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RACIOCÍNIO LÓGICO, CRÍTICO E ANALÍTICO CONTÁBIL AULA 4 Profª Aline Purcote 2 CONVERSA INICIAL Anteriormente, estudamos os diferentes conjuntos numéricos e, agora, vamos estudar algumas operações que envolvem esses conjuntos, como a potenciação e a radiciação. A ideia de potência é muito antiga e representa uma multiplicação de fatores iguais, já a radiciação é a operação inversa da potenciação. Nesta aula, estudaremos também razão e proporção, que são utilizadas para realizar comparações ou estabelecer igualdade entre grandezas diferentes. Veremos, ainda, que, em situações que envolvem proporções, utilizamos a regra de três e entenderemos a diferença entre regra de três simples e composta. CONTEXTUALIZANDO Imagine que você convidou 14 amigos para um churrasco, mas não sabe exatamente quanto de carne comprar e lembra que, quando fez um churrasco para 6 pessoas, comprou 3 kg de carne. Com essa informação, como encontrar a quantidade de carne a ser comprada? Vamos considerar uma aplicação de R$ 400,00 na poupança, em que o valor do juro em um mês foi de R$ 3,50. Se a aplicação fosse de R$ 2.100,00, qual seria o valor do juro? Nas duas situações, podemos utilizar a regra de três, que permite encontrar um valor desconhecido e é muito útil para a solução de questões cotidianas de forma simples e prática. Além da regra de três simples e composta, estudaremos potenciação, radiciação, razão e proporção. TEMA 1 – POTENCIAÇÃO A potenciação representa a multiplicação de fatores iguais, ou seja, representa um número que é multiplicado por ele mesmo várias vezes. Nessa operação, trabalhamos com uma base e um expoente que vai indicar o número de vezes que a base será multiplicada, ou seja: an = a.a.a.a. ... .a em que a é a base e n o expoente. 3 Exemplos: 1) 3² = 3.3 = 9 2) 4³ = 4.4.4 = 64 3) a4= a.a.a.a Ao trabalhar com potências, temos as seguintes regras: 1) Quando o expoente é um número par, o resultado será sempre positivo: (3)² = 3.3 = 9 (-5)² = (-5).(-5) = 25 Obs.: nesse caso, utilizamos a regra de sinal da multiplicação: 2) Quando o expoente é um número ímpar, o resultado terá sempre o mesmo sinal da base. (2)³ = 2.2.2 = 8 (-7)³ = (-7). (-7). (-7) = - 343 Obs.: nesse caso, utilizamos duas regras de sinal da multiplicação: 1º - multiplicado por - = +, ou seja, (-7).(-7) = 49 2º+ multiplicado por - = -, ou seja, 49. (-7) = -343 (-7). (-7). (-7) 3) Quando um número negativo for elevado a um expoente par ou ímpar e não estiver entre parênteses, o resultado será sempre negativo. Isso ocorre, pois o sinal negativo é de toda a expressão e não da base. -4² = -(4.4) = -16 4 -4³ = -(4.4.4) = -64 Desta forma, (-4)² é diferente de -4². Isso ocorre, pois, no primeiro, o sinal de menos também está elevado ao quadrado, então, a base a ser multiplicada é -4 e a resposta é 16 (-4.-4 = 16). No segundo caso, o menos não está elevado ao quadrado, assim, a base a ser multiplicada é 4 e a resposta será -16 (-(4.4)=- 16). Agora, vamos analisar algumas propriedades da potenciação: 1) Potência elevada a zero: Toda base diferente de zero elevada ao expoente zero é igual a 1: 20 = 1 1500 = 1 1 2 1 0 (-2)0 = 1 Obs.: 00 é uma indeterminação. 2) Potência elevada a 1: Toda base elevada ao expoente 1 é igual à própria base: 21 = 2 501 = 50 2 1 2 1 1 (-2)1 = -2 3) Potência de expoente negativo: Uma base elevada a um expoente negativo é igual ao inverso da base com expoente positivo: 4 1 2 1 . 