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1 TÓPICOS DE REVISÃO MATEMÁTICA I MÓDULO 4 : Álgebra Elementar 3a Série – Ensino Médio Prof. Rogério Rodrigues NOME : ..................................................... Número : ......Turma : ...... 2 I) PRODUTOS NOTÁVEIS : a) Quadrado da soma de dois termos : b) Quadrado da diferença : c) Produto da soma pela diferença : d) Cubo da soma : e) Cubo da diferença : f) soma de dois cubos : g) diferença de dois cubos : h) produto de binômios do primeiro grau : (a + b)2 = a2 + 2ab + b2 (a - b)2 = a2 - 2ab + b2 (a + b)(a – b) = a2 – b2 (a + b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 (a + b)3 = a3 - 3a2b + 3ab2 - b3 a3 + b3 = (a + b)(a2 – ab + b2) a3 - b3 = (a - b)(a2 + ab + b2) (x + a)(x + b) = x2 + (a + b)x + ab 3 Exercícios propostos : 1) Desenvolva cada produto indicado a seguir : a) (2x – 3)2 f) (-1 – 2x)2 k) ( 22 1 3 2 yy + )2 b) (x2 + 3y)2 g) ( 3 5 +− )2 l) (x2 + x + 1)2 c) (2x2 + x)2 h) ( 2 - 2 3x )2 m) (2a – b + a2)2 d) ( 22 - 3 )2 i) ( 2 a 3 2 +a )2 n) (x3 + x2 + x)2 e) ( 2 - 32 )2 j) ( b2 - 2 b )2 o) ( 2 - 3 - 5 )2 2) Desenvolva cada produto indicado a seguir : a) (3x + 1)(3x – 1) e) ( 2 x 2 2 +xx )( 2 x 2 2 −xx ) b) (3p2 – p)(3p2 + p) f) (a + b + 1)(a + b – 1) c) ( 3 5 + )( 3 - 5 ) g) (x – y + 2)(x – y – 2) d) ( 23 - 32 )( 23 32 + ) h) (b2 – b – 1)(b2 – b + 1) e) ( 3 - 2 3 )( 3 2 3 + ) i) ( 1 - 2 3 + )( 1 - 2 3 − ) 3) Desenvolva cada produto indicado a seguir : a) (2x – 3)3 f) (-1 – 2x)3 k) ( 22 1 3 2 yy + )3 b) (x2 + 3y)3 g) ( 3 5 +− )3 l) (x2 + x + 1)3 c) (2x2 + x)3 h) ( 2 - 2 3x )3 m) (2a – b + a2)3 d) ( 22 - 3 )3 i) ( 2 a 3 2 +a )3 n) (x3 + x2 + x)3 e) ( 2 - 32 )3 j) ( b2 - 2 b )3 o) ( 2 - 3 - 5 )3 4) Dê o resultado de cada produto abaixo indicado : a) (a + 2)(a2 – 2a + 4) b) (x – 3)(x2 + 3x + 9) c) (2b – 1)(4b2 + 2b + 1) d) (y2 + y)(y4 – y3 + y2) e) (3x2 – 2x)(9x4 + 6x3 + 4x2) f) ( 2 - 3 )( 4 32 3 ++ ) g) ( 2 32 + )( 2 62 - 12 + ) h) ( 32 - 5 )( 12 152 5 ++ ) 4 5) Dê o resultado de cada produto abaixo indicado : a) (x + 2)(x – 3) f) ( 2 2 + )( 1- 2 ) b) (x + 3)(x – 2) g) ( 3 - 32 )( 2 - 32 ) c) (a – 1)(a + 4) h) (2x + 5)(2x – 2) d) (b + 7)(b – 1) i) ( 2 - 2 3 )( 23 2 3 + ) e) (-p + 2)(-p – 1) j) ( 3 1 2 5 + )( 3 1 2 5 + ) II) FATORAÇÃO DE EXPRESSÕES ALGÉBRICAS : Assim como os números podem ser escritos na forma de produto de fatores primos, as expressões algébricas também podem ser escritas na forma de produto, como é o caso de todos os resultados das expressões nos exercícios anteriores .Ao processo que permite transformar uma expressão algébrica em produto chamamos Fatoração . Veja a seguir os casos mais comuns de fatoração algébrica . 1) Fatoração de termo algébrico (monômio): Um termo algébrico é composto de um coeficiente numérico e uma parte literal (letra). Assim, temos como exemplo, o termo 3x2y3, onde o coeficiente numérico é 3 e a parte literal é x2y3; no caso de 24b5 o coeficiente numérico é 24 e a parte literal é b5. Para fatorar um termo algébrico, basta fatorar o coeficiente e repetir a parte literal . EXEMPLO: Veja a forma fatorada de cada termo algébrico a seguir: a) 32x4 → forma fatorada: 25. x4 b) 24x2y → forma fatorada: 23.3. x2 y c) –80ab7→ forma fatorada: - 24 . 