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MATEMÁTICA I 1 RELAÇÕES FUNÇÃO DEFINIDA POR MAIS DE UMA SENTENÇA ............... 2 MÓDULO ..................................................................................... 6 PROPRIEDADES DO MÓDULO .................................................. 6 FUNÇÃO MODULAR ................................................................... 9 GRÁFICO DA FUNÇÃO MODULAR ............................................ 9 EQUAÇÕES MODULARES ....................................................... 27 INEQUAÇÕES MODULARES .................................................... 32 RESPOSTAS ............................................................................. 37 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA ................................................ 44 No final das séries de exercícios podem aparecer sugestões de atividades complementares. Estas sugestões referem-se a exercícios do livro “Matemática” de Manoel Paiva fornecido pelo FNDE e adotado pelo IFMG – Campus Ouro Preto durante o triênio 2015-2017. Todos os exercícios sugeridos nesta apostila se referem ao volume 1. CÁSSIO VIDIGAL 2 IFMG – CAMPUS OURO PRETO FUNÇÃO DEFINIDA POR MAIS DE UMA SENTENÇA Já vimos, em apostilas anteriores, como tratar com funções definidas por mais de uma expressão e agora vamos usar aqueles conceitos. Uma função é definida por mais de uma sentença quando cada uma delas está associada à um subdomínio D1, D2, D3, ... Dn e a união destes n subconjuntos forma o domínio D da função original, ou seja, cada domínio Di é um subconjunto de D. Vamos ver alguns exemplos de funções definidas por mais de uma sentença e seus respectivos gráficos. Ex.1: Seja a função 2xse3 2x0se1x 0xse1 xf O seu gráfico é dado por: Ex. 2: Veja o gráfico de 1xse1x 1xsex xf 2 Ex. 3: Seja a função 1xse1x 1x2se1x 2xse1x xf 2 o gráfico é: MATEMÁTICA I 3 RELAÇÕES 01) Construa o gráfico de cada uma das funções abaixo: a) 0xsex 0xse1x xf b) 2xse2 2x2sex 2xse2 xf CÁSSIO VIDIGAL 4 IFMG – CAMPUS OURO PRETO c) 1xsex1 1xsex2x xf 2 d) 1xse12x 1xse1x xf 2 2 MATEMÁTICA I 5 RELAÇÕES 02) Dada 2xse1 2 x 2xse2xx xf 2 a) Construa seu gráfico. b) Encontre os valores de x que admitem 4 como imagem. 03) Quais valores de x tem imagem 7 na função 0xse2x 0xse1x 2 5 x xf 2 CÁSSIO VIDIGAL 6 IFMG – CAMPUS OURO PRETO 04) Construa o gráfico de 0xsex 0xsex xf ___________________________ MÓDULO Sendo x um número real, definimos MÓDULO ou VALOR ABSOLUTO que se representa por |x| através da expressão: 0xsex 0xsex x Da expressão acima, podemos tirar duas conclusões: 1. Se x é zero ou um número positivo, então o módulo de x é o próprio x. 2. Se x é um número negativo, então o módulo de x é o oposto aditivo de x. É interessante associar a idéia de valor absoluto a distância, assim, o módulo de um número x é a distância do afixo de x até a origem do sistema. Este conceito voltará a ser usado quando você estiver estudando Números Complexos no 3º ano. 2 1 2 1 00 355333 131333 PROPRIEDADES DO MÓDULO Da definição de módulo, decorrem algumas propriedades