 − √5 ou 𝑥 > 4 + √5 . Em (*) usamos a propriedade para 𝑎 ≥ 0 e 𝑏 ≥ 0, temos 𝑎 < 𝑏 ⟺ √𝑎 < √𝑏 Portanto a solução de (4 − 𝑥)2 > 5 é 𝑆 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 < 4 − √5 𝑜𝑢 𝑥 > 4 + √5} = (−∞, 4 − √5) ∪ (4 + √5,∞). (e) (3𝑥 − 6)2 > 𝑥2 Como (3𝑥 − 6)2 ≥ 0 e 𝑥2 ≥ 0, podemos aplicar a raiz quadrada nos dois lados da inequação [isso significa que estamos aplicando a propriedade, para 𝑎 ≥ 0 e 𝑏 ≥ 0, temos 𝑎 ≤ 𝑏 ⟺ √𝑎 ≤ √𝑏 ] (3𝑥 − 6)2 > 𝑥2 ⟺ √(3𝑥 − 6)2 > √𝑥2 (∗) ⇔ |3𝑥 − 6| > |𝑥| (*) aqui usamos √𝑎2 = |𝑎|, ∀𝑎 ∈ ℝ. Vamos resolver a inequação usando a definição de |3𝑥 − 6| e de |𝑥| . |3𝑥 − 6| = { −(3𝑥 − 6), 3𝑥 − 6 < 0 3𝑥 − 6, 3𝑥 − 6 ≥ 0 (∗) ⇔ |3𝑥 − 6| = { −3𝑥 + 6, 𝑥 < 2 3𝑥 − 6, 𝑥 ≥ 2 |𝑥| = { −𝑥, 𝑥 < 0 𝑥, 𝑥 ≥ 0 Para usar as duas definições em uma única chave observamos que 0 < 2 e os intervalos serão: 𝑥 < 0 < 2 ou 0 ≤ 𝑥 < 2 ou 0 < 2 ≤ 𝑥. Assim, |3𝑥 − 6| > |𝑥| ⟺ { −3𝑥 + 6 > −𝑥, 𝑥 < 0 < 2 −3𝑥 + 6 > 𝑥, 0 ≤ 𝑥 < 2 3𝑥 − 6 > 𝑥, 0 < 2 ≤ 𝑥. (∗) ⇔ { 𝑥 < 3, 𝑥 < 0 < 2 𝑥 < 3 2 , 0 ≤ 𝑥 < 2 𝑥 > 3, 0 < 2 ≤ 𝑥. (∗∗) ⇔ { 𝑥 < 0 0 ≤ 𝑥 < 3 2 𝑥 > 3 ⟺ { 𝑥 < 3 2 𝑥 > 3 (*) aqui resolvemos cada uma das três inequações: marle Realce marle Nota foi incluída a resolução do exercício (8)(e) Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 18 de 34 • −3𝑥 + 6 > −𝑥 ⟺ −3𝑥 + 𝑥 > −6 ⟺ −2𝑥 > −6 ⟺ 2𝑥 < 6 ⟺ 𝑥 < 3. • −3𝑥 + 6 > 𝑥 ⟺ −3𝑥 − 𝑥 > −6 ⟺ −4𝑥 > −6 ⟺ 4𝑥 < 6 ⟺ 2𝑥 < 3 ⟺ 𝑥 < 3 2 • 3𝑥 − 6 > 𝑥 ⟺ 3𝑥 − 𝑥 > 6 ⟺ 2𝑥 > 6 ⟺ 𝑥 > 3 (**) aqui, em cada linha, fizemos a interseção dos intervalos. Logo a solução 𝑆 de (3𝑥 − 6)2 > 𝑥2 é 𝑆 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 < 0 ou 0 ≤ 𝑥 < 3 2 ou 𝑥 > 3} = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 < 3 2 ou 𝑥 >3} = (−∞, 3 2 ) ∪ (3,∞). Observação: essa inequação pode ser resolvida de outra forma, se desde o início, o termo de cada lado da desigualdade for elevado ao quadrado e a seguir for feita a análise do trinômio. Mas, só vamos rever trinômio do segundo grau no EP02. (f) √𝑥2 ≤ 1 +√(𝑥 − 2)2 Como para todo 𝑥, 𝑥2 é positivo ou nulo e (𝑥 − 2)2 é positivo ou nulo, não há restrição para as expressões da inequação. Como √𝑎2 = |𝑎|, ∀𝑎 ∈ ℝ, temos que √𝑥2 = |𝑥| e √(𝑥 − 2)2 = |𝑥 − 1|. Logo, √𝑥2 ≤ 1 +√(𝑥 − 2)2 ⟺ |𝑥| ≤ 1 + |𝑥 − 2|. Vamos resolver a inequação usando a definição de |𝑥| e de |𝑥 − 2|. |𝑥| = { −𝑥, 𝑥 < 0 𝑥, 𝑥 ≥ 0 |𝑥 − 2| = { −(𝑥 − 2), 𝑥 − 2 < 0 𝑥 − 2, 𝑥 − 2 ≥ 0 (∗) ⇔ |𝑥 − 2| = { −𝑥 + 2, 𝑥 < 2 𝑥 − 2, 𝑥 ≥ 2 Para usar as duas definições em uma única chave observamos que 0 < 2 e os intervalos serão: 𝑥 < 0 < 2 ou 0 ≤ 𝑥 < 2 ou 0 < 2 ≤ 𝑥. Assim, |𝑥| ≤ 1 + |𝑥 − 2| ⟺ { −𝑥 ≤ 1 − 𝑥 + 2 , 𝑥 < 0 < 2 𝑥 ≤ 1 − 𝑥 + 2, 0 ≤ 𝑥 < 2 𝑥 ≤ 1 + 𝑥 − 2, 0 < 2 ≤ 𝑥. (∗) ⇔ { 0 ≤ 3, 𝑥 < 0 < 2 𝑥 ≤ 3 2 , 0 ≤ 𝑥 < 2 0 < −1, 0 < 2 ≤ 𝑥. (∗∗) ⇔ { 𝑥 < 0 0 ≤ 𝑥 ≤ 3 2 𝑥 ∈ ∅ ⟺ 𝑥 ≤ 3 2 (*) aqui resolvemos cada uma das três inequações: • −𝑥 ≤ 1 − 𝑥 + 2 ⟺ −𝑥 + 𝑥 ≤ 3 ⟺ 0 ≤ 3 • 𝑥 ≤ 1 − 𝑥 + 2 ⟺ 𝑥 + 𝑥 ≤ 3 ⟺ 2𝑥 ≤ 3 ⟺ 𝑥 ≤ 3 2 • 𝑥 ≤ 1 + 𝑥 − 2 ⟺ 𝑥 − 𝑥 ≤ −2 ⟺ 0 ≤ −1 marle Realce marle Nota foi incluída a resolução do exercício (8)(f) Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 19 de 34 (**) aqui, em cada linha, fizemos a interseção dos intervalos. Logo a solução 𝑆 de √𝑥2 ≤ 1 +√(𝑥 − 2)2 é 𝑆 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 < 0 ou 0 ≤ 𝑥 < 3 2 ou 𝑥 ∈ ∅ } = (−∞, 3 2 ). (g) √𝑥3+𝑥2 |𝑥| < 3 Restrições para as expressões da inequação, (I) O radicando do numerador positivo ou nulo, ou seja 𝑥3 + 𝑥2 ≥ 0. 