2 1 2 1 2 2 2 8 125 2 5 . 2 5 . 2 5 2 5 5 2 33 4) Multiplicação de potências de base diferente: a potência de um produto é o produto das potências: 5 (3.5)² = 3² . 5² = 9 . 25 = 225 (x.y)³ = x³ . y³ [(-2).(5)]² = (-2)² . (5)² = 4 . 25 = 100 5) Divisão de potências de base diferente: a potência de uma divisão é a divisão das potências: 125 27 5 3 5 3 3 33 9 1 3 1 3 1 2 22 6) Multiplicação de potência de mesma base: repete a base e soma os expoentes: 2². 2³ = 22+3 = 25 ou seja: 2². 2³ = (2.2). (2.2.2) = 25 3125 32 5 2 5 2 5 2 5 2 . 5 2 5 553232 7) Divisão de potências de mesma base: repete a base e subtrai os expoentes: 222 2 2 134 3 4 ou seja: 2 2.2.2 2.2.2.2 2 2 3 4 333 3 3 123 2 3 8 1 2 1 22 2 2 3 352 5 2 Com essa propriedade, conseguimos exemplificar a propriedade número 1 da potência elevada a zero. Vamos supor a seguinte divisão: 6 122 2 2 022 2 2 ou seja: 1 4 4 2.2 2.2 2 2 2 2 8) Potência de potência: repete a base e multiplica os expoentes: (2³)² = 23.2 = 26 ou seja: (2³)² = 2³. 2³ = (2.2.2). (2.2.2) = 26 (x²)5 = x2.5= x10 Uma importante aplicação da potenciação é a notação científica, utilizada para expressar valores muito grandes ou muito pequenos em que usamos as potências de 10 como fator multiplicativo junto aos dígitos não nulos, de maneira que o valor a ser denotado esteja entre 0 e 10. Ao escrever um número na forma de notação científica, a vírgula será deslocada para a direita ou para a esquerda. Quando deslocamos a vírgula para a direita, o expoente da base 10 será negativo e igual ao número de casas decimais que a vírgula deslocou. Caso o deslocamento ocorra para esquerda, o expoente será positivo e igual ao número de casas decimais que a vírgula deslocou. Exemplos: 1) 367 = 3,67 x 10² A vírgula foi deslocada duas casas para a esquerda. 2) 0,0035 = 3,5 x 10-3 A vírgula foi deslocada três casas para direita. 7 TEMA 2 – RADICIAÇÃO Já estudamos os principais conceitos e propriedades da potenciação, agora estudaremos radiciação, que é a operação inversa da potenciação. Vimos que a potenciação é uma multiplicação de fatores iguais, já a radiciação é a operação utilizada quando queremos descobrir qual o número que multiplicado por ele mesmo várias vezes resulta em um valor que conhecemos. Segundo Macedo, Castanheira e Rocha (2006), denomina-se raiz de índice n de A o número ou expressão que, elevado à potência n, reproduz A: AxxA nn em que: A = radicando n = índice x = raiz √= radical Exemplos: 1) 416 , pois 4² = 16 ou -4, pois (-4)² = (-4). (-4) = 16 2) 283 , pois 2³ = 8 3) 283 , pois (-2)³ = -2.-2.-2 = -8 De acordo com Macedo, Castanheira e Rocha (2006), ao trabalhar com a radiciação, deduzimos que: Se o índice do radical é um número ímpar, a sua raiz é única e tem o mesmo sinal do radicando. Os números negativos não têm raiz de índice par no campo dos números reais. Por exemplo, 4 . Isso ocorre porque não temos um número real que elevado ao quadrado resulte em um número negativo. Essas raízes podem ser resolvidas utilizando o conjunto dos números complexos. Se o índice do radical é par, os números positivos têm sempre duas raízes reais diferentes e simétricas. 