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RACIOCÍNIO LÓGICO, CRÍTICO E ANALÍTICO CONTÁBIL AULA 3 Profª Aline Purcote Quinsler 2 CONVERSA INICIAL Você sabe o que são conjuntos e quais os conjuntos numéricos existentes? Um conjunto pode ser uma coleção de objetos, números, pessoas e que possui uma característica em comum. Constantemente, trabalhamos com esta teoria, mas quais as relações e as operações que são utilizadas na teoria de conjuntos? Em algumas situações não trabalhamos com um único valor, mas com um conjunto de valores que estão em um intervalo. Na previsão do tempo falamos em temperatura em um intervalo com valor máximo e mínimo; podemos também falar de um intervalo de preço de um produto ou intervalo de faturamento. Nesta aula estudaremos a teoria de conjuntos, suas representações, as relações de pertinência e inclusão, subconjuntos, operações envolvendo conjuntos, além dos conjuntos numéricos e os intervalos. CONTEXTUALIZANDO A todo o momento trabalhamos com números para realizar contagens, pagamentos, fazer uma medida, mas você já parou para pensar como surgiram os números? Vamos assistir a um vídeo que conta como tudo começou. Vídeo Assista ao vídeo “Como surgiram os números”. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=G-0mhe2x1lc>. Acesso em: 9 out. 2019. Agora que já sabemos como surgiram os números vamos conhecer um pouco mais sobre conjuntos, os conjuntos numéricos e os intervalos. TEMA 1 – CONJUNTOS E SUAS RELAÇÕES Conjuntos são indicados por letras maiúsculas do alfabeto e definidos como uma coleção de objetos, números, pessoas que possuem alguma característica em comum. Os itens que constituem um conjunto são chamados de elementos e indicados por letras minúsculas ou algarismos. Um conjunto pode ser representado entre chaves com seus elementos separados por vírgula ou podemos representá-los por um diagrama chamado 3 Diagrama de Venn, que reúne os elementos em uma curva fechada. Vamos verificar as duas representações considerando o conjunto A. Representação entre chaves com seus elementos separados por vírgula: A = {1, 2, 3, 4, 5} Representação pelo Diagrama de Venn: A Quando trabalhamos com conjuntos, podemos ter diferentes tipos deles: Conjunto unitário: é aquele que contém apenas um único elemento. Exemplo: A={2} Conjunto vazio: aquele que não tem elementos. Podemos representar esse conjunto pelo símbolo { } ou (phi). Conjunto universo: formado por todos os elementos do contexto com o qual se está trabalhando. Exemplo: quando estudamos a população humana, o conjunto universo é formado por todos os seres humanos. Dados dois conjuntos que possuem os mesmos elementos em qualquer ordem, dizemos que eles são iguais, assim, os conjuntos A={2,5,4} e B={2,4,5} são conjuntos iguais, pois possuem os mesmos elementos, ou seja, (A =B). Quando trabalhamos com conjuntos consideramos a relação de pertinência e a relação de inclusão. A relação de pertinência relaciona elemento com um conjunto já a relação de inclusão relaciona um conjunto com outro conjunto. Segundo Leite e Castanheira (2014), a palavra pertinência nos transmite a ideia de pertencer, ou seja, quando dizemos que um elemento faz parte de um conjunto, podemos dizer que tal elemento pertence ao conjunto. A relação de pertinência utiliza os símbolos (pertence) e (não pertence). Vamos considerar o conjunto A = {1, 2, 3, 4, 5}, o número 5 pertence ao conjunto A; logo, 5 A; já o número 6 não pertence ao conjunto assim 6 A. Dessa forma, quando queremos indicar que um elemento pertence ao conjunto A escrevemos x A, e quando o elemento não pertence x A, em que x é uma variável