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8o. ano Volume 4 ooo Matemática Livro do professor Livro de atividades Equações 29 10 11 Proporcionalidade 15 Contagem e probabilidade 29 © Sh ut te rs to ck /Y el lo w C at 2 Livro de atividades 9 Equações Resolução de equações Em geral, resolver uma equação é encontrar todos os valores da incógnita que satisfazem a igualdade im- posta no problema. Denominamos tais números de soluções ou raízes da equação. Para resolvermos equações, usamos os princípios de equivalência (princípio aditivo e princípio multiplicativo) estudados em anos an- teriores. Relembre-os. Princípio aditivo: ao adicionarmos ou subtrairmos um número de ambos os membros de uma equação, sua solução não se altera. Princípio multiplicativo: ao multiplicarmos ou dividirmos ambos os membros de uma equação por um número não nulo, sua solução não se altera. Equações podem apresentar uma, nenhuma ou várias soluções. Isso dependerá do tipo de igualdade en- contrada ao resolvermos problemas que estamos trabalhando. Fração geratriz Todo número racional ou tem uma representação decimal finita ou tem uma representação decimal infinita periódica (chamada de dízima periódica). Essas duas representações podem ser traduzidas como quocientes entre dois números inteiros. No caso de uma dízima periódica, esse quociente se chama fração geratriz. No caso da dízima periódica, chamamos de período os dígitos que se repetem e abreviamos a representa- ção do número colocando um traço horizontal sobre o período. Por exemplo, representamos o número 2 11 como 0,181818... ou por 0 18, (pois 18 é seu período). Podemos encontrar a fração geratriz de uma dízima resolvendo uma equação do 1º. grau. Veja os exemplos a seguir. a) Encontre a fração geratriz da dízima periódica simples 0 272727, ...=0 27, . Resolução: Denominando x 0 272727, ..., usamos o princípio multiplicativo de forma conveniente fazendo 100 27 272727x , ... Podemos agora subtrair da nova igualdade a antiga, membro a membro: 100 27 272727 0 272727x x� � �, ... , ... Assim, cancelamos todos os infinitos dígitos da parte decimal e obtemos 99 27x . Dividindo ambos os membros por 99, encontramos a geratriz desejada x 27 99 3 11 . 3 Matemática – 8o. ano – Volume 4 b) Encontre a fração geratriz da dízima periódica composta 0 15222 0 152, ... , . Resolução: Lembre-se de que uma dízima periódica composta é formada por uma parte que não se repete seguida do período. Denominando x 0 15222, ..., multiplicamos ambos os membros por 100 para obtermos uma dízima perió- dica simples: 100x = 15,222... Agora, separamos a parte inteira da decimal do número do segundo membro: 100x = 15 + 0,222... Já sabemos como encontrar a fração geratriz da dízima 0 2, . Dessa forma, substituímos 0,222... por sua fração geratriz e resolvemos a equação: 100 15 2 9 x � � 100 135 9 2 9 x � � 100 137 9 x x 137 900 Equação do 1o. grau com duas incógnitas Podemos relacionar duas grandezas a uma equação do 1º. grau do tipo ax by c� � , onde a, b e c são cons- tantes apropriadas e x e y representam as variáveis. Em um contexto geral, podemos dizer que uma equação do 1º. grau com duas incógnitas apresenta uma infinidade de soluções. Graficamente, podemos representar todos os pares ordenados (x, y) que satisfazem a equação ax + by = c como sendo pontos dispostos em linha reta. Dependendo da situação, somente parte dessa reta (ou mesmo alguns pontos) pode ser solução do problema. Sistemas de equações do 1o. grau com duas incógnitas Um sistema de equações é aquele em que as incógnitas satisfazem, simultaneamente, todas as equações dadas. Ao analisarmos geometricamente no plano cartesiano um sistema que apresenta solução, vemos que as duas equações do tipo ax + by = c formam retas que se intersectam em um único ponto. Esse ponto é a solução do sistema, pois pertence tanto ao gráfico de uma equação quanto ao gráfico da outra. Como essas retas se cruzam apenas uma vez, a solução é única. Para encontrar a solução do sistema linear, podemos aplicar vários métodos, entre os quais destacamos: o método da substituição e o método da adição. Método da substituição O esquema a seguir resume como aplicamos esse método. Isole uma das incógnitas em uma das equações. Substitua a expressão encontrada na outra equação. Resolva a equação que agora tem apenas uma incógnita, encontrando seu valor. Substitua o valor encontrado em uma das equações com duas incógnitas para determinar o valor da outra incógnita. Confira o resultado. 4 Livro de atividades Método da adição O método da adição consiste em utilizar as operações elementares (multiplicar ou dividir por número di- ferente de zero uma equação; adicionar ou subtrair equações) com o objetivo de eliminar uma das incógnitas que compõem o sistema de equações. Observe o fluxograma a seguir, que nos ajuda a aplicar corretamente esse método. Atenção! Independentemente do método que você prefira usar, sempre é uma boa estratégia verificar o resultado. Para isso, substitua a solução encontrada nas duas equações originais do sistema. Se as duas igualdades forem verdadeiras, então a solução é a correta. A resolução de um sistema de equações do 1º. grau com duas incógnitas se encaixa em uma destas três situações: Sistema possível e determinado – as retas que representam cada equação se intersectam em um único ponto. Sistema possível e indeterminado – ocorre quando chegamos a uma igualdade verdadeira que independe das incógnitas. As retas que representam esses gráficos se sobrepõem. Sistema impossível – ocorre quando chegamos a uma igualdade falsa. As retas que representam esses gráficos são paralelas (não têm ponto comum). Resolva a equação que agora tem apenas uma incógnita, encontrando seu valor. Substitua o valor encontrado em qualquer equação que tenha as duas incógnitas. Fim Confira o resultado. Some as duas equações, membro a membro, encontrando uma nova equação com apenas uma incógnita. Início As duas equações estão escritas de forma que basta somá-las para eliminar uma das incógnitas? NÃO SIM Multiplique ou divida uma equação (ou as duas equações) por um número que possibilite eliminar uma das incógnitas ao somarmos as equações. y x y x y x 5 Matemática – 8o. ano – Volume 4 3 75 02x � � 3 75 075 752x � �� � 3 752x 3 75 3 3 2x x 2 25 x � � 25 x � �5 Pelo princípio aditivo, adicionamos 75 aos dois membros, sem alterar a igualdade. Pelo princípio multiplicativo, dividimos por 3 os dois membros, sem alterar a igualdade. Usamos a raiz quadrada, pois ela é a operação inversa de elevar ao quadrado. Equações polinomiais do 2o. grau do tipo ax2 = c Denominamos equação do 2º. grau aquela em que a incógnita aparece elevada ao expoente 2. A equação do tipo ax c2 , em que a e c são números, sendo a 0, é chamada de equação incompleta do 2º. grau. Para resolver esse tipo de equação, é importante observar os sinais das constantes envolvidas. Atenção! Esteja atento na hora de finalizar a resolução de uma questão, pois em várias situações existem restrições para as soluções encontradas. Por exemplo, se estamos tratando de comprimento, não faz sentido um valor negativo como solução. Resolução de equações 1. Para resolver uma equação do 1º. grau com uma incógnita, usamos o princípio aditivo e o princípio multiplicativo. Em cada passo da resolução das equações a seguir, assinale o princípio usado. Veja o modelo. Atividades Modelo: Resolva a equação 5 7 2 8x x� � � . 1º. passo 5 7 2 82 2x xx x� � � �� � �( ) ( ) 3 7 8x � � � Foi usado o princípio ( X ) aditivo. ( ) multiplicativo. 2º. passo 3 7 87 7x � � �� � � �( ) ( ) 3 15x � � Foi usado o princípio ( X ) aditivo. ( ) multiplicativo. 3º. passo 3 15 1 3 1 3 x �� � � � � � � � �� � x � �5 Foi usado o princípio ( ) aditivo. ( X ) multiplicativo. 6 Livro de atividades a) Resolva a equação 2 13 1 5x x� � � . 1º. passo 2 13 1 513 13x x� � �� � 2 145x x� � Foi usado o princípio ( X ) aditivo. ( ) multiplicativo. 2º. passo 2 14 55 5x xx x� �� � 7 14x Foi usado o princípio ( X ) aditivo. ( ) multiplicativo. 3º. passo 7 14 1 7 1 7 x �� � � � � � � � �� x 2 Foi usado o princípio ( ) aditivo. ( X ) multiplicativo. b) Resolva a equação x x 3 2 6 7 2 � � � . 1º. passo x x 3 2 6 7 2 6 6�� � � � � � � � � �� � 2 12 21x x� � � Foi usado o princípio ( ) aditivo. ( X ) multiplicativo. 2º. passo 2 12 2112 12x x� � �� � 2 9x x� � Foi usado o princípio ( X ) aditivo. ( ) multiplicativo. 3º. passo 2 9x xx x� � � �� �( ) ( ) x � �9 Foi usado o princípio ( X ) aditivo. ( ) multiplicativo. 2. Vovô Pedro gosta muito de brincar usando a Matemática. Com a ajuda das equações, ele consegue calcular números mentalmente. Leia o diálogo entre ele e seu neto João. Primeira situação: ENCONTREI 205. PENSE EM UM NÚMERO, SOME 13 AO NÚMERO PENSADO, MULTIPLIQUE TUDO POR 3 E DEPOIS SOME 1. QUAL RESULTADO VOCÊ ENCONTROU AO FAZER AS CONTAS? ©Shutterstock/NotionPic 7 Matemática – 8o. ano – Volume 4 Ajude vovô Pedro a descobrir o número em que João pensou. Denominando de x o número pensado, podemos construir a seguinte equação: ( )x� � � �13 3 1 205 A seguir, vamos resolvê-la. Temos: 3 39 1 205x� � � 3 165x x 55 João pensou no número 55. Segunda situação: Em que número João pensou? Denominando de x o número pensado, podemos construir a seguinte equação: ( )x x � � � � �7 5 2 9 1 A seguir, vamos resolvê-la. Temos: 5 35 2 9 1x x � � � � 5 2 1 35 9x x � � � � 10 2 2 27 x x � � 9 2 27 x 9 54x x 6 João pensou no número 6. 