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PRÉ-CÁLCULO 1ª edição Wellington Ribeiro dos Santos Centro de Desenvolvimento de Materiais Didáticos – CEMAD Araras – SP 2019 © 2019 Fundação Hermínio Ometto – FHO Todos os Direitos Reservados Reitor Prof. Dr. José Antonio Mendes Pró-reitores Prof. Dr. Olavo Raymundo Jr. (Graduação) Prof. Dr. Marcelo A. M. Esquisatto (Pós-graduação e Pesquisa) Diretor Administrativo-financeiro Francisco Elíseo Fernandes Sanches Coordenadora de Comunidade e Extensão Profa. Ma. Cristina da Cruz Franchini Desenvolvimento Centro de Desenvolvimento de Materiais Didáticos – CEMAD www.fho.edu.br FICHA CATALOGRÁFICA Elaborada pela Biblioteca “DUSE RÜEGGER OMETTO” - UNIARARAS - S237p Santos, Wellington Ribeiro dos. Pré-cálculo. / Wellington Ribeiro dos Santos. – 1. ed. – Araras, SP: Fundação Hermínio Ometto-FHO/CEMAD, 2019. 280 p.. il. ISBN: 978-85-60433-78-0 1. Pré-cálculo – Estudo e ensino. I. Fundação Hermínio Ometto – FHO. II. Centro de Desenvolvimento de Materiais Didáticos – CEMAD III. Título. CDD 515.3 Nenhuma parte desta obra pode ser reproduzida sem a autorização, por escrito, da Fundação. Em relação ao material de terceiros utilizado neste livro, o Centro de Desenvolvimento de Materiais Didáticos e os colaboradores esforçaram-se para consultar e pedir a autorização dos responsáveis pelos respectivos direitos autorais. Se, entretanto, for constatada qualquer omissão não intencional, estamos à disposição para solucioná-la. Fundação Hermínio Ometto – FHO Av. Dr. Maximiliano Baruto – 500 Jardim Universitário – 13607-339 – Araras – SP Sumário INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 8 Capítulo 1 CONJUNTOS NUMÉRICOS ............................................................ 10 CONJUNTOS NUMÉRICOS .................................................................................... 11 INTRODUÇÃO E SIMBOLOGIA UTILIZADA ............................................................. 11 O CONJUNTO DOS NÚMEROS NATURAIS .............................................................. 13 O CONJUNTO DOS NÚMEROS INTEIROS ............................................................... 14 ALGUNS SUBCONJUNTOS DOS NÚMEROS INTEIROS ............................................. 15 O CONJUNTO DOS NÚMEROS RACIONAIS ............................................................ 15 TRANSFORMANDO NÚMEROS DECIMAIS EM FRAÇÕES ........................................ 16 O CONJUNTO DOS NÚMEROS IRRACIONAIS ......................................................... 18 O CONJUNTO DOS NÚMEROS REAIS ..................................................................... 19 INTERVALOS NUMÉRICOS (NOÇÃO E SIMBOLOGIA) .............................................. 19 Exercícios ............................................................................................................ 23 Gabarito .................................................................................................................. 27 Capítulo 2 EXPRESSÕES NUMÉRICAS E OPERAÇÕES COM FRAÇÕES ............. 29 EXPRESSÕES NUMÉRICAS: ORDEM DE RESOLUÇÃO .............................................. 30 OPERAÇÕES COM FRAÇÕES ................................................................................. 31 ADIÇÃO E SUBTRAÇÃO DE FRAÇÕES ..................................................................... 33 CALCULANDO O M.M.C. ....................................................................................... 34 MULTIPLICAÇÃO DE FRAÇÕES .............................................................................. 35 DIVISÃO DE FRAÇÕES .......................................................................................... 36 Exercícios ............................................................................................................ 40 Gabarito .................................................................................................................. 45 Capítulo 3 EQUAÇÃO DO 1º GRAU ............................................................... 48 EQUAÇÕES DO 1º GRAU ...................................................................................... 49 RESOLUÇÃO DE UMA EQUAÇÃO DO 1º GRAU ....................................................... 49 MÉTODO DA BALANÇA ........................................................................................ 50 MÉTODO RESUMIDO: OPERAÇÕES INVERSAS ....................................................... 51 Exercícios Resolvidos ........................................................................................... 51 PROBLEMAS COM EQUAÇÕES DO 1º GRAU .......................................................... 54 Exercícios ............................................................................................................ 61 Gabarito .................................................................................................................. 66 Capítulo 4 SISTEMAS LINEARES .................................................................... 67 RESOLUÇÃO DE SISTEMAS LINEARES 2X2 ............................................................. 68 O MÉTODO DA ADIÇÃO ....................................................................................... 68 O MÉTODO DA SUBSTITUIÇÃO ............................................................................. 70 RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS ENVOLVENDO SISTEMAS LINEARES .......................... 72 Exercícios ............................................................................................................ 76 Gabarito .................................................................................................................. 79 Capítulo 5 EQUAÇÃO DO 2º GRAU ............................................................... 81 EQUAÇÃO DO 2º GRAU ........................................................................................ 82 MÉTODOS DE RESOLUÇÃO ................................................................................... 83 RESOLUÇÃO DE EQUAÇÕES DO 2º GRAU INCOMPLETAS ....................................... 84 RESOLUÇÃO DE EQUAÇÕES DO 2º GRAU COMPLETAS .......................................... 88 RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS DO 2º GRAU ............................................................ 91 Exercícios ............................................................................................................ 97 Gabarito ................................................................................................................ 103 Capítulo 6 FUNÇÃO DO 1º GRAU ................................................................ 