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630370 Matemática I 1cadern o PRÉ-VESTIBULAR MANUAL DO PROFESSOR CAPA_PH_PREVEST_EXATAS_MAT1_MP_C1.indd 2 9/26/18 12:43 PM Matemática I Manual do Professor Eduardo Quintas da Silva Luis Felipe Silva Abad pH_EM3_C1_001a007_IN_Mat_MP.indd 1 5/5/16 6:43 PM Direção editorial: Lidiane Vivaldini Olo Gerência editorial: Bárbara M. de Souza Alves Coordenação editorial: Camila Amaral Souza Coordenação pedagógica: Fabrício Cortezi de Abreu Moura Edição: Pietro Ferrari (Matemática e Física), Rodolfo Marinho (Química e Biologia) Assistência editorial: Isabela Ramalho Colaboração: Obá Editorial Gerência de produção editorial: Ricardo de Gan Braga Coordenação de produção: Fabiana Manna Revisão: Hélia Gonsaga (ger.), Danielle Modesto, Edilson Moura, Letícia Pieroni, Marília Lima, Marina Saraiva, Tayra Alfonso, Vanessa Lucena Edição de arte: Gláucia Correa Koller (coord.), Daniel Hisashi Aoki Diagramação: Casa de Tipos Iconografia: Sílvio Kligin (superv.), Denise Durand Kremer (coord.), Ellen Colombo Finta, Karina Tengan (pesquisa) Tratamento de imagem: Cesar Wolf, Fernanda Crevin Licenças e autorizações: Patrícia Eiras Ilustrações: Casa de Tipos, Luis Moura Cartografia: Eric Fuzii Capa: Gláucia Correa Koller Foto de capa: Sanjatosi/Shutterstock Projeto gráfico de miolo: Gláucia Correa Koller Editoração eletrônica: Casa de Tipos Todos os direitos reservados por SOMOS Sistemas de Ensino S.A. Rua Gibraltar, 368 – Santo Amaro CEP: 04755-070 – São Paulo – SP (0xx11) 3273-6000 © Somos Sistemas de Ensino S.A. Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Uma publicação Sistema de ensino pH : ensino médio : caderno 1 a 4 : exatas, 3ª série : professor. -- 1. ed. -- São Paulo : SOMOS Sistemas de Ensino, 2017. Vários autores. Conteúdo: Matemática I -- Matemática II -- Física -- Química -- Biologia 1. Biologia (Ensino médio) 2. Física (Ensino médio) 3. Livros-texto (Ensino médio) 4. Matemática (Ensino médio) 5. Química (Ensino médio). 16-02090 CDD-373.19 Índices para catálogo sistemático: 1. Ensino integrado : Livros-texto : Ensino Médio 373.19 2019 ISBN 978 854 680 214-2 (PR) Código da obra 87630348 1ª edição 1ª impressão Impressão e acabamento Créditos das imagens de abertura: Matemática: Fotosearch/Latinstock, Shutterstock/ Michael Liggett, Dirk Wiersma/SPL/Latinstock, Alexandru Magurean/Getty Images (MatemáticaI), Tim Draper/Shutterstock (Matemática II), Ciências Naturais: Leon Halip/ Getty Images, Science Photo Library/Latinstock, USE/Science Photo Library/Latinstock, Fritz Polking/Science Photo Library/Latinstock, Richard Kail/Science Photo Library/ Latinstock, Reprodução/<http://apod.nasa.gov/> (Física), R. Ian Lloyd/Masterfile/ Latinstock (Química), Dr. Morley Read/Science Photo Library/Latinstock (Biologia) pH_EM3_C1_001a007_IN_Mat_MP.indd 2 9/24/18 4:29 PM A Matemática: o incontornável fundamento de todas as ciências e a generosa fonte de benefícios para os assuntos humanos. Isaac Barrow A Matemática, como ciência, busca desenvolver métodos para explicar e transformar o mundo ao nosso redor. Em todas as áreas técnico-científicas, a Matemática está presente, recolhendo dados, analisando, crian- do, construindo, especulando, deduzindo e buscando padrões. A partir dessas análises, constroem-se axiomas, teoremas, lemas, ou seja, um corpo gigantesco teorizado e amarrado a uma estrutura lógica, rica e exata. A Matemática possui diversos ramos do conhecimento; ela estima quantidades e medidas; estuda formas dimen- sionais, estruturas, variações de grandezas, tabelas, gráficos, etc. É a ciência do raciocínio lógico e abstrato. Foi com base nessas ideias que elaboramos este material. Os conteúdos aqui selecionados possuem uma rede de informações que estão conectadas umas às outras por fundamentos e lógica. Temos como premissa auxiliar o aluno no desenvolvimento de inúmeras habilidades matemáticas que, quando bem administradas, lhe darão competências para analisar e inferir sobre os diversos acontecimentos do mundo, nas áreas financeira, econômica, computacional, empresarial ou sociocultural. Diferentemente da maioria das disciplinas que estudam objetos e situações concretas e se referem a eles, a Matemática trata de noções e verdades de natureza abstrata. A ge- neralidade das proposições matemáticas exige precisão, por isso requer alta concentração e cuidado por parte dos alunos; daí que muitos deles dizem não entender a disciplina. Tivemos um cuidado enorme em nosso material de Ensino Médio para que os assuntos sejam contextualizados por meio de situações-problema. Assim, o interesse pela matéria e a assimilação dela serão mais inteligíveis. No material da 3a série do Ensino Médio, revisitaremos os conteúdos abordados nos dois anos anteriores deste segmento, além de apresentarmos outros que objetivam enriquecer ainda mais a bagagem de saber de nossos alunos. Sendo assim, além de complementarmos o trabalho feito durante a 1a e a 2a séries do Ensino Médio, faremos uma importante revisão dos assuntos vistos até então, o que solidificará a base de co- nhecimento dos alunos e os preparará para enfrentar os diversos processos de seleção para o Ensino Superior, como o Enem e demais vestibulares. Destacamos, a seguir, os principais temas estudados na 3a série do Ensino Médio: Matemática I • Conjuntos: Conceito de conjunto, elemento e relação de pertinência; conceito de subconjun- to; operações entre conjuntos; conjuntos numéricos. • Grandezas e medidas: Unidades de medida; razões e proporções; grandezas proporcionais; regras de três simples e composta. • Funções: Definição de função; domínio e imagem de uma função; análise gráfica de fun- ções; função polinomial do 1o grau, função polinomial do 2o grau; função modular; função exponencial; função logarítmica. Apresentação pH_EM3_C1_001a007_IN_Mat_MP.indd 3 5/5/16 6:43 PM • Sequências numéricas: Progressões aritméticas; progressões geométricas. • Matemática financeira: Porcentagem e juros (simples e compostos). • Estatística: Noções de estudo estatístico; medidas de posição e de dispersão. • Matrizes e sistemas de equações: Definição de matrizes como instrumento de armazenamento de informações; operações com matrizes; definição de sistema de equações (lineares e não lineares); resolução de sistemas de equações; classificação de um sistema linear quanto ao número de soluções; modelagem de uma situação-problema por meio de um sistema de equações. • Funções polinomiais: Definição de polinômios; raízes de um polinômio; operações entre polinômios; equações polinomiais. • Geometria analítica no IR2: Sistema cartesiano ortogonal; representação gráfica de pontos; distância entre pontos; coordenadas do ponto médio de um segmento; coordenadas do baricentro de um triângulo; área de polígonos no IR2; equações da reta e da circunferência no IR2. Matemática II • Análise combinatória: Princípio fundamental da contagem; número de arranjos simples; número de combinações simples; número de permu- tações simples e com elementos repetidos; número de permutações circulares. • Probabilidade: Cálculo de probabilidades em eventos equiprováveis e não equiprováveis; propriedades do cálculo de probabilidades; probabilidade da união e da interseção de eventos; probabilidade condicional. • Trigonometria: Trigonometria no triângulo retângulo (razões trigonométricas); relações entre as razões trigonométricas; círculo trigo- nométrico; funções trigonométricas (funções seno, cosseno e tangente). • Geometria plana: Propriedades gerais dos polígonos; triângulos; quadriláteros; teorema de Tales; semelhança de triângulos; escala; triângulo retângulo; leis dos senos e dos cossenos; áreas de figuras planas. • Geometria espacial: Propriedades gerais dos poliedros; estudo dos principais sólidos geométricos: prismas, pirâmides, cilindros, cones e esferas (principais propriedades, planificações,cálculo de áreas e de volumes). Os módulos do Caderno do Aluno foram estruturados de modo a criar um método bastante prático que vise ao desen- volvimento pleno das habilidades e competências. PArA coMeçAr Na seção Para começar procuramos estimular o aluno apresentando questões ou problemas do cotidiano. As- sim, o interesse pelo assunto se torna mais fácil e palpável. PArA APrender Em Para aprender serão explorados conceitos funda- mentados em teorias que contribuem para o desenvolvi- mento do raciocínio lógico do aluno, abrangendo a expli- cação de diferentes fenômenos do cotidiano. Em alguns módulos aparecem boxes que visam complementar os assuntos de cada uma das seções. pH_EM3_C1_001a007_IN_Mat_MP.indd 4 5/5/16 6:43 PM sItuAção-ProbleMA Após o desenvolvimento do conteúdo, trazemos para o aluno situações-problema que o ajudarão a assimilar e aplicar o aprendizado. PArA concluIr Na seção Para concluir fazemos um apanhado geral sobre os principais objetos do conhecimento e habilida- des desenvolvidas ao longo do módulo. A seção pH+ foi especialmente pensada para as escolas que disponibilizam mais de cinco aulas por semana para o ensino de Matemática, ou mesmo para as que tenham de- mandas específicas por conhecimentos mais aprofundados. Assim, para elas, temos um conteúdo extra, que pode ser explorado pelo professor de acordo com suas possibilidades. pH Na seção Gotas de saber temos textos curiosos sobre his- tória da Matemática, biografia de algum ícone das ciências ou informações diversas trazidas pelo autor para estabelecer liga- ção com o conteúdo do módulo. gotAs de sAber Esta seção aparece somente na 3a