3. Resolva as equações a seguir. a) 3 1 2 3 7 5x x x� � � � � 5 1 7 2x x� � � 5 1 1 7 2 1x x� � � � � 5 7 1x x� � 5 7 7 7 1x x x x� � � � � ��2 1x ( ) ( )� � �� � � � � � � � � � � �2 1 2 1 1 2 x x 1 2 b) 5 7 3 4 1 2x x x� � � �( ) 8 7 4 8x x� � � 8 8 7 4 8 8x x x x� � � � � � �7 4 Encontramos um absurdo, pois a igualdade é falsa independentemente do valor de x. Assim, essa equação não tem solução. ENCONTREI O NÚMERO 1. PENSE EM UM NÚMERO, SUBTRAIA 7 DO NÚMERO PENSADO, MULTIPLIQUE TUDO POR 5, SUBTRAIA A METADE DO NÚMERO PENSADO E DEPOIS SOME 9. QUAL RESULTADO VOCÊ ENCONTROU AO FAZER AS CONTAS? ©Shutterstock/NotionPic 8 Livro de atividades c) x x x 3 7 8 1 6 4 6� � � � �( ) x x x 3 7 8 2 3 1� � � � � x x 3 7 7 3 � � � x x x x 3 3 7 7 3 3 � � � � � 7 = 7 Encontramos uma igualdade verdadeira que inde- pende de x, assim concluímos que a equação é in- determinada. d) ( ) ( ) ( ) ( )x x x x� � � � � � �3 2 7 1 x x x x x x x x x x 2 2 2 2 2 3 6 7 7 6 6 7 � � � � � � � � � � � � � � � �x x6 6 7 � � � � � �x x x x6 6 6 6 7 � � ��7 6 7x � � � �� �7 6 6 7 6x � ��7 1x ( ) ( )� � �� � � �� � � � � � � �7 1 7 1 1 7 x x 1 7 4. (ENEM) a) 4,0 m e 5,0 m. b) 5,0 m e 6,0 m. c) 6,0 m e 7,0 m. X d) 7,0 m e 8,0 m. e) 8,0 m e 9,0 m. Denominando o alcance do primeiro salto de x, os saltos seguintes terão alcance x – 1,2 e (x – 1,2) – 1,5, nessa se- quência. A meta atingida deve ser a soma desses três alcances, ou seja, deduzimos a equação x + x – 1,2 + x – 2,7 = 17,4. Assim: 3x – 3,9 = 17,4 3x = 21,3 x 21 3 3 , x = 7,1 Portanto, o alcance do primeiro salto teria de estar entre 7,0 m e 8,0 m. 5. (OBMEP) Após lançar 2 014 vezes uma moeda, Antônio contou 997 caras. Continuan- do a lançar a moeda, quantas caras seguidas ele deverá obter para que o número de caras fi- que igual à metade do núme- ro total de lançamentos? a) 10 b) 15 X c) 20 d) 30 e) 40 Vamos denotar como x o número de caras consecutivas tiradas após os 2 014 lançamentos. Pelo enunciado do problema, a relação entre o número de caras e o número total de lançamentos é expressa pela equação x x � � � 997 2 014 2 . Resolvendo-a, temos: 2 997 2 014( )x x� � � 2x + 1 994 = 2 014 + x 2x – x = 2 014 – 1 994 x = 20 Assim, devem ser obtidas 20 caras seguidamente. 6. (ENEM) Um grupo de 50 pessoas fez um or- çamento inicial para organizar uma festa, que seria dividido entre elas em cotas iguais. Ve- rificou-se ao final que, para arcar com todas as despesas, faltavam R$ 510,00, e que 5 no- vas pessoas haviam ingressado no grupo. No acerto foi decidido que a despesa total seria dividida em partes iguais pelas 55 pessoas. O Salto Triplo é uma modalidade do atletismo em que o atleta dá um salto em um só pé, uma passada e um salto, nessa ordem. Sendo que o salto com impulsão em um só pé será feito de modo que o atleta caia primeiro sobre o mesmo pé que deu a impulsão; na passada ele cairá com o outro pé, do qual o salto é realizado. Disponível em: www.cbat.org.br (adaptado). Um atleta da modalidade Salto Triplo, depois de estudar seus movimentos, percebeu que, do segundo para o primeiro salto, o alcance diminuía em 1,2 m, e, do terceiro para o se- gundo salto, o alcance diminuía 1,5 m. Que- rendo atingir a meta de 17,4 m nessa prova e considerando os seus estudos, a distância al- cançada no primeiro salto teria de estar entre 9 Matemática – 8o. ano – Volume 4 Quem não havia ainda contribuído pagaria a sua parte, e cada uma das 50 pessoas do gru- po inicial deveria contribuir com mais R$ 7,00. De acordo com essas informações, qual foi o valor da cota calculada no acerto final para cada uma das 55 pessoas? a) R$ 14,00. b) R$ 17,00. c) R$ 22,00. X d) R$ 32,00. e) R$ 57,00. Considere como x o valor da cota calculada no acerto final. Para a despesa ser quitada, os 510 reais deveriam ser pagos com 7 reais dos 50 participantes iniciais mais as cotas dos novos participantes. Os dados fornecidos pelo problema nos permitem estabelecer a seguinte equação: 50 ⋅ 7 + 5x = 510 5x + 350 = 510 5x = 160 x = 32 A cota final será de R$ 32,00. 7. Encontre as frações geratrizes das dízimas pe- riódicas a seguir. a) 0 272727 0 27, ... , Seja x = 0,272727... = 0 27, Segue que 100x = 27,272727... Subtraindo a última equação da primeira, membro a membro, temos: 99x = 27 x 27 99 3 11 b) 2 777 2 7, ... , Separamos a parte inteira da decimal periódica: 2,777... = 2 0 777, ... x ��� Calculemos o valor de x. Sabemos que: 10x = 7,777... Assim, 10x – x = 7,777... – 0,777... 9x = 7 x 7 9 Finalmente, temos: 2 777 2 7 9 25 9 , ...� � � c) 0 1121212 0 112, ... , Considere x = 0,1121212... Vamos multiplicar esse valor por 1 000 para obtermos uma dízima periódica simples: 1 000x = 112,121212... Agora, podemos separar a parte inteira da decimal periódica, recaindo no caso do item b: 1000 112 0 121212 x � � , ... 1000 112 12 99 x � � 1000 11088 12 99 x � � 1000 11 100 99 x x 11 100 99 000 x 111 990 37 330 d) 3 040404 3 04, ... , Separamos a parte inteira da decimal periódica: 3,040404... = 3 0 040404, ... x � �� �� Calculemos o valor de x. Sabemos que: 100x = 4,040404... Assim, 100x – x = 4,040404... – 0,040404... 99x = 4 x 4 99 Finalmente, temos: 3 040404 3 4 99 301 99 , ...� � � Equação do 1o. grau com duas incógnitas 8. Considere a equação 2x + y = 6. a) Determine duas soluções dessa equação. Sugestões de resposta: (0, 6) e (3, 0). 10 Livro de atividades b) Esboce o gráfico que representa todas as soluções dessa equação no plano cartesia- no a seguir. 4 3 2 1 –3 –3 –2 –2 –1 –1 0 1 2 3 4 x 5 6 y c) O ponto (3, 0) pertence ao gráfico dessa equação? Sim. d) O ponto (0, 5) pertence ao gráfico dessa equação? Não. e) O par ordenado (2, 2) é solução da equa- ção? Sim. f) O par ordenado (–37, 80) é solução da equação? Sim, pois . 9. (ENEM) Um terreno retangular de lados cujas medidas, em metro, são x e y será cercado para a construção de um parque de diversões. Um dos lados do terreno encontra-se às mar- gens de um rio. Observe a figura. Para cercar todo o terreno, o proprietário gasta- rá R$ 7.500,00. O material da cerca custa R$ 4,00 por metro para os lados do terreno paralelos ao rio, e R$2,00 por metro para os demais lados. 2 37 80 74 80 6� � � �� � �( ) x y Nessas condições, as dimensões do terreno e o custo total do material podem ser relacio- nados pela equação X a) 4 2 7 500( )x y� � b) 4 2 7 500( )x y� � c) 2 7 500( )x y� � d) 2 4 7 500( )x y� � e) 2 2 7 500( )x y� � 10. Esboce os gráficos das equações. a) 3 2 12x y� � 4 3 2 1 –1 –1 0 1 2 3 4 5 6 x y 5 6 7 8 b) 2 5x y� � 3 2 1 –4 –5 –3 –2 –1 –1 0 1 2 3 4 5 6 x y Custo dos lados paralelos ao rio: 4x + 4x = 8x Outros lados: 2y + 2y = 4y Custo total: 8x + 4y = = 4(2x + y) = 7 500 11 Matemática – 8o. ano – Volume 4 11. Faça o que se pede em cada item, considerando que todas as equações envolvidas sejam equações do 1.º grau com duas incógnitas. a) Encontre duas equações cuja solução comum seja apenas o ponto (4, 1). b) Determine uma equação de tal maneira que toda solução dela também seja solução da equação x – y = 6. c) Indique uma equação cujas soluções nunca serão soluções da equação x + y = 2. Sistemas de equações do 1o. grau com duas incógnitas 12. (OBMEP) Juliana tem oito cartões de papel retangulares iguais. Se ela enfileirar todos os cartões jun- tando lados de mesma medida, ela pode obter um retângulo de perímetro 236 cm ou um retângulo de perímetro 376 cm. Qual é a área de cada cartão? a) 66 cm2 b) 132 cm2 c) 198 cm2 X d) 264 cm2 e) 330 cm2 Considere x a medida do maior lado do retângulo e y a medida do menor lado. Podemos dispor, segundo o enunciado, os cartões da seguinte maneira (as imagens são representativas e estão fora de escala): 8y x Ou assim: 8x y Pode-se estabelecer assim o seguinte sistema de equações: 2 8 236 2 8 376 � � � � � � � � ( ) ( ) x y y x x y x y � � � � � � 8 118 8 188 Na primeira equação, temos x = 118 – 8y. Substituindo na ou- tra equação, temos: 8 118 8 188 944 63 188 12 ( )� � � � � � y y y y Segue assim que x = 118 – 8 ⋅ 12 = 22. A área de cada retângulo é calculada por x ⋅ y. Assim, x y cm� � � �22 12 264 2. 13. Veja as duas situações envolvendo uma estante, um livro e um vaso com flores. Basta encontrar um sistema de equações que tenha como solução o ponto (4, 1). Uma sugestão são as equações x + y = 5 e x – y = 3 (dois números que somados resultam em 5 e o maior subtraído do menor resulta em 3). Basta encontrar um sistema de equações possível e indeterminado cuja primeira equação é x – y = 6. Nesse caso, pode-se construir uma equação equivalente à primeira ao multiplicá-la por um número não nulo qualquer. Por exemplo, a equação 2x – 2y = 12 satisfaz o problema. Basta encontrar um sistema de equações impossível cuja primeira equação é x + y = 2. Nesse caso, por exemplo, a equação x + y = 3 satisfaz o problema, pois é impossível que a soma de dois números seja igual a 2 e 3 simultaneamente. Qual é a altura da estante, em centímetros? Considerando as incógnitas l para a espessura do livro, e para a altura da estante e v para a altura do vaso com flores, temos, na primeira situação, a relação e + l – v = 154. Na segunda situação, temos e + v – l = 206. Observe que as incógnitas l e v se cancelam ao somarmos as duas equa- ções. Dessa forma, segue que: ( ) ( )e l v e v l e e � � � � � � � � � 154 206 2 360 180 Assim, a altura da estante é de 180 centímetros. Di vo . 2 01 9. D ig ita l. 154 cm 206 cm 12 Livro de atividades 14. Em uma fazenda, há galinhas e porcos, totali- zando 41 cabeças e 110 pés. Quantas galinhas e porcos há nessa fazenda? Considerando x o número de galinhas e y o número de porcos, o enunciado permite estabelecer duas relações (equações). Em relação ao total de cabeças, temos x y� � 41. Em relação ao total de pés, basta verificar que galinhas e porcos têm 2 e 4 pés, respectivamente. Assim, temos 2 4 110x y� � . O sistema formado será: x y x y � � � � � � 41 2 4 110 Podemos dividir a segunda equação por (–2) e em segui- da somá-la com a primeira equação: � � � � � �� � � �� � �� � x y x y y y 41 2 55 14 14 Assim, substituímos o valor de y em uma das equações e encontramos o valor de x: x + y = 41 x + 14 = 41 x = 27 Na fazenda, há 27 galinhas e 14 porcos. 