106 NOÇÃO INTUITIVA DE FUNÇÃO .......................................................................... 107 TIPOS DE FUNÇÕES ............................................................................................ 107 IDENTIFICANDO UMA FUNÇÃO .......................................................................... 108 FUNÇÃO DO 1º GRAU ........................................................................................ 110 CRESCIMENTO, DECRESCIMENTO E INTERVALOS ONDE f(x) > 0 OU f(x) < 0 .......... 110 GRÁFICO DE UMA FUNÇÃO DO 1º GRAU ............................................................ 113 Determinando uma função do 1º grau: .............................................................. 116 Exercícios .......................................................................................................... 122 Gabarito ................................................................................................................ 130 Capítulo 7 FUNÇÃO DO 2º GRAU ................................................................ 132 FUNÇÃO DO 2º GRAU (Resumo) .........................................................................133 ESBOÇO DO GRÁFICO DE UMA FUNÇÃO DO 2º GRAU ......................................... 133 CONCAVIDADE DA PARÁBOLA ........................................................................... 134 PASSOS PARA ESBOÇAR O GRÁFICO DE UMA FUNÇÃO DO 2º GRAU (Parábola) ... 135 INTERVALOS DE CRESCIMENTO E DECRESCIMENTO ............................................ 138 INTERVALOS EM QUE f(x) > 0 E f(x) < 0 ............................................................... 140 PROBLEMAS ENVOLVENDO A FUNÇÃO QUADRÁTICA ......................................... 143 Exercícios .......................................................................................................... 148 Gabarito ................................................................................................................ 154 Capítulo 8 REVISÃO DE POTENCIAÇÃO ....................................................... 156 POTENCIAÇÃO ................................................................................................... 157 PROPRIEDADES DA POTENCIAÇÃO ..................................................................... 159 EQUAÇÕES EXPONENCIAIS ................................................................................. 166 Exercícios .......................................................................................................... 169 Gabarito ................................................................................................................ 175 Capítulo 9 FUNÇÃO EXPONENCIAL ............................................................. 179 DEFINIÇÃO DE FUNÇÃO EXPONENCIAL ............................................................... 180 GRÁFICO DE UMA FUNÇÃO EXPONENCIAL ......................................................... 181 PROBLEMAS ENVOLVENDO A FUNÇÃO EXPONENCIAL ........................................ 183 Exercícios .......................................................................................................... 189 Gabarito ................................................................................................................ 194 Capítulo 10 LOGARITMO .............................................................................. 197 INTRODUÇÃO .................................................................................................... 198 DEFINIÇÃO DE LOGARITMO ............................................................................... 199 CÁLCULO DE LOGARITMOS PELA DEFINIÇÃO ...................................................... 200 NOTAÇÕES ESPECIAIS E LOGARITMO NEPERIANO ............................................... 201 PROPRIEDADES OPERATÓRIAS DE LOGARITMOS ................................................ 203 MUDANÇA DE BASE ........................................................................................... 205 LOGARITMOS NA CALCULADORA CIENTÍFICA ..................................................... 206 PROBLEMAS E APLICAÇÕES DE LOGARITMOS ..................................................... 207 Exercícios .......................................................................................................... 212 Gabarito ................................................................................................................ 218 Capítulo 11 RAZÕES TRIGONOMÉTRICAS NO TRIÂNGULO RETÂNGULO ............................................................................ 221 TRIÂNGULO RETÂNGULO E NOMENCLATURA ..................................................... 222 O TEOREMA DE PITÁGORAS ............................................................................... 222 RELAÇÕES SENO, COSSENO E TANGENTE ............................................................ 223 O seno de um ângulo ......................................................................................... 224 O cosseno de um ângulo .................................................................................... 225 A tangente de um ângulo ................................................................................... 225 ARCOS NOTÁVEIS .............................................................................................. 229 A RELAÇÃO FUNDAMENTAL ............................................................................... 230 Exercícios .......................................................................................................... 236 Gabarito ................................................................................................................ 249 Capítulo 12 LEI DOS SENOS E LEI DOS COSSENOS.................................... 255 LEI DOS SENOS .................................................................................................. 256 LEI DOS COSSENOS ............................................................................................ 257 Exercícios .......................................................................................................... 260 Gabarito ................................................................................................................ 266 REFERÊNCIAS ...................................................................................................... 274 BIBLIOGRAFIA CONSULTADA ............................................................................... 