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1 Matemática básica: potenciação – propriedades e notação científica 1E MatemáticaAula 01 O cubo representado é formado por 5 camadas de cubos menores. Cada camada tem 5 x 5 cubos. Assim, o total de cubos que formam o cubo maior é 5 x (5 x 5), ou seja, 125. Esse resultado pode ser representado por meio da potenciação: 3 é o expoente 125 é a potência 5 é a base 5 . 5 . 5 = 53 = 125 3 Nesta notação, cada termo tem uma denominação. Assim, o expoente indica o número de vezes que a base é repeti- da. O resultado da potenciação é chamado de potência. Vamos retomar nesta aula não apenas o conceito de potenciação como também suas propriedades, e uma das aplicações mais importantes que é a notação científica. Propriedades da potenciação As propriedades da potenciação que apresentamos a seguir são consequências da definição que é dada para potenciação. Tais propriedades são empregadas na simplificação de cálculos. • O valor de a0 Conforme essa propriedade, o valor de a0 (a ≠ 0) é convencionado como sendo a unidade, isto é: a0 . a1 = a0 + 1 = a1 Então, é preciso que a0 = 1 • Expoente negativo Podemos estender a noção de potência para expoentes negativos, mantendo válida a propriedade 1, ou seja: 1 = a0 = a– n + n = a– n . an 1 = a– n . an a– n = 1 an Propriedade 1 Na multiplicação de potências de mesma base, a potência resultante é obtida conservando-se a base e adicionan- do-se os expoentes. am . an = am + n Propriedade 2 Na divisão de potências de mesma base, a potência resultante é obtida conservando-se a base e subtraindo-se os expoentes. am ÷ an = am – n 2 Extensivo Terceirão Além das aplicações em Física e Química, também veremos um pouco mais adiante o estudo das chamadas funções exponenciais e logaritmos, além de progressão geométrica. A compreensão das propriedades relacionadas à potenciação representa um facilitador para esse estudo. Notação científica Grandezas macroscópicas ou microscópicas têm seus valores indicados de uma única forma, chamada notação científica. Para que um número fique nessa notação, deverá ser escrito como o produto de um número real de 1 a 10, não podendo ser o 10, e uma potência inteira de base 10. Assim, por exemplo, as massas da Terra e da Lua, representadas na nota- ção científica, são, aproximadamente, iguais a: m kg m kg terra lua = ⋅ = ⋅ 5 97 10 7 35 10 24 22 , , Essa notação evita o incômodo de se escrever muitos algarismos. © Sh ut te rs to ck /M r.T im m i Um cuidado a ser tomado nessa propriedade: Em geral, (am)n ≠ am n Além dessas três propriedades que são muito aplicadas nos cálculos e no trabalho com notação científica, apresentamos ainda duas outras relacionadas à multiplicação e à divisão. Propriedade 3 Na potência de potência, o resultado pode ser obtido conservando-se a base e multiplicando-se os expoentes. (am)n = am . n N = . 10k O número N está na notação científica, desde que o número real satisfaça 1 ≤ < 10 e k seja um número inteiro. Propriedade 4 A potência de um produto de dois ou mais fatores pode ser calculada elevando-se cada fator do produto ao mesmo expoente. (a . b)n = an . bn Propriedade 5 A potência de um quociente pode ser calculada elevando-se cada termo do quociente ao mesmo expoente. a b n = a n bn Aula 01 3Matemática 1E 01. Transforme na notação científica a medida 0,0000000032 mm • Na notação científica, devemos escrever um número de 1 a 10 (não podendo ser o 10) multiplicado por uma potência inteira de base 10: 0,0000000032 mm = 3,2 . 10– 9 mm • Note que “andamos” com a vírgula 9 casas para a direita, isto é, multiplicamos o número por 109. Para não alterar, dividimos o número por 109 (é o mesmo que multiplicar por 10– 9) 02. Sabendo que 3x = 5, calcule o valor de y = 32x + 33x • Empregamos aqui a propriedade 3 (potência de potência) para reescrever a expressão que queremos calcular: y = 32x + 33x y = (3x)2 + (3x)3 y = 52 + 53 y = 150 03. Quantos algarismos há no número m correspondente ao resultado da potência m = 233 . 529? • Os números 2 e 5 são as bases do número dado. Sendo assim, podemos expressar tal número em função da base 10. Para tanto, utilizamos a propriedade 4: m = 233 . 529 m = 24 . 229 . 529 m = 16 . (2 . 5)29 m = 16 . 1029 m = 16 . 100000...000 m = 1600000...000 31 algarismos 29 zeros 29 zeros Situações resolvidas 01. (OBM) – Considere os números X = 2700, Y = 11200 e Z = 5300. Assinale a alternativa correta: a) X < Z < Y b) Y < X < Z c) Y < Z < X d) Z < X < Y e) Z < Y < X Situações para resolver 4 Extensivo Terceirão 02. (PUCSP) – Se N é o número que resulta do cálculo de 219 . 515, então o total de algarismos que compõem N é: a) 17 b) 19 c) 25 d) 27 e) maior que 27 03. (FUVEST – SP) – Se 416 . 525 = a . 