8 Sabemos que a radiciação é o inverso da potenciação. Assim, podemos transformar uma raiz em uma potência, utilizando expoente fracionário e facilitando facilitar os cálculos, pois podemos utilizar as mesmas propriedades que estudamos na potenciação. Para realizar essa transformação, dividimos o expoente do radicando pelo índice do radical: n b n b aa Exemplos: 1) 4 3 4 3 88 2) 3 1 3 1414 3) 16444 24 8 4 8 Para resolver problemas envolvendo radiciação, utilizamos algumas propriedades: 1) Multiplicação de radicais de mesmo índice: multiplicar os radicandos e atribuir aoresultado o índice comum: nnn baba .. 155.3 333 2439.27 2) Divisão de radicais de mesmo índice: dividir os radicandos e atribuir ao resultado o índice comum: 0, b b a b a n n n 3 2 6 2 6 3 3 3 5 3 5 3 9 3) Raiz de raiz: multiplicar os índices das raízes: nmm n aa . 123 4 2020 217 3 55 4) Potência de expoente nde raiz n-ésima: se uma raiz de índice n está elevada a um expoente n, o resultado será o radicando: aa nn 2222 17 7 7 7 33 1010 5) Raiz de uma potência: elevar o radicando ao expoente indicado e conservar o índice: n mmn aa 44 334 2733 33 223 2555 33 2423 2 1443.23.2 Quando efetuamos operações de adição e subtração envolvendo radicais, somamos e subtraímos radicais de mesmo índice e mesmo radicando, ou seja, realizamos as operações com radicais semelhantes operando os coeficientes e mantendo o radical. Exemplos: 1) 3324132343 2) 532256322456532224 10 TEMA 3 – RAZÕES E PROPORÇÕES Razão e proporção estão relacionadas à operação da divisão em que a razão estabelece uma comparação entre duas grandezas, e a proporção é determinada pela igualdade entre duas razões. A razão entre dois números é a divisão entre a e b, com b≠0 e indicada por b a em que a é chamado de antecedente e b de consequente. Exemplos: 1) Em um campeonato, um jogador realizou 15 arremessos e acertou 9. Qual a razão do número de acertos para o número total de arremessos? Qual a razão entre o número de acertos e o número de erros? Para resolver essa questão, vamos verificar os dados fornecidos: Totais de arremessos = 15 Totais de acertos = 9 Agora vamos encontrar a razão de acertos para o total de arremesses, dividindo o número de acertos pelo total: 5 3 15 9 Observe que simplificamos a fração dividindo o numerador e o denominador por 3, assim, para a cada 5 arremessos, o jogador acerta 3. Para encontrar a razão entre o número de acertos e o número de erros, precisamos saber quantos arremessos o jogador errou, assim, diminuímos o total pelo número de acertos: 15 – 9 = 6 Para encontrar a razão, dividimos o número de acertos pelo número de erros: 2 3 6 9 Logo, para cada 3 acertos, o jogador erra 2 arremessos. 11 2) O salário de um funcionário é de R$ 2.000, e um segundo funcionário recebe R$ 1.000. Qual a razão do salário do primeiro para o segundo funcionário? Para encontrar a razão, vamos dividir o salário do primeiro pelo salário do segundo: 2 1000 2000 Desta forma, o primeiro funcionário recebe o dobro do segundo funcionário. A razão também pode ser representada na forma percentual (%), sendo essa representação muito utilizada na área financeira no cálculo de juros e descontos. Assim a razão b a , com b=100 pode ser escrita na forma de porcentagem. Exemplos: 1) %3030,0 100 30 2) Uma fábrica produziu no ano de 2015 um total de 2.000 veículos e em 2016 produziu 2.200 veículos. Qual foi o percentual de aumento em 2016 comparado com 2015? Considerando a produção nos dois anos, foram produzidos 200 veículos a mais em 2016 comparado com 2015 (2.200 – 2000 = 200), assim, temos a seguinte razão entre o aumento da produção em 2016 e o número de veículos produzidos em 2015: %1010,0 100 10 2000 200 Desta forma, o crescimento na produção