282 INTRODUÇÃO Caro leitor! Gostaria de parabenizá-lo pela atitude, vontade e esforço em busca do conhecimento científico. Este tipo de conhecimento vem se tornando indispensável na “sobrevivência” no mundo moderno e tão competitivo que estamos inseridos. Todo seu sucesso nessa jornada, em especial, àquele que está relacionado ao aprendizado matemático, depende de seus esforços e será diretamente proporcional a eles. Este livro será útil para estudantes que ingressaram no Ensino Superior, em cursos na área de Exatas, e proporcionará uma base matemática para acompanhar, de forma eficiente, as primeiras disciplinas de tais cursos. Todo o material foi organizado para atender às suas necessidades e nele apresento o conteúdo de forma resumida, seguido de exemplos e exercícios para a sua autoavaliação; tudo em uma linguagem simples e direta, sem preocupações excessivas com a formalidade. É importante salientar que os temas trabalhados não seguem uma ordem ou estrutura de Ensino Fundamental ou Ensino Médio, como estamos acostumados com os livros didáticos utilizados em escolas e colégios por todo o País; muito pelo contrário, o objetivo aqui é dar suporte e proporcionar aprendizado eficiente em conceitos que considero fundamentais para iniciar um curso na área de Exatas, em especial, as Engenharias. Espero que você possa criar seu próprio universo de estudos e que, aos poucos, elabore estratégias para facilitar seu aprendizado. Não existe uma fórmula pronta, você irá descobrir as melhores formas de estudo, de acordo com suas características, seus objetivos pessoais e sua vivência na área. O que é certo é a necessidade de entrega e dedicação aos estudos. Aproveite ao máximo as listas de exercícios no final de cada capítulo e lembre-se de que um problema é sempre diferente do anterior, por mais parecidos que sejam; sempre temos algo a aprender com um problema ou exercício. Por isso, sinta-se desafiado e não desista na primeira tentativa; a prática leva à perfeição! Faça resumos, anotações, estude em grupo, busque de alguma forma estar sempre conectado com os assuntos e você verá resultados satisfatórios durante o processo. Desejo a você sucesso profissional e que consiga atingir seus objetivos com excelência, sendo perseverante e honesto em qualquer situação, sem abrir mão dos seus valores. Bons estudos e aproveite ao máximo essa experiência. ↑ Sumário 8 ↑ Sumário Capítulo 1 CONJUNTOS NUMÉRICOS Síntese: Neste capítulo, você terá uma introdução históricada formação dos principais conjuntos e subconjuntos numéricos e toda simbologia utilizada para suas representações. A ênfase deste capítulo está na sessão de Números Racionais, onde você irá aprender técnicas para transformar números decimais em frações ou vice-versa e também na utilização correta da simbologia matemática. Toda a teoria foi fundamentada nos livros da bibliografia consultada e também de acordo com a minha própria vivência na área. Não deixe de resolver os exercícios ao final do capítulo e de conferir seus resultados com o gabarito. 11 ↑ Sumário CONJUNTOS NUMÉRICOS Os conjuntos numéricos constituem um ramo muito importante da Matemática. Podemos ter um conjunto formado por “alunos que usam óculos em determinada sala de aula”, ou o conjunto dos “números que não podem ser escritos na forma de fração” e até mesmo o conjunto dos “números inteiros compreendidos entre −10 e 2”. Seja qual for o tipo de conjunto, a noção é exatamente esta: um conjunto é uma coleção de elementos, geralmente, com alguma característica em comum, em outras palavras, obedecem a certa propriedade (IEZZI et al., 2004). Os principais conjuntos numéricos estudados em Matemática são: Números Naturais (ℕ), Números Inteiros (ℤ), Números Racionais (ℚ), Números Irracionais (𝕀𝕀), Números Reais (ℝ) e Números Complexos ( ). Além desses conjuntos, temos seus subconjuntos, que podem ser formados seguindo uma determinada propriedade. Veja o exemplo: Exemplo 1.1 A = {x ∈ ℤ| − 10 ≤ x < 2} = {−10; −9; −8; −7; −6; −5; −4; −3; −2; −1; 0; 1} Lê-se: “A é igual a x pertencente aos inteiros, tal que −10 é menor ou igual a x, que é menor que 2”. Outra maneira: “A é o conjunto dos Números Inteiros x, tal que esteja entre −10 e 2, incluindo o −10”. Observe que um conjunto pode ser escrito por meio de uma simbologia específica ou descrevendo cada um de seus elementos (quando for possível). Neste caso, a propriedade obedecida pelos elementos é: “estar compreendido entre −10 e 2, incluindo o −10”. Note que cada conjunto tem um nome, no exemplo, o nome dado foi “A”. INTRODUÇÃO E SIMBOLOGIA UTILIZADA Como vimos, muitos conjuntos serão descritos por uma simbologia própria da linguagem Matemática. Para compreendermos melhor o estudo dos conjuntos numéricos ou qualquer tema em Matemática, devemos, primeiramente, entender a 12 ↑ Sumário linguagem utilizada e, por isso, apresentamos uma tabela com diversos símbolos matemáticos que serão úteis no decorrer dos capítulos. Principais símbolos matemáticos. Símbolo Significado Símbolo Significado ∈ Pertence > Maior que ∉ Não pertence < Menor que | Tal que ≥ Maior ou igual ⊂ Está contido ≤ Menor ou igual ⊄ Não está contido ∀ Para todo ⊃ Contém ± Mais ou menos ! Fatorial ℂ Números Complexos ≠ Diferente ∞ Infinito Σ Somatório log Logaritmo A Vetor lim Limite ∅ Conjunto vazio ⇔ Se e somente se ∴ Portanto ⇒ Implica ∪ União ≅ Aproximadamente igual ∩ Intersecção ≡ Equivalente ∃ Existe f ’, y ’ou dy dx Derivada ∄ Não existe ∫ Integral ∃! Existe um único f (x) Função ⊥ Ortogonal y x ∂ ∂ Derivada parcial 13 ↑ Sumário O CONJUNTO DOS NÚMEROS NATURAIS Sociedade neanderthal. Fonte: Newsela (2017, s/p). “Um”, “dois”, “três”... São os números que “dizemos” naturalmente quando necessitamos contar objetos. Esses números são chamados de Números Naturais e são representados pela letra ℕ. Originalmente, o número 0 (zero) não pertencia a este conjunto, mas, pela necessidade de representar uma quantidade nula, incluímos o 0 ao conjunto dos Naturais (EVES, 2004). A maioria dos sistemas de numeração desenvolvidos ao longo da história tem como base os números 5 e 10, numa referência à quantidade de dedos que temos nas mãos. ℕ = {0; 1; 2; 3; 4; 5; ...} Caso necessite escrever qualquer conjunto sem o zero, insira o símbolo ∗ na parte superior de seu nome: ℕ∗ = {1; 2; 3; 4; 5; ...} ⇒ “O zero não pertence ao conjunto”. 14 ↑ Sumário Operações Permitidas: No conjunto dos Números Naturais estão definidas apenas duas operações matemáticas: adição e multiplicação (IEZZI et al., 2004). Note que, ao escolher dois números aleatoriamente, a operação de subtração, por exemplo, pode gerar um resultado não pertencente a este conjunto: Exemplo 1.2 Usando os números 3 e 10 podemos obter 3 − 10 = −7. O resultado −7 era um número “desconhecido” e, assim, surgiu a necessidade de outro conjunto numérico: “os Números Inteiros”. O CONJUNTO DOS NÚMEROS INTEIROS Representado pela letra ℤ, o conjunto dos Números Inteiros reúne todos os Números Naturais e também os seus opostos (números negativos): ℤ = {...; −3; −2; −1; 0; 1; 2; 3; 4; 5; ...