10n, com 1 ≤ < 10, então n é igual a: a) 24 b) 25 c) 26 d) 27 e) 28 Testes Assimilação 01.01. (PUCRJ) – Entre as alternativas abaixo, assinale a de menor valor: a) (–1)3 b) 68 c) 31 d) 16 e) 810 01.02. (ESPM – SP) – A expressão numérica 2 ∙ 813 + 3 ∙ 96 + 4 ∙ 274 equivale a: a) 315 b) 97 c) 274 d) 321 e) 912 Aula 01 5Matemática 1E 01.03. (IFSUL – RS) – Em matemática, potências são valo- res que representam uma multiplicação sucessiva de um número. Usando as propriedades de potenciação, qual dos números a seguir é o maior? a) 345 b) 921 c) 2438 d) 8112 01.04. (UFRGS) – A expressão (0,125)15 é equivalente a a) 545 b) 5–45 c) 245 d) 2–45 e) (–2)45 Aperfeiçoamento 01.05. (IFCE) – Simplificando a expressão 4 8 2 0 75 3 2 2 3 2+ − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ÷ − − , , obtemos a) 8 25 . b) 16 25 . c) 16 3 . d) 21 2 . e) 32 3 . 01.06. (UFRGS) – Por qual potência de 10 deve ser multipli- cado o número 10–3 ∙ 10–3 ∙ 10–3 ∙ 10–3 para que esse produto seja igual a 10? a) 109 b) 1010 c) 1011 d) 1012 e) 1013 01.07. (UFRGS) – Um adulto humano saudável abriga cerca de 100 bilhões de bactérias, somente em seu trato digestivo. Esse número de bactérias pode ser escrito como a) 109. b) 1010. c) 1011. d) 1012. e) 1013. 01.08. (UFRGS) – Em texto publicado na Folha de S. Paulo, em 16/09/2007, o físico Marcelo Gleiser escreveu que “áto- mos têm diâmetros de aproximadamente um décimo de bilionésimo de metro”. Escrito em potência de 10, um décimo de bilionésimo é a) 10–8. b) 10–9. c) 10–10. d) 10–11. e) 10–12. 01.09. (IFSP) – Leia o trecho adaptado abaixo para responder à questão. “A perereca-macaco-de-cera, encontrada na América do Sul e Central, é capaz de aguentar mais tempo no sol forte do que outras espécies de anfíbios, devido à secreção de cera que reduz a perda de água por eva- poração, protegendo sua pele.” Fonte: http://biologiavida-oficial.blogspot.com.br/2014/04/phyllomedusasauvagii. html. A área territorial da América Central é de, aproximadamente, 523.000 km2. Assinale a alternativa que apresenta a área em potência de base 10. a) 523 × 102. b) 52,3 × 104. c) 5,23 × 102. d) 523 × 104. e) 5,23 × 103. © Fl ic kr /J oa ch im S . M ue lle r 6 Extensivo Terceirão 01.10. (ESPM – SP) – Para que o número 64.800 se torne um cubo perfeito, devemos: a) multiplicá-lo por 30. b) dividi-lo por 60. c) multiplicá-lo por 90. d) dividi-lo por 150. e) multiplicá-lo por 18. Aprofundamento 01.11. (UEMA) – Os planetas do sistema solar, do qual nosso planeta Terra faz parte, realizam órbitas em torno do sol, mantendo determinada distância, conforme mostra a figura a seguir. Distâncias em quilômetros Fonte: Disponível em: http//webciencia.com>. Acesso em 27 ago. 2014. (adaptado) O valor, em metros, da distância da Terra ao Sol em potência é a) 14,96 × 10–11 b) 1,496 × 1010 c) 14,96 × 10–10 d) 1,496 × 1011 e) 14,96 × 1011 01.12. (FGV – SP) – Se calcularmos o valor de 295, iremos obter um número natural N. O algarismo final (das unidades) desse número N vale: a) 2 b) 4 c) 5 d) 6 e) 8 01.13. (IFCE) – Calculando-se o valor da expressão 18 4 2 6 3 n n n ⋅⋅( ) , encontra-se a) 2n. b) 6n. c) 8. d) 4. e) 2. 01.14. (ESPM – SP) – Sabendo-se que x e y= = − 1 2 4, o valor da expressão x y x y y x− −− − + ( ) é igual a: a) x3 b) y–2 c) 2y d) x2 . y e) x y 01.15. (UPE – PE) – Analise as sentenças a seguir: I. Se 23a = 729, o resultado de 2–a é igual a 1 3 II. O resultado da operação (1,25 . 10–4 – 1,16 . 10–7) é igual a 1,19 . 10–4 III. Se x2 = 2512; y6 = 2512; w7 = 2563. O valor da expressão (x . y . w)12 é igual a 25168 Com base nelas, é CORRETO afirmar que a) apenas I é falsa. b) apenas II é verdadeira. c) apenas I e II são verdadeiras. d) apenas I e III são verdadeiras. e) I, II e III são falsas. 01.16. (UEPG – PR) – Uma antiga lenda da Índia afirma que o jogo de xadrez foi criado a pedido de um rei e, como recompensa, o criador do jogo recebeu grãos de trigo de acordo com o número de casas do tabuleiro, seguindo o procedimento descrito. – O criador do jogo escolhe uma casa e recebe 2 grãos por ela. – Para a próxima casa escolhida, ele recebe o dobro da casa anterior. – O processo continua até que todas as casas do tabuleiro sejam escolhidas exatamente uma vez. Aula 01 7Matemática 1E Observando o processo podemos perceber que, para a décima casa do tabuleiro, o rei entrega 1.024 grãos. O tabuleiro de xadrez conta com 64 casas distribuídas em 8 colunas verticais e 8 fileiras horizontais, cada uma com 8 casas. As casas são alternadamente escuras e claras. É correto afirmar que, o número de grãos a ser entregue pela vigésima casa seria a) maior que 1.000 e menor que 10.000. b) maior que 10.000 e menor que 100.000. c) maior que 100.000 e menor que 1.000.000. d) maior que 1.000.000 e menor que 10.000.000. e) maior que 10.000.000 e menor que 100.000.000. 