que representa todos os elementos do conjunto A. Exemplos: 1 3 5 2 4 6 4 1. A = {conjuntos dos números pares} 2 A 3 A 2. B = {conjuntos das cidades do Paraná} Curitiba B Campinas B A relação de inclusão, utilizamos sempre que um conjunto pode conter ou não conter outro conjunto. Essa relação é representada pelos símbolos (está contido) e (não está contido). Considerando o conjunto A={1, 2, 3} e o conjunto B={0,1,2,3,4} percebemos que todos os elementos do conjunto A também pertencem ao conjunto B. Dessa forma, AB, ou seja, A está contido em B. Exemplos: 3. AB 4. AB O conjunto A não está contido no conjunto B, pois no conjunto A temos o número 2, que não está no conjunto B. Para representar a noção de inclusão podemos utilizar também os símbolos (contém) e ⊅ (não contém). Assim, AB ou BA, ou seja, A está contido em B ou B contém A. Considerando as relações de pertinência e inclusão temos: Relação de pertinência: Elemento Conjunto Elemento Conjunto Relação de inclusão: Conjunto Conjunto Conjunto Conjunto 5 Tabela 1 – Símbolos de conjuntos e suas respectivas descrições Símbolo Descrição Pertence Não pertence Está contido Não está contido Contém ⊅ Não contém TEMA 2 – SUBCONJUNTO Já estudamos a relação de inclusão, em que relacionamos um conjunto a outro, e agora veremos que dessa relação surge a noção de subconjunto. De acordo com Macedo, Castanheira e Rosa (2006), dados dois conjuntos A e B, podemos dizer que o conjunto A é subconjunto do conjunto B, quando todo elemento do conjunto A for também elemento do conjunto B. Assim, dizemos que A está contido em B (A ⊂ B), ou seja, A é subconjunto de B. Podemos representar um subconjunto utilizando o seguinte diagrama: Considerando o conjunto A={2,7} e o conjunto B={2,3,4,5,6,7,8,9}, temos que os elementos do conjunto A também pertencem ao conjunto B, assim, A ⊂ B e A é subconjunto de B. Exemplos: 1. A ⊂ B, então A é subconjunto de B. 6 2. A B, então A não é subconjunto de B, pois o elemento 2 pertence ao conjunto A, mas não é elemento do conjunto B. Segundo Macedo, Castanheira e Rocha (2006), os elementos de um conjunto A que satisfazem a uma dada propriedade constituem um subconjunto de A, definido por essa propriedade. Considerando que qualquer um dos elementos de um conjunto pode ser chamado de variável e representado por x, podemos formar subconjuntos por meio de propriedades. Analisando o conjunto A={1,2,3,4,5,6}, a notação x A indica que x pode assumir qualquer um dos valores 1,2,3,4,5 ou 6, e a partir desse conjunto podemos encontrar o conjunto B formado pelos elementos de A que são pares, logo: B = {x A | x é par }. Portanto, B é um conjunto formado pelos elementos que pertencem ao conjunto A tais que x é um número par. Assim: B = {2,4,6}. Exemplos: 3. Considerando o seguinte conjunto A encontrar os subconjuntos B e C definidos pelas propriedades: A = {1,2,3,4,5,6,7,8,9} B = { x ∈ A | x é ímpar} B = {1,3,5,7,9} C= { x ∈ A | x≤ 3} C = {1,2,3} TEMA 3 – OPERAÇÕES COM CONJUNTOS Estudamos os conjuntos e os subconjuntos e agora vamos trabalhar com as operações de união, interseção, diferença e complementar. Considerando dos conjuntos A e B, na união ou reunião temos um conjunto formado pelos elementos de A mais os elementos de B, ou seja, é um conjunto formado por todos os elementos que pertencem a cada um desses conjuntos sem repetir os elementos que aparecem nos dois conjuntos ao mesmo 7 tempo. A união de dois ou mais conjuntos é representada pelo símbolo U. Exemplos: 1. Considerando os conjuntos A={1,2,3,4} e B = {3,4,5,6}, vamos indicar a união de A com B (AUB): AUB = {1,2,3,4,5,6} 2. Considerando os conjuntos