} Da mesma forma que em ℕ, basta inserir o símbolo ∗ para excluir o 0 (zero) do conjunto: ℤ∗ = {...; −3; −2; −1; 1; 2; 3; 4; 5; ...} Note que todo número natural é também um número inteiro. Dizemos, então, que o conjunto dos Números Naturais está contido no conjunto dos Números Inteiros, e representamos por: ℕ ⊂ ℤ. 15 ↑ Sumário ALGUNS SUBCONJUNTOS DOS NÚMEROS INTEIROS Em alguns momentos, representaremos os números inteiros que “não são negativos” ou que “não são positivos” e usaremos os símbolos: ℤ+ = {0; 1; 2; 3; 4; 5; ...} são os números inteiros não negativos. Observe que o zero não é positivo e nem negativo; o zero é nulo. Por conta do zero, não podemos dizer que ℤ+ é o conjunto dos Números Inteiros Positivos. ℤ− = {...; −5; −4; −3; −2; −1; 0} são os números inteiros não positivos. ℤ∗+ = {1; 2; 3; 4; 5; ...} são os números inteiros não negativos, sem o zero. ℤ∗- = {...; −5; −4; −3; −2; −1} são os números inteiros não positivos, sem o zero. Operações Permitidas: No conjunto dos Números Inteiros estão definidas três operações matemáticas: adição, subtração e multiplicação. Note que, ao escolher dois números aleatoriamente, a operação de divisão pode gerar um resultado não pertencente a esse conjunto. Exemplo 1.3 Usando os números 5 e 2, podemos obter 5 ÷ 2 = 2,5. O resultado 2,5 não pertence aos números inteiros. Assim, surgiu a necessidade de outro conjunto numérico: “os Números Racionais”. O CONJUNTO DOS NÚMEROS RACIONAIS Os Números Racionais são todos os números que podem ser escritos na forma de fração, são os números dos dois conjuntos anteriores (Naturais e Inteiros), os decimais finitos e as dízimas periódicas. Podemos dizer que o conjunto dos Números Racionais é uma “ampliação” dos Números Inteiros. Agora, é possível realizar as quatro operações: adição, subtração, multiplicação e divisão (IEZZI et al., 2004). 3 7 5; ; 1; 0,888...;0;2; ;4,2121...;10;... 2 3 = − − − − 16 ↑ Sumário Este conjunto tem uma representação simbólica: *| p p eq q = ∈ ∈ Lê-se: O conjunto dos Números Racionais é formado por números na forma “p” sobre “q”, tal que “p” pertença aos Números Inteiros e “q” pertença aos Números Inteiros Não Nulos. O denominador q deve ser diferente de zero, pois, em Matemática, não existe divisão por zero. TRANSFORMANDO NÚMEROS DECIMAIS EM FRAÇÕES 1º Caso: Decimais finitos Para transformar números decimais finitos em fração, devemos dividir “todo” o número, sem considerar a vírgula, por 10, 100, 1.000, 10.000, e assim sucessivamente, de acordo com a quantidade de casas depois da vírgula que o número possuir. Veja os exemplos: Observações: 1) Todo número inteiro é um número racional, basta considerar o denominador da fração como 1. 2) Toda dízima periódica é um número racional (pode ser transformada em fração). Veremos, a seguir, um processo que permite transformar qualquer decimal finito ou dízima periódica em frações e, futuramente, utilizaremos para simplificar e calcular expressões numéricas. 17 ↑ Sumário Exemplo 1.4 a) 25 5 10,25 100 20 4 = = = b) 34141413,414141 1000000= c) 220122,01 100 = d) 000078 78 36 18 90,0078 100000 100000 50000 25000 12500 = = = = = e) 1542915,429 1000 = 2º Caso: Dízimas periódicas O processo para encontrar a fração geratriz, em outras palavras, transformar o número decimal em fração, exige um pouco mais de cuidado. Vamos analisar a regra prática e compreender melhor, por meio dos exemplos: Passo 1: Identifique o período do número, que são os dígitos que se repetem a partir de algum momento. A quantidade de dígitos do período será responsável pelos números 9 que aparecerão no denominador da fração geratriz. Passo 2: Conte os dígitos depois da vírgula que não fazem parte do período. A quantidade de dígitos não pertencentes ao período será responsável pelos zeros no denominador, isso quando houver. Passo 3: Monte a fração. O numerador será todo o número até o primeiro período, menos a parte que não se repete. O denominador será composto por 9 e 0, nessa ordem, de acordo com os passos 1 e 2. 18 ↑ Sumário Exemplo 1.5 a) 5 0 50,5555... 9 9 − = = b) 7 0 70,77777... 9 9 − = = c) 9 0 90,9999... 1 9 9 − = = = d) 13 0 130,131313131... 99 99 − = = e) 2502 25 247725,02020202... 99 99 − = = f) 1423 1 14221,423423423423... 999 999 − = = (423 ⇒ 999) g) 300341 3003 29733830,0341414141... 9900 9900 − = = (41 ⇒ 99 e 03 ⇒ 00) h) 8241 824 74178,24111111... 900 900 − = = (1 ⇒ 9 e 24 ⇒ 00) O CONJUNTO DOS NÚMEROS IRRACIONAIS Os números decimais que não podem ser escritos na forma de fração formam o chamado conjunto dos Números Irracionais, o qual é representado por 𝕀𝕀. Abrange os números decimais não exatos, que possuem uma representação infinita e não periódica (não apresentam um padrão de repetição). 𝕀𝕀 }{...; 4,965156...; 2; 3; ; 12; 98,6268...;...π= − Observação: Os conjuntos dos Números Racionais e Irracionais não possuem intersecção, isto é, não existe um número que seja racional e irracional ao mesmo tempo. São dois conjuntos completamente distintos. ℚ ∩ 𝕀𝕀 = ∅ (A intersecção dos dois conjuntos é um conjunto vazio). 19 ↑ Sumário O CONJUNTO DOS NÚMEROS REAIS O conjunto dos Números Reais, representado por ℝ, é formado pela união dos Números Racionais com os Números Irracionais (DANTE, 2005). Em símbolos: = ∪ 𝕀𝕀. Note que todo número natural é um número inteiro, e todo número inteiro é um número racional; este último conjunto faz parte do conjunto dos Números Reais, assim, podemos simbolizar a inclusão de conjuntos da seguinte forma: ℕ ⊂ ℤ ⊂ ℚ ⊂ ℝ. INTERVALOS NUMÉRICOS (NOÇÃO E SIMBOLOGIA) Muitos dos subconjuntos dos Números Reais podem ser representados na forma de um intervalo. Vamos analisar os principais casos e compreender sua escrita e representação na reta. Para isso, consideramos os números reais a e b, com a < b. 1º) Intervalo Fechado: [a, b] = {x ∈ ℝ| a ≤ x ≤ b} Os valores de x estão compreendidos entre a e b, incluindo os extremos. Exemplo: [−2, 3] = {x ∈ ℝ| − 2 ≤ x ≤ 3}. Observe que, na imagem, os extremos são representados por “bolinhas fechadas”. 20 ↑ Sumário 2º) Intervalo Aberto: ] a, b [= {x ∈ ℝ| a < x < b} Os valores de x estão compreendidos entre a e b, excluindo os extremos. Exemplo: ]−2, 3[ = {x ∈ ℝ| − 2 < x < 3}. Observe que, na imagem, os extremos são representados por “bolinhas abertas”. 