01.17. (UEPB) – Um grão de feijão pesa 2,5 × 10–2g. Se um saco contém 5 × 102g de grãos de feijão, 920 sacos contêm: a) 1,84 × 107 grãos de feijão b) 1,84 × 106 grãos de feijão c) 1,84 × 108 grãos de feijão d) 1,84 × 105 grãos de feijão e) 1,84 × 104 grãos de feijão 01.18. (G1 – IFSP) – Leia as notícias: “A NGC 4151 está localizada a cerca de 43 milhões de anos-luz da Terra e se enquadra entre as galáxias jovens que possui um buraco negro em intensa ativi- dade. Mas ela não é só lembrada por esses quesitos. A NGC 4151 é conhecida por astrônomos como o ‘olho de Sauron’, uma referência ao vilão do filme ‘O Se- nhor dos Anéis’”. (http://www1.folha.uol.com.br/ciencia/887260-galaxia-herda-nome-de-vilao-do- -filme-o-senhor-dos-aneis.shtml Acesso em: 27.10.2013.) “Cientistas britânicos conseguiram fazer com que um microscópio ótico conseguisse enxergar objetos de cerca de 0,00000005 m, oferecendo um olhar inédito sobre o mundo ‘nanoscópico’”. (http://noticias.uol.com.br/ultnot/cienciaesaude/ultimas-noticias/bbc/2011/03/02/ com-metodo-inovador-cientistas-criam-microscopio-mais-potente-do-mundo.jhtm Acesso em: 27.10.2013. Adaptado) Assinale a alternativa que apresenta os números em destaque no texto, escritos em notação científica. a) 4,3 × 107 e 5,0 × 108. b) 4,3 × 107 e 5,0 × 10–8. c) 4,3 × 10–7 e 5,0 × 108. d) 4,3 × 106 e 5,0 × 107. e) 4,3 × 10–6 e 5,0 × 10–7. Desafio 01.19. (CESCEM – SP) – Chamam-se cosseno hiperbólico de x e seno hiperbólico de x, e representam-se respectivamente por cosh x e senh x aos números: cosh x senh x= + =e e e e x x x x− −− 2 2 Então (cosh x)2 – (senh x)2 vale: a) cosh 2x b) senh 2x c) –1 d) 1 8 Extensivo Terceirão 01.01. a 01.02. b 01.03. d 01.04. d 01.05. e 01.06. e 01.07. c 01.08. c 01.09. b 01.10. c 01.11. d 01.12. e 01.13. e 01.14. a 01.15. e 01.16. d 01.17. a 01.18. b 01.19. d 01.20. a) 4800 km³ b) 11,25 bilhões de habitantes Gabarito 01.20. (UNICAMP – SP) – O mundo tem, atualmente, 6 bilhões de habitantes e uma disponibilidade máxima de água para consumo em todo o planeta de 9000 km3/ano. Sabendo-se que o consumo anual “per capita” é de 800 m3, calcule: a) o consumo mundial anual de água, em km3; b) a população mundial máxima, considerando-se apenas a disponibilidade mundial máxima de água para consumo. 9Matemática 1E Matemática 1B1E Matemática básica: radiciação – propriedades Aula 02 Vimos, na aula anterior, a potenciação e suas propriedades. A operação inversa da potenciação é a radiciação. Embora as situações mais comuns que envolvam radi- ciação estejam relacionadas com a raiz quadrada e também a raiz cúbica, é importante observar que temos outras raízes. Índice do radical Raiz Radicando x yn Quando o índice é par, no conjunto dos números reais, o radicando x deverá ser não negativo. No conjunto dos números complexos haverá uma ampliação interpretando-se, por exemplo, a raiz quadrada de um número negativo. Abordaremos nesta aula algumas propriedades relacionadas à radiciação. Propriedades da radiciação Ao considerar as propriedades a seguir, é fundamental compreender que, no caso de índice par, elas ficam condi- cionadas ao fato de que os radicandos devem ser não negativos. É importante destacar também que, estando definido o radical 6 amn , vale a seguinte igualdade: m n m na = a Justificamos essa propriedade, observando o que foi estudado na potenciação, isto é: a b a b a b a b a bn n n n n n n⋅ = ⋅ = ⋅ = ⋅ = ⋅( ) ( )1 1 1 1 Observação: Em algumas situações envolvendo cálculo com radicais, é conveniente “introduzir” no radical o número que estiver multiplicando esse radical. A propriedade 1 permite que isso possa ser feito. Observe: a b a b a bn nn n nn⋅ = ⋅ = ⋅ © Sh ut te rs to ck /Jo hn T. Tak ai Propriedade 1 O radical de um produto pode ser escrito como o produto de radicais, quando estes forem definidos: n nna b = a b Propriedade 2 O radical de um quociente pode ser escrito como o quociente de radicais, quando estes forem definidos: n n n a a = b b Também justificamos essa propriedade a partir da potenciação, isto é: a b a b a b a b a b n n n n n n n = ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ = ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ = = 1 1 1 1 Propriedade 3 O radical de outro radical é obtido por meio de um terceiro radical, cujo índice é o produto dos índices dos radicais dados: n mn m a = a 10 Extensivo Terceirão Justificamos essa propriedade, observando a propriedade de potência: a a a a a amn m n m n n m n m n m= ( ) = ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ = = = ⋅ ⋅ ⋅ 1 1 1 1 1 1 01. Reduza a um único radical o número y a a a= ⋅235 946 • Além da propriedade 3, é necessário introduzir um termo para dentro do radicando. y a a a y a a a y a a y a a y a a = ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ = ⋅ = ⋅ 235 946 3 235 946 535 946 515 924 13 38 • Reduzimos agora os dois radicais ao mesmo índice. No caso, esse índice comum é o mínimo múltiplo comum dos dois índices: y a a y a a y a = ⋅ = ⋅ ⇒ = 824 924 8 924 1724 02. Considerando os números x y= + = −2 3 2 3 e , obtenha o produto x . y. • Multiplicamos esses dois números e utilizamos a propriedade 1. Além disso, observe, a seguir, que empregamos um produto notável (produto da soma pela diferença de dois números): x y x y x y x y x y ⋅ = + ⋅ − ⋅ = + ⋅ − ⋅ = − ⋅ = − ⇒ ⋅ = 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 4 3 1 2 2 ( ) ( ) ( ) Situações resolvidas Aula 02 11Matemática 1E 01. Determine o valor numérico de m= + − −( )5 2 6 5 2 6 2 02. (UNICAMP – SP) – Dados os dois números positivos 3 43 4 e , determine o maior. 