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FACULDADE ESTÁCIO NAZARÉ BASES MATEMÁTICAS PARA ENGENHARIA PROF.: SILVIO TADEU 1-POTÊNCIAÇÃO A potenciação indica multiplicações de fatores iguais. Por exemplo, o produto 4.4.4.4 pode ser indicado na forma 44. Assim, o símbolo na , sendo a um número inteiro e n um número natural maior que 1, significa o produto de n fatores iguais a a: fatores n n aaaaa ....... - a é a base; - n é o expoente; - o resultado é a potência. Por definição temos que: aaea 10 1 Lembre!! Número negativo elevado a expoente par fica positivo. (-3)² = -3.-3 = 9 (-1)10 = -1.-1.-1.-1.-1.-1.-1.-1.-1.-1=1 Número negativo elevado a expoente ímpar permanece negativo. (-3)5 = -3.-3.-3.-3.-3 = -243 (-1)9 = -1.-1.-1.-1.-1.-1.-1.-1.-1 = 1 O sinal negativo dentro dos parênteses indica uma base negativa e fora indica que após a potência devemos tomar o oposto. - (2)4 ≠ (-2)4 -(2.2.2.2) ≠ -2.-2.-2.-2 -16 ≠ 16 Perceba que o sinal faz parte da base quando está dentro dos parênteses Exemplos a) 2⁴ = 2 . 2 . 2 .2 = 16 b) (-7)² = (-7) . (-7) = +49 c) (-2)³ = (-2) . (-2) . (-2) = -8 d) (1/2)² = (1/2) . (1/2) = ¼ e) – (2)3 = - (2 . 2 . 2) = - 8 f) – (- 3)2 = - (-3) . (-3) = - 9 Exercícios de fixação 1) Calcule a) 7² = b) 4² = c) 2⁵ = d) 8¹ = e) 9⁰ = f) (-9)² = g) (-5)³ = h) (-1)⁷ = i) (-15)¹ = j) (-10)⁰ = k) (+3)⁴ = l) (-1)⁵ ⁶ = m) (-10)⁵ = 2) Calcule: a) 2⁵ = b) (-2)⁵ = c) -2⁵ = d) 2⁴ = e) (-2)⁴ = f) -2⁴ = g) –(-3)⁴ = h) –(-5)³ = i) –(+2)⁶ = 3) Calcule: a) (3/2)² = b) (-1/2)⁴ = c) (-1/3)³ = d) (-4/5)⁰ = e) (-5/9)¹ = f) (+7/8)¹ = g) (-1/2)⁵ = h) (-4/3)² = PROPRIEDADES DE POTÊNCIA A potência como algumas outras operações matemática possui uma série de propriedades, observe o quadro abaixo e verifica as propriedades e seus exemplos: Fonte: https://pt-static.z-dn.net/files/d7c/a0a75a68a44abc25f98f991da5e95ac0.png Exercícios de fixação 1)Calcule: a) 7⁻ ² = b) 5⁻ ³ = c) 2⁻ ⁴ = d) 2⁻ ⁵ = e) (-3)⁻ ² = f) –(-3)⁻ ² = 2)Calcule: a) (3/2)⁻ ² = b) (1/2)⁻ ³ = c) (2/3)⁻ ² = d) (-1/4)⁻ ² = e) (5/2)⁻ ³ = f) (-1/2)⁻ ⁴ = 3) Classifique como verdadeiro ou falso: a) 5⁷ . 5² = 5⁹ b) 3⁹ : 3⁴ = 3⁵ c) 8⁵ : 8⁻ ³ = 8² d) 7⁵ – 7³ = 7² e) 7⁶ ⁻ ⁵ = 7⁶ / 7⁵ f) (7³)² = 7⁵ g) ( 5 + 2 )² = 5² + 2² h) 3² + 3³ + 3⁵ = 3¹⁰ 4) Simplifique, aplicando a propriedades de potência: a) (3 . 7)⁵ . ( 3 .7 )² = 3⁷ . 7⁷ b) (5xy²) . (2x²y³) = 10x³y⁵ c) ( a² . b)² . (a . b)³ = a⁷ . b⁵ d) (7xy²)² . (x³y²)⁴ = 49x¹⁴ y¹² 1.3.3-POTÊNCIA A potenciação é uma aplicação da propriedade de potência em que a base é formada pelo produto de dois fatores. (2.104)3 = 23.(104)3 = 8.1012 2- Estudo dos Radicais: Objetivos a serem alcançados: - Calcular a raiz “n” de um número real não negativo; - Efetuar cálculos de expressões com a presença de radicais; - Simplificar radicais; - Comparar radicais; - Realizar operações com radicais: adição, subtração, multiplicação, divisão, potenciação e radiciação; - Aplicar as operações e as propriedades dos radicais para racionalizar os denominadores 2-RADICIAÇÃO A radiciação é a operação inversa da potenciação. De modo geral podemos escrever: abba nn 2n en Exemplos: √4 = 2, pois 2² = 4 3√8 = 2, pois 2³ = 8 Na raiz n a , temos: - O número n é chamado índice; - O número a é chamado