15. (OBMEP) Para ir com Maria ao cinema, João pode esco- lher dois caminhos. No pri- meiro, ele passa pela casa de Maria e os dois vão juntos até o cinema; nesse caso, ele anda sozinho 2 3 do caminho. No se- gundo, ele vai sozinho e encontra Maria na frente do cinema; nesse caso ele anda 1 km a menos que no primeiro caminho, mas o do- bro do que Maria terá que caminhar. Qual é a distância entre a casa de Maria e o cinema? X a) 1 km b) 2 km c) 3 km d) 4 km e) 6 km Considere x a distância entre as casas de João e Maria e y a distância da casa de Maria ao cinema. No primeiro caminho, João anda uma distância de (x + y) quilômetros. Nesse caminho, ele anda sozinho x x y� � � 2 3 ( ) quilômetros. No segundo caminho, ele anda (x + y – 1) quilômetros. Mas também anda o dobro do que Maria, ou seja, 2y qui- lômetros. Então, temos a igualdade x + y – 1 = 2y. Dessas igualdades, queremos determinar o valor de y. Podemos então isolar o valor de x na primeira equação e substituir seu valor na segunda equação: x x y x x y x y � � � � � � 2 3 3 2 2 2 ( ) x + y – 1 = 2y 2y + y – 1 = 2y y = 1 A distância da casa de Maria até o cinema é de 1 km. 16. (OBMEP) Numa folha quadrada de papel de 30 cm de lado, branca de um lado e cinza do outro, marcou-se um quadrado ABCD em li- nhas pontilhadas, como na figura 1. A folha foi dobrada ao longo das linhas pontilhadas e o resultado está mostrado na figura 2, onde a parte cinza é um quadrado de área 144 cm2. yx x x x y y y AP D B C Figura 1 Figura 2 Qual é o comprimento do segmento PA? X a) 21 cm b) 22 cm c) 23 cm d) 24 cm e) 25 cm Sejam x e y as medidas (em cm) de PA e PD, respectiva- mente. Analisando a imagem, concluímos que x + y = 30. Observe que o lado do quadrado menor (cinza) da fo- lha dobrada será (x – y). Como a área desse quadrado é 144 cm2, seu lado mede 12 cm. Assim, x − y = 12. Somando as equações, encontramos 2x = 42 e, assim, PA = x = 21 cm. 13 Matemática – 8o. ano – Volume 4 19. (OBMEP) Oito vasos iguais, encaixados, for- mam uma pilha de 36 cm de altura, como na figura. Dezesseis vasos iguais aos primeiros, também encaixados, formam outra pilha de 60 cm de altura. Qual é a altura de cada vaso? X a) 15 cm b) 16 cm c) 18 cm d) 20 cm e) 22 cm Sejam x a altura de um vaso e y a altura apenas da borda desse vaso. Observando a imagem, deduzimos que x + 7y = 36. Para um empilhamento de 16 vasos, teremos uma rela- ção análoga à primeira, pois cada vaso acrescentado au- menta uma unidade em y. Dessa forma, concluímos que x + 15y = 60. Temos o seguinte sistema de equações: x y x y � � � � � � 7 36 15 60 Da primeira equação, segue que x = 36 – 7y. Substituindo- -a na segunda equação, temos: 36 – 7y + 15y = 60 y = 3 Substituindo o valor de y na primeira equação, segue que x = 15. Assim, cada vaso tem 15 centímetros de altura. 20. (OBMEP) Na volta de uma pescaria, Pedro disse para Carlos: “Se você me der um de seus peixes, eu ficarei com o dobro do número de peixes com que você vai ficar”. Carlos respon- deu: “E se, em vez disso, eu jogar um de seus peixes no rio, ficaremos com o mesmo núme- ro”. Quantos peixes eles pescaram ao todo? 17. (OBMEP) A balança da figura está equilibra- da. Os copos são idênticos e contêm, ao todo, 1 400 gramas de farinha. Os copos do prato da esquerda estão completamente cheios e os copos do prato da direita estão cheios até metade de sua capacidade. Qual é o peso, em gramas, de um copo vazio? a) 50 b) 125 c) 175 X d) 200 e) 250 Vamos denotar a capaci- dade de 1 copo como sen- do x (gramas de farinha) e a massa do copo vazio como y (em gramas). Pela quantidade total de fari- nha, estabelecemos a pri- meira equação: 2 3 2 1 400x x� � Temos: 7 2 1 400x x = 400 g Com a balança equilibra- da, estabelecemosa se- gunda equação: 3 1 2 2 3 2 3 2 2 3 2 2 3 2 x y x y x y x y y y x x �� � � � � � � � � � � � ( ) y y� � � � 1 2 400 200 Assim, o copo vazio tem massa de 200 gramas. 18. (OBMEP) Um grupo de amigos acabou de comer uma pizza. Se cada um der R$ 8,00 fal- tarão R$ 2,50 para pagar a pizza e se cada um der R$ 9,00 sobrarão R$ 3,50. Qual é o preço da pizza? a) R$ 45,50 b) R$ 48,50 X c) R$ 50,50 d) R$ 52,50 e) R$ 54,50 Considere x o número de amigos e y o preço da pizza (em reais). Do enuncia- do, deduzimos as seguintes equações: y x y x � � � � � � 8 2 5 9 3 5 , , Podemos substituir o valor de y da primeira equação na outra e obter a equação 8x + 2,5 = 9x – 3,5. Resolvendo-a, obtemos x = 6. Substi- tuindo esse valor em qualquer equação, obtemos y = 50,50. Assim, a pizza custa R$ 50,50. 7y x 36 cm 14 Livro de atividades a) 5 b) 7 c) 8 X d) 9 e) 11 Sejam x o número de peixes de Pedro e y o de Carlos. Do enunciado, temos o seguinte sistema de equações: x y y x � � � � � � � 1 2 1 1 ( ) Veja que o método da adição é impraticável nesse caso, pois esse sistema não está na forma usual, isto é, as equa- ções que o compõem não estão na forma ax + by = c. Antes de resolvê-lo, podemos deixar as equações nesse formato. Não é um passo obrigatório, ficando ao critério do professor a necessidade de deixar o sistema nesse for- mato ou prosseguir normalmente com a solução usando o método da substituição. Da primeira equação, obtemos x – 2y = –3; da segunda equação, temos x – y = 1. Assim: x y x y � �� � � � � 2 3 1 Podemos multiplicar ambos os membros da segunda equação por (–2) e assim obter: � � �� � � �� � � � �� � x y x y x x 2 3 2 2 2 5 5 Substituímos o valor de x na segunda equação, x – y = 1, e, assim, y = 4. Concluímos que Pedro pescou 5 peixes e Carlos pescou 4. O total de peixes pescados é de 9 (5 + 4). Equações polinomiais do 2o. grau do tipo ax2 = c 21. Resolva as equações. a) x 2 7 9� � x x x 2 16 16 4 � �� �� b) 27 122x 12 27 4 9 2x x x �� �� 4 9 2 3 c) 3 5 252 2x � � 3 25 25 3 0 0 2 2 x x x � � � � d) 3 3 3 9x x x( )� � � 3 9 3 9 1 1 2 2 x x x x x � � � � �� e) x x2 24 5 10� � � � � �� � 4 6 3 2 0 2 2 x x Não tem solução. 22. Um terreno retangular representado ao lado pode ser dividido em 3 quadrados. Saben- do que ele tem área de 294 m2, determine suas dimensões e as áreas de cada quadrado. Os dois quadrados menores têm lado de mesma medida (x), e o quadrado maior mede 2x. Pelos dados do enun- ciado, temos: x x x x x x 2 2 2 2 2 2 294 6 294 49 7 � � � � � �� ( ) Observe que a resposta x= –7 é solução da equação, mas não convém para responder ao problema, pois as medidas têm de assumir valores positivos. As dimensões do retân- gulo são 2x e 3x, ou seja, 14 m e 21 m. Os quadrados menores têm lado de 7 m e área de 49 m2, e o quadrado maior tem lado de 14 m e área de 196 m2. x 15 Matemática – 8o. ano – Volume 4 1 Proporcionalidade 10 Grandezas diretamente proporcionais Duas grandezas que variam sempre na mesma razão são chamadas de grandezas diretamente proporcionais. Quando isso acontece, podemos escrever: y = k ⋅ x ou y x k Nessa relação, x representa uma grandeza; y, o valor correspondente para a outra; e k é a razão (constante em cada situação) entre os valores das duas grandezas. O gráfico que relaciona duas grandezas diretamente proporcionais é uma reta que passa pela origem do plano cartesiano. x y a3 a2 a1 b1 b2 b30 Nesse tipo de relação, o quociente entre as duas grandezas é sempre constante, isto é: a b a b a b k1 1 2 2 3 3 Nas situações concretas, em aplicações, pode haver restrições aos valores que as grandezas podem assumir, por exemplo, ser sempre positiva, inteira, entre outras. Essas restrições fazem com que o gráfico deixe de ser uma reta, podendo ser um segmento de reta ou apenas pontos alinhados. Temos que ser cautelosos, pois não basta a relação entre as grandezas ser de tal maneira que quando uma aumenta a outra aumenta ou quando uma diminui a outra diminui; tem que ser na mesma proporção! 16 Livro de atividades O gráfico que relaciona duas grandezas inversamente proporcio- nais denomina-se hipérbole equilátera (não aprofundaremos seu es- tudo neste momento). Nesse tipo de relação, o produto entre as duas grandezas é sempre constante, isto é: a b a b a b k1 1 2 2 3 3� � � � � � Também no caso das grandezas inversamente proporcionais, pode ha- ver restrições aos valores que as grandezas podem assumir, por exemplo, ser sempre positiva ou mesmo inteira positiva. Regra de três na resolução de problemas que envolvem grandezas diretamente e inversamente proporcionais Você pode continuar usando a regra de três para resolver questões que envolvem grandezas proporcionais (direta ou inversamente), tendo cuidado para verificar primeiro qual tipo de proporcionalidade está presente no problema que você vai resolver. • Em grandezas diretamente proporcionais, basta fazer a proporção entre as duas razões normalmente. • Em grandezas inversamente proporcionais, você deve fazer a proporção invertendo uma das razões. Grandezas não proporcionais Nem sempre as grandezas se relacionam de formas proporcionais (direta ou inver- sa). Existem outras formas de elas estarem relacionadas, e nessas situações teremos que estudar caso a caso. Por exemplo, a área de um quadrado não é proporcional a seu lado, e sim ao qua- drado de seu lado. Podemos escrever algebricamente a relação entre a área y de um quadrado de lado x como y x 2. x y a3 a2 a1 b1 b2 b30 x x y = x2 Duas grandezas que variam sempre na razão inversa uma da outra são chamadas de grandezas inversamente proporcionais. Quando isso acontece, podemos escrever: y k x ou y x k� � Nessa relação, x representa uma grandeza; y, o valor correspondente para a outra; e k é o produto (constante em cada situação) entre os valores das duas grandezas. Grandezas inversamente proporcionais e grandezas não proporcionais Outra classe importante de grandezas são as grandezas que se relacionam de forma inversamente proporcionais. 