𝑥3 + 𝑥2 = 𝑥2(𝑥 + 1) ≥ 0 (∗) ⇔ 𝑥 ≥ −1 (*) aqui usamos a tabela a seguir, ela nos informa facilmente onde a expressão é positiva ou nula. Sinal de 𝑥2: 𝑥2 = 0 ⟺ 𝑥 = 0 𝑥2 > 0 ⟺ 𝑥 ≠ 0 ⟺ 𝑥 < 0 𝑜𝑢 𝑥 > 0 𝑥2 < 0, não existe 𝑥 Sinal de (𝑥 + 1): 𝑥 + 1 = 0 ⟺ 𝑥 = −1 𝑥 + 1 > 0 ⟺ 𝑥 > −1 𝑥 + 1 < 0 ⟺ 𝑥 < −1 (−∞,−1) −1 (−1, 0) 0 (0,∞) 𝑥2 + + + + + + + + + 0 + + + 𝑥 + 1 − − − 0 + + + + + + + + + 𝑥2(𝑥 + 1) − − − 0 + + + 0 + + + (II) Denominador não nulo, ou seja, |𝑥| ≠ 0. Como |𝑥| = 0 ⟺ 𝑥 = 0 então |𝑥| ≠ 0 ⟺ 𝑥 ≠ 0 Assim, considerando as restrições (I) e (II), as restrições de 𝑥 para calcular a expressão são: {𝑥 ≥ −1} ∩ {𝑥 ≠ 0} = {𝑥 ≠ 0 e 𝑥 ≥ −1}. √𝑥3+𝑥2 |𝑥| < 3 e 𝑥 ≥ −1 e 𝑥 ≠ 0 ⟺ √𝑥2(𝑥+1) |𝑥| < 3 e 𝑥 ≥ −1 e 𝑥 ≠ 0 ⟺ √𝑥2√𝑥+1 |𝑥| < 3 e 𝑥 ≥ −1 e 𝑥 ≠ 0 ⟺ |𝑥|√𝑥+1 |𝑥| < 3 e 𝑥 ≥ −1 e 𝑥 ≠ 0 ⟺ √𝑥 + 1 < 3 e 𝑥 ≥ −1 e 𝑥 ≠ 0 ⟺ √𝑥 + 1 < √9 e 𝑥 ≥ −1 e 𝑥 ≠ 0 ⟺ 𝑥 + 1 < 9 e 𝑥 ≥ −1 e 𝑥 ≠ 0 ⟺ 𝑥 < 8 e 𝑥 ≥ −1 e 𝑥 ≠ 0 ⟺ −1 ≤ 𝑥 < 8 e 𝑥 ≠ 0. Logo a solução 𝑆 de √𝑥3+𝑥2 |𝑥| < 3 é 𝑆 = {𝑥 ∈ ℝ; −1 ≤ 𝑥 < 8 e 𝑥 ≠ 0} = [−1, 0) ∪ (0, 8). marle Realce marle Nota foi incluída a resolução do exercício (8)(g) Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 20 de 34 Exercício 9: Em cada expressão a seguir considere 𝑥 ∈ ℝ e determine o seu domínio. (a) √2 − √𝑥 (b) √2 + √𝑥 (c) √2 − |𝑥| (d) 3𝑥−2|𝑥+1| 5−√4|𝑥|−3 (e) 3−|𝑥| 3−4 √|𝑥|−3 3 (f) 3𝑥−|𝑥| 5+√𝑥−3 (g) √𝑥−√3−𝑥 5𝑥−2√9𝑥+7 RESOLUÇÃO: (a) √2 − √𝑥 Temos dois radicandos, logo as restrições para o domínio 𝐷 da expressão são: 𝑥 ≥ 0 e 2 − √𝑥 ≥ 0. Resolvendo as restrições simultaneamente, 2 − √𝑥 ≥ 0 𝑒 𝑥 ≥ 0 ⟺ 2 ≥ √𝑥 𝑒 𝑥 ≥ 0 ⟺ √4 ≥ √𝑥 𝑒 𝑥 ≥ 0 ⟺ ⟺ 4 ≥ 𝑥 𝑒 𝑥 ≥ 0 ⟺ 0 ≤ 𝑥 𝑒 𝑥 ≤ 4 ⟺ 0 ≤ 𝑥 ≤ 4. Portanto 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 0 ≤ 𝑥 ≤ 4} = [0, 4]. (b) √2 + √𝑥 Temos dois radicandos, logo as restrições para o domínio 𝐷 da expressão são: 𝑥 ≥ 0 e 2 + √𝑥 ≥ 0. Resolvendo as restrições simultaneamente, 𝑥 ≥ 0 e 2 + √𝑥 ≥ 0 ⟺ 𝑥 ≥ 0 e √𝑥 ≥ −2. Como √𝑥 ≥ 0 para ∀𝑥 ≥ 0 e 0 > −2 temos que √𝑥 ≥ −2 para ∀𝑥 ≥ 0. Logo, 𝑥 ≥ 0 e √𝑥 ≥ −2 ⟺ 𝑥 ≥ 0. Portanto 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≥ 0} = [0,∞]. Outra maneira de concluir o domínio é: como √𝑥 ≥ 0 para ∀𝑥 ≥ 0 então 2 + √𝑥 ≥ 2 + 0 para ∀𝑥 ≥ 0. Como 2 > 0, temos que 2 + √𝑥 > 0 para ∀𝑥 ≥ 0, donde 2 + √𝑥 ≥ 0 para ∀𝑥 ≥ 0. Portanto 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≥ 0} = [0,∞]. (c) √2 − |𝑥| Como podemos calcular |𝑥| para ∀∈ ℝ, a única restrição do domínio 𝐷 é: 2 − |𝑥| ≥ 0. Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 21 de 34 Resolvendo, 2 − |𝑥| ≥ 0 ⟺ 2 ≥ |𝑥| ⟺ |𝑥| ≤ 2 ⟺ −2 ≤ 𝑥 ≤ 2. Portanto 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; −2 ≤ 𝑥 ≤ 2} = [−2, 2]. (d) 3𝑥−2|𝑥+1| 5−√4|𝑥|−3 São duas restrições do domínio 𝐷, radicando positivo ou nulo e denominador não nulo, ou seja, 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 4|𝑥| − 3 ≥ 0 𝑒 5 − √4|𝑥| − 3 ≠ 0 } Para determinar 𝐷 em forma de intervalo e/ou união de intervalos disjuntos precisamos resolver cada restrição. Resolvendo cada restrição, • 4|𝑥| − 3 ≥ 0 ⟺ 4|𝑥| ≥ 3 ⟺ |𝑥| ≥ 3 4 ⟺ 𝑥 ≤ − 3 4 𝑜𝑢 𝑥 ≥ 3 4 . • 5 − √4|𝑥| − 3 = 0 ⟺ √4|𝑥| − 3 = 5 ⟺ √4|𝑥| − 3 = √25 ⟺ 4|𝑥| − 3 = 25 ⟺ 4|𝑥| = 25 + 3 ⟺ 4|𝑥| = 28 ⟺ |𝑥| = 7 ⟺ 𝑥 = −7 𝑜𝑢 𝑥 = 7 Logo, 5 − √4|𝑥| − 3 ≠ 0 ⟺ 𝑥 ≠ −7 𝑒 𝑥 ≠ 7. Logo, 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≤ − 3 4 𝑜𝑢 𝑥 ≥ 3 4 } ∩ {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≠ −7 𝑒 𝑥 ≠ 7} Como −7 < − 3 4 < 3 4 < 7, 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 < −7 𝑜𝑢 − 7 < 𝑥 ≤ − 3 4 𝑜𝑢 3 4 ≤ 𝑥 < 7 𝑜𝑢 𝑥 > 7 }. Em notação de intervalo, 𝐷 = (−∞,−7) ∪ (−7,− 3 4 ] ∪ [ 3 4 , 7) ∪ (7,∞). (e) 3−|𝑥| 3−4 √|𝑥|−3 3 Observe que o radicando é de raiz cúbica, logo o radicando pode ser qualquer número real, isto é, não há restrição para esse radicando. Assim o domínio 𝐷 só tem restrição de denominador não nulo. 