série do Ensino Médio. Trata-se de um resumo de cada módulo, que estará sempre no fim de cada Ca- derno para facilitar os estudos dos alunos. Q ua dr o de e st ud o Vale ressaltar que os objetos do conhecimento e as ha- bilidades pensadas para serem desenvolvidas na 3a série do Ensino Médio são baseadas na Matriz de Referência do Enem; não obstante, temos diversas habilidades extras que julgamos fundamentais para os alunos. O Manual do Professor é um canal para o fomento e o fortalecimento de ideias, cujo intuito é dar ao professor ferramentas de ensino-aprendizagem para melhor abor- dar o conteúdo com seus alunos. Para isso, dividimos o Manual em: • Estratégias de aula, que enriquecerão ainda mais a bagagem cultural e acadêmica do professor, incluin- do também uma sugestão de quadro para facilitar o atribulado dia a dia dos professores. • Atividades complementares, que propõem ações lúdicas para facilitar o florescimento das habilidades que esperamos que os alunos alcancem. • Material de apoio, que traz textos da internet, curio- sidades, livros recomendáveis, etc. • Gabarito comentado dos exercícios considerados mais complexos do Caderno do Aluno. Nosso material foi preparado – de professores para professores – com muito carinho, pensando nas melhores relações que podem ser desenvolvidas com os alunos. O objetivo é criar um ambiente em que imperem a vontade e a busca pelo conhecimento. A equipe de autores do pH deseja a você grandiosas experiências, seja em sala de aula, seja em trabalhos extracurriculares desenvolvidos pela es- cola no ano letivo que se inicia. Que possamos – juntos – andar, tropeçar, correr e até mesmo voar por esse caminho que nos conduzirá pelo vasto universo da Matemática. pH_EM3_C1_001a007_IN_Mat_MP.indd 5 5/5/16 6:43 PM sumário geral MateMática e suas tecnologias 1 Conjunto, elemento e pertinência M ó d u lo 4 Dependência entre grandezas M ó d u lo 2 Conjuntos numéricos, mmc e mdc M ó d u lo 5 Introdução à função e análise gráfica M ó d u lo 3 Grandezas e medidas M ó d u lo 6 Função polinomial do 1o grau M ó d u loM A te M á tI c A I 8 23 13 28 19 33 pH_EM3_C1_001a007_IN_Mat_MP.indd 6 5/5/16 6:43 PM HAbIlIdAdes e coMPetêncIAs Competência de área 1 – Construir significados para os números naturais, inteiros, racionais e reais. H1 – Reconhecer, no contexto social, diferentes significados e representações dos números e operações – naturais, inteiros, racionais ou reais. H2 – Identificar padrões numéricos ou princípios de contagem. H3 – Resolver situação-problema envolvendo conhecimentos numéricos. H4 – Avaliar a razoabilidade de um resultado numérico na construção de argumentos sobre afirmações quantitativas. H5 – Avaliar propostas de intervenção na realidade utilizando conhecimentos numéricos. Competência de área 2 – Utilizar o conhecimento geométrico para realizar a leitura e a representação da realidade e agir sobre ela. H6 – Interpretar a localização e a movimentação de pessoas/objetos no espaço tridimensional e sua representação no espaço bidimensional. H7 – Identificar características de figuras planas ou espaciais. H8 – Resolver situação-problema que envolva conhecimentos geométricos de espaço e forma. H9 – Utilizar conhecimentos geométricos de espaço e forma na seleção de argumentos propostos como solução de problemas do cotidiano. Competência de área 3 – Construir noções de grandezas e medidas para a compreensão da realidade e a solução de problemas do cotidiano. H10 – Identificar relações entre grandezas e unidades de medida. H11 – Utilizar a noção de escalas na leitura de representação de situação do cotidiano. H12 – Resolver situação-problema que envolva medidas de grandezas. H13 – Avaliar o resultado de uma medição na construção de um argumento consistente. H14 – Avaliar proposta de intervenção na realidade utilizando conhecimentos geométricos relacionados a grandezas e medidas. Competência de área 4 – Construir noções de variação de grandezas para a compreensão da realidade e a solução de problemas do cotidiano. H15 – Identificar a relação de dependência entre grandezas. H16 – Resolver situação-problema envolvendo a variação de grandezas, direta ou inversamente proporcionais. H17 – Analisar informações envolvendo a variação de grandezas como recurso para a construção de argumentação. H18 – Avaliar propostas de intervenção na realidade envolvendo variação de grandezas. Competência de área 5 – Modelar e resolver problemas que envolvem variáveis socioeconômicas ou técnico-científicas, usando representações algébricas. H19 – Identificar representações algébricas que expressem a relação entre grandezas. H20 – Interpretar gráfico cartesiano que represente relações entre grandezas. H21 – Resolver situação-problema cuja modelagem envolva conhecimentos algébricos. H22 – Utilizar conhecimentos algébricos/geométricos como recurso para a construção de argumentação. H23 – Avaliar propostas de intervenção na realidade utilizando conhecimentos algébricos. Competência de área 6 – Interpretar informações de natureza científica e social obtidas da leitura de gráficos e tabelas, realizando previsão de tendência, extrapolação, interpolação e interpretação. H24 – Utilizar informações expressas em gráficos ou tabelas para fazer inferências. H25 – Resolver problema com dados apresentados em tabelas ou gráficos. H26 – Analisar informações expressas em gráficos ou tabelas como recurso para a construção de argumentos. Competência de área 7 – Compreender o caráter aleatório e não determinístico dos fenômenos naturais e sociais e utilizar instrumentos adequados para medidas, determinação de amostras e cálculos de probabilidade para interpretar informações de variáveis apresentadas em uma distribuição estatística. H27 – Calcular medidas de tendência central ou de dispersão de um conjunto de dados expressos em uma tabela de frequências de dados agrupados (não em classes) ou em gráficos. H28 – Resolver situação-problema que envolva conhecimentos de estatística e probabilidade. H29 – Utilizar conhecimentos de estatística e probabilidade como recurso para a construção de argumentação. H30 – Avaliar propostas de intervenção na realidadeutilizando conhecimentos de estatística e probabilidade. pH_EM3_C1_001a007_IN_Mat_MP.indd 7 5/5/16 6:43 PM ObjetOs dO cOnhecimentO habilidades • Conceitos de conjunto, elemento e pertinência • Definição de conjunto unitário e conjunto vazio • Subconjuntos • União, interseção e diferença de conjuntos • Reconhecer e quantificar conjuntos finitos. • Reconhecer a relação entre elemento e pertinência. • Reconhecer e quantificar subconjuntos de conjuntos finitos. • Formar novos conjuntos através das operações entre eles e saber quantificá-los, dando ênfase ao princípio da inclusão e da exclusão. • Realizar as operações com o auxílio de diagramas. 1 Módulo Conjunto, elemento e pertin•ncia Introdução Este módulo dedica-se ao estudo dos conjuntos. Ao final, os alunos deverão saber distinguir o uso do símbolo de pertence, do símbolo de está contido, bem como re- solver problemas utilizando diagramas e saber efetuar as operações com conjuntos. estratégIas de aula AulA 1 Sugerimos como primeiro passo para a apresentação do tema a análise da situação-problema apresentada no Caderno do Aluno para evidenciar a utilidade do uso de diagrama em problemas de conjuntos. Para aprimorar o uso do diagrama de Venn como fer- ramenta para a resolução de problemas, indicamos os exercícios abaixo. Para sala de aula: • Praticando o aprendizado: 1, 2 e 6. Para casa: • Praticando o aprendizado: 3, 8. • Desenvolvendo habilidades: 2. sugestão De quADro Vamos representar dois conjuntos A e B contidos em um universo U; eles podem ser representados usando o diagrama de Venn. B ¿ A 8 pH_EM3_C1_008a012_M1_Mat_MP.indd 8 5/5/16 6:44 PM AULA 2 Esclareça os conceitos apresentados na seção Para aprender e explique as operações entre conjuntos. Os exercícios sugeridos para essa aula estão indicados a seguir. Para sala de aula: Aprofundando o conhecimento: 1 e 2. Para casa: Aprofundando o conhecimento: 3. SUGESTÃO DE QUADRO Representando a situação descrita na seção Para começar, pode-se montar o seguinte diagrama: ø 5 100% Haja coração O fugitivo 35% 25% 50% Ao somar os percentuais 35%, 25% e 50%, o valor encontrado é superior a 100% (mais do que o universo de pessoas que assistem televisão!), o que demonstraria a inconsistência da matéria do jornal. CONJUNTO A conjunto associamos a ideia de coleção ou clas- se e, à ideia de elementos, os objetos que constituem o conjunto. [x Elemento Conjunto A Exemplo: A = {1, 2, 3} • 1 [ A • 5 Ó A Se A é um conjunto formado pelas letras da palavra “ENGENHARIA” temos: a [ A, n [ A, p Ó A Subconjunto Diz- se que um conjunto A é subconjunto ou parte de B se todos os elementos de A são também elementos de B, ou seja, se A está contido em B. Exemplo: A 5 {1, 2} e B 5 {1, 2, 3, 4} 3 1 2 4 A , B (A está contido em B) B . A (B contém A) Obs.: O conjunto vazio está contido em qualquer con- junto inclusive nele próprio (∅ , A e ∅ , ∅) Escrever que A , B (A está contido em B) é o mesmo que escrever B . A (B contém A). ,A Conjunto Conjunto B Conjunto das partes Denomina-se conjunto das partes de A ao conjunto P(A) formado por todos os subconjuntos de A. Exemplo: A = {1, 2, 3} P(A) = {∅, {1}, {2}, {3}, {1, 2}, {1, 3}, {2, 3}, {1, 2, 3}} Repare que se n(A) 5 x elementos ⇒ n(P(A)) = 2x ele- mentos. A B 9 C o nj un to , e le m en to e p er ti nê nc ia M A TE M Á TI C A I M ó d u lo 1 pH_EM3_C1_008a012_M1_Mat_MP.indd 9 9/5/18 10:04 AM AulA 3 Faça o exercício indicado na sugestão de quadro. Abaixo, seguem outras sugestões de exercícios. Para sala de aula: Desenvolvendo habilidades: 6. Aprofundando o conhecimento: 10. Para casa: Desenvolvendo habilidades: 7 e 8. Aprofundando o conhecimento: 11, 12 e 13. sugestão De quADro eXerCÍCIo Dados os conjuntos A 5 {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}, B 5 {8, 10, 12, 15} e C 5 {8, 10}, vamos calcular: a) A ø B b) A ù B c) A 2 B d) B 2 A e) C B C Solução: a) A ø B 5 {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15} b) A ù B 5 {8, 10} c) A 2 B 5 {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9} d) B 2 A 5 {12, 15} e) C B C 5 B 2 C 5 {12, 15} gabarIto coMentado PrAtICAnDo o APrenDIzADo 1. b. Considerando N o conjunto dos indivíduos que usam notebook e T o conjunto dos indivíduos que usam ta- blet, temos os seguintes diagramas: N 27 55 2 27 5 28 T x Assim: 28 1 x 5 45 ⇒ x 5 17, onde x é o número de indivíduos que usam apenas o tablet. 