17 Matemática – 8o. ano – Volume 4 Atividades Grandezas diretamente proporcionais 1. Dona Adélia está preparando uma festa de aniversário. Depois de pesquisar informações na internet, ela resolveu usar como referência para cada pessoa convidada 400 mL de refrigerante, 350 mL de suco, 80 g de bolo, 5 unidades de doces e 12 unidades de salgados. a) Complete a tabela com as quantidades necessárias para os diversos tamanhos de festas. Pessoas Refrigerante (L) Suco (L) Bolo (kg) Doces (unidades) Salgados (unidades) 1 0,4 0,35 0,08 5 12 15 6 5,25 1,2 75 180 20 8 7 1,6 100 240 40 16 14 3,2 200 480 50 20 17,5 4 250 600 b) Em outra pesquisa, dona Adélia encontrou alguns kits prontos para festa com as quantidades a seguir. • Para 15 pessoas: 1,5 kg de bolo, 60 docinhos e 180 salgados. • Para 20 pessoas: 2 kg de bolo, 80 docinhos e 240 salgados. • Para 40 pessoas: 4 kg de bolo, 160 docinhos e 480 salgados. • Para 50 pessoas: 5 kg de bolo, 200 docinhos e 600 salgados. As quantidades também são proporcionais nesses kits? Quais as quantidades previstas por pes- soa? Compare os resultados com os do item anterior. Sim, as quantidades são proporcionais. Para 1 pessoa, estão previstos: 100 g de bolo, 4 docinhos e 12 salgados. Em relação aos resultados do item anterior, temos um aumento da quantidade de bolo/pessoa de 80 g para 100 g; diminuição do número de docinhos/pessoa de 5 para 4; a quantidade de salgados é a mesma. 2. Maria está escolhendo um plano de telefonia celular e comparando duas opções. A companhia A oferece um plano de custo fixo mensal de R$ 40,00 mais uma taxa de R$ 1,00 por minuto de ligação usado, enquanto a companhia B oferece um plano de pagar apenas a taxa de R$ 5,00 por minuto. a) Escreva uma equação algébrica que relaciona o valor (y) a ser pago com a quantidadede minu- tos (x) usados em cada plano. Para o plano A, a equação é y = x + 40. Para o plano B, a equação é y = 5x. b) Em qual desses planos o total a ser pago é diretamente proporcional à quantidade de minutos falados? Justifique sua resposta. O plano B é diretamente proporcional à quantidade de minutos falados, pois obedece à relação y = k ⋅ x (nesse caso, k = 5). c) Quantos minutos mensais devem ser utilizados para que o valor a ser pago nos dois planos seja o mesmo? Basta fazer 5x = x + 40. Resolvendo a equação, segue que x = 10. Assim, devem ser usados 10 minutos para que o valor dos dois planos seja o mesmo. 18 Livro de atividades Massa para chapisco Utilizar o traço de 1 : 3, isto é, misturar 1 lata de cimento para 3 latas de areia bruta. Essa argamassa é indicada para o chapisco (acabamento inicial) em superfícies de alvenaria. Massa para emboço Utilizar o traço de 1 : 7, isto é, misturar 1 lata de cimento para 7 latas de areia. Misturar aditivo plastificante (pois nessa medida a massa tem pouca liga). Essa argamassa é indicada para o emboço (acabamento intermediário) em superfícies de alvenaria. Reboco (massa fina)Emboço (massa grossa) Chapisco 3. (ENEM) Um produtor de maracujá usa uma caixa-d’água, com volume V, para alimentar o sistema de irrigação de seu pomar. O sistema capta água através de um furo no fundo da caixa a uma vazão constante. Com a caixa-d’água cheia, o sistema foi acionado às 7 h da manhã de segunda-feira. Às 13 h do mesmo dia, verificou-se que já haviam sido usados 15% do volume da água existente na caixa. Um dispositivo eletrônico interrompe o funcionamento do sistema quando o volume restante na caixa é de 5% do volume total, para reabastecimento. Supondo que o sistema funcione sem falhas, a que horas o dispositivo eletrônico interromperá o funcionamento? a) Às 15 h de segunda-feira. b) Às 11 h de terça-feira. c) Às 14 h de terça-feira. d) Às 4 h de quarta-feira. X e) Às 21 h de terça-feira. Como a vazão é constante, o volume consumido de água é diretamente proporcional ao tempo. Se em 6 horas foram gastos 15% do volume total de água, então para serem usados 95% do total podemos usar a seguinte regra de três: Volume usado (em %) Tempo decorrido (em horas) 15 6 95 x 15 95 6 3 19 6 19 6 3 38� � � � � � � x x x São necessárias 38 horas para que o dispositivo eletrônico seja acionado. Assim, ao ser ligado às 7 h da manhã de segunda-feira, o dispositivo eletrônico interromperá o funcionamento às 21 h de terça-feira. 4. Ao preparar argamassas de acabamento, o pedreiro tem que saber a finalidade de seu uso, pois a proporção de cimento e de areia determina que tipo de massa será criada. Veja mais informações a seguir. a) Carlos precisava fazer o chapisco de uma parede nova e fez uma argamassa com 2 latas e meia de cimento. Quantas latas de areia ele deve colocar? A proporção usada para a argamassa de chapisco é de 1 lata de cimento para 3 latas de areia. Como essas quantidades são grandezas diretamente proporcionais, podemos estabelecer a relação y x 3 1 , onde x e y são as quantidades de cimento e areia usadas, respectivamente. Dessa relação, concluímos que y = 3x. Fazendo x = 2,5, temos y = 3 · 2,5 = 7,5. Assim, Carlos vai colocar 7 latas e meia de areia. © Sh ut te rs to ck /R Gt im el in e 19 Matemática – 8o. ano – Volume 4 b) Quando terminou de chapiscar a parede toda, Carlos verificou que só usou 3 4 da argamassa preparada. Para fazer a argamassa de emboço, ele vai reaproveitar essa massa que sobrou, com- pletando-a de forma que obtenha uma quantidade equivalente a uma massa preparada com 1 lata de cimento. Quanto ele terá que colocar de cimento e de areia para fazer essa argamassa de emboço? Se Carlos usou 3 4 de argamassa para chapisco, então sobrou 1 4 dessa massa. Proporcionalmente, sobrou 1 4 de 2,5 latas de cimento, isto é, 1 4 5 2 5 8 � � de latas de cimento nessa mistura. Da mesma maneira, proporcionalmente, sobrou 1 4 de 7,5 latas de areia, isto é, 1 4 15 2 15 8 � � de latas de areia. Assim, Carlos deve completar a mistura aplicando mais 1 5 8 3 8 � � de uma lata de ci- mento e 7 15 8 41 8 � � latas de areia. 5. (OBMEP) Um bloco de folhas retangulares de papel pesa 2 kg. Outro bloco do mesmo papel tem o mesmo número de folhas que o primeiro, mas suas folhas têm o dobro do comprimento e o triplo da largura. Qual é o peso do segundo bloco? a) 4 kg b) 6 kg c) 8 kg d) 10 kg X e) 12 kg Fixados a espessura e o tipo de papel, o peso de uma folha será diretamente proporcional à área retangular. A área de uma folha do segundo bloco é seis vezes a área de uma folha do primeiro bloco. Assim, o segundo bloco de papel tem seis vezes o peso do primei- ro. Portanto, o peso do segundo bloco é de 6 · 2 kg = 12 kg. 6. (ENEM) O pacote de salgadinho preferido de uma menina é vendido em embalagens com diferentes quantidades. A cada embalagem é atribuído um número de pontos na promoção: “Ao totalizar exatamente 12 pontos em embalagens e acrescentar mais R$ 10,00 ao valor da compra, você ganhará um bichinho de pelúcia”. Esse salgadinho é vendido em três embalagens com as seguintes massas, pontos e preços: Massa da embalagem (g) Pontos da embalagem Preço (R$) 50 2 2,00 100 4 3,60 200 6 6,40 20 Livro de atividades A menor quantia a ser gasta por essa menina que a possibilite levar o bichinho de pelúcia nessa pro- moção é a) R$ 10,80. b) R$ 12,80. X c) R$ 20,80. d) R$ 22,00. e) R$ 22,80. Devemos observar qual das três embalagens é a mais vantajosa em relação ao preço e aos pontos. Observe que, na embalagem de 50 g, temos R$ 2,00 e 2 pontos. Isso significa que cada ponto da embalagem corresponderá ao preço de R$ 1,00. Da mesma forma, vemos que na embalagem de 100 g temos R$ 3,60 e 4 pontos, isto é, 3 60 4 0 9 , , . Assim, cada ponto corresponde a R$ 0,90. E, para a embalagem de 200 g, temos R$ 6,40 e 6 pontos, ou seja, 6 40 6 1 07 , , . Assim, cada ponto corresponde a R$ 1,07. Sendo assim, a opção que minimiza a quantia gasta é adquirir três embalagens de 100 g. O valor a ser pago é de 3 · R$ 3,60 + R$ 10,00 = = R$ 10,80 + R$ 10,00 = R$ 20,80. 7. (ENEM) Um fazendeiro tem um depósito para armazenar leite formado por duas partes cúbicas que se comunicam, como indicado na figura. A aresta da parte cúbica de baixo tem medida igual ao dobro da medida da aresta da parte cúbica de cima. A torneira utilizada para encher o depósito tem vazão constante e levou 8 minutos para encher metade da parte de baixo. Quantos minutos essa torneira levará para encher completamente o restante do depósito? a) 8 X b) 10 c) 16 d) 18 e) 24 Como a torneira tem vazão constante, o tempo gasto para encher o depósito é diretamente proporcional ao volume de água in- troduzido nele. Definindo como a a medida da aresta do cubo menor, o volume desse cubo é a3. O volume do cubo maior é de ( )2 83 3a a . Levou 8 minutos para encher a metade do cubo maior, isto é, ocupar um volume de 4 3a . Precisamos encontrar o tempo restante (x) necessário para preencher o volume restante de 5 43 3 3a a a� � (correspondente à metade do cubo maior e ao cubo menor). Podemos estabelecer uma regra de três para relacionar o tempo gasto e o volume preenchido: Volume preenchido Tempo gasto (em min) 4 3a 8 5 3a x 4 5 8 4 40 10 3 3 a a x x x� � � � � Sendo assim, a torneira levará 10 minutos para encher completamente o restante do depósito. 21 Matemática – 8o. ano – Volume 4 8. (ENEM) Para se construir um contrapiso, é comum, na constituição do concreto, se utilizar cimento, areia e brita, na seguinte proporção: 1 parte de cimento, 4 partes de areia e 2 partes de brita. Para construir o contrapiso de uma garagem, uma construtora encomendou um caminhão betoneira com 14 m3 de concreto. Qual é o volume de cimento, em m3, na carga de concreto trazido pela betoneira? a) 1,75 X b) 2,00 c) 2,33 d) 4,00 e) 8,00 Veja que os três ingredientes juntos constituirão7 partes iguais usadas na formação do concreto. Dessas 7 partes do concreto, 1 parte é de cimento, ou seja, a razão entre cimento e concreto é de 1 7 . Assim, em 14 m3 de concreto, há 1 7 14 23 3� �m m de cimento. 