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Métodos Quantitativos Aplicados a Gestão I Unidade 01 - Conceitos Iniciais 1.1. Produtos Notáveis Nessa unidade iremos rever alguns casos clássicos de produtos notáveis. 1.1.1. Quadrado de uma soma de dois termos é uma expressão do tipo (a + b)2 = (a + b)(a +b) = a2 + ab + ba + b2 = a2 + 2ab + b2 Assim, (a + b)2 = a2 + 2ab + b2 De modo geral, O quadrado da soma de dois termos é igual ao quadrado do primeiro termo mais o dobro do produto dos dois termos mais o quadrado do segundo. Exemplos: 1.1.2. Quadrado da diferença de dois termos é uma expressão do tipo: (a – b)2 = (a – b)(a – b) = a2 – ab – ba + b2 = a2 – 2ab + b2 Assim, tem-se que: ( a – b)2 = a2 – 2ab + b2 De modo geral, O quadrado da diferença de dois termos é igual ao quadrado do primeiro termo menos o dobro do produto dos dois termos mais o quadrado do segundo termo. Exemplos: .1.3. Produto da soma de dois termos pela diferença entre os mesmos é uma expressão do tipo: (a + b)(a – b) = a2 – ab + ba – b2 = a2 – b2 Simplificando, tem-se: (a + b)(a – b) = a2 – b2 E, de modo geral, O produto da soma de dois termos pela diferença entre eles é igual à diferença dos quadrados dos dois termos. Exemplos: 1.1.4. Cubo da soma de dois termos é uma expressão que se pode indicar assim: (a + b)3 = (a + b)(a + b)2 = (a + b)(a2 + 2ab + b2) = = a3 + 2a2b + ab2 + ba2 + 2ab2 + b3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 Simplificando a expressão tem-se que: (a + b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 De modo geral, O cubo da soma de dois termos é igual ao cubo do primeiro mais o triplo do quadrado do primeiro, multiplicado pelo segundo termo, mais o triplo do primeiro multiplicado pelo quadrado do segundo mais o cubo do segundo termo. Exemplos: 1.1.5. Cubo da diferença de dois termos é uma expressão que se pode indicar assim: (a – b)3 = (a – b)(a – b)2 = (a – b)(a2 – 2ab + b2) = = a3 – 2a2b + ab2 – ba2 + 2ab2 – b3 = a3 – 3a2b + 3ab2 – b3 Simplificando a expressão tem-se que: (a – b)3 = a3 – 3a2b + 3ab2 – b3 De modo geral, O cubo da diferença de dois termos é igual ao cubo do primeiro menos o triplo do quadrado do primeiro, multiplicado pelo segundo termo, mais o triplo do primeiro multiplicado pelo quadrado do segundo menos o cubo do segundo termo. Exemplos: 1.1.6. Um produto especial (a + b)(a2 – ab + b2) = a3 – a2b + ab2 + ba2 – ab2 + b3 = a3 + b3 e (a – b)(a2 + ab + b2) = a3 + a2b + ab2 – ba2 – ab2 – b3 = a3 – b3 De modo geral, tem-se: (a + b)(a2 – ab + b2) = a3 + b3 e (a – b)(a2 + ab + b2) = a3 – b3 Exemplos: Produtos notáveis - Exercício de Fixação (PDF) Vídeos: Produtos Notáveis Vídeos do Repositório Virtual de Matemática de autoria do Prof. Salvador Tavares Parte 1 vídeos na plataforma Nessa parte você encontrará um resumo dos seguintes produtos notáveis: • Quadrado da soma de dois termos; • Quadrado da diferença de dois termos; • Produto da soma de dois termos pela diferença desses termos. Parte2 Play Video Aqui você poderá rever os seguintes produtos notáveis: • • Cubo da soma de dois termos; • • Cubo da diferença de dois termos. Parte3 Play Video Nessa parte são resolvidos exercícios aplicando as regras de cálculo dos produtos notáveis vistos nas partes 1 e 2. 1.2. Casos Clássicos de Fatoração A palavra fatorar significa decompor um número ou expressão algébrica em fatores. Os fatores são os termos de uma multiplicação. Portanto, fatorar significa escrever um número ou uma expressão na forma de multiplicação, explicitando os seus fatores. Alguns casos clássicos de fatoração tem os fatores facilmente determinados por serem resultados dos produtos notáveis apresentados na unidade anterior. Outros, porém, não são tão evidentes mas com um pouco de atenção podemos descobrir os diversos fatores. 