2. a. O número máximo de alunos matriculados nos três cursos não pode superar o número de alunos matri- culados no curso de francês. Portanto, o resultado pe- dido é 130. 3. d. Os países que integram exatamente 3 das organiza- ções são: Peru, Equador, Colômbia, Venezuela, Para- guai, Argentina e Uruguai. Portanto, a resposta é 7. 4. d. A % B 5 {1, {1}, ∅, a, 2, {∅}, b} 2 {1, a} 5 {{1}, ∅, {∅}, 2, b}. 5. c. Considere o diagrama a seguir: U A B C 36 y z 15 30x 20 T 3 De acordo com as informações do enunciado, segue que: x 80 (20 15 36) y 85 (20 15 30) z 65 (20 30 x) x 9 y 20 z 6 ⇔ 5 2 1 1 5 2 1 1 5 2 1 1 5 5 5 Portanto: 2T 3 80 30 20 6 T 204⇔5 1 1 1 5 6. d. Utilizando M para Matemática, F para Física e Q para Química, tem-se: M 5 14 F 5 16 Q 5 12 MF 5 7 FQ 5 8 MQ 5 5 MQF 5 4 10 pH_EM3_C1_008a012_M1_Mat_MP.indd 10 5/5/16 6:44 PM MQ , MQF; logo, tem-se 1 aluno que gosta apenas de Matemática e Química e 4 que gostam das três maté- rias simultaneamente (5 2 4 5 1). As demais deduções podem ser feitas analogamente pela teoria de conjun- tos, conforme o diagrama a seguir. M F Q 6 5 3 1 3 4 4 Assim, o total de alunos que gostam de ao menos uma matéria é: 6 1 3 1 4 1 5 1 4 1 3 + 1 5 26 Se o total de alunos na sala é 40, então o número de alu- nos que não gostam de nenhuma matéria é: 40 2 26 5 14. 7. c. Se ( r, n) denota o palpite correto sobre o resultado r do jogo do time n, segue que: (r, n) [ {(d, 1), (d, 2), (v, 3), (d, 4), (v, 5)}, sendo d 5 derrota e v 5 vitória. Desse modo, N A 5 N B 5 4 e N C 5 3. Portanto, N A 5 5 N B . N C . 8. e. Considere a figura, em que A, S e P são, respectivamen- te, o conjunto dos alunos que fariam Administração, o conjunto dos alunos que fariam Sistemas de Computa- ção e o conjunto dos alunos que fariam Pedagogia. U A S P x 350 250 200 200 50150 100 Sendo n(U) 5 1 800 e n(U 2 (A ø S ø P)) 5 x, temos 800 1 250 1 50 1 200 1 x 5 1 800 ⇔ x 5 500. Portanto, o número de jovens que não fariam nenhum dos cursos elencados é 500. DESENVOLVENDO HABILIDADES 1. d. O candidato X pode ter de 33% a 39% dos votos, o candidato Y de 30% a 36% dos votos e o candidato Z de 28% a 34% dos votos. Assim: Todos os candidatos têm chances de vencer; Y pode vencer com uma diferença de até 36% 2 33% 5 3% sobre X; Z pode vencer com uma diferença de até 34% 2 33% 5 1% sobre X e 34% 2 30% 5 4% sobre Y. Logo, das alternativas apresentadas a única correta é a d. 2. c. Sendo C 1 , C 2 e C 3 os conjuntos de originais que serão utilizados, respectivamente, na produção de cada um dos catálogos, então: n (C 1 ø C 2 ø C 3 ) 5 n(C 1 ) 1 n(C 2 ) 1 n(C 3 ) 2 [n (C 1 ù C 2 ) 1 1 n (C 1 ù C 3 ) 1 n (C 2 ù C 3 )] 1 n (C 1 ù C 2 ù C 3 ) 5 5 50 145 1 40 2 (10 1 6 1 5) 1 4 5 118 Logo, o fabricante necessitará de 118 originais de im- pressão. 3. b. Seja n o número de homens e de mulheres na po- pulação. Então a porcentagem aproximada de bra- sileiros que não sentem vontade de fazer sexo, de acordo com a reportagem, é ? 1 ? 1 35% n 12% n n n . . 24%. 5. c. Sejam N, F e T, respectivamente, os conjuntos dos as- sociados do clube que se inscreveram para as aulas de natação, tênis e futebol. Sejam x e y os números de associados inscritos si- multaneamente para futebol e natação e para tênis e natação, respectivamente, isto é, x 5 n(N ù F) e y 5 n(N ù T ). Como nenhum associadopoderá frequentar simulta- neamente as aulas de tênis e futebol, temos que T ù F 5 ∅. Portanto, os três conjuntos podem ser represen- tados pelo diagrama a seguir: F T N 38 2 x 50x y 17 2 y Como o total de inscritos em natação é 85, temos: x 1 y 1 50 5 85 ⇒ x 1 y 5 35 Como o número de inscritos apenas para futebol ex- cede em 10 o número de inscritos apenas para tênis, temos: 11 C o nj un to , e le m en to e p er ti nê nc ia M A TE M Á TI C A I M — d u lo 1 pH_EM3_C1_008a012_M1_Mat_MP.indd 11 9/5/18 10:07 AM 38 − x 5 17 2 y 110 ⇒ x 2 y 5 11 Logo: 1 5 2 5 5 x y 35 x y 11 x 23 6. c. Sejam P, M e F, respectivamente, o conjunto dos alu- nos aprovados em Português, o conjunto dos alunos aprovados em Matemática e o conjunto dos alunos aprovados em Física. Se n(P ù M ù F) 5 x então, pelo princípio da inclusão e da exclusão, temos: n(P ø M ø F) 5 5 n(P) 1 n(M) 1 n(F) 2 n(P ù M) 2 n(P ù F) 2 n(M ù F) + 1 n(P ù M ù F) 5 688 2 x 1 832 2 x 1 1 800 2 x 2 220 2 214 2 316 1 x 5 1 570 2 2x Portanto, sendo U o conjunto universo, temos: n(U) 5 n(P ø M ø F) 1 n(P ø M ø F) ⇔ ⇔ 1 472 5 1 570 2 2x 1 142 ⇔ x 5 120. 8. a. Manhã Noite Tarde 60 2 y 35 2 x 2 y 25 2 x y x0 0 Temos que: 60 2 y 1 x 1 y 1 25 2 x 1 35 2 y 2 x 5 100 ⇒ ⇒ 2 (x 1 y) 5 100 2 120 ⇒ x 1 y 5 20 Somente no período da tarde: 35 2 20 5 15%. Tarde e noite: x é no máximo 20% (pois x 1 y 5 20). Somente no período da noite: no mínimo 5% (25 2 20 5 5). 9. c. Considere o diagrama: SG E 1 400 y z 400 x500 300 Temos que 0,52 ? 5 000 5 2 600 clientes adquiriram cupons de Gastronomia, 0,46 ? 5 000 5 2 300 adquiriram cupons de Saúde & Beleza e 0,44 ? 5 000 5 2 200 adquiri- ram cupons relacionados a Entretenimento. Sabendo que 300 clientes compraram cupons dos três segmentos disponíveis e 800 clientes adquiriram ofertas de Gastronomia e Entretenimento, segue que 800 2 300 5 500 clientes compraram cupons apenas dos segmentos Gastronomia e Entretenimento. Analogamente, 700 2 300 5 400 clientes compraram cupons apenas dos segmentos Gastronomia e Saú- de & Beleza. Logo, o número de clientes que com- praram apenas cupons de Gastronomia é dado por 2 600 2 (300 1 400 1 500) 5 1 400. Assim, obtemos o sistema 1 1 1 5 1 1 1 5 1 1 1 5 1 1 5 1 5 1 5 5 5 5 x y z 2600 5000 x y 300 400 2300 x z 300 500 2 200 x y z 2400 x y 1600 x z 1400 x 600 y 1000 z 800 ⇔ ⇔ Portanto, o número de clientes que compraram exata- mente um cupom é dado por y 1 z 1 1 400 5 1 000 1 800 1 1 400 5 3 200. 10. b. A B 480 2 x x 392 2 x 480 2 x 1 x 1 392 2 x 5 560 ⇒ ⇒ 2 x 5 560 2 480 2 392 ⇒ ⇒ 2 x 5 2 312 ⇒ x 5 312 Logo, o número de candidatos escritos somente em A é 480 2 312 5 168. 11. e. Considere o diagrama. U A B C 20 60 10 50 x xx 36 Sabendo que 200 pacientes foram entrevistados, temos: x 1 x 1 x 1 36 1 60 1 50 1 10 1 20 5 200 ⇔ ⇔ 3x 1 176 5 200 ⇔ ⇔ x 5 8. Portanto, o resultado pedido é 3 ? 8 1 36 5 60. 12 pH_EM3_C1_008a012_M1_Mat_MP.indd 12 9/21/18 9:44 AM ObjetOs dO cOnhecimentO habilidades • Conjuntos numéricos: naturais, inteiros, ra- cionais, irracionais, reais e complexos • mmc e mdc • H1 - Reconhecer, no contexto social, diferentes significados e representações dos números e operações – naturais, in- teiros, racionais ou reais. • H3 - Resolver situação-problema envolvendo conhecimen- tos numéricos. • H4 - Avaliar a razoabilidade de um resultado numérico na construção de argumentos sobre afirmações quantitativas. • H5 - Avaliar propostas de intervenção na realidade utilizan- do conhecimentos numéricos. 2 Módulo Conjuntos numéricos, mmc e mdc INTRODUÇÃO Este módulo dedica-se ao estudo de conjuntos numéricos, mmc e mdc. Ao final do módulo, os alunos deverão saber distinguir os diferentes conjuntos numéricos, calcular o mmc e o mdc entre números naturais – principalmente, aprender a resolver situações-problema que envolvam o cálculo do mmc e do mdc – e razão entre grandezas e proporções. esTRaTégIas De aUla AulA 1 Mostre os diferentes conjuntos numéricos e a representação na reta real. Ao explicar o conjunto dos números racionais, mostre como transformar uma dízima periódica em uma fração. Ressalte as convenções (1), (2) e (*). aNOTaÇões 13 C o nj un to s nu m ér ic o s, m m c e m d c m a t e m á t iC a i M — d u lo 2 pH_EM3_C1_013a018_M2_Mat_MP.indd 13 5/5/16 6:45 PM Sugestão de exercícios para a aula: Praticando o aprendizado: 1 e 4. Desenvolvendo habilidades: 1, 2, 6, 7 e 9. Sugestão de exercícios para casa: Aprofundando o conhecimento: 1, 2, 3, 4 e 7. AULA 2 SUGESTÃO DE QUADRO SUGESTÃO DE QUADRO CONJUNTOS NUMÉRICOS a) Naturais: N = {0, 1, 2, 3, ...} b) Inteiros: Z = {..., –3, –2, –1, 0, 1, 2, 3, ...} Observações: • (*): elimina o zero de um conjunto: N* = {1, 2, 3, ...} • (+): elimina os números negativos de um conjunto: Z + = {0, 1, 2, 3 ...} • (–): elimina os números positivos de um conjunto: Z – = {..., –3, –2, –1, 0} c) Racionais: Q = {x = a b / a [ Z e b [ Z*} 5 5 5 ( ) ( ) ( ) São racionais: Inteiros exemplo: 2 2 1 Decimais exatos exemplo: 2,17 217 100 Dízimas periódicas exemplo: 0,4343... 43 99 d) Irracionais (I): dízimas não periódicas Exemplos: 2 = 1,4142135... p = 3,1415926... e) Reais: R = Q < I. f) Complexos (Q): conjunto formado pelos números reais e pelos números imaginários. Z R C Q I N mmc: mínimo múltiplo comum positivo e diferente de zero entre determinados números. mmc(20, 30) = ? Fatoração simultânea mmc (20, 30) = 22 ? 