9. (ENEM) Uma indústria tem um reservatório de água com capacidade para 900 m3. Quando há ne- cessidade de limpeza do reservatório, toda a água precisa ser escoada. O escoamento da água é feito por seis ralos, e dura 6 horas quando o reservatório está cheio. Esta indústria construirá um novo reservatório, com capacidade de 500 m3, cujo escoamento da água deverá ser realizado em 4 horas, quando o reservatório estiver cheio. Os ralos utilizados no novo reservatório deverão ser idênticos aos do já existente. A quantidade de ralos do novo reservatório deverá ser igual a a) 2. b) 4. X c) 5. d) 8. e) 9. Se todos os ralos são idênticos, é razoável descobrirmos a vazão (em metros cúbicos por hora) de um único ralo. Veja que 6 ralos fazem o escoamento de 900 m³ em 6 horas. Assim, um único ralo escoa 900 6 150 m³ em 6 horas. Se um ralo escoa 150 3m em 6 horas, em 1 hora ele escoará 150 6 25 3m m³. Sendo assim, a vazão de um ralo é de 25 m³/hora. No novo reservatório, para que 500 m³ sejam escoados em 4 horas, a vazão total deverá ser de 500 4 125 3m h m³/hora. Sendo assim, serão necessários 125 25 5 ralos. 10. (ENEM) Em uma fábrica de bebidas, a máquina que envasa refrigerantes é capaz de encher 150 gar- rafas de 2 L a cada minuto e funcionar ininterruptamente durante 8 horas por dia. Para atender uma encomenda de 198 000 garrafas de 2 L, a máquina é colocada para funcionar todos os dias, a partir do dia 10, sempre das 8 h às 16 h. A máquina terminará essa tarefa no dia a) 11, às 14 h. X b) 12, às 14 h. c) 13, às 14 h. d) 12, às 8 h 06 min. e) 13, às 8 h 06 min. Repare que a quantidade de garrafas enchidas é diretamente proporcional ao tempo. Sendo assim, podemos estabelecer a seguinte regra de três: Garrafas enchidas Tempo (em min) 150 1 198 000 x A tabela nos fornece a seguinte proporção: 150 198 000 1 198 000 150 1320� � � � x x Então, temos x = 1 320. Esse número corresponde ao número de minutos. Para sabermos essa quantidade em horas, dividi- mos por 60: 1 320 : 60 = 22. Serão necessárias 22 horas completas para se encherem 198 000 garrafas. A máquina trabalha 8 horas por dia. Sendo assim, a partir das 8 h do dia 10, ela terminará após 2 dias de trabalho (ou seja, no dia 12) e após 6 horas do terceiro dia (pois 22 = 8 · 2 + 6). Assim, a máquina finalizará a tarefa no dia 12 às 14 horas. 22 Livro de atividades 11. (ENEM) Um comerciante visita um centro de vendas para fazer cotação de preços dos produtos que deseja comprar. Verifica que se aproveita 100% da quantidade adquirida de produtos do tipo A, mas apenas 90% de produtos do tipo B. Esse comerciante deseja comprar uma quantidade de produtos, obtendo o menor custo/benefício em cada um deles. O quadro mostra o preço por quilograma, em reais, de cada produto comercializado. Produto Tipo A Tipo B Arroz 2,00 1,70 Feijão 4,50 4,10 Soja 3,80 3,50 Milho 6,00 5,30 Os tipos de arroz, feijão, soja e milho que devem ser escolhidos pelo comerciante são, respectiva- mente, a) A, A, A, A. b) A, B, A, B. c) A, B, B, A. X d) B, A, A, B. e) B, B, B, B. Do produto B, só se aproveitam 90% de 1 kg, ou seja, 900 gramas. Devemos usar a mesma referência de massa entre os dois produtos A e B. Para isso, devemos comparar o valor proporcional a 900 gramas do produto do tipo A em relação ao produto do tipo B. Assim: • Para o arroz, 900 g do tipo A correspondem a 90% de R$ 2,00, que é R$ 1,80, maior do que o valor de B. Assim, o tipo B tem o melhor custo/benefício. • Para o feijão, 900 g do tipo A correspondem a 90% de R$ 4,50, que é R$ 4,05, menor do que o valor de B. Assim, o tipo A tem o melhor custo/benefício. • Para a soja, 900 g do tipo A correspondem a 90% de R$ 3,80, que é R$ 3,42, menor do que o valor de B. Assim, o tipo A tem o melhor custo/benefício. • Finalmente, para o milho, 900 g do tipo A correspondem a 90% de R$ 6,00, que é R$ 5,40, maior do que o valor de B. Assim, o tipo B tem o melhor custo/benefício. Os tipos de arroz, feijão, soja e milho que devem ser escolhidos pelo comerciante são B, A, A e B, respectivamente. 12. (ENEM) Há, em virtude da demanda crescente de economia de água, equipamentos e utensílios como, por exemplo, as bacias sanitárias ecológicas, que utilizam 6 litros de água por descarga em vez dos 15 litros utilizados por bacias sanitárias não ecológicas, conforme dados da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Qual será a economia diária de água obtida por meio da substituição de uma bacia sanitária não ecológica, que gasta cerca de 60 litros por dia com a descarga, por uma bacia sanitária ecológica? a) 24 litros X b) 36 litros c) 40 litros d) 42 litros e) 50 litros Para calcularmos a economia diária feita pela substituição das bacias sanitárias, devemos observar o valor percentual economizado nessa substituição. Trocando a bacia sanitária pela ecológica, para cada descarga dada, em vez de gastar 15 L, gastam-se apenas 6 L, economizando 9 L. Isso corresponde a uma economia de 9 15 3 5 0 6 60, %. Assim, para 60 litros de água gastos por dia com descarga, a economia será de 60% de 60 L = 0,6 ⋅ 60 L = 36 L. 23 Matemática – 8o. ano – Volume 4 13. (ENEM) A cerâmica possui a propriedade da contração, que consiste na evaporação da água existente em um conjunto ou bloco cerâmico submetido a uma determinada temperatura elevada: em seu lugar aparecendo “espaços vazios” que tendem a se aproximar. No lugar antes ocupado pela água vão ficando lacunas e, consequentemente, o conjunto tende a retrair-se. Considere que no proces- so de cozimento a cerâmica de argila sofra uma contração, em dimensões lineares, de 20%. Disponível em: www.arq.ufsc.br. Acesso em: 30 mar. 2012 (adaptado). Levando em consideração o processo de cozimento e a contração sofrida, o volume V de uma tra- vessa de argila, de forma cúbica de aresta a, diminui para um valor que é a) 20% menor que V, uma vez que o volume do cubo é diretamente proporcional ao comprimento de seu lado. b) 36% menor que V, porque a área da base diminui de a2 para ((1 − 0,2)a)2. X c) 48,8% menor que V, porque o volume diminui de a3 para (0,8a)3. d) 51,2% menor que V, porque cada lado diminui para 80% do comprimento original. e) 60% menor que V, porque cada lado diminui 20%. O volume inicial da travessa era V a1 3. Depois de cozida, as arestas tiveram redução de 20% em suas medidas e, assim, passaram a medir 0,8 ∙ a. O novo volume será V a a V2 3 3 10 8 0 512 0 512� � � � � �( , ) , , = 51,2% de V1 . Assim, temos uma diminuição de 100% – 51,2% = 48,8% do volume total. 14. (ENEM) Nos últimos cinco anos, 32 mil mulheres de 20 a 24 anos foram internadas nos hospitais do SUS por causa de AVC. Entre os homens da mesma faixa etária, houve 28 mil internações pelo mesmo motivo. Época. 26 abr. 2010 (adaptado). Suponha que, nos próximos cinco anos, haja um acréscimo de 8 mil internações de mulheres e que o acréscimo de internações de homens por AVC ocorra na mesma proporção. De acordo com as informações dadas, o número de homens que seriam internados por AVC, nos pró- ximos cinco anos, corresponderia a a) 4 mil. b) 9 mil. c) 21 mil. X d) 35 mil. e) 39 mil. Seja x o acréscimo de internação de homens por AVC. Como estamos supondo que a taxa de crescimento de casos dessa doença foi a mesma para os homens e para as mulheres, temos: x 28 8 32 Simplificando: x 28 1 4 → x 28 4 7 Haveria um acréscimo de 7 mil homens, com o total passando a ser de 35 mil. 24 Livro de atividades 15. (ENEM) Uma resolução do Conselho Nacional de Política Energética (CNPE) estabeleceu a obriga- toriedade de adição de biodísel ao óleo dísel comercializado nos postos. A exigência é que, a partir de 1.º de julho de 2009, 4% do volume da mistura final seja formadapor biodísel. Até junho de 2009, esse percentual era de 3%. Essa medida estimula a demanda de biodísel, bem como possibilita a redução da importação de dísel de petróleo. Disponível em: http://www1.folha.uol.com.br. Acesso em: 12 jul. 2009 (adaptado). Estimativas indicam que, com a adição de 4% de biodísel ao dísel, serão consumidos 925 milhões de litros de biodísel no segundo semestre de 2009. Considerando-se essa estimativa, para o mesmo volume da mistura final dísel/biodísel consumida no segundo semestre de 2009, qual seria o consu- mo de biodísel com a adição de 3%? a) 27,75 milhões de litros. b) 37,00 milhões de litros. c) 231,25 milhões de litros. X d) 693,75 milhões de litros. e) 888,00 milhões de litros. Fixado o volume total, a quantidade de biodiesel é diretamente proporcional ao percentual de biodiesel na mistura, assim: 925 4 3 3 4 925 693 75 % % , � � � � x x Assim, o consumo de biodiesel seria de 693,75 milhões de litros. Grandezas inversamente proporcionais e grandezas não proporcionais 16. (ENEM) A resistência mecânica S de uma viga de madeira, em forma de um paralelepípedo retân- gulo, é diretamente proporcional à sua largura (b) e ao quadrado de sua altura (d) e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre os suportes da viga, que coincide com o seu compri- mento (x), conforme ilustra a figura. A constante de proporcionalidade k é chamada de resistência da viga. BUSHAW, D. et al. Aplicações da matemática escolar. São Paulo: Atual, 1997. 25 Matemática – 8o. ano – Volume 4 A expressão que traduz a resistência S dessa viga de madeira é X a) S k b d x � � � 2 2 b) S k b d x � � � 2 c) S k b d x � � � 2 d) S k b d x � � �2 e) S k b d x � � �2 2 Como a resistência (S) é diretamente proporcional à largura (b), temos que S k b� � ; S é diretamente proporcional ao quadrado da altura (d2), portanto temos que S k d� � 2; já S é inversamente proporcional ao quadrado do comprimento (x2), então temos que S k x 2 . Juntando tudo, obtemos que S k b d x � �� � � �� 2 2 . 