5 . ab7 2) Fator comum: Uma expressão algébrica é uma soma de termos algébricos ou apenas um termo algébrico.Quando uma expressão algébrica tem mais de um termo algébrico, é possível que esses termos tenham, quando fatorados, fatores comuns.Tais fatores comuns podem ser colocados em evidência, ou seja, podem constituir um dos fatores da expressão fatorada. Nesse caso, dividindo-se cada termo da expressão pelo fator comum, obtém-se as parcelas da expressão que vai constituir o outro fator. Em geral, o fator comum nos coeficientes numéricos é o MDC desses coeficientes. Veja os exemplos: a) 3a + 3b = 3.(a + b), onde o 3 é fator comum e foi destacado na expressão. b) 2x – 6y = 2x - 2.3y = 2.(x - 3y), onde o 2, MDC(2 , 6), é fator comum. c) 12b2a + 18ba3 = 2.6.b.b.a + 3.6.b.a .a2 = 6ba(2b + 3a2) d) 10m3n - 15m2n2 + 5mn3 = 5mn(2m2 – 3mn + n2) 5 e) –12x2y3 + 84xy3 – 36x3y3 – 48x4y2 = -12xy2(xy – 7y – 3x2) 3) Fatoração por agrupamento: Em alguns casos , a expressão algébrica apresenta pares de termos com fatores comuns . Então, em cada par , evidencia-se o fator comum, reduzindo a expressão a um menor número de termos ainda com fatores comuns . EXEMPLOS: a) x2 + bx + ax + ab. Como se pode observar, os dois primeiros termos têm x como fator comum e os dois últimos têm a como fator comum.Veja como fica a fatoração : x2 + bx + ax + ab = x(x + b) + a(x + b) A expressão ficou com dois termos x(x + b) e a(x + b) cujo fator comum é (x + b) . Colocando-se (x + b) em evidência, tem-se x2 + bx + ax + ab = x(x + b) + a(x + b) = (x + b)(x + a) b) 6a2b - 4a2 – 3ab + 2a = 2a2 (3b – 2) – a (3b – 2) = (3b – 2) (2a2 – a) . Neste caso, o fator comum aos dois primeiros termos é 2a2 e o fator comum aos dois últimos é -a . 4) Trinômio quadrado perfeito: Assim como todas as expressões do tipo (a + b)2 ou (a – b)2 podem se transformadas, respectivamente, em expressões do tipo a2 + 2ab + b2 ou a2 - 2ab + b2, o processo inverso também é possível . Para isso , dois termos da expressão devem ser quadrados perfeitos e o terceiro deve corresponder ao duplo produto das raízes quadradas daqueles dois termos.Veja os exemplos: a) 4x2 + 12x + 9 Observe que o primeiro e o terceiro termo são quadrados perfeitos e suas raízes quadradas são, respectivamente, 2x e 3 . O duplo produto dessas raízes é dado por 2.2x .3 = 12x, equivalente ao segundo termo . Então, a forma fatorada será (2x + 3)2, já que todos os sinais da expressão original são positivos . b) m2n4 – 4m2n2 + 4m2 Neste caso, os quadrados perfeitos são m2n4 e 4m2, cujas raízes quadradas são mn2 e 2m , respectivamente. O duplo produto será 2.mn2.2m = 4m2n2 e, como o seu sinal é negativo, temos como forma fatorada (mn2 – 2m)2. 6 c) 10x3y + x4 + 25x2y2 Aqui, os quadrados perfeitos são o segundo e o terceiro termo e suas raízes são x2 e 5xy, respectivamente. O primeiro termo é exatamente o duplo produto dos outros e todos os sinais são positivos. Então, 10x3y + x4 + 25x2y2 = (x2 + 5xy)2. 