3 ? 5 5 60 20, 30 10, 15 5, 15 5, 5 1, 1 2 2 3 5 Fatoração isolada mmc: fatores primos comuns e não comuns elevados aos maiores expoentes. mmc(20, 30) = 22 · 3 · 5 = 60 20 10 5 1 30 15 5 1 2 2 5 2 3 5 22 · 5 2 · 3 · 5 14 pH_EM3_C1_013a018_M2_Mat_MP.indd 14 9/5/18 11:41 AM Sugestão de exercícios para a aula: Praticando o aprendizado: 3 e 8. Aprofundando o conhecimento: 13 e 5. Sugestão de exercícios para casa: Aprofundando o conhecimento: 5 e 6. AulA 3 sugestão De quADro mdc: maior divisor comum positivo entre dois números. mdc(120, 168) 5 ? Fatoração simultânea mdc(120, 168) = 23 · 3 = 24 120, 168 60, 84 30, 42 15, 21 5, 7 2 2 2 3 Fatoração isolada mdc: fatores primos comuns elevados aos menores expoentes. mdc(120, 168) = 23 · 3 = 24 120 60 30 15 5 1 2 2 2 3 5 23 · 3 · 5 168 84 42 21 7 1 2 2 2 3 7 23 · 3 · 7 Sugestão de exercícios para a aula: Praticando o aprendizado: 2, 5 e 7. Desenvolvendo habilidades: 3 e 10. Aprofundando o conhecimento: 13 e 5. Sugestão de exercícios para casa: Aprofundando o conhecimento: 9, 11 e 17. Sugerimos também a análise da 2a e da 3a situações-problema apresentadas no Caderno do Aluno para mostrar que se trata do cálculo do mdc(1 260, 1 680, 2 100, 2 520) e do mmc(50, 60). A partir daí, mostre como calcular o mdc e o mmc através da fatoração simultânea e da fatoração separada. É de extrema importância que o aluno compreenda o conceito do mmc e do mdc. aTIvIDaDes cOMpleMeNTaRes Na seção gotas de saber é apresentado o Crivo de Erastóstenes, que permite determinar os primeiros números primos compreendidos entre 1 e um número máximo. Sugerimos a seção como leitura complementar. Na seção pH+ deste módulo, apresentamos uma introdução ao conjunto dos números complexos – parte algébrica – que não é um tema abordado no Enem. Apesar disso, caso consiga inserir esse tópico em seu planejamento da semana, sugerimos trabalhá-lo com os alunos. 15 C o nj un to s nu m ér ic o s, m m c e m d c M A T E M Á T IC A I M ó d u lo 2 pH_EM3_C1_013a018_M2_Mat_MP.indd 15 5/5/16 6:45 PM GABARITO COMENTADO PRATICANDO O APRENDIZADO 1. d. Sendo x o número de moedas de cada valor, temos: 0,01x 1 0,05x 1 0,10x 1 0,25x 1 0,5x1 1x 5 13,37 ⇒ ⇒ 1,91x 5 13,37 ⇒ x 5 7 Logo, são 7 moedas de 1 centavo, 7 moedas de 5 centa- vos, 7 moedas de 10 centavos, 7 moedas de 25 centavos, 7 moedas de 50 centavos e 7 moedas de 1 real, total de 7 ? 6 5 42 moedas. 2. c. Valor de cada prestação 5 R$ 1 800 : 12 5 R$ 150,00 Fração do salário a ser usada para pagar cada parcela: 150 1800 1 8 5 3. d. mmc (40; 32; 28) 5 25 ? 5 ? 7 5 1 120 4. c. Como a régua é graduada de 0,5 em 0,5 cm, x vale aproximadamente 0,6 cm. Então, 2x 1 1 5 2 ? 0,6 1 1 5 5 2,2, que é o ponto T. 5. b. Em 1 bolacha temos 15 g de carboidratos, em x pés de alface temos: x ? 0,5 g de carboidratos. Como a quanti- dade de carboidratos é a mesma: 0,5x 5 15 ⇒ x = 30 7. d. Como o carregamento de 1 500 telhas equivale ao de 1 200 tijolos, o carregamento de 1 500 2 900 5 600 te- lhas equivalerá ao de 600 ? 1200 1500 5 480 tijolos. DESENVOLVENDO HABILIDADES 1. d. De acordo com a figura, a menor distância que o as- teroide YU 55 passou da superfície da Terra é igual a 325 000 km 5 3,25 ? 105 km. 3. d. A criança precisa de 9 200 20 5 460 períodos para tro- car os tíquetes pela bicicleta. Logo, o valor gasto é 460 ? 3 5 1 380 reais. 6. a. Sendo: x 5 0,3121212... (1) 10x 5 3,121212... (2) 1000x 5 312,1212... (3) De (3) – (2): 990x 5 312 – 3 ⇒ 990x 5 309 ⇒ ⇒ x 5 309 990 103 330 5 8. c. Seja 13X98207 o número anotado por João. Assim, 7 ocupa a posição da unidade, 0 a da dezena, 2 da centena, 8 a de unidade de milhar, 9 a de dezena de milhar e X a de centena de milhar. 9. e. 6 8 3 4 5 5 0,75 5 75%. Portanto, a resposta é 3. 10. d. Do dia 1o de janeiro ao dia 31 de maio (período em que acontecem as férias do maquinista), temos 31 1 28 1 1 31 1 30 1 31 5 151 5 4 ? 37 1 3 dias, ou seja, o maquinista pode fazer, no máximo, 37 viagens. Já no período de 11 de junho a 31 de dezembro, temos 20 1 31 1 31 1 30 1 31 1 30 1 31 5 204 5 4 ? 51 dias, sendo possível para o maquinista realizar, no máximo, 51 viagens. Assim, para ganhar o máximo possível, o maquinista terá de fazer 37 1 51 5 88 viagens no ano. APROFUNDANDO O CONHECIMENTO 1. d. O comprimento de XY é igual a X – Y, ou seja: 2 5 2 5 5 3 2 1 6 9 1 6 8 6 4 3 Assim, podemos fazer: 1 ? 5 1 5 1 5 1 6 4 2 15 1 6 8 15 5 16 30 21 30 Então, o ponto D representa o número 7 10 . 7. b. Projetando o ponto O sobre o lado graduado da reta, encontra-se um ponto M, médio de CD. Como EM 5 AO, tem-se: BO 5 raio 5 EM 2 AB EM 5 EC 2 MC 5 5 2 MC DC 2 EC ED 2 MC 5 1,25 cm EM 5 4,5 2 1,25 5 3,25 cm Logo, BO 5 3,25 2 1,6 5 1,65 cm Portanto, o diâmetro do círculo mede: 2 ? 1,65 5 3,3 cm 16 pH_EM3_C1_013a018_M2_Mat_MP.indd 16 9/28/18 2:11 PM 13. b. De acordo com os dados da tabela, tem-se: n 12 11 x n 20 19 y n 18 17 z O dividendo corresponde à soma do resto com o pro- duto do divisor pelo quociente. Então: n 5 12x 1 11 n 1 1 5 12x 1 12 n 1 1 5 12(x 1 1) n 5 20y 1 19 n 1 1 5 20y 1 20 n 1 1 5 20(y 1 1) n 5 18z 1 17 n 1 1 5 18z 1 18 n 1 1 5 18(z 1 1) Observa-se que n 1 1 é múltiplo comum de 12, 20 e 18. O mínimo múltiplo comum de 12, 20 e 18 é 180, por- tanto n 1 1 5 180t, t [ N Como n , 1 200, logo: n 1 1 51 080 n 5 1 079 A soma dos algarismos de n corresponde a 1 1 0 1 7 1 1 9 5 17. 14. d. Sejam x e y os dois números, tem-se: x 1 y 5 2 x ? y 5 5 ⇔ y 5 2 2 x (x 2 1)2 5 24 y 5 2 2 x x ? (2 2 x) 5 5 ⇔ Logo, sabendo que (x 2 1)2 > 0 para todo x real, pode- mos concluir que x é um complexo não real. Em con- sequência, y também é um complexo não real. 15. e. Tem-se que DEF [ {420, 642, 864} e GHIJ [ {7 531, 9 753}. Analisando as possibilidades, concluímos que a única possível para o código é 980 – 642 – 7 531 e, portanto, C 5 0. 16. c. Calculando o desvio absoluto da espessura de cada len- te em relação à medida de 3 mm, obtemos: |3,10 – 3| 5 5 0,100; |3,021 – 3| 5 0,021; |2,96 – 3| 5 0,040; |2,099 – 3| 5 5 0,901 e |3,07 – 3| 5 0,070. Portanto, o menor desvio absoluto é o da lente de es- pessura 3,021 mm. 19. e. Alternativa a: incorreta. Tomando a 5 9 e b 5 4, segue que: 9 4 13 9 4 3 2 51 5 1 5 1 5± Alternativa b: incorreta. Para a 5 1 e b 5 21, obtemos: a2 2 b2 5 12 2 (21)2 5 1 2 1 5 0 Porém, a ? b. Alternativa c: incorreta. Qualquer que seja o número real a, temos que a2 5 |a|. Observe que, por exem- plo, ( 1)22 5 |21| 5 1 Þ 21. Alternativa d: incorreta. Sejam a 5 21 e b 5 1. Temos que 21 , 1 e 1 1 1 1 . 2 . Alternativa e: correta. Como 0 , a , 1, segue que: 0 , a2 , a ⇔ 0 , a2 , a ⇔ , ,0 a a ⇔ ⇔ 0 , a , a Portanto, 0 , a2 , a , a ⇒ 0 , a2 , a . pH 1. e. Tem-se que: k 1 z 1 1 k 2 z 2 5 z 3 ⇔ ⇔ k 1 (2 1 2 ? i) 1 k 2 (5 2 6 ? i) 5 24 1 18 ? i ⇔ ⇔ (2k 1 1 5k 2 ) 1 (2k 1 2 6k 2 ) ? i 5 24 1 18 ? i ⇔ 2k 1 1 5k 2 5 24 2k 1 2 6k 2 5 18 ⇔ k 1 5 3 k 2 5 22 ⇔ Portanto, a resposta é k 1 k 2 5 322 5 1 32 5 1 9 . 2. a. Substituindo o valor de z na equação dada e resolvendo: z 1 wi 5 i ⇒ 1 2 1 i 1 wi 5 i ⇒ ⇒ i 2 1 1 wi2 5 i2 ⇒ ⇒ i 2 1 1 w ? (21) 5 (21) ⇒ ⇒ i 2 1 2 w 5 21 ⇒ ⇒ w 5 i 3. c. Como i4 5 (i2)2 5 (–1)2 5 1, vem: z 5 i2014 2 i1987 5 i4 ? 503 1 2 2 i4 ? 496 1 3 5 (i4)503 ? i2 2 (i4)496 ? i3 5 5 21 1 i 5. d. Calculando a soma dos 2 014 termos de uma PG de primeiro termo 1 e razão i, temos: i0 1 i1 1 i2 1 i3 1 ... 1 i2013 5 1 (i 1) i 1 i 1 i 1 2014 2 ? 2 2 5 2 2 5 2 i 1 (1 i) (1 i) i 15 2 2 ? 1 1 5 1 17 C o nj un to s nu m ér ic o s, m m c e m d c M A T E M Á T IC A I M — d u lo 2 pH_EM3_C1_013a018_M2_Mat_MP.indd 17 9/21/18 9:49 AM 6. c. Sabendo que: i5 5 i4 ? i 5 (i2)2 ? i 5 (21)2 ? i 5 i Temos: (1 2 i)10 5 [(1 2 i)2]5 5 (1 2 2i 1 i2)5 5 (22i)5 5 (22)5i5 5 232i 7. c. (1 1 i)20 5 [(1 1 i)2]10 5 (1 1 2i 1 i2)10 5 (2i)10 5 1 024 ? i2 (1 2 i)20 5 [(1 2 i)2]10 5 (1 2 2i 1 i2)10 5 (22i)10 5 1 024 ? i2 Logo, (1 1 i)20 2 (1 2 i)20 5 0. 8. c. 1 5 5 ? 1 2 5 ? 1 1 2 1 5 ? 1 2 2 2 5 2( ) ( ) (x y) (3x) 9 1 i1 i 9 1 2i i1 2i i 9 1 2i 11 2i 1 92 2 2 2 2 aNOTaÇões 18 pH_EM3_C1_013a018_M2_Mat_MP.indd 18 5/5/16 6:45 PM ObjetOs dO cOnhecimentO habilidades • Conversão de unidades de medida • Relação entre grandezas e unidades de medida • H10 - Identificar relações entre grandezas e unidades de medida. • H12 - Resolver situação-problema que envolva medi- das de grandezas. • H13 - Avaliar o resultado de uma medição na constru- ção de um argumento consistente. • H14 - Avaliar proposta de intervenção na realidade utilizando conhecimentos geométricos relacionados a grandezas e medidas. 3 Módulo Grandezas e medidas introdução Este módulo tem como objetivo o estudo de grandezas e medidas. Ao final do módulo, os alunos deverão conse- guir converter unidades de medida e relacionar grandezas. estratégias de aula AulA 1 Trabalhe a conversão de unidades de medida. SugeStão de quAdro ConverSão de unidAdeS Unidades de medida de comprimento km hm ?10 dam m dm cm mm ?10 ?10 ?10 ?10 ?10 :10 :10 :10 :10 :10 :10 Unidades de medida de área km2 hm2 ?102 dam2 m2 dm2 cm2 mm2 ?102 ?102 ?102 ?102 ?102 :102 :102 :102 :102 :102 :102 Unidades de medida de volume km3 hm3 ?103 dam3 m3 dm3 cm3 mm3 ?103 ?103 ?103 ?103 ?103 :103 :103 :103 :103 :103 :103 Algumas unidades de volume são relacionadas a algu- mas medidas de capacidade. Por exemplo: 1 m³ (lê-se um metro cúbico) = 1 000 litros 1 dm³ (lê-se um decímetro cúbico) = 1 litro 1 cm³ (lê-se um centímetro cúbico) = 1 mililitro (mL) 19 G ra nd ez as e m ed id as m a te m á ti c a i M ó d u lo 3 pH_EM3_C1_019a022_M3_Mat_MP.indd 19 5/5/16 6:46 PM Sugestão de exercícios para a aula: Praticando o aprendizado: 2 e 6. Desenvolvendo habilidades: 1, 3 e 5. Sugestão de exercícios para casa: Aprofundandoo conhecimento: 2, 4 e 5. AULA 2 Sugerimos uma situação-problema que envolva con- versão de unidades. Segue um exemplo: Classifique as sentenças em verdadeiras ou falsas. I. Uma jarra cheia de leite tem massa 235 dag; com 3 4 de leite a jarra tem massa 19,5 hg. A massa da jarra com 5 8 de leite é y gramas. A soma dos algarismos de y é igual a 13. J L 235 J 3 4 L 195 L 160 J 75{ ⇒ 1 5 1 5 5 5 ⇒ ⇒ J 1 5 8 L 5 75 1 ? 