dessa fábrica foi de 10%. Além da porcentagem no nosso dia a dia, trabalhamos com várias razões, entre elas, destacamos: 12 Vimos que a razão estabelece uma comparação entre duas grandezas, e a relação de igualdade entre duas razões chamamos de proporção. As proporções podem ser representadas como: d c b a Em que a e d são os extremos e b e c os meios. Em toda proporção, o produto dos extremos é igual ao produto dos meios, ou seja, a.d = b.c. Exemplos: 1) 20 15 16 12 12.20 = 240 16.15 = 240 2) Um vendedor recebe a cada 2 itens vendidos R$ 200,00 de comissão. Quanto ele receberá de comissão no mês que vender 15 itens? Sabemos que a cada 2 itens ele recebe R$ 200 assim temos 200 2 . Para 15 itens não conhecemos o valor, então chamamos de x, logo x 15 . Agora, vamos montar a proporção e utilizar a propriedade para encontrar o valor de x: x 15 200 2 2.x = 200. 15 Isolando o xe, utilizando as operações inversas, temos: 13 1500 2 3000 2 15.200 x Logo, o vendedor receberá R$ 1.500 de comissão pela venda dos 15 itens. As proporções são a base dos cálculos envolvendo regra de três simples e composta que veremos a seguir. TEMA 4 – REGRA DE TRÊS A regra de três simples é um processo prático usado em situações que envolvem quatro valores dos quais só conhecemos três, sendo que essas quatro medidas formam uma proporção. Segundo Rodrigues (2010), a regra de três é a operação de cálculo na qual estão envolvidas duas grandezas ou mais grandezas de forma direta ou inversamente proporcionais. Duas grandezas são consideradas diretamente proporcionais quando, aumentando uma das grandezas, a outra também aumenta na mesma proporção ou, quando o valor de uma diminui, a outra também diminui. Exemplos: 1) Distância e tempo: quanto maior a distância, maior será o tempo para percorrer o trajeto. 2) Produção e tempo: quanto mais horas disponíveis para produção, mais produtos serão produzidos. Duas grandezas são consideradas inversamente proporcionais quando, aumentando uma das grandezas, a outra diminui na mesma proporção ou, quando o valor de uma diminui, a outra aumenta. Exemplos: 1) Velocidade e tempo: se aumentar a velocidade em uma viagem, diminuímos o tempo gasto para chegar ao destino. 2) Número de funcionário e tempo: se aumentarmos o número de funcionários desempenhando a mesma atividade, reduzimos o tempo de finalização dessa atividade. Para resolver uma regra de três, utilizamos os seguintes passos: 14 1) Representar o termo desconhecido por x. 2) Construir uma tabela com as grandezas posicionadas em razões. 3) Verificar se as grandezas são diretamente ou inversamente proporcionais. 4) Montar a proporção e resolver a equação. Exemplos: 1) Uma pessoa aplicou R$ 500,00 na poupança e recebeu de juros, em um mês, R$2,50. Ela pretende aplicar R$2.100 no mesmo mês, qual será o valor dos juros que receberá? Vamos seguir os passos para resolução utilizando regra de três: 1) Representar o termo desconhecido por x: queremos saber qual o valor do juro quando aplicado R$ 2.100, então o juro será igual a x. 2) Construir uma tabela com as grandezas, posicionadas em razões. Tabela 1 - Grandezas Aplicação Juro 500 2,50 2.100 X 3) Verificar se as grandezas são direta ou inversamente proporcionais: se aumentarmos o valor da aplicação o valor de juros que iremos receber também aumenta, assim temos grandezas diretamente proporcionais. Tabela 2 – Grandezas 2 Aplicação Juro 500 2,50 2.100 X 4) Montar a proporção e resolver a equação. x 50,2 2100 500 500x = 2100.2,50 500x = 5250 5,10 500 5250 x 15 O valor dos juros será de R$ 10,5 na aplicação de R$ 2.100. 