1.2.1 Fator comum em evidência Esse caso caracteriza-se pela presença de um ou mais fator comum a todas as parcelas da expressão. Fatorar uma expressão desse tipo consiste em obter uma multiplicação indicada onde o fator comum fique explicitado (evidenciado). Exemplos: Observe mais esses exemplos: Nesse caso, observa-se que nas duas primeiras parcelas o fator x é comum, enquanto nas duas últimas o fator comum é a. Assim podemos colocar os fatores x e a, respectivamente, em evidência, obtendo a expressão Atente para a expressão final obtida na passagem anterior. Nela, podemos observar que as duas parcelas têm o fator comum (x+y). Sendo assim, é possível colocar esse fator comum em evidência e, finalmente, obter a expressão mais simples. Esse é um caso especial do fator comum em evidência, também chamado “agrupamento”. O caso de fatoração por agrupamento consiste em agrupar parcelas que tenham fatores comuns de modo que colocando estes em evidência, consigamos explicitar dois outros que possam também serem colocados em evidência e, assim, simplificando a expressão. Vejamos outros exemplos: 1.2.2. Diferença de dois quadrados A diferença de dois quadrados é resultado do produto da soma pela diferença de dois termos conforme em 1.1.3. Assim temos que toda diferença de dois quadrados pode ser fatorada em produto de uma soma pela diferença de dois termos. a2 – b2 = (a + b)(a – b) Os dois termos dos fatores serão formados pela soma e pela diferença entre as raízes quadradas dos termos da diferença de quadrados. Exemplos: 1.2.3. Trinômio do 2º. Grau Todo trinômio do tipo com a≠0 pode ser decomposto em fatores da seguinte forma: Exemplos: Para fatorar esse trinômio observamos que Igualando e resolvendo a equação obtém-se Assim temos: Deixamos por sua conta a verificação das raízes e da aplicação da propriedade distributiva para se chegar às indicações obtidas nos itens c e d. Deixamos também por sua conta a verificação das raízes dos itens e, f e g. Note o formato final indicado nesses três últimos exemplos. Eles são chamados trinômios quadrados perfeitos. As três últimas expressões a serem fatoradas são resultados de quadrados de uma soma ou de uma diferença. De modo geral, os trinômios de 2o. grau do tipo com o coeficiente e raízes iguais podem ser fatorados assim: Note que a expressão da fatoração acima é de um trinômio quadrado perfeito em que 1.2.4 Diferença de cubos A diferença de cubos é resultado de um produto notável visto no item 1.1.6. Lembremos que foi demonstrado que (a – b)(a2 + ab + b2) = a3 – b3, logo, podemos inferir que a3 – b3 = (a – b)(a2 + ab + b2). Exemplos: 1.2.5 Soma de cubos Analogamente, a soma de cubos é resultado de um produto notável também visto no item 1.1.6. Lembremos que foi demonstrado que (a + b)(a2 – ab + b2) = a3 + b3, logo, podemos inferir que a3 + b3 = (a + b)(a2 – ab + b2). Exemplos: Casos clássicos de Fatoração - Exercícios de Fixação (PDF) Vídeos: Fatoração Vídeos do Repositório Virtual de Matemática de autoria do Prof. Salvador Tavares Parte 1 vídeos disponíveis na plataforma Nessa parte você encontrará um resumo dos casos de fatoração: • • Fator comum em evidência; • • Agrupamento; • • Diferença de quadrados de dois termos. Parte 2 Aqui você poderá rever a fatoração • • de trinômios que resultam em quadrados da soma ou da diferença de dois termos; • • de trinômios de segundo grau. Parte 3 Play Video Nessa parte você poderá encontrar: • • continuação de fatorações de trinômios do 2o. grau; • • fatoração de soma e diferença de cubos; • • e, ainda, resolução comentada de exercícios de fixação, aplicando as regras de fatoração vistas nas partes 1 e 2. 1.3. Expressõesalgébricas e valor numérico O uso de fórmulas é muito comum em diversas áreas do saber, tais como em Física, Química, Estatística, Matemática Financeira, Economia, etc. Quando você aplica uma fórmula para determinar a área de uma figura geométrica plana ou espacial, o montante numa aplicação financeira ou velocidade num problema em Física, você está calculando valores numéricos de expressões algébricas que são as fórmulas apropriadas de cada um desses ramos do saber. Nesta unidade vamos calcular os valores numéricos de diversas expressões algébricas, a título de exercício, para depois aplicarmos essas regras de cálculo nas outras áreas quando necessário. Calcular o valor numérico de uma expressão algébrica consiste em substituirmos as variáveis presentes pelos valores numéricos indicados e efetuarmos os cálculos. Exemplos: a) Calcular o valor numérico das expressões: Resolução Substituindo Portanto, o valor da expressão E = 22. Resolução Substituindo os valores de Logo, o valor mais simples de b) Seja a função custo-conjunto para fabricar x unidades do produto I e y unidades de um produto II. b.1) Qual