A={-1,0,3} e B = {-3,0,5,6}, vamos indicar a união de A com B (AUB): AUB = {-3,-1,0,3,5,6} Podemos representar a união de dois conjuntos pelo seguinte diagrama: A interseção de dois ou mais conjuntos é um conjunto composto pelos elementos que aparecem simultaneamente, ou seja, pelos elementos comuns a todos os conjuntos. Representamosa interseção pelo símbolo e verificamos sua representação pelo diagrama seguinte, em que a área em azul representa a interseção dos conjuntos A e B: Vamos considerar o conjunto A={5,6,7} e o conjunto B={7,8,9}; o conjunto interseção AB vai ser formado pelo número 7, pois esse número aparece nos dois conjuntos, ou seja, AB = {7}. Exemplos: 3. Considerando os conjuntos A={1,2,3,4} e B = {3,4,5,6}, vamos descrever a interseção de A com B (AB). Como os números 3 e 4 pertencem a dois conjuntos, temos AB = {3,4}. 8 4. Considerando os conjuntos A={1,2,3,4} e B = {5,6,7,8}, vamos descrever a interseção de A com B (AB). Como não temos elementos que pertencem aos dois conjuntos simultaneamente, o conjunto interseção será um conjunto vazio, logo AB = { }. Considerando dois conjuntos A e B, a diferença entre esses dois conjuntos é representada por A-B e formada pelos elementos que aparecem no conjunto A, mas que não pertencem ao conjunto B. A diferença é representada pela parte verde do seguinte diagrama: Exemplos: 5. Considerando os conjuntos A={1,2,3,4} e B = {3,4,5,6}, vamos encontrar A-B formado pelos elementos que pertencem a A e não pertencem a B. Os números 1 e 2 pertencem apenas ao conjunto A, então A-B = {1,2}. 6. Vamos encontrar a diferença entre os conjuntos A={0,1,2} e B={0,1,2,6,7}. Observamos que todos os elementos de A também pertencem ao conjunto B, assim A-B é igual ao conjunto vazio, A-B ={ }. Nossa última operação é o conjunto complementar, considerando dois conjuntos A e B, em que A está contido em B, chamamos de complementar a diferença B – A ou ABC , que indica o complementar de A em relação a B. Exemplo: 7. Considerando os conjuntos A={4,5,6} e B = {3,4,5,6,7}, vamos encontrar B-A formado pelos elementos que pertencem a B e não pertencem a A. Observamos que A está contido em B (A⊂B), pois todos os elementos de A aparecem no conjunto B. Assim, os números 3 e 7 pertencem apenas ao conjunto B, então: A BC =B – A = {3,7} 9 TEMA 4 – CONJUNTOS NUMÉRICOS Os números podem ser classificados e separados nos seguintes conjuntos numéricos: números naturais, inteiros, racionais, irracionais, reais e complexos. O primeiro conjunto numérico a surgir foi o conjunto dos números naturais, advindo da necessidade do ser humano de realizar contagens. Esse conjunto é representado pela letra N, começa com zero e ao acrescentar sempre uma unidade obtemos todos os elementos: N = {0,1,2,3,4,5,…}. O conjunto dos números naturais apresenta uma limitação sempre que subtraímos uma quantidade maior que a existente, por exemplo, 5 – 10. Diante dessa necessidade surgiram os números inteiros que são formados pelos números naturais mais os respectivos simétricos, ou seja, temos os números positivos e os números negativos. Esse conjunto é representado pela letra Z: Z = {…, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3,…} O conjunto dos números inteiros resolveu a limitação apresentada pelo conjunto dos números naturais, mas apresentava uma limitação sempre que ocorresse uma divisão que não tivesse um resultado inteiro, por exemplo, ¾. Assim surgiu o conjunto dos números racionais, que contém os números que podem ser escritos na forma de divisão. Esse conjunto é representado pela letra Q e formado pelos números na forma 𝑎 𝑏 , em que a e b são números inteiros e b um número diferente de zero. Assim: 0,,, bZbZa b a Q ,... 