5 8 160 20 5 175 ⇒ ⇒ 1 1 7 1 5 5 13 (verdadeira) II. Com 3 5 de 0,6 da metade de 1 lata que comporta 20 L de tinta, um pintor consegue pintar uma área de 16 m². Para pintar uma área 25% menor, é neces- sário 0,003 m² de tinta. 3 5 6 9 1 2 20 4 L 1 1 1 1 ? ? ? 5 4 L → 16 m2 x L 5 75 100 ? 16 m2 ⇒ 4 x 16 3 4 16 5 ? ⇒ ⇒ x 5 3 L 5 3 dm3 5 0,003 m3 (verdadeira) III. Um pedreiro prepara uma mistura com 1 kg de ci- mento e 600 mL de água. Em seguida, ele aumenta em 50% a quantidade de cimento e mexe até a mistu- ra ficar homogênea, obtendo 1 800 mL dessa mistura. Se a densidade da água é 1 g/mL, então a densidade do cimento é igual a 1,25 kg/L. 1,5 kg de cimento ⇒ 1,2 L (1,8 L de mistura 2 2 0,6 L de água) D 5 5 5 5 1,5 1,2 15 12 5 4 1,25 kg/L (verdadeira) E, através desses exemplos, mostrar as diversas conversões de unidades: comprimento, área, volu- me, massa. É importante ressaltar que, apesar de o conteúdo ser básico, ele é essencial para realizar o Enem. Sugestão de exercícios para a aula: Praticando o aprendizado: 8. Desenvolvendo habilidades: 2 e 10. Aprofundando o conhecimento: 6. Sugestão de exercícios para casa: Aprofundando o conhecimento: 7 e 8 SUGESTÃO DE QUADRO Unidades de massa ?10 ?10 ?10 ?10 ?10 ?10 :10 :10 :10 :10 :10 :10 kg hg dag g dg cg mg AULA 3 Utilize o tempo desta aula para resolver exercícios de fixação do conteúdo. Sugestão de exercícios para a aula: Praticando o aprendizado: 1, 3, 4 e 5. Desenvolvendo habilidades: 4, 6 e 8. Sugestão de exercícios para casa: Desenvolvendo habilidades: 7. Aprofundando o conhecimento: 1, 3, 6 e 10. MATERIAL DE APOIO AO PROFESSOR Na seção pH1, são apresentadas as medidas angulares. Na seção Gotas de saber, são apresentadas as unidades inglesas. Sugerimos essas seções como leitura complementar. 20 pH_EM3_C1_019a022_M3_Mat_MP.indd 20 9/5/18 1:22 PM GABARITO COMENTADO PRATICANDO O APRENDIZADO 1. c. Sabendo que 1 bilhão de anos 5 109 anos, 4,57 bilhões de anos 5 4,57 ? 109 5 5 4 570 000 000 anos 2. c. 1 cL 5 1 100 L 5 10 mL. Então, 355 mL 5 35,5 cL 5 35,5 2,95 fl oz . 12,03 fl oz 3. a. LED 5 50 000 h 5 50 000 : 24 . 2 083 dias Comum 5 8 000 h 5 8 000 : 24 . 333 dias Diferença: 2 083 2 333 5 1 750 dias 4. b. 124º 3’ 0” é igual a 124º 1 3º 60 5 5 124º 1 0,05º 5 124,05º 5. d. No hidrômetro da figura, a combinação do mostrador e dos dois relógios de ponteiro fornece o consumo to- tal de água, dado em litros, igual a: (3 534,85 ? 1 000 1 1 9 1 0,35) L 5 3 534 859,35 L 6. c. O volume de água que pingou da meia-noite às seis horas da manhã foi 6 h ? 60 min h 60 s min 1 gota 3 s 0,2 mL gota ? ? ? 5 5 1 440 mL 5 1,44 L . 1,4 L 9. d. A área da sala é de 4 ? 5 = 20 m2. Dessa forma, são ne- cessários 20 ? 600 5 12 000 BTU/h (considerando duas pessoas no ambiente). Como existem duas pessoas adicionais, mais um aparelho de TV, serão necessários mais 3 ? 600 5 1 800 BTU/h. Logo, a capacidade míni- ma, em BTU/h, é de 12 000 1 1 800 5 13 800. DESENVOLVENDO HABILIDADES 1. e. A capacidade mínima do reservatório a ser construído é de 0,08 ? 10 ? 20 5 16 m3 5 16 000 L. 6. e. O cadeirante consegue alcançar objetos entre 0,40 m e 1,35 m, portanto ele conseguirá usar uma tomada a 0,45 m do chão e um interruptor a 1,20 m do chão. APROFUNDANDO O CONHECIMENTO 3. a. Como 13 ? 103 ton = 13 ? 109 g e 200 mL 5 2 ? 1021 L, segue que o resultado pedido é igual a 13 10 2 10 21 9 1 ? ? ? 2 5 124 ? 106 L 5. d. 12 900 km3 5 12 900 ? 1012 L 5 1,29 ? 1016 8. c. Lâmpada Quantidade necessária Custo total (R$) Custo/ benefício (R$/mil h) Incandescente 240 : 12 5 20 20 ? 3 = 60 60 : 1 5 60 Halógena 240 : 20 5 12 12 ? 10 = 120 120 : 4 5 30 Fluorescente 240 : 80 5 3 3 ? 6 = 18 18 : 8 5 2,25 Fluorescente compacta 240 : 60 5 4 4 ? 13 = 52 52 : 6 > 8,7 LED 240 : 80 5 3 3 ? 130 = 390 390 : 40 5 9,75 Portanto, o modelo que atende às necessidades de Augusto com menor custo/benefício é a lâmpada fluorescente. 9. a. }500 cm 5 m0,3 dam 3 m 5 5 15 m2 por parede; como são 4 pare- des: 15 ? 4 5 60 m2/sala. Como são 10 salas: 10 ? 60 m2 5 5 600 m2 deverão ser pintados. Assim: 3 L ⎯ 12 m2 x ⎯ 600 m2 3 x 12 600 1 50 5 ⇒ x 5 150 Sendo 36 dL 5 3,6 L a capacidade de cada galão, se- rão necessários 150 3,6 150 36 10 150 10 36 250 6 41,666...25 6 5 5 ? 5 5 galões 10. b. 0,028 hL 5 2,8 L 5 2,8 dm³ 5 2 800 cm3 Gasta 800 cm3 em cada → só dá para 3 roseiras e so- bram 400 cm3 Assim, temos: Roseiras Quantidade de água acrescentada ao balde Resto de água no balde 1, 2, 3 2,8 L 0,4 L 4, 5, 6 2,4 L 0,4 L 7, 8, 9 2,4 L 0,4 L 10, 11, 12 2,4 L 0,4 L 13, 14, 15 2,4 L 0,4 L 16 2,4 L 2,0 L 21 G ra n d e z a s e m e d id a s M A T E M Á T IC A I M — d u lo 3 pH_EM3_C1_019a022_M3_Mat_MP.indd 21 9/28/18 2:15 PM anotações a) Falsa, pois 2 L 5 7 2,8 L5 ? . b) Verdadeira, pois 2,8 1 5 ? 2,4 5 14,8 L , 15 L. c) Falsa, pois é necessário encher o balde 6 vezes. d) Falsa, pois 10% de 14,8 5 1,48 L Þ 2,0 L. e) Falsa, é maior que 2 7 . 11. b. A quantidade de arame que será utilizada para cercar o terreno, em metros, é dada por 3 ? (8 1 5 1 18 1 6) 5 3 ? 37 5 111. 12. c. O resultado pedido é dado pelo produto da área da avenida pela taxa de ocupação, ou seja, 1 500 ? 18 ? 1,5 5 40 500 . 40 000. 22 pH_EM3_C1_019a022_M3_Mat_MP.indd 22 5/5/16 6:46 PM ObjetOs dO cOnhecimentO habilidades • Grandezas diretamente e inversamente propor- cionais • Regras de três simples e composta • H15 - Identificar a relação de dependência entre gran- dezas. • H16 - Resolver situação-problema envolvendo a variação de grandezas, direta ou inversamente proporcionais. • H17 - Analisar informações envolvendo a variação de grandezas como recurso para a construção de argu- mentação. • H18 - Avaliar propostas de intervenção na realidade envolvendo variação de grandezas. 4 Módulo Dependência entre grandezas introdução Este módulo dedica-se ao estudo da relação entre grandezas. Ao final do módulo, os alunos deverão saber identificar a relação de dependência entre grandezas, re- solver situação-problema que envolva variação de grande- zas utilizando regra de três simples direta e inversa e regra de três composta. estratégias de aula AulA 1 Sugerimos como primeiro passo definir o que são grandezas diretamente proporcionais e inversamente pro- porcionais. Depois, mostre que, de acordo com a defini- ção, a relação entre as grandezas pode ser representada graficamente por: y 5 k ? x (reta) ou y 5 k x (hipérbole). SugeStão de quAdro grandezas diretamente proporcionais (gdP) 5 5 A (a ,a ,a ,...) B (b ,b ,b ,...) são diretamente proporcionais:1 2 3 1 2 3 a b a b a b ... k1 1 2 2 3 3 5 5 5 5 grandezas inversamente proporcionais (gIP) 5 5 A (a ,a ,a ,...) B (b ,b ,b ,...) são inversamente proporcionais:1 2 3 1 2 3 a 1 ? b 1 5 a 2 ? b 2 5 a 3 ? b 3 5 ... 5 k Situação-problema • Empresa → Lucro: R$18 500,00 Dividir o lucro em partes diretamente proporcionais ao tempo de serviço: 1o gerente → 5 anos 2o gerente → 7 anos 3o gerente → 8 anos Sendo x = quantia que o 1o gerente recebe y = quantia que o 2o gerente recebe z = quantia que o 3o gerente recebe x 5 y 7 z 8 k x 5k y 7k z 8k 5 5 5 5 5 5 ⇒ 23 D ep en dên ci a en tr e g ra nd ez as m a te m á ti c a i M ó d u lo 4 pH_EM3_C1_023a027_M4_Mat_MP.indd 23 5/5/16 6:46 PM Sugestão de exercícios para a aula: Praticando o aprendizado: 3 Desenvolvendo habilidades: 2, 8 e 9 Aprofundando o conhecimento: 14 Sugestão de exercícios para casa: Aprofundando o conhecimento: 2, 4 e 12 AULA 2 Agora, a estratégia seria propor uma situação-proble- ma envolvendo regra de três simples – direta e inversa – e regra de três composta. SUGESTÃO DE QUADRO Sugestão de exercícios para a aula: Praticando o aprendizado: 1, 2 e 7 Desenvolvendo habilidades: 5 Aprofundando o conhecimento: 1 e 7 Sugestão de exercícios para casa: Aprofundando o conhecimento: 10 e 11 AULA 3 Regra de três composta Uma confecção de roupas foi contratada para fazer agasalhos. O prazo que a confecção teve para a exe- cução do trabalho foi de 4 dias. Para isso, o gerente da confecção utilizou 6 máquinas do tipo a, cada uma trabalhando 6 horas por dia e todas com a mesma pro- dutividade. Ao final do terceiro dia, o gerente da fábrica verificou que somente 75% dos agasalhos estavam prontos. Sendo assim, substituiu, no início do quarto dia, as máquinas do tipo a por 3 outras do tipo b, cada uma trabalhando 8 ho- ras por dia, e cada uma delas com o triplo da produtivida- de de uma máquina do tipo a. Se as 3 máquinas do tipo b tivessem sido utilizadas desde o início, o serviço teria sido realizado em quantas horas? Resolução: Máquinas (a) h/d trabalho (fração) dias total de horas 6 6 3 4 3 6 ? 3 5 18 • A máquina b tem o triplo de produtividade de a. Logo, 3 máquinas do tipo b equivalem a 3 ? 3 5 9 máquinas do tipo a. x 1 y 1 z 5 18 500 5k 7k 8k 18500 k 925 x 5 925 4625 y 7 925 6475 z 8 925 7400 1 1 5 5 5 ? 5 5 ? 5 5 ? 5 ⇒ E se a divisão fosse inversamente proporcional aos nú- meros 1, 2 e 6? Como fica a divisão? x 1 y 2 z 6 k x k y k 2 z k 6 ? 