5) Diferença de dois quadrados: Trata-se do correspondente aoproduto da soma pela diferença e a expressão deve apresentar uma diferença entre dois quadrados perfeitos. Veja os exemplos: a) 16x2 – 4y2 Como as raízes quadradas dos termos são 4x e 2y, temos como forma fatorada a expressão (4x + 2y)(4x – 2y) . b) m4n2 – 4m2 = (m2n + 2m)(m2n – 2m). c) )3b - 32)(3b 3(2 9b - 12 22242 cbcbcb += . 6) Soma de dois cubos: Da mesma forma como fizemos com os três casos anteriores , para a soma de dois cubos , temos a seguinte equivalência: (a + b)(a 2 – ab + b2) ⇔⇔⇔⇔ a 3 + b3 Observe bem as condições às quais está submetida uma expressão para que seja equivalente a uma diferença de dois cubos.Veja cada exemplo a seguir: a) 27 + x3 Como 27 e x3 são cubos perfeitos, temos que 27 + x3 = 33 + x3, que na forma fatorada ficará (3 + x)(9 – 3x + x2) . b) m6 + n3 = (m2)3 + n3 = (m2 + n)(m4 – m2n + n2) 7) Diferença de dois cubos: Como no caso anterior , temos a seguinte equivalência: (a - b)(a 2 + ab + b2) ⇔⇔⇔⇔ a 3 - b3 Os exemplos a seguir elucidarão mais este caso. a) x3 - 8 = x3 - 23 = (x – 2)(x2 + 2x + 4) 7 b) ++ = = 4562332 3 369 16p 2p 4 1 4p - 2 1 )(4p - 2 1 64p - 8 1 pppp 8) Outros casos: Outras equivalências poderão ser utilizadas na fatoração de uma expressão algébrica: →→→→ a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 ⇔⇔⇔⇔ (a + b)3 →→→→ a3 - 3a2b + 3ab2 - b3 ⇔⇔⇔⇔ (a - b)3 Exercícios propostos: 1) Fatore cada expressão algébrica a seguir: a) 2x3 – 4x4 + 8x2 b) m6 + m4 + 2m3 – 3m2 c) –10b3c4 - 15b3c5 + 20b4c4 - 5b4c5 d) 3ax5 – 9bx3 + 12cx2 e) 15x2y – 20x2y2 + 4x4y f) -10ax – 4ay – 15bx – 6by g) 2ax + 5bx + 2ay + 5by h) 15 a2b + 3ac +10abm + 2cm i) ax + ay – 3bx – 3by j) 6ax – 8abx + 6bx – 8b2x k) ax4 + ax3b + cx + cb l) 9 a4 + 24 a2b2 + 16b4 m) 81x4y2 – 54x3y3 + 9x2y4 n) a2x2 + abxy + 4 1 b2y2 o) 2ax + x2 + a2 p) x2 – 2x – 15 q) y2 + 10y + 16 r) m2 + 16m + 55 s) x2 – 3x – 70 t) m2 – m – 6 u) 1 – 49 a2b2 v) 25 b - 36 62a x) 100 – 121x2 z) (a + b)2 - (a – b)2 2) Fatore cada expressão a seguir : a) x3 + 8y3 b) a3 – 64b3 c) a3m3 + m3 d) 125 – 8x3 e) 1000b3 – 64c3 8 f) a3b3c3 - a6b6c6 g) 36 125 64 - 8 1 yx h) 8 27a - 216 39a i) 64 n - 27 963nm j) 12p - 125 8 3) Fatore completamente cada expressão a seguir : a) nx2 + 5nx + 6n b) 6x6 – 24y4 c) 22 45y -15xy 4 5 +− x d) x8 – y8 e) y2 - x2 + 2x - 1 f) x2 - a2 - 2ab - b2 g) 7 a3b + 14 a2b + 7ab h) x2n - y2m i) x4y2(x – y)3 - x3y3(x – y)3 + x2y3(x – y)4 II) SIMPLIFICAÇÃO DE FRAÇÕES ALGÉBRICAS : Assim como no caso das frações numéricas, é possível também simplificar frações algébricas; basta fatorar os termos da fração e simplificar aqueles fatores que estão no numerador e no denominador e são idênticos. EXEMPLOS: a) x 1 -2x )12( 1) -1)(2x (2x x 2x 1 - 4 2 2 = + += + xx x Neste caso, o numerador é uma diferença de dois quadrados e o denominador tem X como fator comum (evidência). b) 2 2 - m 4) 2(2 4) 2m 2)(m - (m 8 4m 2m 8 - 2 2 2 3 = ++ ++= ++ mm m Aqui, o numerador é uma