que veremos a seguir: I x,0x II 0x0x III y,x,xyyx IV x,xx 2 2 V y,x,yxyx VI y,x,yxyx VII axa0aeax VIII axouax0aeax 05) Aplicando o conceito de módulo, calcule: a) 4 b) 18 c) 49 MATEMÁTICA I 7 RELAÇÕES d) 125 e) 27 f) 35 06) Para que valores reais de x é válida cada uma das igualdades a seguir? a) 3x3x b) 22 x11x c) 1x1x 22 07) O módulo de um número real x também pode ser definido desta forma: 2xx . Assim, calcule: a) 23 b) 213 c) 25x CÁSSIO VIDIGAL 8 IFMG – CAMPUS OURO PRETO 08) Considere, na reta real, os pontos A(a) e B(b). O conceito de módulo pode ser usado para o cálculo da distância AB entre os pontos A e B, a partir de suas coordenadas. Assim, por definição, abbaAB Desta forma, calcule a distância AB quando: a) a = -3 e b = 4 b) a = -5 e b = -8 c) a = 3 e b = 5 09) Uma partícula desloca-se sobre uma reta real. Inicialmente ela se encontra no ponto A(-5), em seguida vai até B(7) e depois até C(-2). a) Qual a distância total percorrida pela partícula. b) Qual seu deslocamento final. 10) Verifique se cada uma das afirmativas a seguir é VERDADEIRA ou FALSA. a) xxx b) x0x c) y,x,yxyx d) xxx 2 2 e) axax f) 0x|x ______________________ ATIVIDADES COMPLEMENTARES Pág. 192 – Exercícios 1 a 4 ______________________ A B a b MATEMÁTICA I 9 RELAÇÕES FUNÇÃO MODULAR A função que associa a cada número real o seu valor absoluto é chamada FUNÇÃO MODULAR e representamos; xxf Utilizando o conceito de módulo de número real apresentado na página 6 desta apostila, a função modular também pode ser definida da seguinte forma: GRÁFICO DA FUNÇÃO MODULAR Na questão 04 (Pág. 06) desta apostila, você construiu o gráfico da função xxf porém apresentada sob a forma de duas sentenças. Observe lá o que você fez. O gráfico da função modular é a reunião de duas semirretas de origem em (0, 0) que são as bissetrizes do 1º e 2 º quadrantes. D = e Im = + Vamos, a partir de agora, desenvolver algumas técnicas para construção de gráficos de função modular. Em cada exemplo a seguir vamos aprender um tipo de gráfico e, a seguir, construiremos um semelhante. Vamos construir o gráfico de x2xf . Resolução: Quando nos deparamos com uma função elementar como esta, em princípio, construímos o gráfico de 𝑔(𝑥) = 2𝑥. A seguir devemos fazer 𝑓(𝑥) = | 𝑔(𝑥) |, ou seja devemos “rebater”a parte do gráfico que se encontra abaixo do eixo horizontal, desta forma: x y 0xsex 0xsex xf CÁSSIO VIDIGAL 10 IFMG – CAMPUS OURO PRETO Então, o gráfico de 𝑓(𝑥) = | 2𝑥 | é D = e Im = + Agora é sua vez: 11) Construa, nas malhas quadriculadas de cada item, o gráfico que se pede. Em todas as malhas, está tracejado o gráfico da função f(x)=|x|. Aproveite para comparar o gráfico que vc construiu com este. a) 𝑓(𝑥) = | 𝑥 2 | D = e Im = . b) 𝑓(𝑥) = |3𝑥| D = e Im = . MATEMÁTICA I 11 RELAÇÕES c) 𝑓(𝑥) = −|𝑥| D = e Im = . Construir o gráfico da função 𝑓(𝑥) = |𝑥 + 2|. Resolução: Assim como fizemos antes, vamos construir o gráfico de g(x) = x + 2 Agora, vamos “rebater” o que estiver abaixo do eixo das abscissas. Este é o gráfico da função 𝑓(𝑥) = |𝑥 + 2| e podemos observar o domínio e a imagem