03. Assinale a alternativa que indica corretamente uma expressão numericamente igual a E = +9 4 5 a) 2 2 5 b) 2 2 5 c) 1 5 d) 3 5 e) 2 5 Situações para resolver 12 Extensivo Terceirão Testes Assimilação 02.01. (IFSUL – RS) – O valor da expressão 1 5 1 5 27 2 2 3⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ + ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ + − − é a) 3 b) –3 c) 551 25 d) 701 25 02.02. (IFAL) – O valor exato da raiz cúbica de 1.728 é a) 9. b) 12. c) 15. d) 18. e) 25. 02.03. (PUCRJ) – O valor de ( ) ( ) ( , )− + − − − +3 1 1 2 42 6 0 63 é: a) 13 b) 15 c) 17 d) 19 e) 21 02.04. (PUCRJ) – Para a b e c = = =1 97 4 2 7 3 , , , temos: a) a < b < c. b) a < c < b. c) b < a < c.d) b < c < a. e) c < b < a. Aperfeiçoamento 02.05. (IFSUL – RS) – Analise as seguintes afirmações: I. A subtração ( )2 8 3 2 3− equivale a 2 2. II. 5 8 é maior que 11 2. III. ( )6 3 2 é igual a 108. Estão corretas as afirmativas a) I e II apenas. b) I e III apenas. c) II e III apenas. d) I, II e III. 02.06. (PUCRJ) – Assinale a alternativa correta. a) 2 16 32 b) 50 32 2− = c) 2 3 5+ = d) 2 3 5 2+ = + e) 5 2 2 2 14+ = Aula 02 13Matemática 1E 02.07. (PUCRJ) – Quanto vale 3 9 3 3 3 3 + ? a) 33 b) 93 c) 1 33+ d) 1 93+ e) 2 33 02.08. (UEM – PR) – Assinale o que for correto. 01) 23 2 2 23 25 25 + > . 02) 25 36 900⋅ = . 04) 120 169 289⋅ = . 08) 5 2 2 3 25 4 4 9 2 +⎛⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ = + . 16) 49 8 7 2 49 8 2 7 ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ ÷ ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ = ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ ⋅ ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ . 02.09. (UPF – RS) – Considere as afirmações abaixo, onde a e b são números reais. I. a a2 = II. a b a b2 2+ = + III. a b a b2 2 2 2× = × IV. a b a b b 2 2 2 2 0= ≠, a) Apenas III e IV são verdadeiras. b) Apenas IV é verdadeira. c) Apenas II é falsa. d) Apenas I, II e IV são verdadeiras. e) Todas são verdadeiras. 02.10. (UFMG) – Simplificando a expressão ( ) ( , ) ( , ,9 10 0 0049 2 5 106 3× ⋅ ⋅ ×− obtém-se a) 105 b) 10,5 c) 1,05 d) 0,105 e) 0,0105 Aprofundamento 02.11. (UEM – PR) – Assinale o que for correto. 01) 2 2 22016 2015 2015− = . 02) 2 5 5 2 1+ = . 04) 25 5% %.= 08) − −⎛⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ = 3 4 2 7 2 9 8 . 16) 16 4= ± . 02.12. (UFC – CE) – Dentre as alternativas a seguir, marque aquela que contém o maior número. a) ( )5 63 ⋅ b) 6 53 c) 5 63 d) 5 63 e) 6 53 14 Extensivo Terceirão 02.13. (PUCRJ) – A expressão 5 5 5 5+ × − é igual a: a) 0 b) 5 c) 5 5− d) 2 5 e) 20 02.14. (UFRGS) – O número 3 2 2+ é igual à raiz qua- drada de a) 6 + 5 2. b) 9 + 4 2. c) 12 + 8 2. d) 15 + 10 2. e) 17 + 12 2. 02.15. (PUCCAMP – SP) – Efetuando-se a expressão adiante, obtém-se 14 125 3 5 11 25 3 + − a) 14 2 5 3 +( ) b) 114 5 3 c) 6 5 d) 4 5 e) 3 5 02.16. Se A B e C= = =5 2 73 4, , então será verda- deiro afirmar: a) C < B < A b) C < A < B c) B < A < C d) A < B < C e) B < C < A 02.17. (PUCMG) – O valor da expressão (3 5 3 5 2 + +⎡⎣⎢ ⎤ ⎦⎥) ( )− é: a) 6 b) 8 c) 10 d) 6 + 2 5 e) 6 2− 5 02.18. (UEL – PR) – O valor da expressão ( ) ( ),x 1 x 25 x 1 x 252 2− + − + +0 0 para x = 3,75, é a) –22 b) –17,775 c) –15 d) –11,375 e) –7,5 Aula 02 15Matemática 1E 02.01. c 02.02. b 02.03. d 02.04. a 02.05. b 02.06. b 02.07. c 02.08. 19 (01 + 02 + 16) 02.09. a 02.10. e 02.11. 09 (01 + 08) 02.12. b 02.13. d 02.14. e 02.15. d 02.16. e 02.17. c 02.18. e 02.19. b 02.20. 1 Gabarito Desafio 02.19. (OBMEP) – Qual é a soma dos algarismos do número 1111111111 22222− ? a) 10 b) 15 c) 18 d) 20 e) 25 02.20. Calcule o valor de E, onde E = ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ 2 1 2 1 2 1 2 12 1 8 − − − − − ... . 16 Extensivo Terceirão Matemática 1E Matemática básica: propriedades e operações Aula 03 A radiciação e a potenciação estão relacionadas da seguinte forma: o que uma faz a outra desfaz. Nesse sentido, por exemplo, temos: 1 1 1 1 2 8 8 2 3 27 27 3 4 64 64 4 3 3 3 3 3 3 3 3 = ↔ = = ↔ = = ↔ = = ↔ = ... Utilizando as propriedades de radiciação, vistas na aula anterior, podemos operar com números expressos por meio de radicais. Assim, veremos agora como adicionar e subtrair radicais semelhantes. Além disso, no caso da divisão, muitas vezes é necessário eliminar o radical do denominador. O procedimento para essa eliminação é conhecido como racionalização do denominador. É possível reduzir os radicais em uma soma (adição ou subtração) a um radical apenas. Entretanto, isso só poderá ser feito se os radicais envolvidos forem semelhantes ou se eles puderem ser reduzidos a radicais semelhantes. Exemplos de radicais semelhantes: 2 13 7 133 3 e Índice 3 e radicando 13 Índice 3 e radicando 13 Para subtrair ou adicionar radicais semelhantes, fazemos de forma análoga às expressões algébricas: 2 13 7 13 2 7 13 9 13 2 13 7 