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 3 − 4√|𝑥| − 3 3 ≠ 0}. Resolvendo a restrição, 3 − 4√|𝑥| − 3 3 = 0 ⇔ 4√|𝑥| − 3 3 = 3 ⟺ ( 4√|𝑥| − 3 3 ) 3 = 33 ⟺ 64(|𝑥| − 3) = 27 ⟺ |𝑥| − 3 = 27 64 ⟺ |𝑥| = 3 + 27 64 = 3 ∙64+27 64 = 219 64 ⟺ ⟺ 𝑥 = − 219 64 ou 𝑥 = 219 64 . Logo, 3 − 4√|𝑥| − 3 3 ≠ 0 ⟺ 𝑥 ≠ − 219 64 𝑒 𝑥 ≠ 219 64 . Portanto, 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≠ − 219 64 𝑒 𝑥 ≠ 219 64 } = (−∞,− 219 64 ) ∪ (− 219 64 , 219 64 ) ∪ ( 219 64 , ∞). Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 22 de 34 (f) 3𝑥−|𝑥| 5+√𝑥−3 As únicas restrições para o domínio 𝐷 são: radicando positivo ou nulo e denominadora não nulo. 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 − 3 ≥ 0 e 5 + √𝑥 − 3 ≠ 0}. Resolvendo as restrições, • 𝑥 − 3 ≥ 0 ⟺ 𝑥 ≥ 3. • para todo 𝑥 ≥ 3 temos que 5 + √𝑥 − 3 ≠ 0 pois 5 > 0 e √𝑥 − 3 ≥ 0 ⟹ 5 + √𝑥 − 3 ≥ 5 > 0 ⟹ 5 + √𝑥 − 3 > 0 ⟹ 5 + √𝑥 − 3 ≠ 0 Portanto, 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≥ 3} = [ 3,∞). (g) √𝑥−√3−𝑥 5𝑥−2√9𝑥+7 As restrições para o domínio 𝐷 são: cada um dos três radicandos deve ser positivo ou nulo e o denominador não deve ser nulo. Logo, 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≥ 0 e 3 − 𝑥 ≥ 0 e 9𝑥 + 7 ≥ 0 e 5𝑥 − 2√9𝑥 + 7 ≠ 0}. Resolvendo as restrições, • 𝑥 ≥ 0, já está resolvido. • 3 − 𝑥 ≥ 0 ⟺ 3 ≥ 𝑥 ⟺ 𝑥 ≤ 3. • 9𝑥 + 7 ≥ 0 ⟺ 9𝑥 ≥ −7 ⟺ 𝑥 ≥ − 7 9 • 5𝑥− 2√9𝑥 + 7 = 0 ⟺ 2√9𝑥 + 7 = 5𝑥 Para resolver essa equação vamos considerar as restrições que 9𝑥 + 7 ≥ 0 e 5𝑥 ≥ 0 e aplicar a propriedade de elevar ao quadrado os dois lados da equação. No final temos que testar se as soluções satisfazem as duas restrições. Restrições, 9𝑥 + 7 ≥ 0 ⟺ 𝑥 ≥ − 7 9 e 5𝑥 ≥ 0 ⟺ 𝑥 ≥ 0 2√9𝑥 + 7 = 5𝑥 ⟹ (2√9𝑥 + 7) 2 = (5𝑥)2 ⟺ 4(9𝑥 + 7) = 25𝑥2 ⟺ 36𝑥 + 28 = 25𝑥2 ⟺ 25𝑥2 − 36𝑥 − 28 = 0 ⟺ 𝑥 = −(−36)±√362−4∙25∙(−28) 2∙25 = 36±√1296+2800 50 = = 36±√4096 50 = 36±64 50 ⟺ 𝑥 = 100 50 ou 𝑥 = − 28 50 ⟺ 𝑥 = 2 ou 𝑥 = − 14 25 . Como − 7 9 < − 14 25 < 0 < 2, temos que 𝑥 = 2 é solução da equação e 𝑥 = − 14 25 não é solução da equação, ou seja, 5𝑥 − 2√9𝑥 + 7 = 0 ⟺ 𝑥 = 2. Logo, 5𝑥 − 2√9𝑥 + 7 ≠ 0 ⟺ 𝑥 ≠ 2. Logo, 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≥ 0 e 𝑥 ≤ 3 e 𝑥 ≥ − 7 9 e 𝑥 ≠ 2} . Como − 7 9 < 0 < 2 < 3, temos que 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 0 ≤ 𝑥 < 2 ou 2 < 𝑥 ≤ 3} = [0, 2) ∪ (2, 3]. Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 23 de 34 Exercício 10: Em cada expressão a seguir considere 𝑥 ∈ ℝ, determine o seu domínio e analise o seu sinal. (a) 𝐸(𝑥) = (√𝑥 − 10)(√𝑥 + 10) (b) 𝐹(𝑥) = (√𝑥 − 10) 2 (c) 𝐻(𝑥) = (10 − √𝑥)(10 + √𝑥) (d) 𝐴(𝑥) = (2𝑥−1)(4−𝑥) |𝑥−8| (e) 𝐵(𝑥) = (2𝑥−1)(4−𝑥) (|2𝑥|−6)|𝑥−8| (f) 𝐶(𝑥) = √𝑥−4−3 𝑥2−4 RESOLUÇÃO: (a) 𝐸(𝑥) = (√𝑥 − 10)(√𝑥 + 10) A única restrição do domínio 𝐷 da expressão 𝐸(𝑥) é que o radicando seja positivo ou nulo, logo, 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≥ 0} = [0,∞]. Vamos analisar o sinal de cada expressão 𝐴(𝑥) = (√𝑥 − 10) e 𝐵(𝑥) = (√𝑥 + 10) e depois construir a tabela de sinais para concluir o sinal do produto dessas expressões. Para cada expressão temos que respeitar o domínio na análise de sinal. Seja 𝐷1 = Domínio de 𝐴(𝑥) = √𝑥 − 10. 