da função olhando para o gráfico: D = ℝ e Im = ℝ+ Vamos aproveitar este gráfico para fazer outra observação. Na figura abaixo está o gráfico de 𝑓(𝑥) = |𝑥 + 2| e, tracejado em verde, o gráfico da função 𝑓(𝑥) = |𝑥|. Comparando os dois gráficos, podemos dizer que o gráfico de f foi obtido a partir do deslocamento do gráfico de g em duas unidades para a esquerda. A seguir, você pode observar uma família de gráficos do tipo 𝑓(𝑥) = |𝑥 − 𝑎|. Note cada gráfico é deslocado, em relação do gráfico de 𝑓(𝑥) = |𝑥| em a unidades. CÁSSIO VIDIGAL 12 IFMG – CAMPUS OURO PRETO Tente associar esta ideia com o que você viu quando estudou os deslocamentos laterais do gráfico da função quadrática. 12) Construa o gráfico de 1xxf D = e Im = . Construir o gráfico da função x2xxf 2 . Resolução: Da mesma forma que já fizemos, construiremos o gráfico de g(x) = x2 + 2x e “rebateremos” o que está abaixo do eixo x pois f(x) não admite valor negativo. D = ℝ e Im = ℝ+ Construa o gráfico de cada uma das funções apresentadas nas questões de 13 a 19. MATEMÁTICA I 13 RELAÇÕES 13) 1x2xf D = e Im = 14) 3x2xf D = e Im = CÁSSIO VIDIGAL 14 IFMG – CAMPUS OURO PRETO 15) x32xf D = e Im = 16) x4xxf 2 D = e Im = MATEMÁTICA I 15 RELAÇÕES 17) 4xxf 2 D = e Im = 18) x3xxf 2 D = e Im = CÁSSIO VIDIGAL 16 IFMG – CAMPUS OURO PRETO 19) 2x3xxf 2 D = e Im = Construir o gráfico da função definida em todo o capo dos reais dada por f(x) = | x + 1| - 2 Resolução: Em princípio, vamos construir o gráfico de g(x) = | x + 1 | como vimos nos exemplos anteriores. Agora devemos “deslocar” o gráfico duas unidades para baixo pois f(x) = g(x) - 2 Podemos ver que o DOMÍNIO desta função são todos os números reais. Observando o gráfico, qual é a IMAGEM desta função? MATEMÁTICA I 17 RELAÇÕES Construa o gráfico de cada uma das funções apresentadas nas questões de 20 a 24. 20) 3xxf D = e Im = 21) 31x2xf D = e Im = CÁSSIO VIDIGAL 18 IFMG – CAMPUS OURO PRETO 22) 34xxf 2 D = e Im = 23) 33x4xxf 2 D = e Im = MATEMÁTICA I 19 RELAÇÕES 24) 41xxf 2 D = e Im = Agora vamos começar a tratar com funções que apresentam incógnitas dentro e fora do módulo e outras com soma de módulos. Ex1.: Construir o gráfico da função 1x2xxf . Resolução: Vamos dividir a função em duas partes. A primeira é o que está no módulo: 2x e a segunda parte será 1x . De 2x , temos: 2xse2x 2xse2x 2x De 1x temos que, independente do valor de x, seu valor será 1x . Vamos agora dispor estas situações num quadro. O que vai separar uma coluna de outra será o -2 que é o valor que faz mudar a expressão na primeira parte da função. 2 2x 2x 1x 1x 3 1x2 Note que a terceira linha é a soma das duas anteriores. A função que dividimos em duas partes era formada pela soma dessas. Assim, a função que trabalharemos agora será: 2xse3 2xse1x2 xf CÁSSIO VIDIGAL 20 IFMG – CAMPUS OURO PRETO Vamos agora construir o gráfico desta função definida por partes. _____________________________ Ex1.: Construir o gráfico da função 1x1x2xf . Resolução: Assim como fizemos antes, vamos dividir a função em duas partes e, a seguir, formaremos o quadro. Veja. 2 1 xse1x2 