5 ? 5 ? 5 5 5 5 ⇒ 1 1 5 k 1 k 2 k 6 18500 10k 6 18500 k 11100 x k 11100 y k 2 5500 z k 6 1850 5 5 5 5 5 5 5 5 ⇒ ⇒ Regra de três simples direta Uma mangueira consegue irrigar 2 m2 em 20 minu- tos. Essa mesma mangueira consegue irrigar 10 m2 em quantos minutos? Resolução: 2 m2 20 minutos 10 m2 t minutos 2 10 20 t t 100 min5 5⇔ Regra de três simples inversa Um trem, deslocando-se com velocidade média igual a 120 km/h, faz um determinado percurso em 3 ho- ras. Caso o mesmo trem se deslocasse a 90 km/h, faria o mesmo percurso em quantas horas? Resolução: 120 km/h 3 h 90 km/h x h Velocidade Tempo 120 90 x 3 x 4 h5 5⇔ 24 pH_EM3_C1_023a027_M4_Mat_MP.indd 24 9/21/18 12:41 PM Máquinas horas trabalho (fração) 6 18 3 4 9 x 1 5 ? 5 18 x 3 4 1 9 6 2 x 3 24 ⇒ ⇒ x 5 16 horas Agora, proponha uma situação-problema que envolva proporção. Segue sugestão: Um líquido L 1 de densidade 800 g/L será misturado a um líquido L 2 de densidade 900 g/L. Tal mistura será ho- mogênea e terá a proporção de 3 partes de L 1 para cada 5 partes de L 2 . Qual é a densidade da mistura final, em g/L? Resolução: Seja V o volume da mistura, V 1 o volume do líquido L 1 e V 2 o volume do líquido L 2 . Então: ⇒ ⇒ ⇒ V V V V V 3 5 V 5 3 V V V 3 8 V V 5 8 V 1 2 1 2 1 1 1 2 1 5 5 1 5 5 5 Logo, a densidade da mistura é: ? 1 ? 5 1 5 800 3 8 V 900 5 8 V V 2 400 8 4 500 8 862,5g/L SUGESTÃO DE QUADRO Em 18 dias, 12 homens trabalhando 8 horas por dia fabricam 9 máquinas. Em quantos dias 8 homens, traba- lhando 6 horas por dia, fabricariam 15 máquinas? dias homens horas por dia máquinas 18 12 8 9 x 8 6 15 Dias e homens: inversamente proporcionais (mais dias → → menos homens necessários para realizar o trabalho) Dias e h/d: inversamente proporcionais (mais dias → → menos h/d necessárias para realizar o trabalho) Dias e máquinas: diretamente proporcionais (mais dias → → mais máquinas seriam fabricadas) 5 ? ? 5 18 x 8 12 6 8 9 15 x 60 dias⇔ Sugestão de exercícios para aula: Praticando o aprendizado: 5 Desenvolvendo habilidades: 3 Sugestão de exercícios para casa: Desenvolvendo habilidades: 1, 4 e 10 Aprofundando o conhecimento: 5, 6 e 17 GABARITO COMENTADO PRATICANDO O APRENDIZADO 1. b. Segundo o enunciado, em uma mistura de concreto deve ter 1 7 de cimento, 4 7 de areia e 2 7 de brita. Logo, o volume de cimento em 14 m³ de concreto é: ? 5 1 7 14 2 m3 3. d. 5 ? 5 ? 5 ?S k M k M k M3 2 23 1 3 2 3 5. c. perfuradoras 1 P 12 h 03 200 60 000 08 15 horas trabalhadas por dia número de cartões dias 5 ? ? 1 p h 12 3 200 60 000 15 8 ⇒ p ? h 5 120, relação que é satisfeita na proposta 3 (12 ? 10 5 120) 10. a. Como cada aplicação contém 10 unidades e além de- las são descartadas duas unidades iniciais, temos, para cada aplicação, 12 unidades de 0,01 mL, o que equiva- le a 0,12 mL. Portanto, o número máximo de aplicações por refil é 3 mL: 0,12 mL 5 25 aplicações. DESENVOLVENDO HABILIDADES 1. b. O felino que pesa 3,0 kg tem superfície corporal de 0,208 m². A dose diária, em mg, que esse felino deverá receber é de 250 mg m2 ? 0,208 m2 5 52,0 mg. 2. a. Sendo a resistência mecânica S diretamente propor- cional à largura b e ao quadrado da altura d e inver- 25 D ep en d ên ci a en tr e g ra nd ez as M A TE M Á TI C A I M ó d u lo 4 pH_EM3_C1_023a027_M4_Mat_MP.indd 25 9/5/18 2:36 PM samente proporcional ao quadrado da distância x, te- mos: ⇔ ? 5 5 S x bd k S kbd x 2 2 2 2 3. c. O tempo t de escoamento é diretamente proporcional ao volume V do reservatório e inversamente propor- cional à quantidade de ralos utilizados. Assim, ?t n V é constante. Portanto, sendo x a quantidade de ralos do novo reservatório, temos: ⇔ ? 5 ? 5 6 6 900 4 x 500 x 5. 4. b. O número de descargas, em um dia, da bacia sanitária não ecológica é 5 60 15 4. Assim, em 4 descargas uma bacia sanitária ecológica gasta 4 ? 6 5 24 litros, geran- do uma economia de 60 2 24 5 36 litros por dia. 5. a. Como a mãe ministrou 30 5 6 ? 5 gotas do remé- dio a seu filho a cada 8 horas, e a bula recomendava 5 gotas para cada 2 kg de massa corporal a cada 8 horas, a massa corporal do filho é de 6 ? 2 5 12 kg. 8. d. A potência é dada por P 5 R ? i2 (i > 0 e R . 0), que re- presenta um arco de parábola com vértice na origem e concavidade para cima. Como a energia elétrica E é diretamente proporcional à potência P, temos que E será diretamente proporcional ao quadrado da corren- te elétrica i e, portanto, o gráfico E 3 i terá o mesmo comportamento do gráfico P 3 i. 9. b. Sendo T o total de laranjas carregadas, temos que, na primeira viagem, José, Carlos e Paulo carregaram 6T 15 , 5T 15 e 4T 15 , respectivamente. Na segunda viagem eles levaram, respectivamente, 4T 10 , 4T 10 e 2T 10 , ou seja, 6T 15 , 6T 15 e 3T 15 . Logo, o único que passou a carregar mais laranjas foi Carlos. Assim, 2 5 5 5 6T 15 5T 15 T 15 50 T 750⇔ . Portanto, o número de laranjas carregadas na segunda viagem por José, Carlos e Paulo foi ?4 750 10 , ?4 750 10 e ?2 750 10 , ou seja, 300, 300 e 150, respectivamente. APROFUNDANDO O CONHECIMENTO 1. b. A pessoa tem, inicialmente, 96 garrafas vazias. Como 96 : 8 5 12 , ela ganhará 12 litros de guaraná ao fazer a primei- ra troca. Após esvaziar essas 12 garrafas, ganhará, ainda, mais 1 litro. Ao final do processo, essa pessoa terá recebi- do 12 1 1 5 13 litros de guaraná. 2. b. O enunciado descreve uma função y ? x 5 k, sendo k uma constante. Ou seja: 5y k x , o que confere com a informação do enunciado de que x e y são inversa- mente proporcionais. Ainda de acordo com o informa- do, quando y 5 6, x é igual a 25, logo: ⇒ ⇒y k x 6 k 25 k 1505 5 5 Portanto, a função descrita será 5y 150 x . Logo, quan- do x 5 15, y terá valorigual a 10. 5. d. Volume do frasco de vidro: v Volume do frasco de plástico: 2v 3 Volume do copo: v 5 Número de copos: 5 2v 3 v 5 10 3 Ou seja, 3 copos e 1 3 de copo. 6. c. Cada biscoito possui ? 5 95 10 90 15 57 calorias. 7. d. Preço do kg do produto: 12,8 0,256 5 R$ 50,00. 8. a. Calculando, inicialmente, a massa x de sal na solução aquosa que se encontra no recipiente, temos: 001 L 5 g 100 L x Portanto, x 5 500 g. Deverão ser colocados mais 400 L da segunda solução aquosa para que o recipiente fique cheio. Consideremos y a massa de sal em gramas na segun- da solução aquosa. 001 L 1 g 400 L y Portanto, y 5 400 g. Logo, a concentração de sal na mistura será dada por: 1 5 5 400 500 500 900 500 9 5 g/L 26 pH_EM3_C1_023a027_M4_Mat_MP.indd 26 9/5/18 2:41 PM 9. c. Equacionando as informações dadas no enunciado, tem-se: ⇒ Jasmin 600 Flora 360 Jasmin Flora 960 120 960 1 8 5 1 5 5 ⇒ Jasmin 600 1 8 Jasmin 75 dólares5 5 ⇒ Flora 360 1 8 Flora 45 dólares5 5 Jasmin, portanto, recebeu 30 dólares a mais que Flora (75 2 45 5 30). 11. b. 5 8 45 minutos→ 1 8 9 minutos→ 3 8 3 9 27 minutos→ ? 5 12. d. 18 500 5 7 8 8 7 400 1 1 ? 5 Podemos afirmar que o mais antigo na empresa rece- berá R$ 7 400,00. 13. d. Se 5 1 5 1 5 1 m x y z y x z x x y , então 5 1 1 1 1 1 1 1 5 1 1 ? 1 1 5m x y z y z x z x y x y z 2 (x y z) 1 2 14. b. x 300 540 200 300 500 ⇒5 1 1 1 000x 5 162 000 ⇒ ⇒ x 5 162 Portanto, a pessoa B recebeu R$ 162 000,00. 15. d. O número de voltas da engrenagem B é igual a 5 24 30 4 ? 5 . Logo, como as engrenagens B e C estão num mesmo eixo, e as engrenagens C e D possuem o mesmo número de dentes, segue-se que a engrena- gem D efetuará 4 rotações completas, corresponden- do, portanto, a 4 horas. De onde podemos concluir que o horário foi modificado para 12h40min. 17. e. Sejam X e Y as áreas em que serão plantados o capim x e o capim y, respectivamente. Sabendo que o primeiro corte do capim y ocorre após dois anos, e que a produtividade de x é três ve- zes maior do que a produtividade de y, segue que Y 5 3 ? 2 ? X 5 6X. 18. a. De acordo com as informações, temos que: • Um balde equivale a três garrafas. • Oito canecas equivalem a 4 garrafas, ou seja, cada gar- rafa equivale a duas canecas. Portanto, um balde equivale a 3 ? 2 canecas, ou seja, 6 canecas. ANOTA‚ÍES 27 D ep en d ên ci a en tr e g ra nd ez as M A TE M Á TI C A I M — d u lo 4 pH_EM3_C1_023a027_M4_Mat_MP.indd 27 9/5/18 2:42 PM OBJETOS DO CONHECIMENTO HABILIDADES • Definição de função • Domínio e imagem de uma função • Lei de formação de uma função • Análise gráfica • Raízes de uma função • Função crescente e decrescente • Análise do sinal de uma função • Pontos de máximo e de mínimo de uma função • H15 - Indentificar a relação de dependência entre grandezas. • H17 - Analisar informações envolvendo a variação de grandezas como recurso para a construção de argu- mentação. • H18 - Avaliar propostas de intervenção na realidade envolvendo variação de grandezas. • H19 - Identificar representações algébricas que ex- pressem a relação entre grandezas. • H20 - Interpretar gráfico cartesiano que represente re- lações entre grandezas. • H21 - Resolver situação-problema cuja modelagem envolva conhecimentos algébricos. • H25 - Resolver problema com dados apresentados em tabelas ou gráficos. • H26 - Analisar informações expressas em gráficos ou tabelas como recurso para a construção de argumentos. 5 Módulo Introdução à função e análise gráfica INTRODUÇÃO Este módulo dedica-se a introduzir o conceito de função e análise gráfica. ESTRATÉGIAS DE AULA AULA 1 Sugerimos iniciar a aula fazendo uma revisão do sistema cartesiano, mostrando como marcar um par ordenado (a,b) no conjunto R2. Siga a abordagem tradicional de introdução à função mostrada no Caderno do Aluno. É importante ressaltar que a análise gráfica é abordada com frequência na prova do Enem. Sugerimos que os seguintes exercícios sejam feitos em sala de aula: Praticando o aprendizado: 1, 3 e 8. Desenvolvendo habilidades: 10. Aprofundando o conhecimento: 1, 3 e 6. Como tarefa de casa, sugerimos os exercícios: Aprofundando o conhecimento: 2, 4, 5 e 8. 