𝐷1 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≥ 0} = [0,∞]. • √𝑥 − 10 = 0 e 𝑥 ≥ 0 ⟺ √𝑥 = 10 e 𝑥 ≥ 0 ⇔ 𝑥 = 100 • √𝑥 − 10 > 0 e 𝑥 ≥ 0 ⟺ √𝑥 > 10 e 𝑥 ≥ 0 ⇔ √𝑥 > √100 e 𝑥 ≥ 0 ⟺ 𝑥 > 100 • √𝑥 − 10 < 0 e 𝑥 ≥ 0 ⟺ √𝑥 < 10 e 𝑥 ≥ 0 ⇔ √𝑥 < √100 e 𝑥 ≥ 0 ⟺ 0 ≤ 𝑥 < 100. Seja 𝐷2 = Domínio de 𝐵(𝑥) = √𝑥 + 10. 𝐷2 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≥ 0} = [0,∞]. • √𝑥 + 10 > 0 para todo 𝑥 ≥ 0 , pois para todo 𝑥 ≥ 0 temos que √𝑥 ≥ 0 e 10 > 0 ⟹ √𝑥 + 10 ≥ 10 > 0 ⟹ √𝑥 + 10 > 0. • √𝑥 + 10 = 0 e 𝑥 ≥ 0: não existe 𝑥, pois como vimos acima, para todo 𝑥 ≥ 0 √𝑥 + 10 > 0 ⟹ √𝑥 + 10 ≠ 0 • √𝑥 + 10 < 0 𝑒 𝑥 ≥ 0: não existe 𝑥, pois como vimos acima, para todo 𝑥 ≥ 0 √𝑥 + 10 > 0. Tabela de sinais, colocando todos os valores reais na primeira linha da tabela. Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 24 de 34 Valores de 𝑥 (−∞, 0) 0 (0,100) 100 (100,∞) 𝐴(𝑥) = √𝑥 − 10 𝑛𝑑 − − − − 0 + + + 𝐵(𝑥) = √𝑥 + 10 𝑛𝑑 + + + + + + + + 𝐸(𝑥) = (√𝑥 − 10)(√𝑥 + 10) 𝑛𝑑 − − − − 0 + + + 𝑛𝑑 significa que a expressão não é definida no intervalo ou valor de 𝑥 na primeira linha. Observando a primeira e a última linha da tabela, podemos concluir o sinal de 𝐸(𝑥) = (√𝑥 − 10)(√𝑥 + 10): 𝐸(𝑥) = 0 ⟺ 𝑥 = 100 𝐸(𝑥) > 0 ⟺ 𝑥 > 100 . Em forma de intervalo, 𝑥 ∈ (100,∞). 𝐸(𝑥) < 0 ⟺ 0 ≤ 𝑥 < 100 . Em forma de intervalo, 𝑥 ∈ [0, 100). (b) 𝐹(𝑥) = (√𝑥 − 10) 2 A única restrição do domínio 𝐷 da expressão 𝐹(𝑥) é que o radicando seja positivo ou nulo, logo, 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≥ 0} = [0,∞]. Uma propriedade importante dos números reais é que o quadrado de qualquer número real é positivo ou nulo e o único número que elevado ao quadrado é igual a zero é o próprio número zero. Ou seja, 𝑎2 > 0 para ∀𝑎 ∈ ℝ, 𝑎 ≠ 0, e também 𝑎2 = 0 ⟺ 𝑎 = 0. Considerando 𝑥 ≥ 0, (√𝑥 − 10) 2 > 0 para ∀(√𝑥 − 10) ∈ ℝ, √𝑥 − 10 ≠ 0, e também (√𝑥 − 10) 2 = 0 ⟺ √𝑥 − 10 = 0. Logo, • 𝐹(𝑥) = (√𝑥 − 10) 2 = 0 𝑒 𝑥 ≥ 0 ⟺ √𝑥 − 10 = 0 𝑒 𝑥 ≥ 0 ⟺ √𝑥 = 10 𝑒 𝑥 ≥ 0 ⟺ 𝑥 = 100. • 𝐹(𝑥) = (√𝑥 − 10) 2 > 0 𝑒 𝑥 ≥ 0 ⟺ √𝑥 − 10 ≠ 0 𝑒 𝑥 ≥ 0 ⟺ √𝑥 ≠ 10 𝑒 𝑥 ≥ 0 ⟺ ⟺ 𝑥 ≠ 100 𝑒 𝑥 ≥ 0 ⟺ 0 < 𝑥 < 100 𝑜𝑢 𝑥 > 100 • 𝐹(𝑥) = (√𝑥 − 10) 2 < 0 𝑒 𝑥 ≥ 0, não existe 𝑥 ∈ ℝ. Portanto, a análise de sinal de (√𝑥 − 10) 2 é: • 𝐹(𝑥) = (√𝑥 − 10) 2 = 0 ⟺ 𝑥 = 100 • 𝐹(𝑥) = (√𝑥 − 10) 2 > 0 ⟺ 0 ≤ 𝑥 < 100 ou 𝑥 > 100 ⟺ 𝑥 ∈ [0,100) ∪ (100,∞] • 𝐹(𝑥) = (√𝑥 − 10) 2 < 0 , não existe 𝑥 ∈ ℝ. Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 25 de 34 (c) 𝐻(𝑥) = (10 − √𝑥)(10 + √𝑥) A única restrição do domínio 𝐷 da expressão 𝐻(𝑥) é que o radicando seja positivo ou nulo, logo, 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≥ 0} = [0,∞]. 𝐻(𝑥) = (10 − √𝑥)(10 + √𝑥) = −(√𝑥 − 10)(√𝑥 + 10) = −𝐸(𝑥) Como no exercício (a) concluímos que 𝐸(𝑥) = 0 ⟺ 𝑥 = 100 𝐸(𝑥) > 0 ⟺ 𝑥 > 100 . Em forma de intervalo, 𝑥 ∈ (100,∞). 𝐸(𝑥) < 0 ⟺ 0 ≤ 𝑥 < 100 . Em forma de intervalo, 𝑥 ∈ [0, 100). Então 𝐻(𝑥) = −𝐸(𝑥) = 0 ⟺ 𝐸(𝑥) = 0 ⟺ 𝑥 = 100 𝐻(𝑥) = −𝐸(𝑥) > 0 ⟺ 𝐸(𝑥) < 0 ⟺ 0 ≤ 𝑥 < 100 . Em forma de intervalo, 𝑥 ∈ [0, 100) 𝐻(𝑥) = −𝐸(𝑥) < 0 ⟺ 𝐸(𝑥) > 0 ⟺ 𝑥 > 100 . Em forma de intervalo, 𝑥 ∈ (100,∞). (d) 𝐴(𝑥) = (2𝑥−1)(4−𝑥) |𝑥−8| Determinando o domínio 𝐷 de 𝐴(𝑥), a única restrição é denominador não nulo, ou seja, |𝑥 − 8| ≠ 0. Resolvendo, |𝑥 − 8| = 0 ⟺ 𝑥 − 8 = 0 ⟺ 𝑥 = 8. Assim, |𝑥 − 8| ≠ 0 ⟺ 𝑥 ≠ 8. Logo, 𝐷 = (−∞,8) ∪ (8,∞). Determinando o domínio 𝐷1 e o sinal de 2𝑥 − 1, Não há restrição para o domínio dessa expressão, logo 𝐷1 = ℝ. • 2𝑥 − 1 = 0 ⟺ 2𝑥 = 1 ⟺ 𝑥 = 1 2 • 2𝑥 − 1 > 0 ⟺ 2𝑥 > 1 ⟺ 𝑥 > 1 2 • 2𝑥 − 1 < 0 ⟺ 2𝑥 < 1 ⟺ 𝑥 < 1 2 Determinando o domínio 𝐷2 e o sinal de 4 − 𝑥, Não há restrição para o domínio dessa expressão, logo 𝐷2 = ℝ. Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 26 de 34 • 4 − 𝑥 = 0 ⟺ 𝑥 = 4. • 4 − 𝑥 > 0 ⟺ 4 > 𝑥 ⟺ 𝑥 < 4. • 4 − 𝑥 < 0 ⟺ 4 < 𝑥 ⟺ 𝑥 > 4. Determinando o domínio 𝐷3 e o sinal de |𝑥 − 8|, Não há restrição para o domínio dessa expressão, logo 𝐷3 = ℝ. • |𝑥 − 8| = 0 ⟺ 𝑥 − 8 = 0 ⟺ 𝑥 = 8 • |𝑥 − 8| > 0 ⟺ 𝑥 − 8 ≠ 0 ⟺ 𝑥 ≠ 8, pois |𝑥 − 8| ≥ 0 para todo 𝑥 ∈ ℝ. • |𝑥 − 8| < 0, não existe 𝑥 ∈ ℝ, pois |𝑥 − 8| ≥ 0 para todo 𝑥 ∈ ℝ. Considerando os sinais das expressões acima podemos construir a tabela de sinais de 𝐴(𝑥). Observe que 1 2 < 4 < 8 e temos que respeitar essa ordem na primeira linha da tabela. Valores de 𝑥 (−∞, 1 2 ) 1 2 ( 1 2 , 4) 4 (4, 8) 8 (8,∞) 2𝑥 − 1 − − − 0 + + + + + + + + + + 4 − 𝑥 + + + + + + + 0 − − − − − − |𝑥 − 8| + + + + + + + + + + + 0 + + + 𝐴(𝑥) = (2𝑥−1)(4−𝑥) |𝑥−8| − − − 0 + + + 0 − − − 𝑛𝑑 − − − 𝑛𝑑 significa que a expressão não é definida no intervalo ou valor de 𝑥 na primeira linha. Observando a primeira e a última linha da tabela, podemos concluir o sinal de 𝐴(𝑥): 𝐴(𝑥) = 0 ⟺ 𝑥 = 1 2 ou 𝑥 = 4 𝐴(𝑥) > 0 ⟺ 1 2 < 𝑥 < 4 . Em forma de intervalo, 𝑥 ∈ ( 1 2 , 4). 𝐴(𝑥) < 0 ⟺ −∞ < 𝑥 < 1 2 𝑒 4 < 𝑥 < 8 𝑒 8 < 𝑥 < ∞ . Em forma de intervalo, 𝑥 ∈ (−∞, 1 2 ) ∪ (4, 8) ∪ (8,∞) . (e) 𝐵(𝑥) = (2𝑥−1)(4−𝑥) (|2𝑥|−6)|𝑥−8| Determinando o domínio 𝐷 de 𝐵(𝑥), a restrição é denominador não nulo: (|2𝑥| − 6)|𝑥 − 8| ≠ 0 Resolvendo a restrição, (|2𝑥| − 6)|𝑥 − 8| = 0 ⟺ |2𝑥| − 6 = 0 𝑜𝑢 |𝑥 − 8| = 0 . Resolvendo separadamente, |2𝑥| − 6 = 0 ⟺ |2𝑥| = 6 ⟺ 2|𝑥| = 6 ⟺ |𝑥| = 3 ⟺ 𝑥 = −3 𝑜𝑢 𝑥 = 3. Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 27 de 34 e |𝑥 − 8| = 0 ⟺ 𝑥 − 8 = 0 ⟺𝑥 = 8. Agora que temos que determinar o domínio e o sinal de cada expressão que é um fator do numerador ou do denominador para usar na tabela de sinais de 𝐵(𝑥). No exercício anterior já determinamos o domínio e análise de sinal de três dessas expressões e vamos usar diretamente na tabela. Determinando o domínio 𝐷4 e o sinal de |2𝑥| − 6, Não há restrição para o domínio dessa expressão, logo 𝐷4 = ℝ. • |2𝑥| − 6 = 0 ⟺ 2|𝑥| = 6 ⟺ |𝑥| = 3 ⟺ 𝑥 = −3 𝑜𝑢 𝑥 = 3 • |2𝑥| − 6 > 0 ⟺ 2|𝑥| > 6 ⟺ |𝑥| > 3 ⟺ 𝑥 < −3 𝑜𝑢 𝑥 > 3 • |2𝑥| − 6 < 0 ⟺ 2|𝑥| < 6 ⟺ |𝑥| < 3 ⟺ −3 < 𝑥 < 3 . Considerando os sinais das expressões acima podemos construir a tabela de sinais de 𝐵(𝑥). Observe que −3 < 1 2 < 3 < 4 < 8 e temos que respeitar essa ordem na primeira linha da tabela. Valores de 𝑥 (−∞,−3) −3 (−3, 1 2 ) 1 2 ( 1 2 , 3) 3 (3,4) 4 (4, 8) 8 (8,∞) 2𝑥 − 1 − − − − − − − 0 + + + + + + + + + + + + + + + 4 − 𝑥 + + + + + + + + + + + + + + + 0 − − − − − − − |2𝑥| − 6 + + + 0 − − − − − − − 0 + + + + + + + + + + + |𝑥 − 8| + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 0 + + + 𝐵(𝑥) = (2𝑥 − 1)(4 − 𝑥) (|2𝑥| − 6)|𝑥 − 8| − − − 𝑛𝑑 + + + 0 − − − 𝑛𝑑 + + + 0 − − − 𝑛𝑑 − − − 𝑛𝑑 significa que a expressão não é definida no intervalo ou valor de 𝑥 na primeira linha. Observando a primeira e a última linha da tabela, podemos concluir o sinal de 𝐵(𝑥): 𝐵(𝑥) = 0 ⟺ 𝑥 = 1 2 ou 𝑥 = 4 𝐵(𝑥) > 0 ⟺ −3 < 𝑥 < 1 2 𝑜𝑢 3 < 𝑥 < 4. Em forma de intervalo, 𝑥 ∈ (−3, 1 2 ) ∪ (3, 4). 