2) Uma equipe, trabalhando 8 horas por dia, realiza um projeto em 20 dias. Se a equipe trabalhar apenas 5 horas por dia, em que prazo entregará o projeto? Vamos seguir os passos para resolução: 1) Representar o termo desconhecido por x: queremos saber em quanto tempo a equipe entregará o projeto se trabalhar apenas 5 horas, então o tempo será x. 2) Construir uma tabela com as grandezas posicionadas em razões: Tabela 3 – Grandezas 3 Horas Dias 8 20 5 x 3) Verificar se as grandezas são direta ou inversamente proporcionais: se diminuirmos a quantidade de horas trabalhadas, o prazo aumentará, dessa forma, temos grandezas inversamenteproporcionais. Tabela 4 – Grandezas 4 Horas Dias 8 20 5 x 4) Montar a proporção e resolver a equação: como as grandezas são inversamente proporcionais, precisamos inverter a razão antes de resolver a equação, assim: x 20 5 8 205 8 x 8.20 = 5x 160 = 5x 32 5 160 x Reduzindo as horas de trabalho para 5 horas diárias, o prazo para entrega do projeto será de 32 dias. 16 TEMA 5 – REGRA DE TRÊS COMPOSTA Já vimos que a regra de três simples é utilizada quando temos duas grandezas que envolvem quatro valores em que um deles é desconhecido. Já na regra de três composta, trabalhamos com problemas que envolvem três ou mais grandezas, direta ou inversamente proporcionais. Para resolver uma regra de três composta, utilizamos os seguintes passos: 1) Representar o termo desconhecido por x. 2) Construir uma tabela com as grandezas posicionadas em razões. 3) Verificar se as grandezas são direta ou inversamente proporcionais, comparando as grandezas duas a duas sendo uma delas a variável. 4) Montar a proporção e resolver a equação. Exemplos: 1) Em uma empresa, 6 funcionários produzem 500 itens em 10 dias. Quantos itens serão produzidos por 10 funcionários trabalhando por 12 dias? Analisando esse problema, temos três grandezas: número de funcionários, quantidade de itens e dias trabalhados. Para resolver esse problema, vamos seguir os passos: 1) Representar o termo desconhecido por x: a nossa variável x será a quantidade de itens produzidos por 10 funcionários em 12 dias. 2) Construir uma tabela com as grandezas, posicionadas em razões: Tabela 5 – Grandezas 5 Número de funcionários Números de dias Quantidade de itens 6 10 500 10 12 x 3) Verificar se as grandezas são direta ou inversamente proporcionais, comparando as grandezas duas a duas sendo uma delas a variável. 17 Vamos comparar o número de funcionários com a quantidade de itens: se aumentarmos a quantidade de funcionários, produzimos mais itens, assim, as grandezas são diretamente proporcionais: Tabela 6 – Grandezas 6 Número de funcionários Quantidade de itens 6 500 10 x Agora vamos comparar o número de dias com a quantidade de itens, se aumentamos o número de dias, produzimos mais itens, logo, as grandezas também são diretamente proporcionais: Tabela 7 – Grandezas 7 Número de dias Quantidade de itens 10 500 12 x 4) Montar a proporção e resolver a equação: 12 10 . 10 6500 x 120 60500 x 60x = 60000 1000 60 60000 x Se 10 funcionários trabalharem por 12 dias, eles produzirão 1000 itens. 