28 pH_EM3_C1_028a032_M5_Mat_MP.indd 28 9/5/18 2:44 PM CONJUNTO R2 (x, y): Par ordenado x: abscissa y: ordenada y 3 1 2 x B(22, 1) 22 21 23 C(21,23) D(2,23) A(2, 3) 2 o Quadrante x , 0 y . 0 3 o Quadrante x , 0 y , 0 4 o Quadrante x . 0 y , 0 1 o Quadrante x . 0 y . 0 DEFINIÇÃO DE FUNÇÃO x A y B f Dados dois conjuntos não vazios A e B, uma função f de A em B é uma relação que associa a cada x [ A um único y [ B. Assim, uma função liga um elemento do domínio com um segundo conjunto, o contradomínio. Exemplo: 0 1 2 3 (x) 0 1 4 5 9 (y) Lei de formação: y 5 x2 Dom(f) 5 {0, 1, 2, 3} 5 A C.D.(f) 5 {21, 0, 1, 4, 5, 9} 5 B Im(f) 5 {0, 1, 4, 9} A B f 21 Imagem de f REPRESENTAÇÃO GRÁFICA Vamos representar graficamente a função f: R → R f(x) 5 x². 4 y 1 2122 1 2 x x → y 5 f(x) 5 x2 Dom(f) 5 R C.D.(f) 5 R Im(f) 5 R 1 0 Observações: I. Graficamente, identificamos o domínio de uma função projetando seu gráfico no eixo Ox. II. Graficamente, identificamos a imagem de uma função projetando seu gráfico no eixo Oy. III. Para que um gráfico possa representar uma função, todas as retas verticais traçadas pelo domínio da função devem interceptar o gráfico em um único ponto. Observe o gráfico: y x0 AULA 2 Explique e dê exemplos de representações gráficas de funções, conforme feito no Caderno do Aluno. Depois, ini- cie a resolução dos exercícios indicados a seguir. Sugerimos que os seguintes exercícios sejam feitos em sala de aula: Praticando o aprendizado: 4 e 5. Desenvolvendo habilidades: 1, 3 e 5. Aprofundando o conhecimento: 11. Como tarefa de casa, sugerimos os exercícios: Aprofundando o conhecimento: 1, 7 e 9. SUGESTÃO DE QUADRO SUGESTÃO DE QUADRO 29 In tr o d uç ão à f un çã o e a ná lis e g rá fi c a M A T E M Á T IC A I M ó d u lo 5 pH_EM3_C1_028a032_M5_Mat_MP.indd 29 9/6/18 8:31 AM RAízes oU zeRos DA fUnção São os valores de x onde o gráfico corta o eixo Ox, ou seja, valores de x onde y 5 f(x) 5 0. Analisando o gráfico de uma função, podemos des- cobrir algumas propriedades: y a 2 b c d x2 1 1 1 1 AULA 3 Desenvolva o tópico Raízes ou zeros da função, de acordo com o Caderno do Aluno. Depois, resolva as situa- ções-problema deste módulo. Para esta aula, sugerimos que os seguintes exercícios sejam feitos em sala de aula: Desenvolvendo habilidades: 2, 4 e 6. Aprofundando o conhecimento: 9. Como tarefa de casa, sugerimos os exercícios: Praticando o aprendizado: 1 e 9. Desenvolvendo habilidades: 4, 6 e 7. Aprofundando o conhecimento: 3, 10, 12 e 13. sUgestão De qUADRo gabaRITO cOMeNTaDO PRAtiCAnDo o APRenDizADo 2. b. Segundo a análise feita, esse gráfico possui concavi- dade apenas para cima, ou seja, aceleração positiva, e apresenta velocidade crescente de leitura das páginas. 3. b. O mês de abril possui o maior percentual (cerca de 8%) e o mês de maio é o que mais se aproxima do zero; portanto, é o que menos variou em relação ao seu cor- respondente no ano anterior. 4. d. De acordo com a figura, a primeira parte do gráfico não pode ser uma reta, pois a variação da altura no cone não é constante. A segunda parte do gráfico de- verá ser uma reta, pois a variação da altura no cilindro é constante. 5. a. A partir dos dados fornecidos, podemos construir o seguinte perfil: pontos 0 P 1 P 2 P 3 P 4 50 75 105 cota(cm) Esse gráfico não representa uma função, pois a reta vertical intercepta a curva em três pontos. y d Im Dom Domf(x): [a, b] y 5 f(x) Imf(x): [c, d] c a b x No gráfico as raízes sãox 5 a, x 5 b, x 5 c, x 5 d. Sinal de f(x): f(x) . 0 ⇒ Pontos do gráfico situados acima do eixo Ox. f(x) , 0 ⇒ Pontos do gráfico situados abaixo do eixo Ox. No gráfico anterior: f(x) . 0 ⇔ x [ ]2∞, a[ < ]b, c[ < ]d, 1∞ [ f(x) , 0 ⇔ x [ ]a, b[ < ]c, d[ f(x) é crescente ⇔ x 1 , x 2 ⇒ f(x 1 ) , f(x 2 ) para qual- quer valor de x [ domínio de f(x) f(x) é decrescente ⇔ x 1 , x 2 ⇒ f(x 1 ) . f(x 2 ) para qualquer valor de x [ domínio de f(x) 30 pH_EM3_C1_028a032_M5_Mat_MP.indd 30 5/5/16 6:47 PM 5 ? 2 5 2 5 5 5 5 f(0,12333...) 100 0,12333... 12 12,333... 12 0,333... 3 9 1 3 ( ) ( )1 2 1 5 2 1 5 5 1 5 f 3 f 16 f(0,12333...) 14 7 1 3 7 1 3 22 3 4 2. c. f(x) 5 ax3 1 b f(21) 5 a ? (21)3 1 b 5 2 ⇒ 2a 1 b 5 2 f(1) 5 4 ⇒ a ? 13 1 b 5 4 ⇒ a 1 b 5 4 Somando as 2 equações acima: 2b 5 6 ⇒ b 5 3 e a 5 1. 4. d. A partir do gráfico, concluímos que f(21) 5 23, f(0) 5 5 21, f(1) 5 2 1 3 , f(2) 5 0 e f(3) 5 1 5 . Para determinar a, b e c podemos resolver o sistema: 2 5 2 5 2 5 f( 1) 3 f(0) 1 f(2) 0 2 1 2 1 5 2 5 2 1 1 5 1 a b c 3 a c 1 2 a 2b c 0 ⇔ ⇔ 2 2 2 1 5 2 2 5 2 5 2 1 2 3 2 1 2 b c c a 2 2 1 5 2 5 5 2 3 2 3 2 2 b c a 5 5 5 2 b 1 c 2 a 2 ⇔ ⇔ ⇔ 10. c. O número de alevinos com comprimento maior que ou igual a 3 cm é dado por n1 2 5000 3 1 5000 10 5005 1 5 5 . O número de alevinos com comprimento maior do que ou igual a 7 cm é 5 1 5 5n 5000 7 1 5000 50 100.2 2 Portanto, o número aproximado de alevinos com com- primento entre 3 cm e 7 cm é igual a 500 2 100 5 400. 11. c. Resolvendo a equação, temos: ? 2 1 2 5 1 n 200 x n n 8 2 x 100 4 2 nx 2 100n2 2 100n 1 800 5 2x 1 800 x(n 2 2) 5 100 ? (n2 1 n) x n n n 5 ? 1 2 100 2 2( ) Se n 5 3 ⇒ x 5 1200, não convém, pois: 200 ? 3 , 1 200 < 200 ? (3 1 1) é falsa. 6. d. Em 1 760 o valor das entradas foi de 100 000 1 50000 4 5 5 112 500 contos de reis. Dividindo 112 500 por 1,125 (taxa de 1 arroba) 5 5 100 000 arrobas. DESENVOLVENDO HABILIDADES 2. d. Pelo gráfico, uma carta de 100 g custa R$ 1,70, uma de 200 g custa R$ 2,65 e uma de 350 g custa R$ 4,00. Assim, o total gasto será de 2 ? 1,70 1 3 ? 2,65 1 1 1 ? 4,00 5 R$ 15,35. 3. a. O melhor negócio foi feito pelo investidor 1, que com- prou ações às 10h e vendeu às 15h, obtendo rendi- mento de 460 150 150 207% 2 . , superior ao retorno obtido pelos investidores 2, 3, 4 e 5. 4. e. O maior aquecimento global ocorre na menor exten- são de gelo marítimo, ou seja, em setembro de 2007. 5. e. Da análise do gráfico, os meses em que ocorreram, respectivamente, a maior e a menor venda absolutas, em 2011, foram junho e agosto. 6. c. De acordo com o gráfico, apenas o fluido III cumpre a exigência mencionada. 9. b. De acordo com a figura apresentada, o dia da semana em que o número de reclamações resolvidas excede o número de reclamações recebidas foram terça-feira e quarta-feira, dias em que o nível de eficiência registra- do foi melhor. 10. b. Considere que na infância a área da superfície corpo- ral seja 5 ?A k m 2 3 . No final do período, isto é, na maioridade, a massa será 8 ? m. Sendo A m a área na maioridade, temos: A k m k m k m Am 5 ? ? 5 ? ? 5 ? ? 5 ?( )8 8 2 4 2 3 2 3 2 3 2 3 3 2 3( ) Logo, a área será multiplicada por 4. APROFUNDANDO O CONHECIMENTO 1. c. ( ) ( )5 1 5f 3 3 5 14 4 ( )2 5 2f 16 74 31 In tr o d uç ão à f un çã o e a ná lis e g rá fi c a M A T E M Á T IC A I M — d u lo 5 pH_EM3_C1_028a032_M5_Mat_MP.indd 31 9/5/18 2:49 PM Se n 5 4 ⇒ x 5 1 000, convém, pois 200 ? 4 , 1 000 < 200 ? (4 1 1) é verdadeira. Se n 5 5 ⇒ x 5 1 000, não convém, pois 200 ? 5 , 1 000 < 200 ? (5 1 1) é falsa. Assim, ambos estarão à mesma velocidade após terem percorrido 1 000 m. 13. c. x 5 25 10 15 20 y g(x) f(x) 0 1 2122232425 2 3 4 5 Devemos observar no gráfico a região em que as curvas estão em lados opostos em relação ao eixo x. Isso garante que as funções tenham sinais contrários. Resposta: {x [ R/24 < x , 21 ou 0 , x , 3}. aNOTaÇões 32 pH_EM3_C1_028a032_M5_Mat_MP.indd 32 5/5/16 6:47 PM 6 Módulo Função polinomial do 1o grau ObjetOs dO cOnhecimentO habilidades • Definição de função do 1o grau • Coeficientes angular e linear • Representação gráfica • Raiz da função do 1o grau • Funções do 1o grau crescentes e decrescentes • Análise do sinal de uma função do 1o grau • H15 - Identificar a relação de dependência entre gran- dezas. • H19 - Identificar representações algébricas que expres- sem a relação entre grandezas. • H20 - Interpretar gráfico cartesiano que represente re- lações entre grandezas. • H21 - Resolver situação-problema cuja modelagem envolva conhecimentos algébricos. • H22 - Utilizar conhecimentos algébricos/geométricos como recurso para a construção de argumentação. • H23 - Avaliar propostas de intervenção na realidade utilizando conhecimentos algébricos. • H24 - Utilizar informações expressas em gráficos linea- res ou tabelas para fazer inferências. 