𝐵(𝑥) < 0 ⟺ −∞ < 𝑥 < −3 𝑜𝑢 1 2 < 𝑥 < 3 𝑜𝑢 4 < 𝑥 < 8 𝑜𝑢 8 < 𝑥 < ∞. Em forma de intervalo, 𝑥 ∈ (−∞,−3) ∪ ( 1 2 , 3) ∪ (4, 8) ∪ (8,∞). Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 28 de 34 (f) 𝐶(𝑥) = √𝑥−4−3 𝑥2−4 Determinando o domínio 𝐷 de 𝐶(𝑥), são duas restrições. • Radicando positivo ou nulo: 𝑥 − 4 ≥ 0 ⟺ 𝑥 ≥ 4. • Denominador não nulo: 𝑥2 − 4 ≠ 0. 𝑥2 − 4 = 0 ⟺ 𝑥2 = 4 ⟺ √𝑥2 = √4 ⟺ |𝑥| = 2 ⟺ 𝑥 = −2 𝑜𝑢 𝑥 = 2. Logo, 𝑥2 − 4 ≠ 0 ⟺ 𝑥 ≠ −2 𝑒 𝑥 ≠ 2. Assim, 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≥ 4 𝑒 𝑥 ≠ −2 𝑒 𝑥 ≠ 2}. Como −2 < 2 < 4, temos que 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≥ 4} = [4,∞). Determinando o domínio e análise de sinal da expressão √𝑥 − 4 − 3: Sendo 𝐷1 o domínio dessa expressão, a única restrição é 𝑥 − 4 ≥ 0 ⟺ 𝑥 ≥ 4. Logo 𝐷1 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≥ 4} = [4,∞). • √𝑥 − 4 − 3 = 0 𝑒 𝑥 ≥ 4 ⟺ √𝑥 − 4 = 3 𝑒 𝑥 ≥ 4 ⟺ 𝑥 − 4 = 9 𝑒 𝑥 ≥ 4 ⟺ 𝑥 = 13. • √𝑥 − 4 − 3 > 0 𝑒 𝑥 ≥ 4 ⟺ √𝑥 − 4 > 3 𝑒 𝑥 ≥ 4 ⟺ 𝑥 − 4 > 9 𝑒 𝑥 ≥ 4 ⟺ 𝑥 > 13. • √𝑥 − 4 − 3 < 0 𝑒 𝑥 ≥ 4 ⟺ √𝑥 − 4 < 3 𝑒 𝑥 ≥ 4 ⟺ 𝑥 − 4 < 9 𝑒 𝑥 ≥ 4 ⟺ 4 ≤ 𝑥 < 13. Resumindo a análise de sinal, • √𝑥 − 4 − 3 = 0 𝑒 𝑥 ≥ 4 ⟺ 𝑥 = 13. • √𝑥 − 4 − 3 > 0 𝑒 𝑥 ≥ 4 ⟺ 𝑥 > 13. • √𝑥 − 4 − 3 < 0 𝑒 𝑥 ≥ 4 ⟺ 4 ≤ 𝑥 < 13. Determinando o domínio e análise de sinal da expressão 𝑥2 − 4. Sendo 𝐷2 o domínio dessa expressão, não há restrição, logo 𝐷2 = ℝ. • 𝑥2 − 4 = 0 ⟺ 𝑥2 = 4 ⟺ √𝑥2 = √4 ⟺ |𝑥| = 2 ⟺ 𝑥 = −2 𝑜𝑢 𝑥 = 2. • 𝑥2 − 4 > 0 ⟺ 𝑥2 > 4 ⟺ √𝑥2 > √4 ⟺ |𝑥| > 2 ⟺ 𝑥 < −2 𝑜𝑢 𝑥 > 2. • 𝑥2 − 4 < 0 ⟺ 𝑥2 < 4 ⟺ √𝑥2 < √4 ⟺ |𝑥| < 2 ⟺ −2 < 𝑥 < 2. Considerando os sinais das expressões acima podemos construir a tabela de sinais de 𝐶(𝑥). Observe que −2 < 2 < 4 < 13 e temos que respeitar essa ordem na primeira linha da tabela. Por simplicidade, vamos construir a tabela considerando na primeira linha apenas os valores de 𝑥 e os intervalos que estão no domínio 𝐷 da expressão 𝐶(𝑥), já determinado acima, 𝐷 = [4,∞). Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 29 de 34 Valores de 𝑥 4 (4,13) 13 (13,∞) √𝑥 − 4 − 3 − − − − 0 + + + 𝑥2 − 4 + + + + + + + + 𝐶(𝑥) = √𝑥 − 4 − 3 𝑥2 − 4 − − − − 0 + + + Observando a primeira e a última linha da tabela, podemos concluir o sinal de 𝐶(𝑥): 𝐶(𝑥) = 0 ⟺ 𝑥 = 13 𝐶(𝑥) > 0 ⟺ 𝑥 > 13 . Em forma de intervalo, 𝑥 ∈ (13,∞). 𝐶(𝑥) < 0 ⟺ 4 ≤ 𝑥 < 13 . Em forma de intervalo, 𝑥 ∈ [4, 13). Exercício 11: Considere 𝑥 ∈ ℝ e as expressões 𝐸(𝑥) = (|𝑥|−1)(5−𝑥) 5+𝑥 e 𝐹(𝑥) = 8+𝑥 4−|𝑥| (I) Analise o sinal de cada expressão 𝐸(𝑥) e 𝐹(𝑥). (II) Determine o domínio de cada expressão (a) 𝑟(𝑥) = √𝐸(𝑥) (b) 𝑠(𝑥) = √𝐹(𝑥) (c) 𝐴(𝑥) = 𝐸(𝑥) + 𝐹(𝑥) (d) 𝐵(𝑥) = √𝐸(𝑥) + √𝐹(𝑥) (e) 𝑚(𝑥) = (𝐸(𝑥)) × (𝐹(𝑥)) (f) 𝑛(𝑥) = √𝐸(𝑥) × √𝐹(𝑥) (g) 𝑝(𝑥) = √(𝐸(𝑥)) × (𝐹(𝑥)) RESOLUÇÃO: (I) Determinando o domínio e o sinal de 𝐸(𝑥) = (|𝑥|−1)(5−𝑥) 5+𝑥 . O domínio 𝐴 de 𝐸(𝑥) tem uma única restrição: 5 + 𝑥 ≠ 0 ⟺ 𝑥 ≠ −5. Logo, 𝐴 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≠ −5} = (−∞,−5) ∪ (−5,∞). Vamos determinar o domínio e o sinal de cada expressão que é um fator do numerador e/ou do denominador de 𝐸(𝑥). Domínio e sinal de |𝑥| − 1. O domínio 𝐴1 dessa expressão não tem restrição, logo 𝐴1 = ℝ. • |𝑥| − 1 = 0 ⟺ |𝑥| = 1 ⟺ 𝑥 = −1 𝑜𝑢 𝑥 = 1. • |𝑥| − 1 > 0 ⟺ |𝑥| > 1 ⟺ 𝑥 < −1 𝑜𝑢 𝑥 > 1. • |𝑥| − 1 < 0 ⟺ |𝑥| < 1 ⟺ −1 < 𝑥 < 1. Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 30 de 34 Domínio e sinal de 5 − 𝑥. O domínio 𝐴2 dessa expressão não tem restrição, logo 𝐴2 = ℝ. • 5 − 𝑥 = 0 ⟺ 𝑥 = 5. • 5 − 𝑥 > 0 ⟺ 5 > 𝑥 ⟺ 𝑥 < 5. • 5 − 𝑥 < 0 ⟺ 5 < 𝑥 ⟺ 𝑥 > 5. Domínio e sinal de 5 + 𝑥. O domínio 𝐴3 dessa expressão não tem restrição, logo 𝐴3 = ℝ. • 5 + 𝑥 = 0 ⟺ 𝑥 = −5. • 5 + 𝑥 > 0 ⟺ 𝑥 > −5. • 5 + 𝑥 < 0 ⟺ 𝑥 < −5 . Pelos sinais das expressões acima podemos construir a tabela de sinais de 𝐸(𝑥) = (|𝑥|−1)(5−𝑥) 5+𝑥 . Observe que −5 < −1 < 1 < 5 e temos que respeitar essa ordem na primeira linha da tabela. Valores de 𝑥 (−∞,−5) −5 (−5,−1) −1 (−1, 1) 1 (1, 5) 5 (5,∞) |𝑥| − 1 + + + + + + + 0 − − − 0 + + + + + + + 5 − 𝑥 + + + + + + + + + + + + + + + 0 − − − 5 + 𝑥 − − − 0 + + + + + + + + + + + + + + + 𝐸(𝑥) = (|𝑥|−1)(5−𝑥) 5+𝑥 − − − 𝑛𝑑 + + + 0 − − − 0 + + + 0 − − − 𝑛𝑑 significa que a expressão não é definida no intervalo ou valor de 𝑥 na primeira linha. Observando a primeira e a última linha da tabela, podemos concluir o sinal de 𝐸(𝑥): 𝐸(𝑥) = 0 ⟺ 𝑥 = −1 ou 𝑥 = 1 ou 𝑥 = 5. 𝐸(𝑥) > 0 ⟺ −5 < 𝑥 < −1 𝑜𝑢 1 < 𝑥 < 5. 𝐸(𝑥) < 0 ⟺ −∞ < 𝑥 < −5 𝑜𝑢 − 1 < 𝑥 < 1 𝑜𝑢 5 < 𝑥 < ∞. Determinando o domínio e o sinal de 𝐹(𝑥) = 8+𝑥 4−|𝑥| . O domínio 𝐵 de 𝐹(𝑥) tem uma única restrição: 4 − |𝑥| ≠ 0 . Resolvendo a restrição, 4 − |𝑥| = 0 ⟺ |𝑥| = 4 ⟺ 𝑥 = −4 𝑜𝑢 𝑥 = 4. Logo, 4 − |𝑥| ≠ 0 ⟺ 𝑥 ≠ −4 𝑒 𝑥 ≠ 4. Logo, 𝐵 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≠ −4 𝑒 𝑥 ≠ 4} = (−∞,−4) ∪ (−4, 4) ∪ (4,∞). Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 31 de 34 Vamos determinar o domínio e o sinal de cada expressão que é um fator do numerador e/ou do denominador de 𝐹(𝑥). Domínio e sinal de 8+𝑥. O domínio 𝐵1 dessa expressão não tem restrição, logo 𝐵1 = ℝ. • 8 + 𝑥 = 0 ⟺ 𝑥 = −8. • 8 + 𝑥 > 0 ⟺ 𝑥 > −8. • 8 + 𝑥 < 0 ⟺ 𝑥 < −8 . Domínio e sinal de 4−|𝑥|. O domínio 𝐵2 dessa expressão não tem restrição, logo 𝐵2 = ℝ. • 4 − |𝑥| = 0 ⟺ |𝑥| = 4 ⟺ 𝑥 = −4 𝑜𝑢 𝑥 = 4. • 4 − |𝑥| > 0 ⟺ 4 > |𝑥| ⟺ |𝑥| < 4 ⟺ −4 < 𝑥 < 4. • 4 − |𝑥| < 0 ⟺ 4 < |𝑥| ⟺ |𝑥| > 4 ⟺ 𝑥 < −4 𝑜𝑢 𝑥 > 4. Pelos sinais das expressões acima podemos construir a tabela de sinais de 𝐹(𝑥) = 8+𝑥 4−|𝑥| . Observe que −8 < −4 < 4 e temos que respeitar essa ordem na primeira linha da tabela. Valores de 𝑥 (−∞,−8)−8 (−8,−4) −4 (−4, 4) 4 (4,∞) 8 + 𝑥 − − − 0 + + + + + + + + + + + 4 − |𝑥| − − − − − − − 0 + + + 0 − − − 𝐹(𝑥) = 8+𝑥 4−|𝑥| + + + 0 − − − 𝑛𝑑 + + + 𝑛𝑑 − − − 𝑛𝑑 significa que a expressão não é definida no intervalo ou valor de 𝑥 na primeira linha. Observando a primeira e a última linha da tabela, podemos concluir o sinal de 𝐹(𝑥): 𝐹(𝑥) = 0 ⟺ 𝑥 = 5. 𝐹(𝑥) > 0 ⟺ −∞ < 𝑥 < −8 𝑜𝑢 − 4 < 𝑥 < 4. 𝐹(𝑥) < 0 ⟺ −8 < 𝑥 < −4 𝑜𝑢 4 < 𝑥 < ∞. (II) Domínio de cada expressão: todas as expressões dependem do sinal de 𝐸(𝑥) e 𝐹(𝑥). Para facilitar a visualização vamos repetir a primeira e a última linha da tabela de sinais de 𝐸(𝑥) e 𝐹(𝑥). Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 32 de 34 Valores de 𝑥 (−∞,−5) −5 (−5,−1) −1 (−1, 1) 1 (1, 5) 5 (5,∞) 𝐸(𝑥) = (|𝑥|−1)(5−𝑥) 5+𝑥 − − − 𝑛𝑑 + + + 0 − − − 0 + + + 0 − − − Valores de 𝑥 (−∞,−8) −8 (−8,−4) −4 (−4, 4) 4 (4,∞) 𝐹(𝑥) = 8+𝑥 4−|𝑥| + + + 0 − − − 𝑛𝑑 + + + 𝑛𝑑 − − − (a) 𝑟(𝑥) = √𝐸(𝑥) A única restrição para o domínio 𝐷 dessa expressão é radicando 𝐸(𝑥) nulo ou positivo, ou seja, 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝐸(𝑥) ≥ 0 }. Observando a tabela de sinais de 𝐸(𝑥), concluímos que: 𝐷 = (−5,−1) ∪ {−1} ∪ {1} ∪ (1, 5) ∪ {5} = (−5,−1] ∪ [1, 5]. (b) 𝑠(𝑥) = √𝐹(𝑥) A única restrição para o domínio 𝐷 dessa expressão é radicando 𝐹(𝑥) nulo ou positivo, ou seja, 