17. (ENEM) A resistência elétrica e as dimensões do condutor A relação da resistência elétrica com as dimensões do condutor foi estudada por um grupo de cientistas por meio de vários experimentos de eletricidade. Eles verificaram que existe pro- porcionalidade entre: • resistência (R) e comprimento (ℓ), dada a mesma secção transversal (A); • resistência (R) e área da secção transversal (A), dado o mesmo comprimento (ℓ) e • comprimento (ℓ) e área da secção transversal (A), dada a mesma resistência (R). fio condutor resistência RA ℓ fio de mesmo material resistência RA resistência RA ℓ fio de mesmo material resistência RA ℓ fio de mesmo material 2ℓ resistência R2A 2ℓ resistência 2RA resistência R 2 ℓ 2A Disponível em: http://www.efeitojoule.com. Acesso em: abr. 2010 (adaptado). As figuras mostram que as proporcionalidades existentes entre resistência (R) e comprimento (ℓ), resistência (R) e área da secção transversal (A), e entre comprimento (ℓ) e área da secção transver- sal (A) são, respectivamente, a) direta, direta e direta. b) direta, direta e inversa. X c) direta, inversa e direta. d) inversa, direta e direta. e) inversa, direta e inversa. De acordo com a questão: • para a mesma área da secção transversal, quando dobra a resistência, dobra o comprimento, portanto a resistência e o comprimen- to são grandezas diretamente proporcionais; • para o mesmo comprimento, quando a resistência é reduzida pela metade, dobra a área de secção transversal, portanto a resistên- cia e a área são grandezas inversamente proporcionais; • para a mesma resistência, quando dobra o comprimento, dobra a área da secção transversal, portanto o comprimento e a área são grandezas diretamente proporcionais. 26 Livro de atividades 18. (ENEM) Pedro ganhou R$ 360.000,00 em uma loteria federal e resolveu dividir integralmente o prêmio entre os seus três filhos, Ana, Renato e Carlos, de forma que cada um receba uma quantia que seja inversamente proporcional às suas idades. Sabendo que Ana tem 4 anos, Renato, 5 anos e Carlos, 20 anos, eles receberão, respecti- vamente, a) R$ 54.000,00; R$ 216.000,00 e R$ 90.000,00. b) R$ 90.000,00; R$ 54.000,00 e R$ 216.000,00. c) R$ 216.000,00; R$ 90.000,00 e R$ 54.000,00. X d) R$ 180.000,00; R$ 144.000,00 e R$ 36.000,00. e) R$ 180.000,00; R$ 120.000,00 e R$ 60.000,00. Como os valores recebidos são inversamente proporcio- nais às idades, temos: IA ∙ VA = IR ∙ VR = IC ∙ VC = k (constan- te), onde I é a idade dos filhos, V é o valor que cada um deve receber e A, R e C se referem a Ana, Renato e Carlos, respectivamente. Assim, temos V k A 4 , V k R 5 e V k C 20 . Portanto: V V V k k k k k k A R C� � � � � � � � � 4 5 20 360 5 20 4 20 20 360 10 20 360 2 360 720 k k k � � � � Logo, VA 720 4 180, VR 720 5 144 e VC 720 20 36. Portanto, Ana, Renato e Carlos receberão, respectiva- mente, R$ 180.000,00, R$ 144.000,00 e R$ 36.000,00. 19. (ENEM) Um clube tem um campo de futebol com área total de 8 000 m2, correspondente ao gramado. Usualmente, a poda da grama desse campo é feita por duas máquinas do clube próprias para o serviço. Trabalhando no mesmo ritmo, as duas máquinas podam juntas 200 m2 por hora. Por motivo de urgên- cia na realização de uma partida de futebol, o administrador do campo precisará solicitar ao clube vizinho máquinas iguais às suas para fazer o serviço de poda em um tempo máxi- mo de 5 h. Utilizando as duas máquinas que o clube já possui, qual o número mínimo de máquinas que o administrador do campo deverá solici- tar ao clube vizinho? a) 4 b) 6 c) 8 X d) 14 e) 16 Como as 2 máquinas têm a capacidade de podar 200 m2 por hora, elas realizam a tarefa em 40 horas de trabalho (8 000 ÷ 200 = 40). Fixada a tarefa, a quantidade de má- quinas e o tempo para realizar a tarefa são inversamente proporcionais, assim n ∙ 5 = 2 ∙ 40. Logo, são necessárias 16 (n = 16) máquinas no total. Como o clube tem 2, terá que solicitar 14 máquinas emprestadas. 20. (ENEM) Um carpinteiro fabrica portas retan- gulares maciças, feitas de um mesmo material. Por ter recebido de seus clientes pedidos de portas mais altas, aumentou sua altura em 1 8 , preservando suas espessuras. A fim de manter o custo com o material de cada porta, preci- sou reduzir a largura. A razão entre a largura da nova porta e a lar- gura da porta anterior é a) 1 8 b) 7 8 c) 8 7 X d) 8 9 e) 9 8 Como a espessura está fixa, para manter constante o cus- to com material, é necessário que a área da porta tam- bém fique constante. Sendo x a altura e y a largura, temos x y A� � (constante) ou x A y , ou seja, as grandezas são inversamente proporcionais. Sendo x 1 a altura da porta anterior, x 2 a altura da nova porta, y 1 a largura da porta anterior e y 2 a largura da nova porta, obtemos: x x x2 1 11 1 8 9 8 � �� � � � � x y x y2 2 1 1� � � 9 8 1 2 1 1 x y x y� � � y y2 1 8 9 � � Logo, a razão solicitada é y y y y 2 1 1 1 8 9 8 9 � � � . 27 Matemática – 8o. ano – Volume 4 21. (ENEM) A suspeita de que haveria uma relação causal entre tabagismo e câncer de pulmão foi le- vantada pela primeira vez a partir de observações clínicas. Para testar essa possível associação, foram conduzidos inúmeros estudos epidemiológicos. Dentre esses, houve o estudo do número de casos de câncer em relação ao número de cigarros consumidos por dia, cujos resultados são mostrados no gráfico a seguir. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Casos de câncer pulmonar dado o número de cigarros consumidos diariamente Ca so s de c ân ce r p ul m on ar 60 50 40 30 20 10 0 Número de cigarros consumidos diariamente Centers for Disease Control and Prevention CDC-EIS Summer Course– 1992 (adaptado). De acordo com as informações do gráfico, a) o consumo diário de cigarros e o número de casos de câncer de pulmão são grandezas inversa- mente proporcionais. b) o consumo diário de cigarros e o número de casos de câncer de pulmão são grandezas que não se relacionam. c) o consumo diário de cigarros e o número de casos de câncer de pulmão são grandezas direta- mente proporcionais. d) uma pessoa não fumante certamente nunca será diagnosticada com câncer de pulmão. X e) o consumo diário de cigarros e o número de casos de câncer de pulmão são grandezas que estão relacionadas, mas sem proporcionalidade. Observe que o aumento do número de cigarros provoca o aumento nos casos de câncer de pulmão, logo, as grandezas não podem ser inversamente proporcionais; mas, como o gráfico não é uma reta que passa pela origem, as grandezas também não são direta- mente proporcionais. 22. Ana, Bruna e Camila juntaram moedas em seus cofrinhos. Ana colocou só moedas de 1 real, Bruna guardou apenas moedas de 50 centavos e Camila colocou moedas de 1 real e de 50 centavos. As 3 amigas abriram os cofrinhos no mesmo dia e constataram que economizaram exatamente o mes- mo valor. Camila ainda notou que no seu cofrinho havia a mesma quantidade de moedas de 1 real e de 50 centavos. Qual a razão entre o número de moedas dos cofrinhos de Bruna e Ana? E a razão entre o número de moedas dos cofrinhos de Camila e Ana? Sejam x, y e z respectivamente os números de moedas dos cofrinhos de Ana, Bruna e Camila. Como os valores economizados são iguais, 1 0 5 1 2 0 5 2 0 75� � � � � � � � �x y z z z, , , , logo, temos y x 1 0 5 2 , e z x 1 0 75 4 3, . 28 Livro de atividades 23. (OBMEP) Turmalinas são pedras semipreciosas cujo valor varia de acordo com o peso; se uma tur- malina pesa o dobro de outra, então seu valor é cinco vezes o dessa outra. Zita, sem saber disso, mandou cortar uma turmalina que valia R$ 1.000,00 em quatro pedras iguais. Quanto ela irá receber se vender os quatro pedaços? X a) R$ 160,00 b) R$ 200,00 c) R$ 250,00 d) R$ 400,00 e) R$ 500,00 Se o dobro do peso leva ao quíntuplo do valor, então a metade do peso reduz o valor à sua quinta parte. Sendo P o peso origi- nal da pedra, V seu valor original, p o novo peso e v o valor de um dos pedaços, temos: p P P� � � � � � 1 4 1 2 1 2 , assim, v V V� � � � � � 1 5 1 5 1 25 . Vendendo os 4 pedaços, 4 4 25 4 25 1v V� � �1 000 = 160. Portanto, Zita receberá R$ 160,00 se vender os quatro pedaços. 24. (OBMEP) João fez uma viagem de ida e volta entre Pirajuba e Quixajuba em seu carro, que pode rodar com álcool e com gasolina. Na ida, apenas com álcool no tanque, seu carro fez 12 km por litro e na volta, apenas com gasolina no tanque, fez 15 km por litro. No total, João gastou 18 litros de combustível nessa viagem. Qual é a distância entre Pirajuba e Quixajuba? a) 60 km b) 96 km X c) 120 km d) 150 km e) 180 km Se R é o rendimento do combustível, é preciso determinar quantos quilômetros o carro faz com 1 L. A distância (no caso, entre as duas cidades) percorrida é D = litros consumi- dos × rendimento. • RA = 12 km/L (álcool), LA é a quantidade de álcool consumida na viagem de ida; • RG = 15 km/L (gasolina), LG é a quantidade de gasolina consu- mida na viagem de volta. Como D L R L RA A G G� � � � , com a distância fixada, R e L são inversamente proporcionais. Temos L D A 12 e L D G 15 e sa- bemos que L LA G� �18, logo, temos: 18 12 15 18 9 60 18 3 20 120 � � � � � D D D D D Portanto, a distância entre Pirajuba e Quixajuba é de 120 km. 25. (OBMEP) João vai de bicicleta ao encontro de sua namorada Maria. Para chegar na hora marcada, ele deve sair às 8 horas e pedalar a 10 km/h ou sair às 9 horas e pedalar a 15 km/h. A que horas é o encontro dos namorados? a) 10 h b) 10 h 30 min X c) 11 h d) 11 h 30 min e) 12 h Para a distância fixa, o tempo gasto é inversamente proporcional à velocidade média. Sendo t a hora do encontro, temos: ( ) ( )t t t t t t � � � � � � � � � � 8 10 9 15 10 80 15 135 5 55 11 Portanto, o encontro dos namorados será às 11 horas. 