2 1 xse1x2 1x2 1xse1x 1xse1x 1x 2 1 1 1x2 1x2 1x2 1x 1x 1x x3 2x x3 Assim, a função de que devemos construir o gráfico será: 1xsex2 1x 2 1 se2x 2 1 xsex3 xf Construa o gráfico de cada uma das funções apresentadas nas questões de 25 a 32. MATEMÁTICA I 21 RELAÇÕES 25) xxxf D = e Im = 26) xxxf D = e Im = CÁSSIO VIDIGAL 22 IFMG – CAMPUS OURO PRETO 27) 2x3xxf D = e Im = 281) 3x1xxf D = e Im = MATEMÁTICA I 23 RELAÇÕES 29) 2x1x2xf D = e Im = 30) 3x22x3xf D = e Im = CÁSSIO VIDIGAL 24 IFMG – CAMPUS OURO PRETO 31) 3x4xxf 2 D = e Im = 32) 4x1xxf D = e Im = MATEMÁTICA I 25 RELAÇÕES Construa o gráfico de cada uma das funções apresentadas nas questões de 33 a 37. 33) 1x1xxf D = e Im = 34) 1x1xxf D = e Im = CÁSSIO VIDIGAL 26 IFMG – CAMPUS OURO PRETO 35) 53x2x2xf D = e Im = 36) 2x4xxf 2 D = e Im = MATEMÁTICA I 27 RELAÇÕES 37) 2 3x1x2 xf D = e Im = No link abaixo, você tem acesso a uma vídeo-aula de cerca de 30 minutos que abrange tudo que vimos até aqui sobre função modular. EQUAÇÕES MODULARES Para resolver equações modulares, devemos lembrar de duas propriedades de módulo: P1: kxoukxkx P2: yxouyxyx Utilizando estas duas propriedades e a condição de que 0x , vamos resolver algumas equações modulares. CÁSSIO VIDIGAL 28 IFMG – CAMPUS OURO PRETO Ex.1: Resolver 71x2 Resolução: 4x71x2 ou 3x71x2 71x2 3;4S Ex.2: Resolver 3x21x3 Resolução: 5 2 x3x21x3 ou 4x3x21x3 3x21x3 5 2 ;4S Ex.2: Resolver 8x21x Resolução: Em princípio devemos lembrar que 4082 xx Deste forma só serão convenientes aquelas soluções maiores ou iguais a 4 3x8x21x ou 7x8x21x 8x21x Como previmos anteriormente, a solução x = 3 não convém, neste caso, 7S ___________________________ Faça agora os exercícios referentes a este assunto. MATEMÁTICA I 29 RELAÇÕES 38) Resolva as equações a seguir no campo dos números reais. a) 32x b) 21x3 c) 05x4 d)\ 13x2 e) 31x3x2 f) 4 5 4 1 x 2 5 x2 g) 25x4x2 CÁSSIO VIDIGAL 30 IFMG – CAMPUS OURO PRETO 39) Resolva as equações a seguir no campo dos números reais. a) 1x2x3 b) 03x21x4 c) 1x45xx2 d) 1xx2x2x 22 MATEMÁTICA I 31 RELAÇÕES 40) Resolva as equações a seguir no campo dos números reais. a) 1x22x b) 3x22x3 c) 1x5x2 d) 3x2x3x15x2 22 e) 2x32x3 f) 4x3x34 CÁSSIO VIDIGAL 32 IFMG – CAMPUS OURO PRETO Existem outras situações envolvendo equações modulares que não trataremos aqui mas você pode ver nas vídeo-aulas acessíveis pelos links abaixo: Equações Modulares Parte 3 Equações Modulares Parte 4 Equações Modulares Parte 5 INEQUAÇÕES MODULARES A idéia de módulo está ligada ao conceito de distância, como foi dito no início desta apostila. Assim, temos que: axouaxax axaax MATEMÁTICA I 33 RELAÇÕES Utilizando estas propriedades, podemos resolver as equações que envolvem módulo. Ex.1: Resolver a inequação 73x2 . Resolução: Aplicando a primeira propriedade acima, encontramos 73x27 Resolvendo o sistema de inequações temos: 2x5 Logo: 2x5|xS Ex.2: Resolver a inequação 21x3 21x3 ou 21x3 21x3 Resolvendo as equações acima, temos: 1xou 3 1 x Assim: 1xou 3 1 x|xS 41) Resolva, no campo dos números reais, cada uma das cinco inequações a seguir: a) 42x3 b) 13x2 c) 3x34 CÁSSIO VIDIGAL 34 IFMG – CAMPUS OURO PRETO d) 04x3 e) 31x2 42) Resolver em ℝ as quatro inequações a seguir. a) 15x5x2 b) 24xx2 c) 6x5x2 MATEMÁTICA I 35 RELAÇÕES d) 64x3x2 43) Resolver em ℝ a inequação 01x7x2 . (Esta questão está resolvida na seção RESPOSTAS) CÁSSIO VIDIGAL 36 IFMG – CAMPUS OURO PRETO 44) Resolver em ℝ a inequação 07x31x . 