13 2 7 13 5 13 3 3 3 3 3 3 3 3 + = + = − = − = − ( ) ( ) Observações: • Existem situações em que os radicais, aparentemente, não são semelhantes, mas podem ser reduzidos a radicais semelhantes por meio de transformações, conforme propriedades estudadas. Exemplo: 7 3 12 e (note que 12 4 3 2 3= ⋅ = ) • Quando os radicais não são semelhantes e também não podem ser reduzidos a radicais semelhantes, a adição e a subtração, na forma de radicais, ficam indicadas. Exemplo: 2 7 Divisão de números na forma de radical Ao dividirmos dois números expressos por radicais, muitas vezes faz-se necessário “eliminar” o radical que está no denominador: dizemos que estamos procedendo à “racionalização” de tal denominador. Essa racionalização é efetua- da multiplicando-se, pelo fator de racionalização, o numerador e também o denominador da fração correspondente. Dois ou mais radicais são ditos semelhantes quando apresentam o mesmo índice e o mesmo radicando. 1E 01. Reduza, se possível, a expressão y = − +8 5 2 5 10 5 a um só radical. • Como os três radicais apresentam o mesmo índice e também o mesmo radicando, dizemos que são radicais semelhantes. Assim, temos: y y y = − + = − + = 8 5 2 5 10 5 8 2 10 5 16 5 ( ) Observação: Considerando que são radicais semelhantes, o resultado poderia ser obtido de forma imediata, isto é: y y= − + ⇒ =8 5 2 5 10 5 16 5 02. Simplifique a expressão m= + −14 3 12 2 75 , expressando-a em um só radical, se possível. • Observe que, embora os radicais a princípio não sejam semelhantes, podem ser reduzidos de tal forma a ficarem com o mesmo índice e o mesmo radicando: m m m m m = + − = + ⋅ − ⋅ = + ⋅ − ⋅ = + − ⇒ = 14 3 12 2 75 14 3 4 3 2 25 3 14 3 4 3 2 25 3 14 3 2 3 10 3 6 33 Situações resolvidas Aula 03 17Matemática 1E A seguir, observe os três casos mais comuns de racionalização de denominadores: 1o. caso: Quando a expressão em forma de fração apresenta no denominador apenas um radical de índice dois (raiz quadrada). N a N a a a N a a = ⋅ ⋅ = Neste caso, o fator de racionalização é o próprio radical que aparece no denominador da fração dada. 2o. caso: Quando a expressão em forma de fração apresenta no denominador apenas um radical de índice maior que dois. N a N a a a N a a N a a N a axn n xn xn n xn n xn x n xn n xn nn n xn = ⋅ ⋅ = = = − − − + − − − O fator de racionalização é o próprio radical que aparece no denominador da fração dada, mas o expoen- te do novo radicando, ao ser adicionado ao expoente do anterior, deve resultar o índice do radical. 3o. caso: Quando a expressão em forma de fração apresenta no denominador a adição ou a subtração de radicais de índice dois, podendo ser também um radical e um número sem radical. N a b N a b a b a b N a b a b N a b a b+ = ⋅ − + ⋅ − = − − = − − ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 O fator de racionalização corresponde à expressão que permite utilizar o produto da soma pela diferença de dois números (produto notável) 03. Racionalize o denominador da fração 5 3 3 3 − + • Utilizamos aqui o 3.o caso de racionalização, multiplicando o numerador e o denominador por 3 3: 5 3 3 3 5 3 3 3 3 3 3 3 5 3 3 3 15 5 3 3 3 3 9 3 5 3 3 3 18 − + = − ⋅ − + ⋅ − − + = − − + − − + = ( ) ( ) ( ) ( ) −− − + = − 8 3 6 5 3 3 3 9 4 3 3 01. (EPCAR – MG) – Depois de efetuar as operações cabíveis e simplificar a fração 363 27 12 192 , obtém-se: 02. (UFV – MG) – Simplificando a expressão 3 3 3 3 x x x x − − ≠, , obtém-se w x x3 3 , onde o numerador w é: a) 3 + x b) 3 x c) 3 – x d) 3 x e) 3x Situações para resolver 18 Extensivo Terceirão 03. Racionalize o denominador da expressão numérica N dada por N = − +5 2 5 2 03.01. (CESGRANRIO – RS) – Se a e b= =8 2, então o valor de a b− −1 1+ é: a) 3 2 4 b) 3 2 c) 2 2 d) 8 2 e) 1 10 03.02. (FUVEST) – O valor da expressão 2 2 2 1 − − é: a) 2 b) 1 2 c) 2 d) 1 2 e) 2 1+ Testes Assimilação Aula 03 19Matemática 1E 20 Extensivo Terceirão 03.06. (PUCCAMP – SP) – Usando a tecnologia de uma calculadora pode-se calcular a divisão de 2 por 43 e obter um resultado igual a a) 4 . b) 33 . c) 5. d) 23 . e) 4 2 . 03.07. (PUCRJ) – Quanto vale 1 2 1− ? a) 1 2 1− b) 2 1+ c) 2 2 1− d) 5 2 e) 1 03.08. (PUCRJ) – Simplificando 9 1 3 3 243 3 3 3+⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ +( ), encontramos: a) 9 b) 10 c) 33 d) 12 e) 1 03.03. (PUCRJ) – Se x e y= =2 2 1 2 , então: a) x é o inverso de y b) x é o dobro de y c) x é a metade de y d) x = y e) x2 < y2 03.04. (UnB – DF) – Sendo x um número real maior que zero, a expressão x x 45 , vale: a) x10 b) x − 4 5 c) x 4 10 d) nenhuma delas Aperfeiçoamento 03.05. (IFCE ) – Para todo número real positivo a, a expressão a a a a + +3 5 é equivalente a a) 1+ +a a. b) 1 + a + a2. c) a a+ . d) a a+ 2 . e) 1 + a. Aula 03 21Matemática 1E 03.09. (PUCRJ) – Assinale a alternativa INCORRETA: a) o dobro de 8 é 32. b) 100 64 6− = c) 2 8 3 2+ = d) 60 16 8+ = e) 2 3 5 24+ = + 03.10. (UFRGS) – A expressão 3 5 5 3 + é igual a: a) 8 15 b) 3 5 c) 1 d) 34 15 e) 8 15 15 Aprofundamento 03.11. (UFC – CE) – Seja A e B= + = − 1 3 2 1 3 2 , então, A + B é igual a: a) −2 2. b) 3 2. c) −2 3. d) 3 3. e) 2 3. 