é custo de fabricação de 10 unidades de I e 20 unidades de II? Resolução Se valor do custo é dado pela expressão então basta substituirmos os valores xx, respectivamente por 10 e 20 na lei. Assim, tem-se Logo, o custo-conjunto de fabricação de 10 unidades de I e 20 unidades de II é igual a 180 unidades monetárias. b.2) Qual é a variação do custo quando se aumentam em 5 unidades a fabricação do produto I e em 6 unidades a do produto II, a partir da situação do item (a)? Resolução Nesse caso temos que os valores de x e y passam a ser, respectivamente, 15 e 26. E, devemos calcular o valor de expressão do custo para esses novos valores. Assim, tem-se Esse é o valor do custo para as quantidades acrescidas a x e y. Nota-se que o custo passou de 180 para 208. Houve, portanto um aumento no custo correspondente a 28 unidades monetárias. Expressões Algébricas e Valor Numérico: Exercícios de Fixação (PDF) Vídeos: Expressões Algébricas e Valor Numérico Vídeos do Repositório Virtual de Matemática de autoria do Prof. Salvador Tavares Parte 1 vídeos na plataforma Nessa parte você encontrará um resumo de como fazer o cálculo de valores numéricos de algumas expressões algébricas. Parte 2 Play Video Aqui você poderá rever o cálculo de valores numéricos de mais algumas expressões algébricas envolvendo números irracionais. 1.4. Noções de Porcentagem 1.4.1 - Os termos razão por cento ou razão centesimal, porcentagem e taxa unitária. Em nossa vida diária estão presentes situações de crédito, débito, aumento, desconto, aplicações, rendimentos, investimentos... Todos esses termos envolvem o uso de cálculos relacionados à utilização de taxas percentuais. Mas o que significa isso? Primeiro vamos lembrar que todo número pode ser escrito de diversas maneiras. Por exemplo: Uma forma muito utilizada de representação de um número é a forma de razão de denominador 100, também chamada de razão por cento ou percentual (porcentual). É comum escrever a razão de maneira simplificada, assim 12%. Isto é, substituindo o denominador 100 pelo símbolo %. Toda razão por cento pode ser escrita na forma de número decimal. Essa forma de número decimal correspondente à razão por cento é denominada taxa unitária. Para se calcular a taxa unitária equivalente à taxa percentual basta efetuar a divisão por cem na razão por cento. Assim, a taxa percentual 12% 1.4.2 Fator de correção Nesta unidade vamos aprender as diversas maneiras de se calcular os valores reajustados ou corrigidos de um produto. Vamos construir o conceito do chamado fator de correção. Exemplos a) O salário de R$ 1200,00 de uma pessoa vai ser reajustado em 15%. Pergunta-se: a.1) De que maneira você pode calcular o novo salário após o aumento? Resolução Uma maneira é 1o. calcular o reajuste correspondente aos 15%. Assim 15% de R$ 1200,00 = 0,15 X 1200,00 = 180,00. Em seguida acrescentar ao salário esse valor calculado 1200+180=1380 Obtendo-se assim o valor procurado igual a R$ 1380,00. a.2) Qual é o fator de reajuste do salário? Resolução Calcular o fator de reajuste significa determinar o fator pelo qual se deve multiplicar o salário de modo que seja possível calcular diretamente o valor acrescido do percentual de aumento. Assim temos que o salário aumentado é calculado conforme segue abaixo: 1200 + 180 = 1200 + 0,15 x 1200 = (1 + 0,15) x 1200 = 1,15 x 1200 Observe que pudemos fatorar a expressão 1200 + 0,15 x 1200 = (1 + 0,15) x 1200, colocando o valor 1200 em evidência e efetuando a multiplicação 1,15 x 1200 = 1380, obtendo assim o valor final acrescido dos 15%. O fator 1,15 quando multiplicado pelo salário atual gera o valor reajustado, sendo assim chamado de fator de reajuste ou de correção. Notemos que esse também pode ser um procedimento correto e mais rápido para se calcular o valor reajustado. b) Uma loja entrou em liquidação, dando descontos variados de acordo com a etiqueta do produto. Complete a tabela corretamente. Resolução b.1) Para se calcular o desconto de 15% sobre 380, podemos efetuar a seguinte operação 0,15 x 380 = 57. Se esse é o desconto então o preço a pagar é 380 – 57 = 323. Se o produto tem um desconto de 15% então o percentual do preço do produto a pagar é 1-0,15=0.85, isto é, 85% b.2) Analogamente, para o desconto correspondente é 0,1 X 430=43 E o preço a pagar pode