2 3 .1, 5 3 ,0, 3 1 , 4 5 ,2...,Q Temos também o conjunto dos números irracionais que é formado por números que não podem ser escritos na forma de uma fração e é representado pela letra I. Esses números são os decimais infinitos e não periódicos, por exemplo, √2 = 1,4142135…, π = 3,1415926535… I = {…, -π,…, -√3,…, -√2,…, √3,…, π,…} O nosso último conjunto é o conjunto dos números reais representado por R e formado pelos números racionais com os números irracionais. Dessa forma, 10 os números reais são: todos os números irracionais, racionais, inteiros e naturais. Podemos representar este conjunto por: R = Q U I = {x | x Q ou x I} Além dos números reais, há outros números como a raiz de índice par de um número negativo. Por exemplo, é impossível nos números reais resolver a raiz quadrada de – 4 (√−4 ), pois não existe número real que elevado ao quadrado dê um número negativo, assim surgem os números complexos ou imaginários. TEMA 5 – INTERVALOS Muitas vezes não trabalhamos com um único valor mais com um conjunto de valores. Sempre que um conjunto numérico precisa ser representado com uma quantidade infinita de valores, usamos os intervalos. De acordo com Leite e Castanheira (2014), sejam a e b dois números reais tais que a<b, chama-se intervalo entre a e b o conjunto de todos os números reais desde a até b, sendo a e b os extremos do intervalo. O número a pode ser chamado de limite inferior do intervalo e b de limite superior. Para representar os intervalos utilizamos os seguintes símbolos: ( ): indica que os extremos não estão incluídos no intervalo. [ ]: indica que os extremos estão incluídos no intervalo. ] [: indica que os extremos não estão incluídos no intervalo. : bolinhas vazias significam que os valores informados junto a elas não fazem parte do intervalo. : bolinhas cheias significam que os valores informados junto a elas fazem parte do intervalo. Os intervalos podem ser classificados nos seguintes tipos: Intervalo fechado: conjunto de todos os números reais compreendidos entre a e b, inclusive a e b. Representamos esse intervalo da seguinte maneira, em que as bolinhas cheias indicam que os extremos pertencem ao intervalo: Assim, {x R | a bx } ou [a,b]. 11 Exemplo: 1. Uma pesquisa realizada indica que um candidato possui 60% das intenções de voto com uma margem de erro de 2% para mais ou para menos. Assim as intenções de voto desse candidato variam entre 58% e 62%. Podemos representar o resultado dessa pesquisa utilizando intervalos: 58% x 62% [58%, 62%] Intervalo aberto: conjunto de todos os números reais compreendidos entre a e b, não considerando a e b. Representamos esse intervalo da seguinte maneira, em que as bolinhas abertas indicam que os extremos não pertencem ao intervalo. Assim, {x R | a < x < b} ou ]a,b[ ou (a,b). Exemplo: 2. Uma pesquisa indica que a taxa de juros para compra de imóveis ficará entre 6,5% e 9,5% ao ano. Podemos representar o resultado desta pesquisa por meio de intervalo observando que a taxa de juros ficará entre os valores, assim não inclui os extremos. Portanto: 6,5 < x < 9,5 ]6,5,9,5[ Intervalo aberto à direita e fechado à esquerda ou semiaberto à direita: temos os números entre a e b, incluindo o valor de a e não incluindo b, ou seja, a x < b. Podemos representar esse intervalo por [a,b[ ou [a,b). 