03.12. (UEL – PR) – A expressão 1 2 2 1 2 2 1 − − + − é equivalente a a) –1 b) 2 2− c) 2 2+ d) 2 1− e) 2 1+ 03.13. (CESGRANRIO – RJ) – Efetuando e simplificando 1 1 1 1+ + −x x , obtemos: a) 1 1 2( )+ x b) 2 1 2( )− x c) 1 1( )− x d) 1 1( )+ x e) 2 1( )x 22 Extensivo Terceirão 03.14. (UFV – SP) – A expressão 7 7 + −a a , onde a é um número real positivo, equivale a: a) 7 b) 7 + +a a c) 7 d) 7 7 e) 1 03.15. (UEM – PR) – Com base nos conhecimentos sobre as propriedades de números reais, assinale o que for correto. 01) (x3 – y3) = (x – y)3, para quaisquer x e y reais. 02) 5 3 8 5 27 5 96 10 1−⎛⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ + ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ = . 04) Se a e a a> <0 , então a a> . 08) O resultado da soma de um número racional por um irracional é sempre um irracional. 16) Para todo real a, a equação x2 = a possui solução real. 03.16. (UPE – PE) – Qual é o valor da expressão 4 2 6 4 2 62 2( ) ( ) ? − − + a) 0 b) 4 c) 2 6 d) 4 6 e) 2 2 6+ 03.17. (ESPM – SP) – Considerando-se que x = 97312, y = 39072 e z = 2 ⋅ xy , o valor da expressão x y z+ − é: a) 6792 b) 5824 c) 7321 d) 4938 e) 7721 03.18. (UFC – CE) – O valor exato de 32 10 7 32 10 7+ + − é: a) 12 b) 11 c) 10 d) 9 e) 8 Aula 03 23Matemática 1E 03.01. a 03.02. a 03.03. d 03.04. a 03.05. b 03.06. d 03.07. b 03.08. d 03.09. b 03.10. e 03.11. e 03.12. d 03.13. e 03.14. b 03.15. 10 (02 + 08) 03.16. b 03.17. b 03.18. c 03.19. 9 03.20. 2 Gabarito Desafio 03.19. Quanto vale a soma S: S = + + + + + + + + + + 1 1 2 1 2 3 1 3 4 1 4 5 1 99 100 ? 03.20. Simplifique a expressão E = ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ 3 2 2 17 12 2 3 2 2 17 12 2 1 2 1 2− − − + + 24 Extensivo Terceirão Matemática 1E Trigonometria: arcos e ângulos Aula 04 A origem da trigonometria está relacionada com o cálculo de distâncias inacessíveis correspondentes aos lados de um triângulo. Atualmente, seu interesse maior é o estudo de fenômenos periódicos que, de alguma maneira, podem ser descritos por meio de funções trigonométricas. –a Xo a A B m Para que possamos interpretar tais fenômenos periódicos, iniciaremos aqui o estudo da trigonometria numa circunferência trigonométrica. Arcos e ângulos Quaisquer dois pontos distintos de uma circunferência dividem-na em duas partes, chamadas de arcos (na figura ao lado, as linhas verde e vermelha indicam os dois arcos AB). No sentido de abertura, a todo arco existe, em correspondência, um ângulo central. A B O Atenção: Deve-se tomar cuidado para não confundir medida de arco com comprimento de arco. Na figura ao lado, por exemplo, AB, CD, EF e GH são arcos de mesma medida mas de comprimentos diferentes (esses arcos têm, em correspondência, o mesmo ângulo central mas pertencem a circunferências de comprimentos distintos). O A B D F H C E G 1E Observações: 1. A relação que permite transformar graus para radianos, e radianos para graus, é: 180° = rad 2. O arco de 1 radiano mede aproximadamente 57°: 1 rad 57° Aula 04 25Matemática 1E Unidades de medida de arco Utilizaremos duas unidades de medida de arco (ou ângulo): o grau e o radiano. Essas duas unidades são estabele- cidas a partir da divisão de uma circunferência: Grau Medida do ângulo central correspondente a 1 360 do arco da circunferência completa: 1 volta 360° © P. Im ag en s/ Iv on al do A le xa nd re O minuto e o segundo são subunidades do grau: • 1 minuto corresponde a 1 60 do grau: 1° = 60’ • 1 segundo corresponde a 1 60 do minuto: 1’ = 60” Radiano Medida do ângulo central correspondente ao arco cujo comprimento é igual à medida do raio da circunferência: R 1 radiano 1 rad R R Vamos determinar, em radianos, a medida do arco correspondente a 1 volta: 1rad x = r 2 r x = 2 rad medida do arco ou ângulo central de uma volta Medida do arco 1 rad x Comprimento do arco r 2 r 3. Observe, nos quadros a seguir, as medidas em graus e radianos de alguns arcos importantes. ARCO GRAU RADIANO ARCO GRAU RADIANO 90° 2 rad 270° 3 2 rad 180° rad 360° 2 rad 4. Há uma relação envolvendo o comprimento do arco, o raio da circunferência e também a medida, em radianos, do ângulo central correspondente: L r Relação matemática: θ= L r O comprimento de um arco dividido pela medida do raio da circunferência que contém esse arco é igual à medida, em radianos, do ângulo central correspondente. 01. Transforme a medida do arco de 120° para radianos. • Utilizamos a proporção para transformar a medida do arco para radianos: 180 120 180 120 120 180 2 3 o o rad x x x rad = ⋅ = ⋅ = ⋅ ⇒ π π π π 02. Transforme a medida do arco de 7 4 π radianos para graus. • Embora possamos utilizar a proporção, uma forma mais simples é a substituição direta de radianos por 180 graus: 7 4 7 180 4 7 45 315 π rad o o o= ⋅ = ⋅ = 03. Determine o comprimento do arco correspondente ao setor circular representado (em destaque) na figura a seguir. • Utilizamos a proporção entre as medidas dos ângulos centrais e os comprimentos dos correspondentes arcos, lembrando que o comprimento da circunferência é 2 r: 360 30 2 360 30 2 8 12 16 4 3 o o o o r L L L L cm = = ⋅ ⋅ = ⇒ = π π π π Situações resolvidas 8 cm 30° 26 Extensivo Terceirão 01. Sendo L a medida do com- primento de um arco de circunferência, de raio R, e a medida, em radianos, do ângulo central corres- pondente, mostre que vale a relação α = L R 02. Quantos graus percorre o ponteiro dos minutos de um relógio, em 40 min? E quantos radianos? 