3º) Intervalo Fechado à Direita: ]a, b] = {x ∈ ℝ| a < x ≤ b} Os valores de x estão compreendidos entre a e b, incluindo o extremo b. Exemplo: ] − 2, 3] = {x ∈ R| − 2 < x ≤ 3}. Observe que, na imagem, o extremo −2 é representado por “bolinha aberta” e o extremo 3 é representado por “bolinha fechada”. 4º) Intervalo Fechado à Esquerda: [a, b[= {x ∈ ℝ| a ≤ x < b} Os valores de x estão compreendidos entre a e b, incluindo o extremo a. Exemplo: [−2, 3[= {x ∈ ℝ| − 2 ≤ x < 3}. Observe que, na imagem, o extremo −2 é representado por “bolinha fechada” e o extremo 3 é representado por “bolinha aberta”. 21 ↑ Sumário 5º) Intervalo Infinito: ] −∞, b] = {x ∈ ℝ| x ≤ b} Os valores de x são menores ou iguais a b. Exemplo: ] − ∞, 3] = {x ∈ ℝ| x ≤ 3}. Observe que, na imagem, os valores de x são números tão pequenos quanto se queira, incluindo o 3. 6º) Intervalo Infinito: ] −∞, b[ = {x ∈ ℝ| x < b} Os valores de x são menores que b. Exemplo: ]−∞, 3[ = {x ∈ ℝ| x < 3}. Observe que, na imagem, os valores de x são números tão pequenos quanto se queira, excluindo o 3. 7º) Intervalo Infinito: [b, +∞ [= {x ∈ ℝ| x ≥ b} Os valores de x são maiores ou iguais a b. Exemplo: [−2, +∞ [= {x ∈ ℝ| x ≥ −2}. Observe que, na imagem, os valores de x são números tão grandes quanto se queira, incluindo o −2. 22 ↑ Sumário 8º) Intervalo Infinito: ]b, +∞[= {x ∈ ℝ| x > b} Os valores de x são maiores que b. Exemplo: ] − 2, +∞[= {x ∈ ℝ| x > −2}. Observe que, na imagem, os valores de x são números tão grandes quanto se queira, excluindo o −2. 23 ↑ Sumário Exercícios 1. Assinale V (Verdadeiro) ou F (Falso) para cada uma das afirmações a seguir: a) ( ) 3 4 ∈ℚ b) ( ) 1,57329...∈ℚ c) ( ) 0∈ℚ d) ( ) ℕ ⊂ ℤ e) ( ) ℤ ⋂ ℤ+ = 0 f) ( ) 17 9 ∉ℚ g) ( ) 12− ∉ℝ h) ( ) 62∈ℚ i) ( ) 0,11111...∈ℚ j) ( ) 0∉ℤ* k) ( ) 1,9999∈ℕ l) ( ) 1,9999...∈ℕ m) ( ) 10− ∉ n) ( ) *+ ℕ o) ( ) + ⊃ ℕ p) ( ) 12 3 ∈ℕ 2. Usando os símbolos ⊂ e ⊄, relacione os conjuntos numéricos a seguir, na ordem estabelecida: a) ℚ ____ ℚ* b) ℕ ___ ℤ c) ℕ ___ ℚ d) ℚ ____ ℕ e) ℝ ____ 𝕀𝕀 f) 𝕀𝕀 ____ ℝ* g) ℤ ___ ℤ_ h) ℕ*___ ℤ i) 𝕀𝕀 ____ ℚ j) ℤ+ ____ ℕ 24 ↑ Sumário 3. Encontre a fração geratriz para cada um dos números decimais a seguir: a) 0,41 b) 0,414141... c) 2,3262626... d) 15,133333... e) 68,00251515151... f) 1,2604040404... g) 2,356 h) 4,5801 4. Se A = {a, b}, classifique em Verdadeiro (V) ou Falso (F) as afirmações a seguir: a) ( ) { }b ∈A b) ( ) { }b ⊂ A c) ( ) ∅ A d) ( ) ∅ ⊂ A e) ( ) { }a ⊂ A f) ( ) b ⊂ A 5. Dado o conjunto U = {0; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8}, determine: a) O subconjunto A dos números menores que 5. b) O subconjunto B dos números maiores que 3 e menores ou iguais a 6. c) O subconjunto C dos números pares maiores que 6. d) O subconjunto D dos números ímpares maiores que 7. 6. Sendo A = {7, –5, –3, –1, 1, 3, 5, 7} e B = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}, determine: a) A ⋂ B b) A ⋃ B 7. Seja A = { x ∈ ℤ+ | x < 15 e x = 2p, p ∈ ℕ} e B = { x ∈ ℤ+ | x < 30 e x = 3p, p ∈ ℕ}, descreva: a) Os elementos do conjunto A. b) Os elementos do conjunto B. c) A ⋃ B d) A ⋂ B 25 ↑ Sumário 8. (FCC/DPESP, Oficial de Defensoria Pública, 2008, Questão no 27) Sendo x e y números naturais, o resultado da divisão de x por y, obtido com o auxílio de uma calculadora, foi a dízima periódica 3,333... Dividindo-se y por x, nessa calculadora, o resultado obtido será igual a: a) 1,111... b) 0,9 c) 0,333... d) 0,3 e) 0,111... 9. (FCC/TRT, Auxiliar Judiciário, 2007, Questão no 24) O número 0,0202 pode ser lido como: a) Duzentos e dois milésimos. b) Duzentos e dois décimos de milésimos. c) Duzentos e dois centésimos de milésimos. d) Duzentos e dois centésimos. e) Duzentos e dois décimos de centésimos. 10. (FCC/TRF, Auxiliar Judiciário, 2007, Questão no 25) Calculando os 38% de vinte e cinco milésimos, obtém-se: a) 95 décimos de milésimos. b) 19 milésimos. c) 95 milésimos. d) 19 centésimos. e) 95 centésimos. 11. (UECE, 2009, Questão no 19, adaptada) Se S e P são, respectivamente, a soma e o produto dos seis menores números naturais primos, então o número racional P S pertence ao intervalo: a) [700; 750] b) [750; 800] c) [800; 850] d) [850; 900] e) [900; 950] 26 ↑ Sumário 12. Assinale a alternativa que apresentaum número irracional, ou seja, um número que não pode ser escrito na forma de fração. a) 12 3 b) 1 2 − π π c) 2 4log d) 9 3 e) 3 1 27log 13. Sem o auxílio da calculadora, encontre o valor de 5 0,6666... e assinale a alternativa correta: a) 3,3333... b) 3 c) 0,12121... d) 0,12 e) 7,5 14. Sem o auxílio da calculadora, encontre o valor numérico da expressão: 3,999... 0,5 2,25 − . a) 3 b) 2 c) 1 d) –0,5 e) –1 15. (UECE, 2009, Questão no 15, adaptada) Todo número inteiro positivo pode ser representado de maneira única, como uma soma na qual cada parcela é uma potência de 2. Por exemplo, o número 45 ( 0 2 3 545 2 2 2 2= + + + ) é representado como uma soma de quatro parcelas. Nessas condições, o número de parcelas da soma que representa o número 100 é: a) Quatro. b) Seis. c) Cinco. d) Três. e) Sete. 27 ↑ Sumário Gabarito 1. a) V b) F c) V d) V e) F f) F g) F h) V i) V j) V k) F l) V m) F n) V o) V p) V 2. a) ⊄ b) ⊂ c) ⊂ d) ⊄ e) ⊄ f) ⊂ g) ⊄ h) ⊂ i) ⊄ j) ⊂ 3. a) 41 100 b) 41 99 c) 2303 990 d) 1362 90 e) 6732249 99000 f) 12478 9900 g) 2356 1000 h) 45801 10000 28 ↑ Sumário 4. a) F b) V c) F d) V e) V f) F 5. a) A = {0,1,2,3,4} b) B = {4,5,6} c) C = {8} d) D = ∅ ou D = { } 6. a) A ⋂ B = {1,3,5,7} b) A ⋃ B = {–7, –5, –3, –1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} 7. a) A = {0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14} b) B = {0, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30} c) A ⋃ B = {0, 2, 3, 4, 6, 8, 9, 10, 12, 14, 15, 18, 21, 24, 27, 30} d) A ⋂ B = {0, 6, 12} 8. d) 9. b) 10. a) 11. a) 12. d) 13. e) 14. c) 15. d) 29 ↑ Sumário Capítulo 2 EXPRESSÕES NUMÉRICAS E OPERAÇÕES COM FRAÇÕES Síntese: Neste capítulo, você recordará como resolver uma expressão numérica, dos mais variados níveis, e a realizar as principais operações matemáticas com frações. O foco do capítulo será as operações com frações, conceito fundamental para diversas disciplinas de cursos da área de Exatas. Não deixe de resolver os exercícios ao final do capítulo e de conferir seus resultados com o gabarito. 30 ↑ Sumário EXPRESSÕES NUMÉRICAS: ORDEM DE RESOLUÇÃO Uma expressão numérica é formada, basicamente, por várias operações matemáticas: potências, raízes, multiplicação, divisão, adição, subtração e também por sinais de agrupamento – parênteses ( ), colchetes [ ] e chaves { }. Existe uma ordem de resolução, tanto para os sinais de agrupamento quanto para as operações. Veja: Caso I: Sinais de agrupamento 1º: Resolve-se o que está no interior dos parênteses ( ). 