33 Fu nç ão p o lin o m ia l d o 1 o g ra u m a te m á ti c a i M — d u lo 6 introdução Este módulo dedica-se ao estudo das funções polino- miais do 1o grau, cuja aplicação se observa em diversas situações de nosso cotidiano: análise de custos e lucros de empresas, valor a ser pago em contas de luz, cálcu- lo do imposto de renda, valor da tarifa de táxi, além de aplicações nas demais áreas do conhecimento, como na termometria e na dinâmica (funções de posição e veloci- dade que caracterizam movimentos de corpos), assuntos estudados em Física. Ao final do módulo, os alunos deverão saber de- finir esse tipo de função, identificar seus coeficientes, representá-la graficamente, interpretar um gráfico li- near e utilizar informações contidas nele para resolver problemas e relacionar grandezas por meio de funções polinomiais do 1o grau. estratégias de aula AulA 1 Para iniciar o aprendizado sobre funções polinomiais, os alunos já precisam estar familiarizados com o processo de localização e movimentação no plano cartesiano, além de ter compreendido o conceito básico de função e de sua re- presentação gráfica (interpretação de propriedades gerais). Uma boa base em propriedades de razões e proporções e de dependência proporcional entre grandezas também é funda- mental para o entendimento do assunto. Sugerimos como primeiro passo para a apresentação do tema a análise de uma situação-problema que envolva rela- ções entre grandezas dada por polinômios do 1o grau, para chamar a atenção do aluno para sua aplicação e motivá-lo a aprender o conteúdo. No Caderno do Aluno, apresentamos diversos exemplos de situações que podem ser usadas nesse momento. Caso o professor se sinta à vontade para trabalhar pH_EM3_C1_033a040_M6_Mat_MP.indd 33 5/5/16 6:48 PM 34 com conceitos de Física, poderá, além do exemplo de ter- mometria abordado no módulo, começar com um exemplo de movimento uniforme de um ponto móvel, explorando a função polinomial do 1o grau da posição. Aproveitemos o próprio exemplo, seja ele qual for, para representarmos gra- ficamente a função envolvida, para que seu formato retilíneo já seja observado pelo aluno. Depois que o aluno compreendeu a importância e a apli- cação do tema e já conhece algumas características da fun- ção que será apresentada, é preciso definir formalmente o conceito de função polinomial do 1o grau e nomear seus coe- ficientes (angular e linear), explicando que, posteriormente, na análise gráfica, esses nomes serão justificados. Aproveite para dar dois exemplos simples, um com coeficiente angular positivo e outro com coeficiente angular negativo, para re- lacionar o sinal desse coeficiente com o comportamento de variação da função. Um exemplo com coeficiente linear nulo pode ser útil para comentar a denominação“função linear” para esse caso, mostrando que seu gráfico sempre passa pela origem. Faça o aluno perceber que o coeficiente linear é sem- pre a ordenada do ponto de intersecção da reta com o eixo Oy. Quanto à intersecção com o eixo Ox, reforce o que já foi dito no estudo inicial sobre funções: “As abscissas dos pontos de encontro do gráfico de uma função com o eixo horizontal são as raízes da função. Para encontrar esses valores (único, no caso da função do 1o grau), basta igualar a função a zero e resolver a equação em x”. Se desejar, deixe registrado no quadro a expressão geral da raiz da função polinomial do 1o grau: f(x) 5 0 ⇒ ax 1 b 5 0 ⇒ ax 5 2b ⇒ x 5 2 b a Sinalize ao aluno que o coeficiente angular nos infor- ma quanto a função varia com o aumento de uma unidade em x (se os valores de x na tabela variarem de 1 em 1, facilitará o entendimento disso), ou seja, indica a taxa de variação da função (isso é muito importante o aluno en- tender). Variações positivas (a . 0) indicam que a função cresce com o aumento de x (função crescente), e nega- tivas (a , 0) indicam a queda do valor da função com o aumento da abscissa (função decrescente). Lembre-se sempre de, à medida que for apresentando um conceito, identificá-lo na situação explorada na introdu- ção. Se o exemplo falar sobre a tarifa de táxi, observar que o valor da bandeirada é o coeficiente linear, enquanto o valor cobrado por quilômetro rodado é o coeficiente angular (aten- ção à ressalva feita sobre essa situação no Caderno do Aluno). Podemos emendar em seguida a análise do sinal da função do 1o grau, explorando os dois casos: sugestão de quAdro a . 0 x2 1 a , 0 x 2 1 b a 2 b a 2 f: R → R x → y 5 f(x) 5 ax 1 b (a [ R* e b [ R) a: coeficiente angular b: coeficiente linear Função polinomiAl do 1º grAu sugestão de quAdro Exemplo 1: f(x) 5 x 2 2 (a 5 1, b 5 22) Exemplo 2: f(x) 5 23x (a 5 23, b 5 0) x y 21 3 0 0 1 23 x y 0 22 1 21 2 0 2 22 x y x y 1 23 0 pH_EM3_C1_033a040_M6_Mat_MP.indd 34 5/5/16 6:48 PM 35 Fu nç ão p o lin o m ia l d o 1 o g ra u M A TE M Á TI C A I M ó d u lo 6 Relembre com os alunos que a função assume valores positivos nos pontos onde o gráfico que a representa se encontra acima do eixo Ox, e negativos nos pontos onde o gráfico se encontra abaixo do eixo Ox. Nesse momento, podemos resolver com os alunos os exercícios 1, da seção praticando o aprendizado, e 5 e 10, da seção desenvolvendo habilidades; retorne à seção praticando o aprendizado e resolva o exercício 3. É bom para os alunos perceberem que o conhecimento adqui- rido até aqui já permite a solução de algumas questões. Destaque o exercício 3 da seção praticando o apren- dizado, por meio do qual mostraremos como determinar a lei de formação de uma função do 1o grau a partir das coor- denadas de dois pontos da reta. Por enquanto, essa tarefa será feita aplicando os valores das coordenadas dos pares ordenados fornecidos no gráfico da função y 5 ax 1 b, que nos levará a um sistema linear 2 3 2. Resolve-se o sistema e encontram-se os valores dos coeficientes a e b. AulA 2 Partimos agora para a identificação gráfica do signifi- cado do coeficiente angular. Podemos montar o seguinte esquema de quadro. sugestão de quAdro y 5 ax 1 b (x 2 , y 2 ) ; y 2 5 ax 2 1 b (x 1 , y 1 ) ; y 1 5 ax 1 1 b a(x 2 2 x 1 ) 5 y 2 2 y 1 2 ∆ ∆ θ5 2 2 5 5a y y x x y x tg2 1 2 1 Para introduzir a relação dessa razão encontrada com o ângulo entre a reta e o sentido positivo do eixo Ox, marque o ângulo u entre a reta e o eixo horizontal, trace uma reta pon- tilhada que passe por (x 2 , y 1 ) e identifique o mesmo ângulo u dentro do triângulo retângulo formado. Relembre o concei- to de tangente de um ângulo no triângulo retângulo (razão entre o cateto oposto e o cateto adjacente) e conclua que o coeficiente angular a é igual à tangente de u (daí o nome). sugestão de quAdro y 5 ax 1 b (x 2 , y 2 ) ; y 2 5 ax 2 1 b (x 1 , y 1 ) ; y 1 5 ax 1 1 b a(x 2 2 x 1 ) 5 y 2 2 y 1 2 ∆ ∆ 5 2 2 5a y y x x y x 2 1 2 1 x y x 1 y 1 x 2 y 2 x y Δx Δy y 1 x 1 x 2 y 2 u u pH_EM3_C1_033a040_M6_Mat_MP.indd 35 5/5/16 6:48 PM 36 Associe, então, o sinal do coeficiente angular com a in- clinação da reta. Mostre que, quando a função é crescen- te, o ângulo u é agudo e, portanto, tem tangente positiva, confirmando o sinal positivo do coeficiente angular da reta. No caso da função decrescente, assinale o ângulo u entre a reta e o sentido positivo de Ox, fazendo com que os alunos observem que é obtuso e, portanto, tem tangente negativa, ou seja, o coeficiente angular é negativo nesse caso. Se ne- cessário, faça uma revisão rápida com os alunos, no canto do quadro, sobre a variação dos sinais de seno e cosseno pelos quadrantes do ciclo trigonométrico. 90° , u , 180° tg u , 0 a , 0 x x u u 0 , u , 90° tg u . 0 a . 0 Sugerimos a resolução, neste momento, da questão 6 da seção Praticando o aprendizado. Em sua resolução, obtenha a equação da reta apresentada no gráfico do enunciado determinando, primeiramente, o coeficiente angular a por meio da tangente do ângulo entre a reta e a horizontal. Depois, conhecendo o valor de a, encontre o coeficiente linear substituindo as coordenadas de qual- quer um dos pontos dados da função. Mostre aos alunos que é uma alternativa de solução àquela utilizada na ques- tão 3, resolvida anteriormente (solução por sistema linear). Como observação final, podemos falar sobre as fun- ções constantes, mostrando que sua representação grá- fica é uma reta paralela ao eixo Ox. Importante reforçar com os alunos que esse tipo de função não se encaixa no grupo das funções polinomiais do 1o grau. Agora, resolva alguns exercícios do Caderno do Aluno. Segue uma sugestão: Praticando o aprendizado: 8 e 10. AULA 3 Para complementarmos o estudo das funções polino- miais do 1o grau, podemos resolver mais alguns exercícios do Caderno do Aluno. Segue uma sugestão: Desenvolvendo habilidades: 7 e 9. Aprofundando o conhecimento: 11 e 19. ATIVIDADES COMPLEMENTARES Na seção Gotas de saber, é apresentada uma expres- são que calcula, com considerável precisão, o tamanho do calçado de uma pessoa. No final do trabalho com esse mó- dulo, pode ser interessante verificar na prática, com os alu- nos em sala, se a fórmula é válida para os calçados deles. É uma atividade que servirá como momento lúdico e como aplicação do conteúdo a uma situação do cotidiano. Isso é o que os move no sentido de querer aprender. Pela importância da interdisciplinaridade, podemos propor que os alunos relacionem, em casa, os conheci- mentos adquiridos no estudo das funções polinomiais do 1o grau com os tipos de movimento aprendidos em dinâ- mica (conteúdo estudado em Física). Entender que no mo- vimento uniforme a velocidade é o coeficiente angular do gráfico tempo 3 posição (taxa de variação da posição pelo tempo); que a aceleração é o coeficiente angular do gráfico tempo 3 velocidade no movimento uniformemente varia- do; tudo isso faz com que o aluno entenda que os conhe- cimentos que adquire nas aulas das diversas disciplinas es- tão, de algum modo, relacionados, além de despertar neles um interesse ainda maior pela Matemática. Na seção pH1 deste módulo, apresentamos as ine- quações-produto e as inequações-quociente que não são temas muito abordados no Enem. Apesar disso, caso con- siga inserir este tópico no seu planejamento da semana, sugerimos trabalhá-lo com os alunos, pois é abordado em muitos vestibulares. Seu objetivo é aplicar a análise do sinal das funções polinomiais do 1o grau na resolução de inequações que envolvam produto e/ou quociente de funções desse tipo. Comece explicando que o sinal de um produto depende dos sinais de seus fatores, e que acontece também com um quociente em relação ao seu numerador e ao seu de- nominador. Oriente-os a, inicialmente, fazer
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