radicando. Podemos relacionar a potência e o radical, uma vez que são operações inversas, através da relação. A relação pode ser utilizada nos dois sentidos, isto é, de radical para potência e de potência para radical. Uma vez que não conhecemos a raiz de um número, podemos através do processo de decomposição em fatores primos determiná-la com relativa facilidade. Vejamos: 3√64 Para iniciar devemos fatorar o número 64.Assim, encontramos que: 64 = 2.2.2.2.2.2 = 26. Substituindo na raiz temos: 3√64 = 3√26 Logo pela propriedade temos acima temos que: 3√64 = 3√26 = 26/3=2² = 4 Escrevendo o radicando na forma de potência divide-se o expoente pelo índice da raiz conservando a base. Agora, vamos calcular: √1024 Em alguns casos o expoente não será divisível pelo índice do radical assim realizamos a decomposição em parcelas onde uma é divisível, e portanto sai do radical, e outra não divisível e logo permanecerá no radical. Observe: Agora, faremos a 3√1024 Anotações: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ Perceba que a primeira parte é divisível pelo índice e por isso fica fora do radical, já a segunda não é divisível, mas é possível simplificar. Na forma literal, por exemplo: √x9 = x9/2 = √x8.x1 = x4√x 2.1-OPERAÇÕES COM RADICAIS 2.1.1-SOMA E SUBTRAÇÃO Quando temos radicais semelhantes (entenda semelhantes como radicais de mesmo índice e radicando) em uma adição algébrica, podemos reduzi-los a um único radical somando-se, ou subtraindo, os fatores externos desses radicais. Exemplos: 3√5+7√5-4√5 = √5.(3+7-4) = 6√5 -45√3 + 65√3 - 45√3 = (-4+6-4) 5√3 = -25√3 Obs.: Podemos dizer que estamos colocando em evidência os radicais que apareceram em todos os termos da soma. Se os radicais são diferentes, e não podemos reduzi-los, operamos somente os semelhantes e deixamos as parcelas de radicais diferentes, ou quando possível simplificamos para igualar; observe: 2√7 + 5√3 - 8√7 + √3 = (2-8) √7 + (5+1) √3 = -6√7 +6√3 √8 + √32 - √2 = √2³ + √25 - √2 = 2√2+4√2-√2 = 5√2 Exercícios de Fixação 1-Simplifique 1081061012 : 2-Determine as somas algébricas: a) 333 2 4 5 222 3 7 b) 3 5 5 5 2 5 6 5 c) 3333 382423825 d) 4545 610712678 3-Simplifique as expressões e calcule as somas algébricas: a) 452632203285 b) 729501518138528 c) 201010864812456 d) 10 4 1 250 4 1 90 2 3 e) 4444 24396248696 f) 33333 4 5 8 2216256 5 2 325 g) 555 248664 h) 333 125 24 10 729 375 81 64 81 4 Exercícios propostos 1-Calcule as somas algébricas: a) xxxx 6410 b) baba 144896814 c) 333 1000827 aa d) 4 944 5 3122 aaaaa e) aaaxaxa 434 32 f) baba 835 44 g) x xy x yx 81 10094 2 h) 4 4 544 4 1682 c a cbca 2.1.2-MULTIPLICAÇÃO Na multiplicação de radicais devemos considerar basicamente três casos, veremos cada um separadamente mas lembramos que eles podem aparecer associados em um problema. 1º CASO: Radicais que possuem o mesmo índice Devemos conservar o radical e multiplicar os radicandos normalmente. √5. √3. √2 = √5.3.2=√30 5√7.5√10.5√2 = 5√7.10.2 = 5√140 Anotações: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ 2º caso: Radicais com o mesmo radicando Neste caso podemos transformar o radical em potência e aplicar a propriedade de produto de potências de mesma base, podemos ainda ter casos em que os radicandos podem ser igualados. 