2º: Eliminados os parênteses, resolve-se o interior dos colchetes [ ]. 3º: Por último, resolve-se o interior das chaves { }. Caso II: Operações Matemáticas 1º: Resolve-se, na ordem que aparecem, potências e raízes. 2º: Em seguida, resolve-se, na ordem que aparecem, multiplicação e divisão. 3º: Por último, resolve-se, na ordem que aparecem, adição e subtração. Exemplo 2.1 Resolva as expressões numéricas a seguir: 1. 2 2 2 2 10 0[(4 2 3 ) (16: 8) 35] 1 10+ ⋅ + − + − 2 2[(16 2 9) (2) 35] 1 1+ ⋅ + − + − 2[(16 18) 4 35] 0+ + − + 2[34 4 35]+ − 2[3] 9 31 ↑ Sumário 2. ( ){ }2 43 4 15 2 5 1 7 3 8 100 ⋅ + ⋅ − ⋅ + ⋅ − ( ){ }3 4 15 4 5 7 81 80 ⋅ + ⋅ − + ⋅ − [ ]{ }3 4 60 5 7 1⋅ + − + ⋅ [ ]{ }3 64 5 7⋅ − + { }3 64 12⋅ − 3 52⋅ 156 3. ( ) ( )223 2 5 23 3 7 : 2 2 5 9 4 10 + ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ + ( ) ( ){ }2 227 21 : 4 32 25 9 2 10 + ⋅ ⋅ − ⋅ + ( ) ( ){ }2 248 : 4 800 18 10 ⋅ − + ( ){ }22034 : 4 800 28 ⋅ − [ ]{ }2034 : 4 800 784⋅ − { }2034 : 4 16⋅ 2034 : 64 36 OPERAÇÕES COM FRAÇÕES Resolver expressões com números racionais (frações) é fundamental para a resolução de diversos problemas. A seguir, temos um exemplo típico do curso de Cálculo Diferencial e Integral I: o cálculo de áreas de regiões não poligonais. 32 ↑ Sumário Exemplo 2.2 Calcule a área da região em destaque, na figura: No curso de Cálculo Diferencial e Integral I, você aprenderá que a área em destaque será encontrada por meio do cálculo de uma Integral Definida. No momento, o que nos interessa é o final do processo, onde aparecem os cálculos envolvendo frações: Resolução: ( ) 1 1 1 2 2 2 ³ ² 2 ² 3 2 2. 3. 2. 3 2 x x área f x dx x x dx x− − − = = + + = + + ∫ ∫ 1³ 1² ( 2)³ ( 2)² 2. 3. 2.1 2. 3. 2.( 2) 3 2 3 2 − − = + + − + + − 2 3 16 2 6 4 3 2 3 − = + + − + − 33 ↑ Sumário 2 3 16 2 6 4 3 2 3 = + + + − + 2 3 16 3 2 3 = + + 4 9 32 45 15 7,5 6 6 2 + + = = = = Portanto, a área da região é 7,5 cm². Não se preocupe com o início do cálculo (são conceitos de Cálculo Diferencial e Integral I). Você deve perceber a importância de resolver expressões com números racionais e ter em mente que este tipo de cálculo será útil futuramente. A seguir, acompanhe um resumo das principais operações com números racionais. É importante que o estudante resolva muitos exercícios para melhor fixar as ideias; quanto mais, melhor! ADIÇÃO E SUBTRAÇÃO DE FRAÇÕES Processo prático 1. Calcule o m.m.c. dos denominadores. 2. Encontre as frações equivalentes com denominadores iguais ao m.m.c. 3. Faça a adição (ou subtração) dos numeradores e mantenha o denominador. 4. Simplifique, se possível. 34 ↑ Sumário CALCULANDO O M.M.C. Números Primos: 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29 ... Devemos transformar as frações envolvidas em frações equivalentes com mesmo denominador (Mínimo Múltiplo Comum – M.M.C.). Feito isso, basta somar ou subtrair os numeradores e manter o denominador. Para o cálculo do M.M.C. entre dois ou mais números, usamos o processo das divisões pelos fatores primos: M.M.C. (10, 15, 6) = 30 M.M.C. (4, 5, 6) = 60 M.M.C. (10, 15, 8 ) = 120 Veja alguns exemplos: 1. 2 2 5 2 15 2 15 175 3 3 1 3 3 3 3 + + = + = + = = 2. 3 5 1 30 25 4 30 25 4 9 2 4 5 20 20 20 20 20 − + − + = − + = = 3. 2 3 1 4 9 5 30 4 9 5 30 301 1 15 10 6 30 30 30 30 30 30 − + − − − + − = − + − = = = − 4. 10 4 3 5 400 96 36 75 400 96 36 75 457 3 5 10 8 120 120 120 120 120 120 − + − − + − = − + − = = 5. 2 5 3 1 2 5 3 1 8 30 9 6 19 3 2 4 2 3 2 4 2 12 12 − + − + − + − − = − + − + = = 35 ↑ Sumário MULTIPLICAÇÃO DE FRAÇÕES Para multiplicar duas ou mais frações, é bem simples. Basta multiplicar o numerador pelo numerador e o denominador pelo denominador. Veja: a c ac b d bd ⋅ = As letras a, b, c e d indicam números inteiros quaisquer, sendo que os denominadores b e d são diferentes de zero. 1. :3 :3 2 6 12 4 3 7 21 7 ⋅ = = (Fração na forma irredutível, simplificada). 2. 5 3 15 15 4 8 32 32 − − ⋅ = = − 3. 1 9 9 2 10 20 − ⋅ − = (Vale a regra de sinal). 4. 10 6 3 180 6 3 5 2 30 ⋅ − ⋅ − = = , outra maneira de resolver a expressão seria simplificar primeiro e depois multiplicar: 10 6 3 2 3 1 6 6 3 5 2 1 1 1 1 ⋅ − ⋅ − = ⋅ ⋅ = = 5. 20 15 1 8 5 3 1 4 5 4 2 3 1 1 1 3 − ⋅ − ⋅ − = − ⋅ ⋅ − ⋅ − = 5 1 1 4 20 1 1 1 1 = − ⋅ ⋅ − ⋅ − = − 36 ↑ Sumário DIVISÃO DE FRAÇÕES Para dividir duas frações, multiplicamos a primeira fração pelo inverso da segunda: a c a d ad b d b c bc ÷ = ⋅ = Veja alguns exemplos: 1. 5 5 2 5 1 5:2 : 2 2 1 2 2 4 = = ⋅ = 2. 8 1 8: 15 30 15 = 30 ⋅ 8 2 16 1 1 1 = ⋅ = 3. 5 5 5 4 201 3 3 1 3 3 4 4 = = ⋅ = 4. 2 2 93 3 2 3 2 9 = ⋅ = 5. 1 1 6 52 5 4 203 3 3 3 3 3 3 3 3 94 4 4 − − − = = = − ⋅ = − 6. 3 3 3 0,333... 3 19 9 9 2 1 2 1 2 3 4 1 9 6 2 3 2 3 6 6 6 = = = = ⋅ − = − − − − − 37 ↑ Sumário Exemplos 1. A seguir, encontra-se parte da resolução de uma Integral Definida realizada por um aluno do curso de Cálculo Diferencial e Integral I. Você deve apenas finalizar o cálculo e não se preocupar com o que foi feito no início: ... 23 2 3 2 3 2 1 5 2 5 2 2 2 5 ( 1) 2 ( 1) 1 1 1 ... 3 2 3 2 3 2 x x − ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ − = − + = − + − − + = Resolução: ( ) ( )5. 1 ³ 2. 1 ²5.2³ 2.2² 1 1 3 2 3 2 − − − + − − + ( )5. 15.8 2.4 2.1 1 1 3 2 3 2 − − + − − + 40 5 2 4 1 1 3 3 2 − + + + − 40 5 3 1 1 3 3 − + + − 40 5 3 3 3 − + 40 9 5 3 3 3 − + 40 9 5 3 − + 36 3 = 12 38 ↑ Sumário 2. O valor da expressão 1 a b a b − + ⋅ para 1 5 a = e 1 3 b = − . Resolução: 1 1 1 1 8 8 8 15 8 45 3 5 3 15 15 1 15 1 141 11 15 14 14 711 15 15 15 155 3 a b a b − − + − = = = = = ⋅ = = + ⋅ − −+ ⋅ − 3. Calcule o valor de: 1 1 5 3 3 1 5 15 + − Resolução: 1 1 3 5 8 5 3 15 15 1 3 1 9 1 8 5 15 15 15 + + = = = − − 4. Calcule o valor de : 11 11 2 31 11 2 + − − + + 39 ↑ Sumário Resolução: 1 11 1 1 1 21 1 1 1 2 32 2 1 3 3 3 2 1 2 11 1 1 3 1 3 31 2 2 + + − + ⋅ + = = = = = − +− + − + − + ⋅ + 5. Calcule o valor da expressão numérica 0,4444... 0,444... 0,0370370370... + Resolução: 4 4 2 4 6 4 10 0,4444... 0,444... 10 9999 9 3 9 9 9 9 30 37 37 37 370,0370370370... 