12 Exemplo: 3. Uma loja de utensílios domésticos vende itens a partir de R$ 1,99 até valores inferiores a R$ 30. Podemos representar a faixa de preço dos produtos por meio de intervalo considerando que tenho produtos com preço inicial de R$ 1,99 até inferiores a R$ 30, ou seja, considera-se no intervalo R$ 1,99, mas o R$ 30 não pertence ao intervalo. Assim: Intervalo fechado à direita e aberto à esquerda ou semiaberto à esquerda: neste intervalo não incluímos o valor de a e consideramos o valor de b, ou seja, a < x b. Podemos representar esse intervalo por ]a,b] ou (a,b]. Intervalo infinito ou semifechado: quando não definimos um dos extremos ou os dois extremos do intervalo. Podemos representar esse intervalo das seguintes maneiras: O conjunto dos números reais pode ser representado pelo intervalo: ]- , + [ ou (- , ). 13 Considerando os diferentes tipos de intervalos, temos os dados da Tabela 2.Tabela 2 – Representação dos diferentes tipos de intervalos TROCANDO IDEIAS Nesta aula vimos os diferentes conjuntos numéricos e os intervalos que estão presentes em diversas situações do nosso cotidiano. Você se recorda de alguma situação em que utilizou ou podemos utilizar os intervalos numéricos? E onde utilizamos os diferentes conjuntos numéricos? NA PRÁTICA Diariamente utilizamos os diferentes tipos de conjuntos numéricos em nossas atividades ou analisamos intervalos numéricos que representam determinada situação. Podemos analisar o intervalo da temperatura, o intervalo de taxa de juros, o intervalo de preço de um determinado item ou até mesmo o intervalo de faturamento ou lucro de uma organização. Com esses conceitos nossas análises e decisões são cada vez mais assertivas. Vamos assistir a um vídeo (indicado a seguir) que mostra algumas aplicações envolvendo conjuntos. 14 Vídeo Assista ao vídeo “Os números irracionais, reais e suas aplicações”. Disponível em: <https://edulivre.org.br/videos/13388/os-numeros-irracionais- reais-e-suas-aplicacoes>. Acesso em: 9 out. 2019. Agora que já conhecemos as diferentes operações envolvendo conjuntos, vamos resolver o seguinte exercício que trata destes conceitos. 1. Em uma escola de idiomas que possui 510 estudantes, 350 estudam inglês e 220, espanhol. Com base nos dados apresentados calcule: a. Quantos alunos estudam inglês e espanhol? Se somarmos a quantidade de alunos apresentados temos: 350 + 220 = 570 Avaliando o valor obtido, percebemos que é maior que 510 que é o número total de estudantes da escola; isso ocorre porque temos os alunos que fazem ambos os cursos assim precisamos descontar esse valor da quantidade total: 570 – 510 = 60 Logo temos 60 alunos que estudam inglês e espanhol. b. Quantos alunos estudam apenas inglês? Temos que 350 estudantes estudam inglês, mas sabemos que 60 fazem ambos os cursos, então precisamos descontar essa quantidade para encontrarmos a quantidade de estudantes que fazem apenas inglês, assim: 350 – 60 = 290 Logo, 290 estudantes fazem apenas inglês. c. Quantos alunos estudam apenas espanhol? Temos que 220 estudantes estudam espanhol, mas sabemos que 60 fazem ambos os cursos então precisamos vamos descontar esta quantidade para encontrarmos a quantidade de estudantes que fazem apenas espanhol, assim: 220 – 60 = 160 Logo, 160 estudantes fazem apenas espanhol. Podemos representar esse problema pelo seguinte diagrama: 15 FINALIZANDO Estudamos aqui os principais conceitos envolvendo conjuntos e trabalhamos os seguintes temas: Conjuntos Relação pertinência Relação inclusão Subconjunto Operações União Interseção Diferença Complentação Conjuntos numéricos Intervalos Inglês Espanhol 16 REFERÊNCIAS LEITE, A. E.; CASTANHEIRA, N. P. Teoria dos números e teoria dos conjuntos. Curitiba: InterSaberes, 2014. MACEDO, L. R. D.; CASTANHEIRA, N. P.; ROCHA, A. Tópicos de Matemática Aplicada. Curitiba: Ibpex, 2006.
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