diferença de dois cubos e o denominador tem 2 como fator comum . c) b) - b)(a (5 b) - (a 5b - 5 b 2ab - 2 22 22 = + =+ aa a b) (5 b) - (a +a 9 Neste caso , o numerador é um quadrado da diferença e o denominador tem 5 como fator comum e a expressão que constitui o outro fator é uma diferença de dois quadrados. d) 2 a 5 3x )2)(2( 2) - 5)(a (3x )2)(2( 2) - 5(a 2) - 3x(a 4 10563 2 + += −+ += −+ += − −+− aaaaa axax Neste caso, o numerador é fatorável por agrupamento e o denominador é uma diferença de dois quadrados. III) MÁXIMO DIVISOR COMUM E MÍNIMO MÚLTIPLO COMU M DE EX- PRESSÕES ALGÉBRICAS: Assim como entre os números , o MDC e o MMC de expressões algébricas são definidos do seguinte modo: Exemplos: a) Dadas as expressões x2 – 10x + 25 e x2 – 25, temos: → Expressões fatoradas: (x – 5)2 e (x + 5)(x – 5) → MDC: x – 5 → MMC: (x + 5)(x – 5)2 b) Dadas as expressões m2 – 2m – 3 e mn + 2m – 3n – 6 → Expressões fatoradas: (m – 3)(m + 1) e (m – 3)(n + 2) → MDC: m – 3 → MMC: (m – 3)(m + 1)(n + 2) IV ) OPERAÇÕES COM FRAÇÕES ALGÉBRICAS : As frações algébricas são somadas, multiplicadas e divididas como as frações numéricas.Veja os exemplos a seguir: a) 2x 75x 2x 2x 8 2 13 + += + ++ + − x x (frações de mesmo denominador) O MÁXIMO DIVISOR COMUM DE DUAS EXPRESSÕES ALGÉBRICAS É O PRODUTO DOS FATORES COMUNS COM OS MENORES EXPOENTES . O MÍNIMO MÚLTIPLO COMUM DE DUAS EXPRESSÕES ALGÉBRICAS É O PRODUTO DOS FATORES COMUNS E DOS FATORES NÃO COMUNS TOMADOS COM OS MAIORES EXPOENTES . 10 b) )1()1( 27m- )1(1)(m 3)1)(2m(m - )1( 1m 32m - 12 1 2 2 2 2 22 −+ −−= −+ ++−= − + ++ − mm m m m mm m (denominadores reduzidos através do MMC) c) 1 3116y )1)(1( 3y)3)(1(2y 1 31 1 32 2 2 − ++= +− ++= + + − + y y yyy y y y (numerador vezes numerador e denominador vezes denominador) d) 24 2b 2)2(b 1)(b 12 2)-2)(b(b 42 1 12 4b 1b 42b : 12 4 222 − −−= + + − += + + − −= + + − − b b bb b bb b ( a primeira fração foi multiplicada pelo inverso da segunda) As operações de potenciação e radiciação com frações algébricas seguem o mesmo procedimento já visto com números . Exercícios propostos: 1) Simplifique cada fração algébrica a seguir: a) 126 123 2 + − a a b) 44 2 − − x xx c) 2010 205 2 + − a a d) 33 33 1010 55 xyyx xyyx − − e) aa aaaa − −−+ 3 234 55 f) 9 12427 2 2 − +− a aa g) 882 12102 2 2 ++ ++ mm mm h) 42 162 2 3 ++ − xx x i) 1 1 2 − −−+ x xaax j) aaa aaa 212 710710 32 32 +++ +++ k) mmm mmm 2 32 23 23 −− ++ l) 3 2 33 1 a aa − ++ m) xyx xyx − + 2 2 n) 222 ycyxycx bxaybyax +++ +++ o) 43 168 2 2 −− +− nn nn p) 4 2 2 2 − −+ b bb 2) Determine o MDC e o MMC das seguintes expressões: a) 6x + 6 ; 12x2 – 12 e 3x + 3 b) ax + bx ; ay2 + by2 e a2y + aby c) 2x + 1 ; 4x + 2 e 4x2 + 2x d) ay – a ; by2 – b e 7y – 7 e) a2 – 1 ; a + 1 e a2 + 2a + 1 f) 5a2 – 5b2 ; a3 – 3a2 e a3 – 6a2 + 9a g) x2 – 1 ; x2 – 2x e x – 1 h) 6x2 – 12x + 6 ; 3x2 – 3 e 6x – 6 i) 12x2 + 12y2 ; 6x2 – 6y2 e 3x2 – 6xy + 3y2 j) x2 – 5x + 6 e x2 – 4 11 3) Efetue as seguintes operações com frações algébricas: a) b - a a - b 2 + + ba a b) a 1 - 3a 1 2 1 + a c) 3a 1 3 - a 2 9 2 2 + ++ − + a aa d) 1 -x 2x - 3 -3x 3 3 2 +x e) zx x- z yz z -y xy y - ++x f) 6x 7 -4x - 2 x 3 y - 2 2 −−+ + xx g) x y -x y y - +x h) b - a a - b - b 2 +a ai) 2a - 1 2 - 1 - a 1 - 1 1 +a j) xy x 2 y - x x y x y y - 22+++ k) 16 - b . ) b 4 ( 2 2 + a a l) + − + yx xyx x xyx 1812 64 . 