9 37 999 999 999 999 + + ++ = = = = = ⋅ = 40 ↑ Sumário Exercícios 1. Resolva as seguintes expressões numéricas: a) 7 – (1 + 3) b) 9 – (5 –1 + 2) c) 10 – (2 + 5) + 4 d) (13 – 7) + 8 – 1 e) 15 – (3 + 2) – 6 f) (10 – 4) – (9 – 8) + 3 g) 50 – [37 – (15 – 8 )] h) 28 + [50 – (24 – 2) – 10] i) 20 + [13 – 2 · (10 – 6) + 4] j) 52 – 12 + [15 – (8 – 4)] k) 25 + 12 · (–3) + [2 – (8 – 6) + 2] l) ( ) ( )018 3 7 5 2 5 12 − + + − + − m) 65 – 30 – [20 – (10 – 1 + 6) + 1] n) ( ) ( )3 245 15 10 2 7 2 3 16 + − − + − − − o) ( )2 20 50 35 25 25 1 7 ⋅ + − − + − + p) 38 – 20 – [22 – (5 + 3) + (7 – 4 · 2)] q) ( ) ( )0 026 12 30 2 9 4 20 6 2 + − − ⋅ + − − − r) ( )25 100 7 10 − + − s) 32 + [10 – (– 9 – 2 · 2) + 8] t) ( )045 12 4 2 5 − − + + u) ( )2 35 2 2 3 81+ − + v) 2 26 3 4 10 12÷ + ⋅ − w) ( )23 7 3 : 3 2 5⋅ − + ⋅ x) ( )2 32 4 10 2 5⋅ − + − y) ( )2 330 2 1 2− + + z) ( ) ( )3 324 5 3 : 9 7 + − − 41 ↑ Sumário 2. Calcule o valor das expressões: a) 2 10 7 7 + b) 5 34 9 9 + − c) 1 25 2 3 + + d) 5 3 3 4 − e) 3 85 5 10 + + f) 7 510 4 6 − − g) 1 20 5 4 3 6 + + h) 27 1 1 5 3 2 − + 3. Efetue os produtos com frações. Em alguns casos, é possível simplificar antes de realizar as multiplicações. a) 1 2 1 5 ⋅ b) 18 3 7 2 ⋅ c) 6 5 5 4 ⋅ d) 4 9 18 6 ⋅ e) 7 32 6 21 ⋅ f) 8 48 7 9 50 6 ⋅ ⋅ g) 10 48 25 12 50 16 ⋅ ⋅ h) 2 21 8 7 14 6 ⋅ ⋅ 4. Encontre os quocientes indicados: a) 7 3 5 10 ÷ b) 3 9 4 2 ÷ c) 2 8 7 14 ÷ d) 6 4 9 15 ÷ e) 1 3 3 ÷ f) 2 10 1 3 12 15 ÷ ÷ g) 74 6 3 ÷ ÷ h) 31 10 5 ÷ ÷ 5. Encontre as potências indicadas: a) 22 3 b) 31 2 − c) 14 7 42 ↑ Sumário d) 09 20 e) 00,3 0,5 f) 22 5 − 6. Encontre as raízes das frações a seguir: a) 1 4 b) 9 25 c) 3 8 27 d) 5 1 32 e) 16 81 f) 1 236 7. Converta as frações em números decimais: a) 3 10 b) 5 100 c) 7 1000 d) 56 10 e) 43 1000 f) 1234 10 g) 51005 100 h) 57803 10000 8. Converta cada número decimal em fração: a) 0,2 b) 1,323 c) 0,08 d) 0,201 e) 0,485 f) 34,72 g) 764,34 h) 0,525252... i) 0,66666... j) 0,3244444... k) 5,2412412412... l) 0,481211211211... m) 34,212121... n) 5,13113113113113... o) 0,64377777... 43 ↑ Sumário 9. Os cálculos, a seguir, costumam aparecer com frequência na resolução de integrais definidas. Resolva cada item: a) 4 2 4 23 1 5 1 3 ( 1) 5 ( 1) 10 10 4 2 4 2 ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ − − + − − + b) 3 2 3 24 3 2 3 4 ( 2) 2 ( 2) 1 1 3 2 3 2 ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ − − − − − − c) 2 22 4 2 ( 1) 3 4 5 3 ( 1) 5 2 2 − ⋅ − ⋅ − − ⋅ + − − ⋅ − + d) 3 2 3 23 5 3 5 3 ( 3) 3 ( 3) 2 2 3 2 3 2 − ⋅ ⋅ − ⋅ − ⋅ − + + − + + 10. Seja ( ) ( )1 22 5 15 3 8 2 2 : 4A = ⋅ + ÷ + − ⋅ e ( )3 34 04 2 1 48 ,B = ⋅ + ⋅ calcule o valor de A + B. 11. Encontre o valor numérico das expressões a seguir: a) ( ){ }310: 2 16 2 4 3 + + − ⋅ b) 3 316700 9 5 2 20: ( 5) 256 − ⋅ ⋅ − + − c) ( ) 2 2 1 1 1 1 2 2 1 2 2 3 − + ÷ ⋅ − − − d) 29 2 4 3 2 4 3 9 ⋅ − + ÷ 44 ↑ Sumário 12. Calcule o valor das expressões numéricas a seguir: a) 2 3 1 5 3 4 6 6 ⋅ + ÷ b) 3 4 31 2 9 6 ÷ + ⋅ c) 2 3 1 5 3 4 6 6 ⋅ + ÷ d) 2 5 3 1 3 3 2 4 + ⋅ − e) 15 6 1 31 4 8 2 4 + − ÷ + f) 1 5 1 1 3 10 2 3 9 ⋅ + ÷ − g) 1 01 2 1 4 2 3 4 5 + ⋅ − h) 1 25 2 5 9 1 3 6 5 2 16 2 − ⋅ − ⋅ + i) 36 4 4 14 2 1 1 3 3 − ⋅ + ÷ ÷ j) 11 11 2 31 11 2 + − − + + k) 1 0,3333... 0,3 3 + + l) 11 11 11 3 + + + m) 1 12,42222... 4 2 + ÷ 13. Sendo a e b números reais, tais que 22 15 a b+ = e 1 1 11 4a b + = , calcule o valor do produto a b⋅ . 45 ↑ Sumário Gabarito 1. a) 3 b) 3 c) 7 d) 13 e) 4 f) 8 g) 20 h) 46 i) 29 j) 51 k) –9 l) 4 m) 29 n) 54 o) 93 p) 5 q) 28 r) 18 s) 63 t) 36 u) 9 v) 32 w) 58 x) 25 y) 29 z) 3 2. a) 12 7 b) 38 9 c) 37 6 d) 11 12 e) 64 10 f) 89 12 g) 31 4 h) 167 30 46 ↑ Sumário 3. a) 2 5 b) 27 7 c) 3 2 d) 1 3 e) 16 9 f) 224 225 g) 5 4 h) 4 7 4. a) 14 3 b) 1 6 c) 1 2 d) 5 2 e) 1 9 f) 12 g) 2 7 h) 1 6 5. a) 4 9 b) 8 c) 4 7 d) 1 e) 1 f) 25 4 6. a) 1 2 b) 3 5 c) 2 3 d) 1 2 e) 4 9 f) 6 7. a) 0,3 b) 0,05 c) 0,007 d) 5,6 e) 0,043 f) 123,4 g) 510,05 h) 57803 8. a) 1 5 b) 1323 1000 c) 8 100 d) 201 1000 e) 485 1000 f) 3472 100 g) 76434 100 h) 52 99 i) 2 3 47 ↑ Sumário j) 292 900 k) 5236 999 l) 48073 99900 m) 3387 99 n) 5126 999 o) 5794 9000 9. a) 0 b) 125 3 c) –30 d) –128 10. 49 11. a) 3 b) 1905 c) 35 d) 37 12 12. a) 7 10 b) 8 9 c) 21 30 d) 33 12 e) 83 20 f) 1 4 g) 5 18 − h) 41 24 i) 243 j) 3 k) 29 30 l) 11 7 m) 263 90 13. 8 15 48 ↑ Sumário Capítulo 3 EQUAÇÃO DO 1º GRAU Síntese: Neste capítulo, você recordará como resolver uma equação do 1º grau, primeiramente pelo método original, “o método da balança”, e em seguida fixará o processo prático de resolução. Recordará,também, como resolver problemas matemáticos utilizando equações do 1º grau. São muitos exemplos e exercícios no final do capítulo, aproveite-os! 49 ↑ Sumário EQUAÇÕES DO 1º GRAU Neste capítulo, iremos estudar e compreender as técnicas de resolução de equações do 1º grau com uma variável real. Primeiramente, uma equação é uma sentença matemática onde está presente o sinal de igual e uma letra (incógnita). O grau de uma equação é definido pelo maior expoente da incógnita em questão. A incógnita presente nas equações representa valores numéricos desconhecidos e o objetivo é descobrir qual ou quais valores satisfazem a equação. Grau de uma equação. Equação Grau 5x2 − 2x + 1 = −3x + 8 2º grau 20y2 − y3 = 10 − 2y5 5º grau 2x − 1 = x + 3 1º grau 10x4 − 3x2 + 5x = −1 4º grau RESOLUÇÃO DE UMA EQUAÇÃO DO 1º GRAU Resolver, solucionar ou encontrar as raízes de uma equação, significa encontrar o valor da incógnita que satisfaz a igualdade. No caso das equações do 1º grau, encontraremos um único valor para a incógnita, caso houver solução. 0ax b+ = ⇔ b x a = − 50 ↑ Sumário Resolveremos uma equação do 1º grau por meio das operações inversas. O objetivo é isolar a incógnita e tudo que for feito de um lado, deve ser feito do outro lado da igualdade. Sendo assim, pensaremos uma equação como uma balança de dois pratos e realizaremos operações inversas até que a incógnita seja completamente isolada. MÉTODO DA BALANÇA 2x − 2 = 16 – x 2x – 2 + x = 16 – x + x (Acrescentou-se + x dos dois lados da igualdade) 2x – 2 + x = 16 3x − 2 = 16 3x – 2 + 2 = 16 + 2 (Acrescentou-se +2 dos dois lados da igualdade) 3x = 16 + 2 3x = 18 3 18 3 3 x = (Dividiu-se por 3 dos dois lados da igualdade) x = 6 (Incógnita isolada) Portanto, a solução ou raiz da equação é 6. 51 ↑ Sumário MÉTODO RESUMIDO: OPERAÇÕES INVERSAS 2x – 2 = 16 – x 2x – 2 + x = 16 (A parcela –x aparece do outro lado como +x) 3x – 2 = 16 (Juntou-se 2x com x, resultando em 3x) 3x = 16 + 2 (A parcela –2 aparece do outro lado como +2) 3x = 18 x = 18 3 (O fator 3 aparece do outro lado, dividindo) x = 6 (Incógnita isolada) O método da balança nos faz compreender o motivo das parcelas trocarem de sinal no outro lado da igualdade. Não é necessário resolver equações usando este método; a forma resumida é mais prática e a mais comum dentre as formas de resolução. Exercícios Resolvidos Veja, a seguir, alguns exemplos da resolução de diversas equações do 1º grau: a) 8 – 50 110x− = 8 110 50− = + 8 160x− = 8 160x = − 160 8 x − = 20x = − b) ( ) ( )3 2 3 2 1 3 18x x x− + + = + 6 – 9 2 2 3 18x x x+ + = + 6 2 – 3 18 9 – 2x x x+ = + 5 25x = 25 5 x = 5x = 52 ↑ Sumário c) ( ) ( )10 – 5 1 3 2 2 – 20y y y+ = − 10 – 5 – 5 6 – 6 20y y y= − 10 – 5 – 6 6 – 20 5y y y = − + ( )21. 