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Curso de Licenciatura em Gestão de Sistemas de Informação Teste 2 – Trabalho de campo Titulo: Equações e inequações quadráticas Autor: Pedro António Rungo Tutor: João Silvestre Correia Maputo, Março 2021 Índice 1. Introdução ................................................................................................................................ 3 2. Objectivos ................................................................................................................................ 3 3. Metodologia ............................................................................................................................. 3 4. Equações quadráticas ............................................................................................................... 4 4.1. Equações quadráticas paramétricas simples ........................................................................ 6 5. Funções Quadráticas ................................................................................................................ 8 5. Inequações Quadráticas ......................................................................................................... 10 6. Aplicações ............................................................................................................................. 12 7. Considerações finais .............................................................................................................. 14 8. Referências Bibliográficas ..................................................................................................... 15 3 1. Introdução A matemática surgiu a partir da necessidade do homem, tanto é, que a maior parte dos problemas matemáticos antigos, relacionam-se a ocasiões do dia-a-dia, como contar ou até mesmo como calcular a área de um determinado terreno. E será a partir de situações com essas que surgem as equações quadráticas, e em suma, a primeira parte deste trabalho resume-se a descrever a busca da solução algébrica das equações quadráticas, seguido de um estudo e aplicações acerca das funções quadráticas. 2. Objectivos O objectivo deste trabalho é mostrar os métodos para encontrar as soluções de uma equação quadrática, como representar uma função quadrática e dar a conhecer e entender as suas aplicações. 3. Metodologia A pesquisa caracterizou-se por um levantamento bibliográfico, em fontes impressas como livros disponíveis na biblioteca; como também artigos e dissertações encontradas de outras instituições de ensino. NOTA: todos os exemplos neste trabalho, foram criados por mim. 4 4. Equações quadráticas Definição Equação quadrática é toda equação polinomial do tipo , onde , a, b e c são números reais e chamam-se coeficientes. Resolução das Equações Quadráticas Actualmente o método usado para a resolução de equações quadráticas é dada pela formula resolvente √ , onde , sendo possível deste modo solucionar qualquer equação polinomial do segundo grau. Condições do Discriminante (delta) Se a equação admite duas raízes reais diferentes; Se a equação admite uma raiz dupla, ou seja duas raízes iguais; Se a equação não admite raízes reais. As equações quadráticas possuem duas raízes reais no máximo, e por possuírem tais raízes podemos encontrar a soma e o produto destas. Soma e Produto das equações quadráticas Soma é dada pelo somatório das raízes ou ainda pela relação Produto é dado pela multiplicação das raízes ou ainda pela relação Existem outros métodos para resolução destas equações: Lei do anulamento do produto Um produto ( ) ( ) de factores é nulo se e só se pelo menos, um dele for zero. Se ( ) ( ) . Exemplos: 1. Vamos Resolver a seguinte equação quadrática completa: a) Como vimos anteriormente para resolução deste exercício usaremos a formula resolvente, sendo assim primeiro iremos calcular o discriminante (delta). 5 ( ) √ √ { { } As soluções da equação são , também chamados de raízes, ou zeros. 2. Agora vamos resolver equações quadráticas incompletas: a) Neste exemplo, temos uma equação incompleta sem o valor de c, então para sua resolução usaremos a lei do anulamento do produto. Nota: usaremos a lei do anulamento do produto, mas é também possível resolver pela fórmula resolvente. ( ) * + b) Neste exemplo, temos uma equação incompleta sem o valor de b, a resolução pode ser feita pela fórmula resolvente, mas também pode ser feita de uma maneira simples e rápida: 6 ( ) * + Outros exemplos c) ( ) ( ) ( ) Neste exemplo não teremos soluções reais visto que 4.1. Equações quadráticas paramétricas simples Definição Vimos que uma equação quadrática é da forma , que contém apenas uma variável x. Quando esta equação, para além da incógnita considerada (x) contém outra variável, denominado parâmetro diz-se paramétrica. Por exemplo: , esta é uma equação quadrática em x e paramétrica em K. Para a resolução deste tipo de equações, usaremos as condições do delta descritas acima, e soma e produto das equações quadráticas, vistas acima. Exemplos: 1. Temos a seguinte equação quadrática paramétrica simples a) ( ) Pedidos: Encontrar o valor do parâmetro R: i) De modo que a soma das raízes seja igual a 4; Como vimos acima soma das raízes de uma equação quadrática é dada por , sendo assim vamos extrair os valor de a, b e c na equação: ( ) . Como a soma deve ser igual a 4 então S=4, assim temos: 7 ( ) * + ii) De modo que a equação admita duas raízes reais iguais Para este exercício usaremos as condições do Delta, e vimos que para a equação admitir duas raízes reais iguais (raiz dupla) temos , assim teremos: ( ( )) ( ) √ √ { * + Neste caso, se o R for -8 ou 4, a equação terá uma raiz dupla. 