03. (UEL – PR) – A medida do menor ângulo determinado pelos ponteiros de um relógio que marca 10h20min é: a) 170° b) 165° c) 160° d) 155° e) 150° Situações para resolver Aula 04 27Matemática 1E Testes Assimilação 04.01. (EEAR – SP) – Gabriel verificou que a medida de um ângulo é 3 10 π rad. Essa medida é igual a a) 48o b) 54o c) 66o d) 72o 04.02. (UFAL) – Se a medida de um arco, em graus, é igual a 128, sua medida em radianos é igual a a) (π/4) – 17 b) (64/15) π c) (64/45) π d) (16/25) π e) (32/45) π 28 Extensivo Terceirão 04.03. (UFRGS) – Dentre os desenhos abaixo, aquele que representa o ângulo que tem medida mais próxima de 1 radiano é a) 0 b) 0 c) 0 d) 0 e) 004.04. (UDESC) – O relógio Tower Clock, localizado em Londres, Inglaterra, é muito conhecido pela sua precisão e tamanho. O ângulo interno formado entre os ponteiros das horas e dos minutos deste relógio, desprezando suas larguras, às 15 horas e 20 minutos é: a) π 12 b) π 36 c) π 6 d) π 18 e) π 9 Aperfeiçoamento 04.05. (UEL – PR) – Um relógio marca que faltam 20 minu- tos para o meio-dia. Então, o menor ângulo formado pelos ponteiros das horas e dos minutos é: a) 90° b) 100° c) 110° d) 115° e) 125° 04.06. (UFSM – RS) – No último pleito, o horário de encer- ramento das votações, segundo determinação do TSE para todo o estado do Rio Grande do Sul, foi às 17 horas. Passados 5 minutos do encerramento, o menor ângulo entre os pon- teiros do relógio era de a) 123° b) 122° 30’ c) 122° d) 120° 30’ e) 120° 04.07. (MACK – SP) – Um veículo percorre uma pista circular de raio 300 m, com velocidade constante de 10 m/s, durante um minuto. Dentre os valores abaixo, o mais próximo da medida, em graus, do arco percorrido é: a) 90 b) 115 c) 145 d) 75 e) 170 Aula 04 29Matemática 1E 04.08. (UFRGS) – Se o ponteiro menor de um relógio percor- re um arco de π/12 rad, o ponteiro maior percorre um arco de a) π/6 rad. b) π/4 rad. c) π/3 rad. d) π/2 rad. e) π rad. 04.09. (FUVEST – SP) – Considere um arco AB de 110° numa circunferência de raio 10 cm. Considere, a seguir, um arco A’B’ de 60° numa circunferência de raio 5 cm. Dividindo-se o comprimento do arco AB pelo do arco A’B’ (ambos medidos em cm), obtém-se: a) 11/6. b) 2. c) 11/3. d) 22/3. e) 11. 04.10. (IFSP – GO) – Considere uma circunferência de centro O e raio 6 cm. Sendo A e B pontos distintos dessa circunferência, sabe-se que o comprimento de um arco AB é 5π cm. A medida do ângulo central ˆAOB, correspondente ao arco AB considerado, é a) 120°. b) 150°. c) 180°. d) 210°. e) 240°. 04.11. (UFG) – Deseja-se marcar nas trajetórias circulares concêntricas, representadas na figura a seguir, os pontos A e B, de modo que dois móveis partindo, respectivamente, dos pontos A e B, no sentido horário, mantendo-se na mesma trajetória, percorram distâncias iguais até a linha de origem. Linha de origem B A Considerando que o ponto A deverá ser marcado sobre a linha de origem a 8 m do centro e o ponto B a 10 m do centro, o valor do ângulo α, em graus, será igual a a) 30 b) 36 c) 45 d) 60 e) 72 04.12. (UEPG – PR) – Um relógio analógico marca duas horas e trinta minutos. Ao lado deste, um segundo relógio marca um fuso horário diferente: dez horas e trinta minutos. Considerando o menor ângulo formado entre o ponteiro dos minutos e o ponteiro das horas, em cada um dos relógios, assinale o que for correto. 01) O ângulo no primeiro relógio é menor que 120°. 02) O ângulo no segundo relógio é maior que 140°. 04) No primeiro relógio, o ângulo é maior que no segundo. 08) O módulo da diferença entre os ângulos dos dois reló- gios é 30°. 30 Extensivo Terceirão 04.13. (UEPG – PR) – Sobre arcos e ângulos, assinale o que for correto. 01) O menor ângulo formado pelos ponteiros de um reló- gio que está marcando 1 hora e 40 minutos é 170°. 