ser calculado assim: 430-43=387. O percentual do preço a pagar corresponde a 1-0,1=0,9, isto é, 90%. b.3) Neste caso, sabemos o preço do produto R$ 168,00 e valor do desconto R$ 10,08. Assim, para calcular a taxa de desconto, basta dividir o valor do desconto pelo preço do produto. O preço a pagar será 168-10,08=157,92 O percentual do preço a pagar é, aproximadamente, Noções de Porcentagem: Exercícios de Fixação (PDF) Vídeos: Noções de Porcentagem Vídeos do Repositório Virtual de Matemática de autoria do Prof. Salvador Tavares Parte 1 vídeos nas plataformas Nessa parte tratamos de explicitar os significados de razão por cento, taxa centesimal e taxa unitária e algumas de suas aplicações. Resolvemos também alguns problemas aplicando o conceito de taxa de correção. Parte 2 Nessa segunda parte resolvemos vários problemas de aplicação das noções de porcentagem com ênfase nos conceitos de fator de aumento e de abatimento. São resolvidos alguns exercícios de fixação. 2.1. Função Polinomial do 1º. Grau O conceito de função é um dos mais importantes da Matemática. Possivelmente, os babilônios tinham uma ideia de função, pois é sabido que várias tábuas contendo de quadrados, cubos e raízes quadradas foram utilizadas por eles. Sabe-se também que os pitagóricos estabeleceram relações entre grandezas físicas, como entre as alturas de sons e comprimentos das cordas vibrantes. No que concerne à variação, Nicolau Oresme (1323–1382) utilizou segmentos de reta para representar variações. Este conceito sofreu uma grande evolução ao longo dos séculos. Desde o tempo dos gregos até a Idade Moderna a teoria dominante era a Geometria Euclidiana que tinha como elementos básicos os conceitos de ponto, reta e plano. A partir desta época uma nova teoria, o Cálculo Infinitesimal, surgiu e se tornou fundamental para o desenvolvimento da Matemática. A noção de função serviu como um dos fundamentos do Cálculo Infinitesimal. O seu surgimento como conceito claramente individualizado e como objeto de estudo corrente em Matemática remonta apenas aos finais do século XVII. A origem da noção de função confunde-se assim com os primórdios do Cálculo Infinitesimal. Newton (1643 – 1727) fez uso da noçãode função bastante aproximado do sentido atual. Leibniz (1646–1716) foi quem primeiro usou o termo função em 1673 e também responsável pela introdução dos termos constante, variável e parâmetro. Como consequência da evolução do estudo das funções surgiram numerosas aplicações da Matemática a outras ciências. Os cientistas, partindo de observações, procuravam uma fórmula (uma função) para explicar os sucessivos resultados obtidos. A função era, então, o modelo matemático que explicava a relação entre as variáveis. Assim, o conceito de função, que hoje nos parece simples, é resultado de uma evolução histórica conduzindo cada vez mais à abstração. Definição Uma função chama-se função polinomial do 1o. grau quando, para todo o valor de é dado por uma expressão do tipo 2.1.1. Coeficientes de uma função polinomial do 1 o. grau 2.1.1.1. Coeficiente linear O número real b é chamado coeficiente linear. O ponto (0, b) representa o ponto de intersecção entre o eixo y e o gráfico da função polinomial do 1o. grau. 2.1.1.2. Coeficiente angular Considere dois pontos quaisquer (x1, y1) e (x2 , y2) que satisfazem à função polinomial O número real a, denominado coeficiente angular é dado por: 2.1.2. Gráfico de uma função polinomial do 1o. grau O gráfico de uma função polinomial do 1o. grau é uma reta não-vertical. Para traçarmos uma reta são necessários dois pontos distintos. E, com base nesse princípio do axioma da determinação de uma reta, reduziremos nosso trabalho para traçar as retas representativas das funções polinomiais do 1o. grau à construção de uma tabela com dois pontos quaisquer da reta. Exemplos: Vamos fazer a tabela, preferencialmente, buscando os pontos de intersecção da reta com os eixos coordenados por serem mais fácies de serem determinados. Resolução Portanto, a tabela fica assim: Marcando os pontos no plano cartesiano, obtém-se o gráfico a seguir. Vamos fazer uma tabela, preferencialmente, buscando os dois pontos de intersecção da reta com os eixos coordenados por serem mais fácies de serem marcados. Resolução Portanto, a tabela fica assim: Marcando os pontos no plano cartesiano, obtém-se o gráfico abaixo. 