2. Vamos ver outro exemplo, com a seguinte equação paramétrica simples: ( ) Pedidos, determinar o valor de P de modo que a equação: i) Tenha como produto das raízes 2 8 * + ii) Não admita raízes reais ( ) ( ) ( ) ] [ 5. Funções Quadráticas Definição Uma função f, é chamada de função quadrática quando existirem números reais a, b e c, com , tais que ( ) , para todo x real. Uma função quadrática é representada por uma parábola, esta pode estar voltada para cima ou para baixo, dependendo do sinal do valor a. Se , a parábola esta voltada para cima; Se , a parábola esta voltada para baixo. Para o esboço desta função são necessários os seguintes passos: Achar os zeros da função, fazendo ( ) 9 Achar a ordenada na origem, fazendo Achar o vértice da parábola . / Achar demais pontos (x, y) da função. Exemplos: Vamos construir o gráfico da seguinte função quadrática: 1. ( ) Seguindo os passos acima, temos: ( ) Usando a fórmula resolvente encontramos as seguintes raízes ou zeros 2. Ordenada na origem quando 3. Vértice4. Demais pontos, faremos uma tabela ( no Excel) 10 5. Inequações Quadráticas Definição Uma inequação quadrática é uma desigualdade do tipo onde , a, b, e c são números reais. Equivalência de Inadequações Duas inequações dizem-se equivalentes quando o conjunto solução de uma é também da outra e vice-versa. Resolução de inequações quadráticas Ao multiplicar ou dividir uma inequação por um número negativo o sinal da desigualdade muda; -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 Y=f(x) Y=f(x) 11 Existem dois métodos para resolver uma inequação quadrática; As inequações podem ser resolvidas pelo método analítico ou método gráfico Exemplos: Vamos resolver as seguintes inequações quadráticas: a) Para resolver esta inequação devemos igualar a 0. Usando a fórmula resolvente das equações quadráticas, encontramos as seguintes soluções da equação: . Nota: estas soluções são da equação, para encontrar as soluções da inequação, devemos fazer um gráfico. Como o valor de a é positivo, a parábola estará voltada para cima. -4\5 1 Acima da recta x (recta das abcissas) a função é positiva ou seja, maior que zero, e negativa abaixo desta, neste caso, queremos a parte negativa do gráfico, assim sendo: ] [ Outro exemplo: 12 Usando a fórmula resolvente encontramos as seguintes raízes . Fazendo o gráfico, tendo em conta que o a é negativo: -1 5 - - , , 6. Aplicações As equações, funções e inequações quadráticas podem ser usados em diferentes áreas, como por exemplo: na física, quando falamos de movimentos por exemplo, a trajectória que uma bala de canhão faz para atingir o alvo. Estas podem ser usadas na economia ou área financeira, por exemplo, podemos ter uma função de lucro de uma empresa dada por uma expressão quadrática, esta por sua vez dará informação sobre o lucro mínimo ou máximo da empresa, caso a parábola esteja voltada para cima, temos um lucro mínimo, e se estiver voltada para baixo temos um lucro máximo. Vamos ver um exemplo prático (elaborado por mim): O Pedro Rungo é um revendedor de bolachas, certo dia comprou vários pacotes de bolachas, gastando 280 MT. E o vendedor deu 4 pacotes de Bacela e com isso, cada pacote ficou 2,00 MT mais barato. Quantos pacotes de bolacha o Pedro comprou e a que preço? O Pedro comprou x pacotes de bolachas, cada pacote custou . Também sabemos que o Pedro recebeu 4 pacotes de Bacela (x+4), portanto . e por isso cada pacote ficou 2 MT mais barato ou seja, teremos 2MT a menos do nosso custo, isto é : . 13 Agora vamos igualar as duas expressões: ( ) ( ) √ √ { Podemos então dizer que o Pedro Rungo comprou aproximadamente 22 pacotes de bolacha. Cada pacote terá custado 14 7. Considerações finais A diversidade de métodos resolutivos para as equações quadráticas, proporcionam-nos uma visão geral e conectada da matemática. Com o andamento da pesquisa, nota-se um relacionamento harmonioso que há entre os métodos estudados. O objectivo deste trabalho foi de ampliar os conhecimentos acerca das equações, funções e inequações quadráticas suas formas e métodos resolutivos. Neste trabalho, faço um estudo em torno das funções quadráticas, e os diversos tópicos envolvidos nesse conteúdo, que estende-se desde a forma canónica de uma função quadrática até as diversas aplicações do tema. As equações quadráticas podem ser aplicadas em diversas áreas de saber, e no quotidiano, vimos um exemplo prático e simples em que se procurava saber a quantidade de pacotes de bolachas e o custo das mesmas que o Pedro terá adquirido. 15 8. Referências Bibliográficas NHEZE, Ismael Cassamo. João Rafael, Matemática 10ª classe NEVES, Maria Augusta. Vieira, Teresa Coutinho, Alves, Alfredo Domes, Matemática 11 ano, Porto Editora, 1960. NASCIMENTO, Isabel. ANDRÉ, Diasala, Livro do aluno-Matemática-9ª classe, Plural Editores, Angola, 2019. ABREL e SILVA, Ramon, Funções Quadráticas e suas Aplicações no Ensino médio, 2013. Disponível em: < https://impa.br/wp-content/uploads/2016/12/ramon_abreu.pdf> Acesso em 27 de Março de 2021. https://impa.br/wp-content/uploads/2016/12/ramon_abreu.pdf
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