3√3.5√3 = 31/3.31/5 = 3(5+3)/15 = 15√38 4√2.5√4 = 21/4.22/5 = 2(5+8)/20 = 20√313 Anotações: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ 3º caso: Radicais e radicandos diferentes Devemos encontrar o mínimo múltiplo comum entre os índices para igualá-los e depois procedemos como no primeiro caso; vejamos dois exemplos: √5.³√3 = 6√5³.6√3²=6√5³.3² Observe que o M.M.C. dos índices é 6, por isso ambos foram transformados para radical de índice 6. √5.4√2=4√52.4√2 = 4√5².2 Anotações: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ 2.1.3-DIVISÃO Para a divisão também veremos três casos básicos que são análogos aos da multiplicação. 1ºcaso: Radicais de mesmo índices. Nesta situação podemos dividir os radicandos normalmente ou deixá-los na forma de fração. √6÷√3 = √(6/3) = √2 4√4 ÷4√6 = 4√(4/6) = 4√2/3 Em algumas ocasiões será mais indicado deixar a resposta na forma de fração, como no exemplo acima. 2ºcaso: Radicandos iguais. O segundo caso pode ser reduzido a uma divisão de potencias de mesma base. √6 ÷ ³√6 = 61/2÷ 61/3 = 63/6-2/6 = 6√65 3ºcaso: Radicandos e índices diferentes. Assim como na multiplicação determinamos o M.M.C. dos índices e posteriormente aplicamos o 1° caso. √2 ÷ ³√3 = 6√2³ ÷ 6√3² = 6√8/9 OBS: Todas as operações que vimos podem ser aplicadas em ambos os sentidos da igualdade, de acordo com a necessidade. RADICAL DE RADICAL √ √ √𝐵 𝑃𝑁 𝑀 = √𝐵 𝑀.𝑁.𝑃 3-RACIONALIZAÇÃO DE DENOMINADORES Racionalizar o denominador de uma fração é transformar uma fração com denominador irracional em uma equivalente com denominador racional. Para abordarmos o assunto mais detalhadamente analisaremos alguns casos. Vejamos inicialmente um exemplo a expressão 1/√3. Considerando √3 = 1,732 (aproximadamente com três casas decimais), vamos encontrar o valor decimal da expressão1/√3: 1/√3 = Voltemos a considerar a expressão 1/√3: Usando a propriedade da equivalência das frações, multiplicamos o numerador e o denominador dessa fração pelo mesmo número √3, calculando, a seguir, o valor decimal do resultado: 1/√3 = Como você pôde observar, as expressões 1/√3 e √3/3 são equivalentes e obtivemos o mesmo resultado decimal: 0,577. Porém, você deve ter notado que foi muito mais simples dividir √3 por 3 do que 1 por √3. Por esse motivo, usamos a racionalização transformando 1/√3 em √3/3, no qual o denominador é um número racional. 1ºcaso: Raiz Quadrada Vamos tornar racional o denominador da expressão1/√7. Se multiplicarmos o denominador √7 por √7, teremos: √7. √7 = √49 = √7² = 7 Por esse motivo, dizemos que √7 é o fator racionalizante da expressão1/√7. Conhecendo o fator racionalizante, vamos, então, multiplicar o numerador e o denominador da expressão dada pelo fator racionalizante e teremos: 1 √7 = 1 √7 ∙ √𝟕 √𝟕 = √7 √72 = √7 7 Racionalizando o denominador da expressão 5 3√10 . Se multiplicarmos3√10 por √10, teremos3. √10. √10 = 3. √10² = 3.10 = 30. Então, dizemos que √10 é o fator racionalizante da expressão 5 3√10 . 