2.1.3. Crescimento e decrescimento de uma função polinomial do 1 o. grau Uma função f é dita crescente se Uma função f é dita decrescente se No caso das funções polinomiais do 1o. grau, podemos considerar o coeficiente angular a como uma forma de medir "quão rápido" a variável y está mudando à medida em que a variável x muda. Sendo assim, o coeficiente angular a é também chamado taxa de variação da função. 2.1.4. Raiz ou zero de uma função polinomial do 1o. grau Chama-se raiz ou zero de uma função polinomial do 1o. grau o valor de x ∈ D(f) para o qual f(x) = 0. Do ponto de vista geométrico, o ponto (x, f(x) ) sendo f(x) = 0 representa o ponto de interseção entre o gráfico da função e o eixo x. Numa função polinomial do 1o. grau, a raiz ou zero é dada por: Resumindo O gráfico de uma função polinomial do 1o. grau, observando-se os coeficientes angular e linear, pode ter um dos seguintes aspectos, conforme a tabela que segue: Função Polinomial de 1º. Grau: Exercícios de Fixação (PDF) Vídeos: Função Polinomial do 1º. Grau Vídeos do Repositório Virtual de Matemática de autoria do Prof. Salvador Tavares Parte 1 vídeos na plataforma Nessa parte você encontrará resumidamente como reconhecer uma Função Polinomial do 1º. Grau por meio da lei que a define e pelo seu gráfico, bem como identificar os coeficientes linear e angular. Parte 2 Aqui você poderá rever como traçar o gráfico de uma função Polinomial do 1º. Grau e a importância dos coeficientes linear e angular no controle do traçado correto. Parte 3 Nessa parte você como identificar se uma tabela representa um modelo de função afim e alguns problemas que podem ser modelados por funções desse tipo. 3.1 Função Polinomial do 2º. Grau A origem do conceito de função está relacionada ao estudo das variações quantitativas presentes nos fenômenos naturais. A noção de função polinomial do 2o. grau está associada originalmente à ideia de equação do 2o. grau, como ocorreu por volta de 300 a.C., na Álgebra Geométrica do matemático grego Euclides (325-265 a.C). Uma contribuição importante é a de Nicolau Oresme (1323–1382), por exemplo, ao estudar o movimento uniformemente acelerado, representando num gráfico a velocidade variando com o tempo. No Renascimento destacaram-se as tentativas de explicar o movimento de queda livre de um corpo ou a trajetória de uma bola de canhão. Vários teóricos dos séculos XVI e XVII tentaram explicar essa trajetória que é descrita por uma parábola. Tais tentativas foram aperfeiçoadas até se chegar à parábola associada à curva da função polinomial do 2o. grau, o que acelerou a necessidade de se relacionar curvas (Geometria) a equações (Álgebra). No século XVI a Álgebra teve um significativo avanço. François Viète (1540-1603) fez uso, em seus trabalhos de “uma vogal, para representar uma quantidade suposta desconhecida ou indeterminada e uma consoante para representar uma grandeza ou números supostos conhecidos ou dados” (Boyer, 1991). Surge então o conceito de variável que Descartes (1596-1650) e Fermat (1601-1665), e depois Newton (1643- 1727) e Leibniz (1646-1716), iriam utilizar no estudo de curvas. A função polinomial do 2o. grau e suas propriedades tem aplicações no estudo de lançamento de projéteis, faróis de automóveis, antenas parabólicas e radares, nos esportes, entre outras. Definição Chama-se função polinomial do 2o. grau toda função f de IR em IR dada por uma lei da forma tal que a, b e c são números reais com 2.2.1. Gráfico O gráfico de uma função polinomial do 2o. grau, y = ax2 + bx + c, sendo a≠0 , é uma curva chamada parábola. A parábola que representa uma função polinomial do 2o. grau tem sempre a concavidade voltada para baixo ou para cima e possui um eixo de simetria vertical, passando pelo vértice V, cuja equação é x = xv. As coordenadas do vértice V da parábola são dadas pelas fórmulas: É recomendado que ao fazer a tabela de pontos da função polinomial do 2o. grau você comece pelo vértice, usando alguns valores de x maiores que o x do vértice e também alguns menores que ele. Dessa forma você assegura a marcação de pontos dos dois ramos da parábola. Exemplos Vamos inicialmente determinar as coordenadas do vértice. A partir da determinação das coordenadas do