4 32 2 3 2 m) + + + 33 2 4 - x 2x 2 2 2 x xx n) +− 4 - a 4 - 2 . 46b 12 - 3 22 2 b b a o) + + ++ 205 4 . 16 - 45 2 4 2 b b b bb p) − − + 9 63 . 4 63 2 m m nm q) − ++ + +− mn mm m mmnn 23 . 2 2 222 r) + + − −−+ 22 222 22 55 . 1 22 ma b b maama s) + +++ ++ yx bybxayax x x 33 . 442x 8 - 2 3 t) − +− 3b 15 -5x : 962 bybx xx u) ++ − −− 5 44a : 82 82 22 a a aa v) + + + 6y 3 4b 4bx - x : 4y - 2ab -ax 4b - 2 22 22 xx x x) + + 2x 14 7x : xxy 12 - 3 2 2 y x y) + ++ 9 1 - 27m : 1 3m- 1 3m 9 32m w) + 6 25 - m : 15 - 3m 25 10m - 22m z) + ++ + 63 1 - : 4 6a 2 a 2 2 32 a a a a 12 V) EQUAÇÕES LITERAIS : Em geral, uma equação possui incógnitas e coeficientes das incógnitas. Uma equação é algébrica quando os coeficientes das incógnitas são literais. No presente caso, consideraremos as equações de 1o e 2o graus com coeficientes literais. Exemplos: a) 2ax2 – (a + b)x - b2 = 0 (neste caso , a incógnita é x) b) 2 2)x(m 3 m 4 )( 2 +=+− xxnm (aqui também a incógnita é x ) c) (a – 2b)(y2 – 1) + (b2 – a2)y = 2y – 3 ( de incógnita y ) A resolução das equações algébricas é feita segundo os mesmos procedimentos das equações de coeficientes numéricos.Veja os exemplos a seguir. a) Resolver a equação a x - b 1 a 1 =+ b x de incógnita x . Resolução: Reduzindo os termos ao mesmo denominador , tem –se ab bx - a ab b =+ax ou ax + b = a - bx . Isolando no primeiro membro os termos em x , teremos ax + bx = a - b . Colocando-se x em evidência , temos x(a + b) = a – b , de onde b a b - a + =x . O conjunto solução é então S = { b a b - a + , com a + b ≠ 0 ou a ≠ -b, a ≠ 0, b≠ 0 } b) Resolver a equação 4x2 – 8ax + 3a2 = 0 de incógnita x . Resolução : Trata-se de uma equação do 2o grau em x . Então , temos ∆ = (-8 a)2 – 4.4.3 a2 = = 16 a2 e x = 8 4a 8a 8 16)8( 2 ±=±−− aa ⇒ x’ = 2 3a e x’’ = 2 a e , então, temos S = { 2 3a , 2 a }. Exercícios propostos: 1) Resolva cada equação literal a seguir, sendo x a incógnita . a) 6x + 2m = x + 3m b) ax – 2b = 2bx + a c) a(x – 1) – 3a(2 – x) = 2a + ax 13 d) 3m(5x + 1) = 10 + 3m e) ax + m2 = mx + a2 f) (a – b)x – 2a + (a + b)x = 0 g) 2 5 - 5m 2 1 - =xmx h) 2x 4 1 - =mx i) 5 x b 3 m - +=x j) b a x - 6 b a 2x 3 + = + + − ba x k) 2 b 2b a -x =+++ a bx l) 1 - a 4 2a 1 - a 1 x - 1 1 2 +=+ + − a x m) k(x + m) - n) -(x m) -k(x )( λλ +=+ nx 2) Determine o conjunto solução de cada equação a seguir. a) ax2 – mx = 0 ( a ≠ 0 ) b) x2 – (2a + b)x + 2ab = 0 c) ax2 + 2x = 0 d) a) (x - 2 += − xa a e) x2 - a 2 x - 0 2 3 2 =a f) a 2x - 2a b x - 2 = ab x g) 4a a) (x )( 22 =++− aa ax h) 3x2 - (3a 3 + b)x + ab 3 = 0 i) (a + 1)x2 - (2 + 3a)x + 2a = 0 j) x2 – (a – 2b)x - 2ab = 0 k) 2x2 - (a + 2b)x + ab = 0 l) x2 – (a 2 + b)x + ab 2 = 0 m) b x 2 += − xb ax n) 22 2 )12(a a x a-x axax ax − += + + − +
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