2ºcaso: Radical com índice maior que 2 Vamos tornar racional o denominador da expressão 1 √𝑎2 5 , com 𝑎 > 0. Expressão equivalente com o denominador racional Quando o índice do radical for diferente de 2, devemos ter um pouco mais de cuidado para achar o fator racionalizante. Na expressão 1 √𝑎2 5 , o fator racionalizante é dado por √𝑎5−2 5 = √𝑎3 5 . Então, teremos: 1 √𝑎2 5 = 1 √a2 5 ∙ √𝐚𝟑 𝟓 √𝐚𝟑 𝟓 = √𝑎3 5 √𝑎2 ∙ 𝑎3 5 = √𝑎3 5 √𝑎5 5 = √𝑎3 5 𝑎 Racionalizar o denominador da expressão 21 √35 7 . Nessa expressão, o fator racionalizante é √37−5 7 = √32 7 . Então, teremos: 21 √35 7 = 21 √35 7 ∙ √32 7 √32 7 = 21√32 7 √35 ∙ 32 7 = 21√32 7 √37 7 = 21√32 7 3 = 7√32 7 3ºcaso: Soma de radicais Vamos tornar racional o denominador da expressão 1 √5+√2 . Lembrando da regra dos produtos notáveis, observamos que: (√5 + √2) ∙ (√5 − √2) = (√5) 2 − (√2) 2 = 5 − 2 = 3 Produto da soma pela diferença de dois termos. Então, você nota que o fator racionalizante da expressão dada é (√5 - √2). 1 √5 + √2 = 1 √5 + √2 ∙ (√𝟓 − √𝟐) (√𝟓 − √𝟐) = (√5 − √2) (√5) 2 − (√2) 2 = = √5 − √2 5 − 2 = √5 − √2 3 Racionalizar o denominador da expressão 2+√2 2−√2 . Considerando o exemplo anterior e observando a expressão dada, dizemos que o fator racionalizante dessa expressão é (2 + √2). 2 + √2 2 − √2 = 2 + √2 2 − √2 ∙ (2 + √2) (2 + √2) = 4 + 2√2 + 2√2 + √22 (2)2 − (√2) 2 = Expressão equivalente com o denominador racional 4 + 2√2 + 2√2 + 2 4 − 2 = 6 + 4√2 2 = 2(3 + 2√2) 2 = 3 + 2√2 Exercícios de fixação 1-Calcule a) 737576 b) 18250325 c) 333 3524812 d) 2354 e) 55 223 f) 3234 g) 52 108 2-Simplifique os radicais e efetue: a) 33 8822 xxxx b) 3333 19224323434 c) 32 5334 xxxxyxy 3-Efetue: a) 32 9423 xxaxxxa b) aaaaa 335 445 c) 3216450253842 xxx d) 32 373 aaaabab 4-Escreva na forma mais simplificada: a) xx. b) xx3 c) aa 7 d) x x3 e) 2 3 x x f) 43.xx g) 7.xx h) 3 43 aa i) aa4 j) 23 aa k) 425 b 5-Efetue as multiplicações e divisões: a) 4 223 5 .. baaba b) 22 3 2 4.4 xaxa c) xx . 10 3 d) yxyxxy 33 22 .. e) 43 aaa f) 3 3 5 a a 6-Efetue: a) 8 3 4 2 a a b) 4 5 6 23 ba ba c) 3 4 32 xy yx d) 4 6 9 272 e) 43 3 1 53 bbb f) 4 6 25.5 125.3 7-Torne racional o denominador das seguintes expressões: a) 2 √6 . b) 6 √3 . c) √3 √5 . d) 20 3√3 . e) 7√3 2√7 . f) 1−√3 √3 . g) √2+√5 √5 . h) 3−√2 √2 . 8-Sabendo que 𝑥 e 𝑦 são números reais positivos, racionalize o denominador das seguintes expressões: a) 𝑥 √𝑥 . b) 𝑥 2√𝑦 . c) 𝑥𝑦 5√𝑥 . d) 𝑥√𝑦 𝑦√𝑥 . 9-Escreva na forma mais simples possível as expressões: a) √ 2 11 . b) √ 5 3 . c) √ 1 2 . d) √ 3 8 . e) √0.9. f) √0,3. Referências PROJETO ARARIBÁ PLUS. Matemática. 4 ed. São Paulo: Moderna,2015 . (Obra coletiva concebida, desenvolvida e produzida pela Editora Moderna). BIANCHINI, Edwaldo. Matemática. 7. ed. São Paulo: Moderna, 2011. CASTRUCCI, Benedito; GIOVANNI, Jose Ruy; GIOVANNI JR., José Ruy. Conquista da Matemática. 3.ed.São Paulo: FTD, 2015 DANTE. Tudo é Matemática. São Paulo: Ática, 2011. GIOVANNI, José Ruy ; GIOVANNI, José Ruy. Pensar & descobrir. São Paulo: FTD, 2010. IMENES, Luiz Marcio; LELLIS, Marcelo. Matemática. São Paulo: Moderna, 2012. IEZZI, Gelson; DOLCE, Osvaldo; MACHADO, Antonio. Matemática e Realidade. São Paulo: Atual, 2013. RIBEIRO, Jackson da Silva. Projeto Radix: matemática. São Paulo: Scipione, 2013. TOSATTO, Claudia Mirian, et al. Matemática. Curitiba: Positivo, 2005. MORI, Iracema; ONAGA, Dulce Satiko. Matemática ideias e desafios.16. ed. São Paulo: Saraiva, 2011
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