2) Uma empresa possui 6 impressoras que gastam 40 minutos para impressão de 1.000 cópias, quanto tempo 3 impressoras gastarão para imprimir 2.000 cópias? Analisando o enunciado, temos as grandezas: número de impressoras, quantidade de cópias e tempo: 18 Tabela 8 – Grandezas 8 Impressoras Cópias Tempo 6 1000 40 3 2000 x Vamos analisar se as grandezas são diretamente ou inversamente proporcionais: Tabela 9 – Grandezas 9 Impressoras Tempo 6 40 3 x Se reduzirmos o número de impressoras, o tempo irá aumentar, dessa forma, essas grandezas são inversamente proporcionais. Tabela 10 – Grandezas 10 Cópias Tempo 1000 40 2000 x Aumentando o tempo, temos mais cópias, logo, as grandezas são diretamente proporcionais. Agora, vamos montar a proporção e resolver a equação, lembrando que, como temos uma grandeza inversamente proporcional, precisamos inverter os valores. 2000 1000 . 3 640 x 2000 1000 . 6 340 x 12000 300040 x 3000x = 480000 19 160 3000 480000 x Assim, 3 impressoras gastarão 160 minutos para imprimir 2.000 cópias. TROCANDO IDEIAS A potenciação e a radiciação servem para simplificar expressões matemáticas. Você se lembra de situações em que precisou utilizar a potenciação e a radiciação? Vimos ainda que a razão e a proporção estão relacionadas à operação de divisão em que a razão estabelece uma comparação entre duas grandezas. Você se recorda de alguma situação em que utilizou razão para comparar grandezas? As proporções são a base dos cálculos envolvendo regra de três, que é um método prático para resolução de problemas cotidianos com inúmeras aplicações, como calcular os preços na hora de uma compra, ou elaborar uma receita em que precisamos saber as quantidades e proporções adequadas. Recorda-se de alguma situação em que utilizou a regra de três ou poderia utilizar? NA PRÁTICA Nesta aula, trabalhamos com a potenciação, que possui inúmeras aplicações no cotidiano, como nos cálculos de juro composto ou na notação científica que utiliza potências para representar números muito grandes ou pequenos. No juro composto, o juro de cada intervalo de tempo é somado ao capital inicial e passa a render juro também, por isso chamamos de juro sobre juro. Imagine uma aplicação de R$ 500 durante 8 meses a uma taxa de 5% ao mês, quanto teríamos no final desse período? Para calcular o valor final, utilizamos a fórmula M = C (1+i)n em que temos a utilização da potenciação. Vamos aplicar a fórmula para encontrar quanto teremos no final do período: M = C (1+i)n M = 500(1+0,05)8 M = 500 (1,05)8 M = 500.1,47746 20 M = 738,73 Assim, teremos R$ 738,73 no final de 8 meses aplicando R$ 500 com uma taxa de 5% ao mês. Da mesma forma que utilizamos a potenciação nas operações financeiras, também podemos utilizar a radiciação para calcular a taxa de juro composto. Conhecendo o valor do capital, o montante e o tempo, podemos isolar o valor de i na fórmula do juro composto para encontrar a taxa assim: M = C (1+i)n 1 n C M i Vamos utilizar a mesma aplicação de R$ 500, em 8 meses, sabendo que o montante é de R$ 738,73, para encontrar a taxa de juros dessa aplicação, assim: 1 n C M i 1 500 73,738 8 i 147746,18 i i = 1,05 -1 = 0,05 x 100 = 5% ao mês. FINALIZANDO Nesta aula, estudamos os principais conceitos envolvendo potenciação, radiciação, razão, proporção e regra de três, além de aplicações e diferenças entre regra de três simples e composta. 21 REFERÊNCIAS MACEDO, L. R, D; CASTANHEIRA, N. P; ROCHA, A. Tópicos de Matemática Aplicada. Curitiba: Ibpex, 2006. RODRIGUES, L. R. F. Matemática e Raciocínio Lógico Matemático para concursos. Campinas: Servanda Editora, 2010.
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