29 Matemática – 8o. ano – Volume 4 Contagem e probabilidade 11 Princípio multiplicativo Ao nos depararmos com um problema de contagem, se conseguirmos dividir esse problema em etapas independentes e se formos capazes de contar a quantidade de casos em cada etapa, podemos usar o princípio multiplicativo, também conhecido como princípio fundamental da contagem, para contar o número total de casos. Problemas que envolvem contagem podem ser bastante trabalhosos se precisarmos escrever todas as possibilidades uma a uma. É por isso que, em muitas situações, podemos usar a árvore de possibilidades para facilitar a contagem. Veja um exemplo. Para fazer um sanduíche, uma lanchonete dispõe de três tipos de recheio (hambúrguer, peito de peru ou vegetariano) e quatro tipos de molho (picante, agridoce, de ervas ou especial). Quantos sanduíches diferentes são possíveis de serem feitos escolhendo um recheio e um tipo de molho? O esquema ao lado ilustra todas as possibilida- des de montarmos esse sanduíche. Veja que um sanduíche é formado por um re- cheio e um molho. Como há três maneiras de deci- dirmos o recheio e quatro maneiras de decidirmos o molho, o total de sanduíches possíveis de serem feitos é 3 · 4 = 12. Graças à árvore de possibilidades, também podemos facilmente listar todas essas possibili- dades, bastando seguir os diferentes caminhos indicados pelas setas. TIPOS DE MOLHOTIPOS DE RECHEIO Peito de peru Picante Agridoce De ervas Especial Hambúrguer Picante Agridoce De ervas Especial Vegetariano Picante Agridoce De ervas Especial 30 Livro de atividades Observe a tabela que mostra todas as opções possíveis. Recheio Molho Hambúrguer Peito de peru Vegetariano Picante Hambúrguer com molho picante Peito de peru com molho picante Vegetariano com molho picante Agridoce Hambúrguer com molho agridoce Peito de peru com molho agridoce Vegetariano com molho agridoce De ervas Hambúrguer com molho de ervas Peito de peru com molho de ervas Vegetariano com molho de ervas Especial Hambúrguer com molho especial Peito de peru com molho especial Vegetariano com molho especial Em problemas que envolvem contagem, alguns deles podem ter uma restrição. Veja algumas dicas: • Começar pelas restrições – se uma decisão do problema é mais complicada do que as outras, ela deve ser tomada em primeiro lugar. • Se necessário, dividir o problema em casos menores – separar o problema em casos mais fáceis de resolver auxilia na contagem, pois basta somarmos as quantidades de todas as possibilidades de cada caso para se obter o resultado final. Cálculo de probabilidade Ao analisarmos um fenômeno ou realizarmos uma experiência, é possível prever o que pode acontecer se conseguirmos obter informações sobre o que estamos estudando. Por exemplo, ao lançarmos uma moeda ao alto, se soubermos a maneira como ela é lançada, a altura que ela alcança, quantos giros ela dá no ar, a forma com que ela toca o chão e mais informações da própria moeda, como sua massa, dimensões, densidade, etc., antes mesmo de jogá-la podemos saber se o resultado será cara ou coroa. Mas seria necessária uma quantidade absurda de informação para prevermos o que vai acontecer! Quando não dispomos dessas informações, lançamos mão das incertezas que cercam os acontecimentos e tentamos reduzir em casos simples as possibilidades do resultado final. Chamamos esses fenômenos de experimentos aleatórios, pois não temos certeza do seu resultado. Além de considerarmos esses casos simples, chamados de eventos, desenvolvemos uma maneira de en- tender quando um evento tem mais chance ou menos chance de ocorrer do que outro ou quando eles têm a mesma chance. Esse cálculo é denominado probabilidade. Vamos recordar alguns conceitos importantes. O espaço amostral de um experimentoaleatório é o conjunto formado por todos os resultados possíveis para esse experimento. Por exemplo: • para o lançamento de uma moeda, o espaço amostral é {cara, coroa}; • para o lançamento de um dado, o espaço amostral é {1, 2, 3, 4, 5, 6}. 31 Matemática – 8o. ano – Volume 4 Assim, o número de resultados possíveis é sempre a quantidade de elementos do espaço amostral. Quando consideramos um espaço amostral em que todos os seus elementos têm a mesma probabilidade de ocorrer, dizemos que ele é um espaço amostral equiprovável. Os dois exemplos anteriores são equiprováveis (desde que a moeda e o dado não sejam viciados): no caso da moeda, a chance de dar cara é a mesma de dar coroa; no caso do dado, é igualmente provável sair qualquer um dos seis resultados possíveis. Para calcular a probabilidade de ocorrer um evento, dividimos o número de resultados favoráveis pelo número de resultados possíveis. número de resultados favoráveis Probabilidade de um evento número de resultados possíveis Esse quociente gera um número entre 0 e 1 ou, em termos percentuais, um número entre 0% e 100%. • Se um evento tem 100% de probabilidade de ocorrer, ele é chamado de evento certo. Por exemplo, a probabilidade de tirar um número natural menor do que 7 no lançamento de um dado. • Se um evento tem 0% de probabilidade de ocorrer, ele é chamado de evento impossível. Por exemplo, a probabilidade de tirar coroa em uma moeda com duas caras. Lembre-se da seguinte propriedade: Ao obtermos as probabilidades de ocorrer cada um dos eventos de um espaço amostral, a soma de todas essas probabilidades é igual a 1 ou, na forma percentual, igual a 100%. Para calcular a probabilidade de um evento, em alguns casos, teremos que determinar o número de casos favoráveis e o número de casos possíveis por problemas de contagem. Nessa hora, precisaremos utilizar nova- mente as ideias do princípio multiplicativo. Exemplo: Sites de previsão do tempo indicam que a probabilidade de chuva para o próximo fim de semana é de 65%. Qual é a probabilidade de não chover? Chamamos de A o evento “chuva para o próximo fim de semana”. Logo, P(A) = 65% = 0,65. A probabilidade de não chover é a probabilidade de não ocorrer o evento A, ou seja, P A( ). Logo, P A P A( ) ( ) , , %� � � � � �1 1 0 65 0 35 35 . Considere um evento A. Chamando de P(A) a probabilidade de ocorrer o evento A e de P A( ) a probabilidade de não ocorrer o evento A, ou seja, de ocorrer o evento A, temos que P A P A( ) ( )� �1. Também podemos escrever: P A P A( ) ( )� �1 ou P(A) = 1–P(A). O evento A é denominado complementar do evento A. 32 Livro de atividades Princípio multiplicativo 1. De quantos modos diferentes é possível colorir o barco ilustrado a seguir usando as cores amarela ou vermelha? É possível repetir as cores, e você deve pintar cada parte (o casco, a vela e a bandeira) com uma única cor. Com lápis de cor, pinte cada célula da tabela a seguir até se esgotarem todas as possibilidades. Casco Vela Bandeira O barco pode ser pintado de 8 maneiras diferentes. Use o princípio multiplicativo para confirmar a resposta encontrada: Amarelo Amarelo Amarelo Amarelo Amarelo Vermelho Amarelo Vermelho Amarelo Amarelo Vermelho Vermelho Vermelho Amarelo Amarelo Vermelho Amarelo Vermelho Vermelho Vermelho Amarelo Casco Vela Bandeira Total Vermelho Vermelho Vermelho 2 × 2 × 2 = 8 2. Carla deseja pintar o quadro ao lado, mas ela ainda não decidiu que cores usar. Atividades a) Escolha quatro cores diferentes. 1ª. cor: Pessoal. 2ª. cor: Pessoal. 3ª. cor: Pessoal. 4ª. cor: Pessoal. b) Cada parte (vaso e flores) tem que ser pintada com apenas uma cor; o vaso deve ter cor diferente das flores e a flor central tem que ter cor diferente das outras duas flores. Respeitando essas restrições, de quantas formas diferentes Carla pode pintar o quadro? Vaso: 4 cores; flor central: 3 cores (não pode repetir a cor do vaso); flor da direita: 2 cores; flor da esquerda: 2 cores. 4 ⋅ 3 ⋅ 2 ⋅ 2 = 48 possibilidades. 3. Amanda, Camila, Alan e Davi formaram um time para participar de diversas competições na esco- la. Eles definiram que o nome do time seria a sigla formada pelas iniciais dos quatro nomes, como ACAD. a) Escreva todas as siglas possíveis. ACAD, AACD, AADC, ACDA, ADAC, ADCA, CAAD, CADA, CDAA, DAAC, DACA, DCAA. Como a inicial dos nomes de Amanda e Alan é a mesma (letra A), a sigla ACAD pode indicar tanto os nomes de Amanda, Camila, Alan e Davi, nessa ordem, como os nomes de Alan, Camila, Amanda e Davi. Caso os nomes tivessem 4 iniciais diferentes, teríamos ao todo 4 · 3 · 2 · 1 = 24 siglas. b) Quantas são as siglas possíveis? 12 33 Matemática – 8o. ano – Volume 4 4. No Centro de Tradições Gaúchas (CTG), em Pelotas, Rio Grande do Sul, há um grupo de dança formado por 6 homens e 7 mulheres. O grupo tem ensaiado para uma apresenta- ção que ocorrerá no aniversário da cidade. O coreógrafo precisa organizar os pares para essa apresentação. Determine o número de pares que podem ser formados, sabendo que estes não podem ser compostos de pessoas do mesmo sexo. Considerando-se apenas um homem, há possibilidade de ele formar par com 7 mulheres. Logo, como há 6 homens, o total de pares possíveis é 6 · 7 = 42. 5. Para os jogos escolares deste ano, Eliana ficou responsável pela confecção da bandeira da sala. Os alunos optaram por uma bandeira com 3 faixas coloridas: 1 vermelha, 1 azul e 1 amarela. Coube à Eliana a decisão de como ficaria a disposição dessas cores. a) De quantas maneiras Eliana pode colorir essa bandeira, de modo que as cores não se repitam? Há 3 cores para a primeira faixa, 2 para a segunda e 1 para a terceira. Logo, há 3 · 2 · 1 = 6 maneiras de se colorir a bandeira sem repetir as cores. b) Se fosse possível que as cores se repetis- sem, porém não em faixas lado a lado, de quantas maneiras Eliana poderia colorir a bandeira? Há 3 cores para a primeira faixa, 2 para a segunda (pois não se pode colocar a mesma cor da primeira faixa na segunda) e 2 para a terceira, pelo mesmo motivo. Pode-se, no entanto, repetir a cor da primeira faixa na terceira, havendo, portanto, 3 · 2 · 2 = 12 maneiras de se colorir essa bandeira. 