vértice, podemos fazer a tabela que segue. E, marcando os pontos, obtém-se o esboço do gráfico, conforme abaixo. Vamos, inicialmente, determinar as coordenadas do vértice. A partir da determinação das coordenadas do vértice, podemos fazer a tabela que segue. Observações I. A parábola que representa uma função polinomial do 2o. grau sempre corta o eixo y no ponto (0, c). II. Ao construir o gráfico de uma função polinomial do 2o. grau, nota-se sempre que: a) Se a > 0, a parábola tem a concavidade voltada para cima b) Se a < 0, a parábola tem a concavidade voltada para baixo 2.2.2. Zeros (ou raízes) de uma função polinomial do 2o. grau Os zeros (ou raízes) da função polinomial do 2o. grau são os valores reais x tais que f (x) = 0. Então as raízes da função f (x) = ax2 + bx + c são as soluções da equação do 2º. grau ax2 + bx + c = 0, com a≠0 . As raízes são determinadas pela fórmula resolutiva. A quantidade de raízes reais de uma função quadrática depende do valor obtido para o radicando chamado discriminante, a saber: 2.2.3. Conjunto Imagem O conjunto imagem Im da função y = ax2 + bx + c,a≠0a≠0, é o conjunto dos valores que y pode assumir. Há duas possibilidades: 2.2.3.1 Quando a > 0 2.2.3.2 Quando a < 0 Resumindo Podemos, observando os sinais de Δ e de a, sintetizar que o gráfico de uma função polinomial do 2o. grau tem um dos seguintes aspectos: Função Polinomial de 2º. Grau: Exercícios de Fixação (PDF) Vídeos: Função Polinomial do 2º. Grau Vídeos do Repositório Virtual de Matemática de autoria do Prof. Salvador Tavares Parte 1 vídeos na plataforma Nessa parte você encontrará resumidamente como reconhecer uma Função Polinomial do 2o. Grau por meio da lei que a define e pelo seu gráfico. Será feita uma exposição dos critérios mínimos para assegurar o traçado do esboço da parábola que representa a função. Parte 2 Aqui você poderá rever como traçar o gráfico de uma função Polinomial do 2o. Grau e a importância do coeficiente dominante a, bem como do discriminante ∆, no controle do traçado correto do gráfico. A relação entre os coeficientes da lei e o gráfico da parábola também serão enfatizados por meio de resolução de alguns exercícios. Parte 3 Nessa parte você assistirá à prática de traçar esboços de gráficos de algumas funções polinomiais de 2 o. Grau, destacando –se algumas propriedades geométricas da parábola e pontos fundamentais tais como o vértice, intersecção com os eixos coordenados e seu eixo de simetria. 4.1. Função Exponencial Introdução Vamos estudar um tipo de função que tem aplicações em vários processos de modelagem matemática, especialmente naqueles que descrevem estudos de demografias para prever o tamanho de populações, nas finanças para calcular o valor de investimentos, na arqueologia para datar artefatos antigos, na Psicologia para estudar padrões de aprendizado e na indústria para estimar a confiabilidade de produtos. Esses modelos usam propriedades e conhecimentos estudados nas funções exponenciais básicas. Para isso é preciso saber usar a notação exponencial e conhecer as operações algébricas que envolvem tais funções. Recapitulando Definições 1. Se b é um número real e n é um número inteiro positivo então 2. Se b > 0 e m e n são números inteiros positivos Função exponencial Definição Se b é um número real positivo e diferente de chama-se função exponencial de base b, a função que associa a cada número real x o número Para termos uma ideia do aspecto da curva de uma função exponencial, vamos considerar os exemplos a seguir. Exemplos: Para isso vamos calcular os valores de completando a tabela abaixo: Assim temos: Com esses valores podemos esboçar o gráfico da curva que representa a função. Observando o gráfico traçado acima, podemos destacar: 1 – A função é sempre crescente, isto é, 2 – Quando x tende a −∞ então 2x tende a 0. Essa afirmação também pode ser escrita em linguagem estritamente simbólica assim: Este fato pode ser interpretado, geometricamente, da seguinte forma: a curva que representa a função exponencial tem por assíntota o eixo das abscissas. Isto é, a equação da assíntota é 3 – Quando x tende a +∞ então 2x tende a +∞. Analogamente, tal afirmação também pode ser escrita em linguagem estritamente simbólica assim: Para isso vamos calcular os valores de completando a tabela abaixo: Completando também a tabela acima podemos esboçar o gráfico. Observando o gráfico traçado acima, podemos destacar: 1 – A função é sempre decrescente, isto é, 2 – Quando x tende a −∞ então tende a +∞. Essa afirmação também pode ser escrita em linguagem estritamente simbólica assim: 3 – Quando x tende a +∞ então tende a 0. Analogamente, tal afirmação também pode ser escrita em linguagem estritamente simbólica assim: Este fato pode ser interpretado, geometricamente, da seguinte forma: a curva que representa a função exponencial tem por assíntota o eixo das abscissas. Isto é, a equação da assíntota é Resumindo De modo geral, o gráfico de uma função exponencial do tipo tem um dos aspectos apresentados no quadro a seguir. Ressaltando que o gráfico desse tipo de curva sempre passa pelo ponto (0,1), sua intersecção com o eixo das ordenadas, e pelo ponto (1,b) então marcando – se tais pontos podemos esboçar rapidamente a curva. Propriedades comuns às duas funções exponenciais 1 – O conjunto-imagem é isto significa dizer que 2 – Os gráficos das duas curvas têm por assíntota a reta y = 0. 3 – Os gráficos das duas curvas passam pelo ponto (0, 1). 4 – Os gráficos das duas curvas passam pelo ponto (1, b). Função Exponencial: Exercícios de Fixação (PDF) Vídeos: Função Exponencial Vídeos do Repositório Virtual de Matemática de autoria do Prof. Salvador Tavares Parte 1vídeos na plataforma Nessa parte você verá como reconhecer uma Função Exponencial por meio da lei que a define e pelo seu gráfico. Destaca-se que nesse vídeo você estudará a construção dos dois principais casos para as bases e suas propriedades. Uma síntese se mostrada de como você pode esboçar o gráfico de uma função exponencial, destacando – se as equações das assíntotas e a classificação quanto ao crescimento/decrescimento dessas funções. Parte 2 Aqui você poderá rever como traçar o gráfico de uma função Exponencial, atentando para o reconhecimento da função pela observação da base e de seus pontos principais. Há também exercícios de construção de gráficos de funções compostas a partir das exponenciais básicas, bem como dando destaque às equações das assíntotas. 4.2. Função Logarítmica Textos babilônios datados de cerca de 600 a. C. trazem a seguinte questão ”A que potência deve ser elevado certo número para fornecer um número dado?” É também desde os babilônios que se tem notícias de tabelas contendo potências sucessivas de um dado número, semelhantes às tabelas atuais de logaritmos. Apesar dos rudimentos do que viriam a ser os logaritmos, já serem conhecidos pelos babilônios, a introdução dos logaritmos como o instrumento que revolucionou a arte de calcular só ocorreu muito tempo depois. No início do século XVII, os cálculos envolvidos nos assuntos de Astronomia eram excessivamente trabalhosos. O desenvolvimento dos logaritmos serviu como um poderoso instrumento de cálculo que contribuiu para simplificar operações, transformado multiplicações e divisões em operações mais simples, agilizando também a potenciação e a radiciação. É fundamental, também, em outras áreas como, por exemplo, na Química para o cálculo do pH (potencial de hidrogênio) e na Física, em acústica, para determinarmos a intensidade de um som. John Napier (1550 - 1617) é considerado um dos matemáticos responsáveis pelo desenvolvimento do estudo dos logaritmos ao lado de outros matemáticos que também trabalharam com este conceito, o suíço Jobst Burgi (1552 – 1632). Os logaritmos de base 10, chamados de comuns ou briggsianos, tão úteis nos cálculos, foram estudados pelo professor Henri Briggs (1561 – 1631). A palavra logaritmo vem do grego: logos (razão) e arithmos (número) é o expoente a que uma dada base deve ser elevada para produzir certa potência. 3.2.1 Logaritmos Definição Chamamos de logaritmo de b, na base a, ao número c, tal que: Sendo a (base), b (antilogaritmo ou logaritmando) e c (logaritmo). Exemplos a) Assim, o expoente a que se deve elevar 3 para se obter 81 é 4. Ou, em linguagem simbólica, b) Analogamente, o expoente a que se deve elevar 2 para se obter 32 é 5 e, portanto, podemos escrever que c) E mais esse exemplo: o expoente a que se deve elevar para se obter 25 é -2, pois, Assim podemos escrever, em linguagem simbólica, que É importante observar que logaritmo é sinônimo de expoente. Isto é, outro nome que podeser dado ao expoente ao qual se eleva a base a para determinar a potência b. Outra observação importante sobre o estudo dos logaritmos diz respeito ao seu domínio ou campo de existência. Só existem logaritmos reais de números positivos, com bases também positivas e diferentes de 1. Ou seja, para calcular o em IR, é necessário b > 0, a > 0 e a ≠ 1. 