02) Um trem desloca-se na velocidade constante de 60 km/h num trecho circular de raio igual a 500 m. En- tão, em um minuto ele percorre um arco de 2 rad. 04) Uma pessoa caminhando em volta de uma praça cir- cular descreve um arco de 160° ao percorrer 120 m. O diâmetro da praça é maior que 100 m. 08) Em 50 minutos, o ponteiro dos minutos de um relógio percorre 5 3 π rad. 04.14. (UNESP – SP) – Os pontos P e Q sobre a superfície da Terra possuem as seguintes coordenadas geográficas: Latitude Longitude P 30° N 45° L Q 30° N 15° O Considerando a Terra uma esfera de raio 6.300 km, a medida do menor arco PQ sobre a linha do paralelo 30° N é igual a a) 1 150 3. π km b) 1 250 3. π km c) 1 050 3. π km d) 1 320 3. π km e) 1 350 3. π km 04.15. (FUVEST – SP) – Uma das primeiras estimativas do raio da Terra é atribuída a Eratóstenes, estudioso grego que viveu, aproximadamente, entre 275 a.C. e 195 a.C. Sabendo que em Assuã, cidade localizada no sul do Egito, ao meio dia do solstício de verão, um bastão vertical não apresentava sombra, Eratóstenes decidiu investigar o que ocorreria, nas mesmas condições, em Alexandria, cidade no norte do Egito. O estudioso observou que, em Alexandria, ao meio dia do solstício de verão, um bastão vertical apresentava sombra e determinou o ângulo θ entre as direções do bastão e de incidência dos raios de sol. O valor do raio da Terra, obtido a partir de θ e da distância entre Alexandria e Assuã foi de, aproximadamente, 7500 km. Raios de sol Alexandria Assuã θ O mês em que foram realizadas as observações e o valor aproximado de θ são (Note e adote: distância estimada por Eratóstenes entre Assuã e Alexandria ≈ 900 km; π = 3) a) junho; 7°. b) dezembro; 7°. c) junho; 23°. d) dezembro; 23°. e) junho; 0,3°. 04.16. (UFSCAR – SP) – Uma pizza circular será fatiada, a partir do seu centro, em setores circulares. Se o arco de cada setor medir 0,8 radiano, obterá um número máximo N de fatias idênticas, sobrando no final, uma fatia menor, que é indicada na figura por fatia N + 1. fatia 2 fatia 1 fatia N + 1fatia N Aula 04 31Matemática 1E Considerando π = 3,14, o arco da fatia N + 1, em radiano, é a) 0,74 b) 0,72 c) 0,68 d) 0,56 e) 0,34 04.17. (FGV –SP) – Na figura, ABCD representa uma placa em forma de trapézio isósceles de ângulo da base medin- do 60°. A placa está fixada em uma parede por AD e PA, representa uma corda perfeitamente esticada, inicialmente perpendicular à parede. 20 cm B A D M C P 20 cm 10 cm 60º Nesse dispositivo, o ponto P será girado em sentido horário, mantendo-se no plano da placa, e de forma que a corda fique sempre esticada ao máximo. O giro termina quando P atinge M, que é o ponto médio de CD. Nas condições descritas, o percurso total realizado por P, em cm, será igual a a) 50 3 π b) 40 3 π c) 15π d) 10π e) 9π 04.18. (UEL – SP) – Uma família viaja para Belém (PA) em seu automóvel. Em um dado instante, o GPS do veículo indica que ele se localiza nas seguintes coordenadas: latitude 21°20’ Sul e longitude 48°30’ Oeste. O motorista solicita a um dos passageiros que acesse a Internet em seu celular e obtenha o raio médio da Terra, que é de 6730 km, e as coordenadas geográficas de Belém, que são latitude 1°20’ Sul e longitude 48°30’ Oeste. A partir desses dados, supondo que a superfí- cie da Terra é esférica, o motorista calcula a distância D, do veículo a Belém, sobre o meridiano 48°30’ Oeste. Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o valor da distância D, em km. a) D 9 673= π 0 b) D 18 673 2= ( )π 0 c) D 9 673= π 0 d) D 36 673= π 0 e) D 3 673 2 = ⎛⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ π 0 Desafio 04.19. (FUVEST) – Um triângulo retângulo com vértices denominados A, B e C apoia‐se sobre uma linha horizontal, que corresponde ao solo, e gira sem escorregar no sentido horário. Isto é, se a posição inicial é aquela mostrada na figura, o movimento começa com uma rotação em torno do vértice C até o vértice A tocar o solo, após o que passa a ser uma rotação em torno de A, até o vértice B tocar o solo, e assim por diante. A C 1 2B Usando as dimensões indicadas na figura (AB = 1 e BC = 2), qual é o comprimento da trajetória percorrida pelo vértice B, desde a posição mostrada, até a aresta BC apoiar‐se no solo novamente? a) 3 2 π b) 3 3 3 + π c) 13 6 π d) 3 3 2 + π e) 8 2 3 3 + π 32 Extensivo Terceirão Gabarito 04.01. b 04.02. e 04.03. b 04.04. e 04.05. c 04.06. b 04.07. b 04.08. e 04.09. c 04.10. b 04.11. e 04.12. 09 (01 + 08) 04.13. 11(01 + 02 + 08) 04.14. C 04.15. A 04.16.C 04.17. A 04.18. A 04.19. C 04.20. 26 (02 + 08 +16) 04.20. (UEM – PR) – Um brinquedo eletrônico tem um disco de 10 cm de raio, e esse disco possui 5 pontos igualmente distribuídos em seu bordo e numerados de 1 a 5 no sentido horário. Uma esfera magnética movimenta-se na borda desse disco. Quando posicionada em um ponto de número ímpar, movimenta-se para o próximo número, em sentido horário; e quando posicionada em um ponto de número par, movimenta-se dois números também em sentido horário. Em relação ao exposto, assinale o que for correto. 01) Se a esfera é inicialmente colocada no ponto de número 5, com 1.000 movimentos, a esfera irá parar no ponto de nú- mero 2. 02) Se a esfera começa na posição 1, com dois movimentos, o ângulo do maior arco compreendido entre a posição 1 e a posição final, em relação ao centro do disco, em radianos, mede 6 5 π . 04) Se a esfera começa na posição 2, com 3 movimentos, o caminho total que a esfera percorre mede 10π cm. 08) Se a esfera não inicia na posição 5, então ela nunca passará por essa posição. 16) Qualquer que seja a posição em que a esfera seja inicialmente colocada, ela sempre passará pela posição 4.
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