6. Para definir sua senha bancária, Cassiano preci- sou escolher 6 algarismos, de 0 a 9, sem repeti- ção e sem que o 0 ocupasse a primeira posição. Quantas são as combinações possíveis? Há o total de 10 algarismos. Para a primeira posição, exis- tem 9 possibilidades, já que o zero não pode ser utilizado. Para a segunda posição, também há 9 possibilidades (os 8 algarismos possíveis e não utilizados na primeira posição mais o algarismo 0). Para a terceira posição, são 8 possibi- lidades, enquanto para a quarta posição são 7 possibilida- des. Procedendo de maneira sucessiva, temos que o total de combinações é igual a 9 · 9 · 8 · 7 · 6 · 5 = 136 080. 7. Uma caixa contém bolinhas de 3 cores dife- rentes: verde, amarela e azul. Sabe-se que, ao se retirar uma bolinha, sem olhar, a probabi- lidade de sair uma bola verde é 0,5, a proba- bilidade de sair uma bola amarela é 0,25 e a probabilidade de sair uma bola azul é 0,25. Sabendo que, na caixa, há 28 bolinhas, deter- mine quantas há de cada cor. Bolinhas verdes: 0,5 = 50% → 50% verdes = 0,5 · 28 = =14 bolinhas verdes. Bolinhas amarelas: 0,25 = 25% → 25% amarelas = =0,25 · 28 = 7 bolinhas amarelas. Bolinhas azuis: 0,25 = 25% → 25% azuis = 0,25 · 28 = =7 bolinhas azuis. 8. Em uma gaveta, estão 10 pares de meias: 3 brancas, 3 pretas e 4 marrons. As meias se- rão retiradas da gaveta no escuro, uma a uma. a) Determine o número mínimo de retiradas para se garantir um par da mesma cor. Se forem retiradas 3 meias, pode-se ter: 1 meia bran- ca, 1 meia preta e 1 meia marrom. Na quarta retirada, a meia deverá ser branca, preta ou marrom. Logo, o número de retiradas para que o par seja da mesma cor é 4. b) Determine o número mínimo de retiradas para se garantir um par de cor branca. Na gaveta, há 6 meiasbrancas, 6 meias pretas e 8 meias marrons. Para se encontrar, com certeza, um par de meias brancas, devem ser retiradas da gaveta 6 meias pretas + 8 meias marrons + 2 meias brancas = = 16 meias. 34 Livro de atividades b) Encontre o número de comissões possíveis, sabendo que os cargos são iguais e sem dis- tinção e que: • não existe restrição à escolha dos mem- bros. A diferença com relação ao item anterior é que (André e Ana) e (Ana e André), por exemplo, representam a mesma comissão. Assim, temos que dividir por 2 o número de comissões do item anterior, isto é, 30 ÷ 2 = 15. • a comissão deve ser formada por um ho- mem e uma mulher. Para o homem, temos 3 escolhas; para a mulher, 3 escolhas. Assim, 3 × 3 = 9. • a comissão deve ser formada por um homem e uma mulher que não formam um casal. Para o homem, temos 3 escolhas, mas, uma vez escolhido o homem, temos apenas 2 escolhas para a mulher. Assim, 3 × 2 = 6. 12. (ENEM) c) Qual a probabilidade de se retirar uma meia branca? n E n A P A n A n E ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) % 20 6 6 20 3 10 30 d) Qual a probabilidade de se retirar uma meia marrom? n E n A P A n A n E ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) % 20 8 8 20 4 10 40 9. De quantas maneiras podemos escolher 4 pes- soas, de um grupo de 8 pessoas, para ocupa- rem quatro cargos diferentes de um comitê? Para o 1º. cargo, temos 8 pessoas para escolher; uma vez escolhido alguém, temos 7 pessoas para escolher para o 2º. cargo; uma vez escolhida, sobram 6 pessoas para o 3º. cargo; e, para o último cargo, temos 5 escolhas, assim: 8 × 7 × 6 × 5 = 1 680 comitês diferentes. 10. André, Bárbara, Cristina e Daniel estão brin- cando de roda. De quantas maneiras diferen- tes essas crianças podem formar uma roda? Vamos começar por uma das crianças, por exemplo, André. Temos 3 escolhas para a criança que está segurando a mão direita de André; digamos que seja Bárbara e temos 2 possibilidades de quem está segurando a mão direita de Bárbara; digamos que seja Cristina, então a criança que está faltando é Daniel, que vai segurar a mão direita de Cristina e a esquerda de André. Assim: 1 × 3 × 2 × 1 = 6 Portanto, as crianças podem formar uma roda de 6 ma- neiras diferentes. 11. Uma comissão com dois membros deve ser escolhida de um grupo formado por 3 casais, assim formados: André e Ana, Bruno e Bárbara, Carlos e Camila. a) Determine o número de comissões possí- veis se não existe restrição à escolha dos membros, mas um deles coordenará os trabalhos da comissão. Para coordenador da comissão, temos 6 possíveis esco- lhas. Uma vez escolhido o coordenador, para o outro membro temos 5 escolhas. Assim, 6 × 5 = 30. O designer português Miguel Neiva criou um sistema de símbolos que permite que pes- soas daltônicas identifiquem cores. O sistema consiste na utilização de símbolos que identifi- cam as cores primárias (azul, amarelo e verme- lho). Além disso, a justaposição de dois desses símbolos permite identificar cores secundárias (como o verde, que é o amarelo combinado com o azul). O preto e o branco são identifica- dos por pequenos quadrados: o que simboliza o preto é cheio, enquanto o que simboliza o branco é vazio. Os símbolos que representam preto e branco também podem estar associa- dos aos símbolos que identificam cores, signi- ficando se estas são claras ou escuras. Folha de São Paulo. Disponível em: www1.folha.uol.com.br. Acesso em: 18 fev. 2012 (adaptado). 35 Matemática – 8o. ano – Volume 4 15. (OBMEP) Manuela quer pintar as quatro paredes de seu quarto usando as cores azul, rosa, verde e branco, cada parede de uma cor diferente. Ela não quer que as paredes azul e rosa fiquem de frente uma para a outra. De quantas maneiras diferentes ela pode pintar seu quarto? a) 8 X b) 16 c) 18 d) 20 e) 24 Manuela tem 4 paredes para escolher pintar de azul; feita a escolha, ela tem 2 paredes para escolher para pintar de rosa (não pode ser a oposta da já pintada de azul); resta escolher entre 2 paredes a que vai pintar de branco; para pintar de verde, só sobrou 1 parede: 4 × 2 × 2 × 1 = 16 Assim, Manuela pode pintar seu quarto de 16 maneiras diferentes. 16. (ENEM) Para estimular o raciocínio de sua filha, um pai fez o seguinte desenho e o entregou à criança juntamente com três lápis de cores diferentes. Ele deseja que a menina pinte so- mente os círculos, de modo que aqueles que estejam ligados por um segmento tenham co- res diferentes. De quantas maneiras diferentes a criança pode fazer o que o pai pediu? a) 6 b) 12 X c) 18 d) 24 e) 72 Vamos denominar as cores por 1, 2 e 3. Para o círculo A, te- mos 3 opções de cores. Uma vez escolhida uma cor (cor 1, por exemplo), temos 2 opções de cores para o círculo B (cor 2, por exemplo) e temos 2 opções de cores para o círculo C. O problema é a quantidade de possibilidade de cores para o círculo D, pois vai depender se os círculos A e C têm ou não a mesma cor. Por esse motivo, vamos dividir a questão em dois casos. 1º. caso: se C tiver a mesma cor de A, para o círculo D teremos 2 opções de cores: 3 × 2 × 1 × 2 = 12. 2º. caso: se C tiver cor diferente de A, para o círculo D teremos 1 opção de cor: 3 × 2 × 1 × 1 = 6. Portanto, a criança pode pintar os círculos de 18 (12 + 6 = 18) maneiras diferentes. A B D C De acordo com o texto, quantas cores podem ser representadas pelo sistema proposto? a) 14 b) 18 X c) 20 d) 21 e) 23 Temos 3 cores primárias {Az, Am, Vm}; 3 cores secundá- rias {Az-Am, Az-Vm, Am-Vm}, as quais podem ter 3 to- nalidades {normal, claro, escuro}; e o branco e o preto. Assim: (3 + 3) × 3 + 2 = 18 + 2 = 20 Portanto, podem ser representadas 20 cores pelo sistema proposto. 13. (OBMEP) Dois casais de namorados vão sen- tar-se em um banco de uma praça. Em quan- tas ordens diferentes os quatro podem sentar-se no banco, de modo que cada namo- rado fique ao lado de sua namorada? a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 X e) 8 Olhando apenas para os casais, temos 2 maneiras de eles se sentarem no banco: (casal 1, casal 2) ou (casal 2, casal 1); para cada casal, temos 2 maneiras: (homem, mulher) ou (mulher, homem). Assim, temos 2 × 2 × 2 = 8. Portanto, os quatro podem se sentar em 8 ordens diferentes. 14. (OBMEP) Gabriel comprou uma rosa, um cra- vo e um lírio e quer dar uma flor para cada uma de suas três amigas. Ele sabe que uma amiga não gosta de cravos, ou- tra não gosta de lírios e a terceira não gosta de ro- sas. De quantas maneiras ele pode distribuir as flo- res de modo a agradar às três amigas? a) 1 X b) 2 c) 3 d) 4 e) 6 Vamos imaginar que a 1ª. amiga não gosta de cravos, a 2ª. não gosta de lírios e a 3ª. não gosta de rosas. Gabriel tem duas op- ções de flor para a 1ª. amiga: se a 1ª. amiga receber lírio, nesse caso só tem uma opção para a 3ª. amiga, que deve receber cravo, e resta rosa para a 2ª. amiga; se a 1ª. amiga receber rosa, nesse caso só tem uma opção para a 2ª. amiga, que deve re- ceber cravo, e resta lírio para a 3ª. amiga. Resumindo, há duas possibilidades: 1ª. lírio, 2ª. rosa e 3ª. cravo ou 1ª. rosa, 2ª. cravo e 3ª. lírio. 36 Livro de atividades a) 56 b) 70 c) 71 X d) 72 e) 80 Vamos imaginar que o carro rosa tenha chegado primeiro. A quantidade de vagas disponível para o carro preto, respeitando a restri- ção, depende de qual vaga o carro rosa utilizou. 1º. caso: se o carro rosa usou uma das 2 vagas no extremo, o carro preto tem 8 opções: 2 × 8 = 16. 2º. caso: se o carro rosa usou uma das 8 vagas que não são extremos, o carro preto tem 7 vagas para escolher: 8 × 7 = 56. Portanto, os carros podem ocupar as vagas de 72 (16 + 56 = 72) maneiras diferentes. 18. (OBMEP) Paulo tem tintas de quatro cores diferentes. Ele quer pintar cada região da figura de uma cor de modo que regiões vizinhas tenham cores diferentes. De quantas maneiras diferentes ele pode fazer isso? a) 16 b) 24 c) 64 X d) 72 e) 256 Para facilitar a resolução, numeramos as regiões. Começando a pintar da região I, temos 4 opções de cores; uma vez
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