45) Resolver em a inequação 0x341x2 . MATEMÁTICA I 37 RELAÇÕES RESPOSTAS 01) a) b) c) d) 02) Resolução a) b) Para encontrar os pontos de imagem 4, devemos resolver as equações: 41 2 x 2 42xx)1( 2 De (1), temos x1 = -3 e x2 = 2 Mas -3 não convém De (2) temos x = -6. Assim 2 e -6 tem imagem 4. 03) 4 04) 05) a) 4 d) 12 - 5 b) 18 e) 27 c) 9 - 4 f) 53 CÁSSIO VIDIGAL 38 IFMG – CAMPUS OURO PRETO 06) a) 3x c) x b) 1x1 07) a) 3 c) 5xse5x 5xse5x b) 13 08) a) 7 c) 13 b) 3 09) a) 21 c) 3 10) Verdadeiras: a, b, d, f Falsa: c, e 11) a) D = e Im = + b) D = e Im = + c) D = e Im = - 12) D = e Im = + 13) D = e Im = + MATEMÁTICA I 39 RELAÇÕES 14) D = e Im = + 15) D = e Im = + 16) D = e Im = + 17) D = e Im = + 18) D = e Im = + 19) D = e Im = + CÁSSIO VIDIGAL 40 IFMG – CAMPUS OURO PRETO 20) D = e Im = [-3; ) 21) D = e Im = [3; )22) D = e Im = [-3; ) 23) D = e Im = [-3; ) 24) D = e Im = [-3; ) 25) D = e Im = + 26) D = e Im = + MATEMÁTICA I 41 RELAÇÕES 27) D = e Im = [-1; ) 28) D = e Im = [4; ) 29) D = e Im = [ 2 3 ; ) 30) D = e Im = [ 3 13 ; ) 31) D = e Im = [-1; ) 32) D = e Im = + 33) D = e Im = [2; ) 34) CÁSSIO VIDIGAL 42 IFMG – CAMPUS OURO PRETO D = e Im = [-2; 2] 35) D = e Im = [-1; ) 36) D = e Im = + 37) D = e Im = [2; ) 38) a) 5,1S b) 3 1 ,1S c) 4 5 S d) S e) 4,2,1,1S f) 3,2, 2 1 , 2 1 S g) 3,1S 39) a) 4 1 , 2 3 S b) 3 1 ,2S c) 4,1,1,6S d) 1, 3 1 , 2 3 S 40) a) 3 1 S b) S c) 4,2S d) 6,13S e) ; 3 2 S f) ; 3 4 S 41) a) 2x 3 2 |xS b) 2x1|xS MATEMÁTICA I 43 RELAÇÕES c) 3x 3 1 |xS d) 3 4 S e) 2xou1x|xS 42) a) 4x3ou2x1|xS b) 3xou2x1ou2x|xS c) 6xou3x2ou1x|xS d) 5x2ou1x2|xS 43) (Resolução) Sabendo que 1xse1x 1xse1x 1x , devemos considerar duas situações: 1ª situação: 1x 2x01x7x2 01x7x2 Assim, a solução desta primeira parte é 2x|x 2x|x1x|xS1 2ª situação: 1x 8x01x7x2 01x7x2 Logo, temos como S2, 8x|x1x|xS2 Portanto, a solução da inequação proposta será: 21 SSS Ou seja: 2x|xS 44) 3x|xS 45) 5x|xS CÁSSIO VIDIGAL 44 IFMG – CAMPUS OURO PRETO REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA MACHADO, Antônio dos Santos; Matemática, Temas e Metas. São Paulo, Atual, 1988. IEZZI, Gelson e outros; Fundamentos da Matemática Elementar, Volume 1. São Paulo, Atual, 5ª edição, 1977. RUBIÓ, Angel Pandés; Matemática e suas tecnologias; Volume 1. São Paulo, IBEP, 2005. PAIVA, Manoel; Matemática; Volume 1. São Paulo, Moderna, 1995. Links dos vídeos sugeridos Pág. 27: vidigal.ouropreto.ifmg.edu.br/funcao- modular/ Pág. 28 vidigal.ouropreto.ifmg.edu.br/equacoes- modulares-p1/ Pág. 32 parte 3 vidigal.ouropreto.ifmg.edu.br/equacoes- modulares-p3/ parte 4 vidigal.ouropreto.ifmg.edu.br/equacoes- modulares-p4/ parte 5 vidigal.ouropreto.ifmg.edu.br/equacoes- modulares-p5/
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