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝐹(𝑥) ≥ 0 }. Observando a tabela de sinais de 𝐹(𝑥), concluímos que: 𝐷 = (−∞,−8) ∪ {−8} ∪ (−4, 4) = (−∞,−8] ∪ (−4, 4). (c) 𝐴(𝑥) = 𝐸(𝑥) + 𝐹(𝑥) Para calcular a soma é preciso calcular cada parcela da soma, ou seja, é preciso que 𝑥 pertença ao domínio de 𝐸(𝑥) e 𝑥 pertença ao domínio de 𝐹(𝑥). Portanto o domínio 𝐷 de 𝐴(𝑥) é a interseção dos domínios de 𝐸(𝑥) e 𝐹(𝑥). Já temos o domínio 𝐴 de 𝐸(𝑥), 𝐴 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≠ −5} = (−∞,−5) ∪ (−5,∞). Já temos o domínio 𝐵 de 𝐹(𝑥), 𝐵 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≠ −4 𝑒 𝑥 ≠ 4} = (−∞,−4) ∪ (−4, 4) ∪ (4,∞). Logo, como 𝐷 = 𝐴 ∩ 𝐵, temos que 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≠ −5 𝑒 𝑥 ≠ −4 𝑒 𝑥 ≠ 4}. (d) 𝐵(𝑥) = √𝐸(𝑥) + √𝐹(𝑥) Para calcular a soma é preciso calcular cada parcela da soma, ou seja, é preciso que os radicandos 𝐸(𝑥) e 𝐹(𝑥) sejam positivos ou nulos. Sendo 𝐷 o domínio de 𝐵(𝑥), 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝐸(𝑥) ≥ 0 𝑒 𝐹(𝑥) ≥ 0} = {𝑥 ∈ ℝ; 𝐸(𝑥) ≥ 0 } ∩ {𝑥 ∈ ℝ; 𝐹(𝑥) ≥ 0} Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 33 de 34 Observando cada tabela de sinal, 𝐷 = [(−5,−1] ∪ [1, 5]] ∩ [(−∞,−8] ∪ (−4, 4)] = (−4,−1] ∪ [1, 4). (e) 𝑚(𝑥) = (𝐸(𝑥)) × (𝐹(𝑥)) Para calcular o produto é preciso calcular cada fator do produto, ou seja, é preciso que 𝑥 pertença ao domínio de 𝐸(𝑥) e 𝑥 pertença ao domínio de 𝐹(𝑥). Portanto o domínio 𝐷 de 𝐴(𝑥) é a interseção dos domínios de 𝐸(𝑥) e 𝐹(𝑥). Logo, como 𝐷 = 𝐴 ∩ 𝐵, já determinamos no item (c), logo temos que 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≠ −5 𝑒 𝑥 ≠ −4 𝑒 𝑥 ≠ 4}. (f) 𝑛(𝑥) = √𝐸(𝑥) × √𝐹(𝑥) Para calcular o produto é preciso calcular cada fator do produto, ou seja, é preciso que os radicandos 𝐸(𝑥) e 𝐹(𝑥) sejam positivos ou nulos. Sendo 𝐷 o domínio de 𝐵(𝑥), 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; 𝐸(𝑥) ≥ 0 𝑒 𝐹(𝑥) ≥ 0}. Já determinamos no tem (d), logo 𝐷 = (−4,−1] ∪ [1, 4) (g) 𝑝(𝑥) = √(𝐸(𝑥)) × (𝐹(𝑥)) A restrição para o domínio 𝐷 de 𝑝(𝑥) é que o radicando seja positivo ou nulo. Logo, 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; (𝐸(𝑥)) × (𝐹(𝑥)) ≥ 0}. Para determinar 𝐷 vamos construir uma tabela de sinais para a expressão (𝐸(𝑥)) × (𝐹(𝑥)). Para isso vamos usar os sinais das tabelas e de 𝐸(𝑥) e 𝐹(𝑥). Repetimos aqui as duas tabelas para que possamos melhor visualizar a construção da nova tabela. Valores de 𝑥 (−∞,−5) −5 (−5,−1) −1 (−1, 1) 1 (1, 5) 5 (5,∞) 𝐸(𝑥) = (|𝑥|−1)(5−𝑥) 5+𝑥 − − − 𝑛𝑑 + + + 0 − − − 0 + + + 0 − − − Valores de 𝑥 (−∞,−8) −8 (−8,−4) −4 (−4, 4) 4 (4,∞) 𝐹(𝑥) = 8+𝑥 4−|𝑥| + + + 0 − − − 𝑛𝑑 + + + 𝑛𝑑 − − − Pré-Cálculo 2020-2 EP 01 – GABARITO 34 de 34 Como −8 < −5 < −4 < −1 < 1 < 4 < 5, temos que respeitar essa ordem na nova tabela. Valores de 𝑥 (−∞,−8) −8 (−8,−5) −5 (−5,−4) −4 (−4,−1) −1 (−1, 1) 𝐸(𝑥) = (|𝑥|−1)(5−𝑥) 5+𝑥 − − − − − − − 𝑛𝑑 + + + + + + + 0 − − − 𝐹(𝑥) = 8+𝑥 4−|𝑥| + + + 0 − − − − − − − 𝑛𝑑 + + + + + + + (𝐸(𝑥)) × (𝐹(𝑥)) − − − 0 + + + 𝑛𝑑 − − − 𝑛𝑑 + + + 0 − − − Continuação da tabela, Valores de 𝑥 1 (1, 4) 4 (4, 5) 5 (5,∞) 𝐸(𝑥) = (|𝑥|−1)(5−𝑥) 5+𝑥 0 + + + + + + + 0 − − − 𝐹(𝑥) = 8+𝑥 4−|𝑥| + + + + 𝑛𝑑 − − − − − − − (𝐸(𝑥)) × (𝐹(𝑥)) 0 + + + 𝑛𝑑 − − − 0 + + + Observando a primeira e a última linha da tabela, podemos concluir em quais intervalos o produto é positivo ou nulo. Assim, 𝐷 = {𝑥 ∈ ℝ; (𝐸(𝑥)) × (𝐹(𝑥)) ≥ 0} = [−8,−5) ∪ (−4,−1] ∪ [1, 4) ∪ [5,∞).
Compartilhar