3.2.1.1 Propriedades decorrentes da definição Sendo b > 0, c > 0, a > 0 e a ≠ 1, tem-se: 3.2.1.2. Propriedade operatórias 3.2.1.2.1. Logaritmo do produto 3.2.1.2.2. Logaritmo do quociente 3.2.1.2.3. Logaritmo de uma potência 3.2.1.2.4. Mudança de base 3.2.2. Função Logarítmica Definição A função é chamada função logarítmica de base a. O domínio dessa função é o conjunto (conjunto dos números reais positivos) e o contradomínio é IR. Exemplos Acompanhe, nos exemplos seguintes, a construção do gráfico em cada caso. a) y = log2 xy=log2x Atribuindo alguns valores a x e calculando os correspondentes valores de y, obtemos a tabela e o gráfico abaixo. Vamos mostrar agora como alguns desses valores da tabela foram determinados: Atribuindo alguns valores a x e calculando os correspondentes valores de y, obtemos a tabela e o gráfico abaixo. Vamos mostrar agora como alguns desses valores da tabela foram determinados. Resumindo Nos dois exemplos, podemos observar que: a) o gráfico da função do tipo nunca intersecta o eixo y b) o gráfico de corta o eixo horizontal no ponto (1, 0). A raiz da função é c) y assume todos os valores reais, portanto,o conjunto imagem da função do tipo Além disso, podemos estabelecer o seguinte Função Logarítmica: Exercícios de fixação (PDF) Vídeos: Função Logarítmica Vídeos do Repositório Virtual de Matemática de autoria do Prof. Salvador Tavares Parte 1 vídeos na plataforma Nessa parte você será apresentado à definição de logaritmos. Também veremos as principais propriedades decorrentes dessa definição, bem como as propriedades operatórias. Parte 2 Nesse vídeo você verá alguns exemplos de cálculo de logaritmos aplicando as propriedades operatórias. Serão também apresentadas funções logarítmicas básicas e suas propriedades. O estudo desses dois exemplos é fundamental para a compreensão de outras funções compostas por logarítmicas. Unidade 01 - Conceitos Iniciais 1.1. Produtos Notáveis 1.1.1. Quadrado de uma soma de dois termos é uma expressão do tipo 1.1.2. Quadrado da diferença de dois termos é uma expressão do tipo: .1.3. Produto da soma de dois termos pela diferença entre os mesmos é uma expressão do tipo: 1.1.5. Cubo da diferença de dois termos é uma expressão que se pode indicar assim: 1.1.6. Um produto especial Produtos notáveis - Exercício de Fixação (PDF) Vídeos: Produtos Notáveis 1.2. Casos Clássicos de Fatoração 1.2.1 Fator comum em evidência 1.2.2. Diferença de dois quadrados 1.2.3. Trinômio do 2º. Grau 1.2.4 Diferença de cubos 1.2.5 Soma de cubos Casos clássicos de Fatoração - Exercícios de Fixação (PDF) Vídeos: Fatoração 1.3. Expressões algébricas e valor numérico Expressões Algébricas e Valor Numérico: Exercícios de Fixação (PDF) Vídeos: Expressões Algébricas e Valor Numérico 1.4. Noções de Porcentagem 1.4.1 - Os termos razão por cento ou razão centesimal, porcentagem e taxa unitária. 1.4.2 Fator de correção Noções de Porcentagem: Exercícios de Fixação (PDF) Vídeos: Noções de Porcentagem 2.1. Função Polinomial do 1º. Grau 2.1.1. Coeficientes de uma função polinomial do 1 o. grau 2.1.2. Gráfico de uma função polinomial do 1o. grau 2.1.3. Crescimento e decrescimento de uma função polinomial do 1 o. grau 2.1.4. Raiz ou zero de uma função polinomial do 1o. grau Função Polinomial de 1º. Grau: Exercícios de Fixação (PDF) Vídeos: Função Polinomial do 1º. Grau 3.1 Função Polinomial do 2º. Grau 2.2.1. Gráfico 2.2.2. Zeros (ou raízes) de uma função polinomial do 2o. grau 2.2.3. Conjunto Imagem Resumindo Função Polinomial de 2º. Grau: Exercícios de Fixação (PDF) Vídeos: Função Polinomial do 2º. Grau 4.1. Função Exponencial Introdução Recapitulando Função exponencial Resumindo Vídeos: Função Exponencial 4.2. Função Logarítmica 3.2.1 Logaritmos 3.2.2. Função Logarítmica Resumindo Função Logarítmica: Exercícios de fixação (PDF) Vídeos: Função Logarítmica
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