1y− = − − 21y = d) ( ) ( )2 – 1 5 – 3x x x− = − 2 – 1 5 – 3x x x+ = + 2 – 5 3 – 1x x x+ = + 2 7x = 7 2 x = e) 2 3 1 3 2 x x+ + − = ( )2 2 6 x − ( )3 3 6 x − − 6 6 = ( ) ( )2 2 3 3 6x x− − − = 2 4 3 9 6x x+ − − = 2 3 6 4 9x x− = − + 11.( 1)x− = − 11x = − f) 3 2 11 5 2 x x+ + − = 10 10 ( )2 3 2 10 x + − ( )5 1 10 x + = ( ) ( )10 2 3 2 5 1x x− + = + 10 6 4 5 5x x− − = + 6 5 5 10 4x x− − = − + 11 1.( 1)x− = − − 11 1x = 1 11 x = g) 5 325 4 2 x x + − = ( )2 5 4 2 x − 5 32 2 x + = ( )2 5 4 5 32x x− = + 10 5 32 8x x− = + 5 40x = 40 5 x = 8x = 53 ↑ Sumário h) 2 7 6 8 40 5 3 2 x x x− + − + = 6(2 7) 30 x − 10(6 8) 30 x − − 1200 30 + 15 30 x = 6(2 7) 10(6 8) 1200 15x x x− − − + = 12 42 60 80 1200 15x x x− − − + = 12 60 15 1200 80 42x x x− − = − + + 63 1078.( 1)x− = − − 63 1078x = 1078 63 x = 154 9 x = i) 6 3 2 1 5 3 1 4 2 3 2 x x x− − − − + = 3(6 3) 12 x − 6(2 1) 12 x − − 4(5 3) 12 x − + 6 12 = 3(6 3) 6(2 1) 4(5 3) 6x x x− − − + − = 18 9 12 6 20 12 6x x x− − + + − = 18 12 20 6 9 6 12x x x− + = + − + 26 21x = 21 26 x = j) 3 2 4 7 22 4 2 3 x x x x − − − − = − 3(3 2) 12 x − 6(4 ) 12 x− − 24 12 x = 4(7 2) 12 x − − 3(3 2) 6(4 ) 24 4(7 2)x x x x− − − = − − 9 6 24 6 24 28 8x x x x− − + = − + 9 6 24 28 8 6 24x x x x+ − + = + + 19 38x = 38 19 x = 2x = 54 ↑ Sumário PROBLEMAS COM EQUAÇÕES DO 1º GRAU Primeiramente, é preciso treino e ter em mente que não existe um método, uma fórmula ou um caminho a ser seguido até a solução de qualquer problema. Cada problema é diferente do anterior e possui suas particularidades. O que existe é um passo a passo, que o ajudará a compreender melhor o problema e conseguir a solução desejada com mais facilidade: Passo 1: Leia o problema mais de uma vez e destaque as informações principais. Passo 2: Faça uma tabela, um diagrama, um desenho ou qualquer ilustração que ajude-o a compreender o problema visualmente. Passo 3: Identifique a incógnita do problema. Passo 4: Monte a equação e resolva corretamente. Veja exemplos de exercícios resolvidos, a seguir: Problema 1: Fábio tem 12 anos e Pedro 21. Daqui a quantos anos a soma de suas idades será 87? Compreendendo o problema. Fábio 12 anos (hoje) Pedro 21 anos (hoje) Incógnita x Número de anos, a partir de hoje Fábio 12 + x anos (futuramente) Pedro 21 + x anos (futuramente) Soma das idades 12 + x + 21 + x 55 ↑ Sumário Resolução: 12 21 87x x+ + + = 2 87 12 21x = − − 2 54x = 27x = Logo, em 27 anos, a soma de suas idades será 87 anos. Problema 2: Em um museu, 1 3 das obras são esculturas e 72 são pinturas. Qual é o total de obras desse museu? Resolução: Total de obras: x Esculturas: 1 3 3 x x⋅ = Pinturas: 72 72 3 216 3 3 3 3 216 3 216 3 216 2 216 2 108 x x x x x x x x x x x + = + = + = = − = = = Logo, no total, são 108 obras. 56 ↑ Sumário Problema 3: De um tubo de xampu, Carla usou 1 9 pela manhã, 1 3 do vidro cheio no período da tarde e 2 5 à noite. Sobraram no vidro 70 ml. Qual é a capacidade total do recipiente? Resolução: Tubo completo: x Usado pela manhã: 1 9 9 x x⋅ = Usado à tarde: 1 3 3 x x⋅ = Usado à noite: 2 2 5 5 x x⋅ = Sobra no vidro: 70 ml 2 70 9 3 5 x x x x+ + + = 5 15 18 3150 45 45 45 45 45 45 x x x x + + + = 5 15 18 3150 45x x x x+ + + = 3150 45 18 15 5x x x x= − − − 3150 7x= 3150 7 x = 450 mlx = Logo, o tubo de xampu possui 450 ml. 57 ↑ Sumário Problema 4: Um maratonista corre 2 3 de um percurso e anda 1 7 do mesmo percurso. Faltaram 800 m para completar todo o trajeto. Qual o comprimento total desse percurso? Resolução: Percurso Total: x Realizado correndo: 2 2 3 3 x x⋅ = Realizado andando: 1 7 7 x x⋅ = Faltaram para completar: 800 m 2 800 3 7 x x x+ + = 14 3 16800 21 21 21 21 21 x x x + + = 14 3 16800 21x x x+ + = 16800 21 14 3x x x= − − 16800 4x= 16800 4 x = 4200x = Logo, o comprimento total do percurso é 4.200 metros. 58 ↑ Sumário Problema 5: Uma pequena empresa tem um gasto fixo de R$ 600,00 e para produzir cada peça ela gasta R$ 15,00. Após a fabricação, cada peça é vendida por R$ 85,00. Quantas peças a empresa deverá produzir para obter um lucro de R$ 800,00? Resolução: Quantidade de peças produzidas e vendidas: x Receita/Arrecadação: 85x Custos: 600 + 15x Lucro = Receita – Custos ( )800 85 600 15x x= − + 800 85 600 15x x= − − 800 600 85 15x x+ = − 1400 70x= 1400 70 x = 20x = Logo, a empresa deverá produzir 20 peças para obter um lucro de R$ 800,00. Problema 6: Bruno completou o tanque do seu carro e gastou 1 5 da capacidade viajando até Ararase, em seguida, gastou 28 litros até Ribeirão Preto. Sobrou no tanque uma quantidade que corresponde a 1 3 de sua capacidade. Quanto o carro gastou, em litros, para chegar até Ribeirão Preto? 59 ↑ Sumário Resolução: Capacidade do tanque: x Gasto até Araras: 1 5 5 x x⋅ = Gasto até Ribeirão Preto: 28 litros Sobra no tanque: 1 3 3 x x⋅ = 28 5 3 x x x+ + = 3 420 5 15 15 15 15 15 x x x + + = 3 420 5 15x x x+ + = 420 15 5 3x x x= − − 420 7x= 420 7 x = 60x = A capacidade total é de 60 litros. Gasto até Ribeirão Preto: 6028 28 12 28 40 5 5 x + = + = + = litros. Problema 7: Luan têm R$ 1325,00 e Júlio têm R$ 932,00. Mensalmente, Luan consegue economizar R$ 32,90 de sua mesada e Júlio R$ 111,50. Depois de quanto tempo os garotos terão exatamente a mesma quantia? 60 ↑ Sumário Resolução: Quantidade de meses até as duas quantias se igualarem: x Total de Luan: 1325 + 32,90x Total de Júlio: 932 + 111,5x 1325 + 32,90x = 932 + 111,5x 1325 – 932 = 111,5x – 32,9x 393 = 78,6x 393 78,6 5 x x = = Logo, eles terão a mesma quantia após cinco meses. 61 ↑ Sumário Exercícios 1. Resolva as equações a seguir: a) 3x − 8 = −14 b) 6x + 12 = x – 3 c) x +22 = – x – 40 d) x + 3 + x − 5 = – x − 6 + 5x e) 10x − 200 = −15x + 75 f ) 3x − 2(4x − 3) = 2 − 3(x − 1) g) 5x − (8 − x) = −2 h) 6(4 − t) − 55 = −5(2t + 3) i) −3(3x − 42) = 2(7x − 52) j) 3(y − 3) + 4 = 2 [−(y − 5) − 4(2y + 1)] k) 3 5 4 3 x x − = l) 5 22 2 3 x x x − − = m) 1 2 3 2 3 4 x x x− − − + = n) 5 1 2 3 3 1 3 4 2 x x x− − − − = o) ( )3 2 3 1 5 2 x x− − − = p) 1 3 2 4 2 4 3 x x x+ − − − = 2. A raiz da equação ( )3 1 2 3 x x x− − = + é igual a: a) 1 2 b) 3 5 − c) 1 7 d) 3 2 − e) 3 7 62 ↑ Sumário 3. Em uma chácara há galinhas e coelhos, totalizando 13 animais e 46 pés. Quantas galinhas e quantos coelhos há nessa chácara? 4. Larissa disse a Amanda: “Pense” em um número, dobre esse número, some 12 ao resultado, divida o novo resultado por 2. Quanto deu? Amanda disse: “15”. Larissa, imediatamente, revelou o número original em que Amanda havia pensado. Calcule esse número. 5. Um reservatório contém combustível até 2 5 de sua capacidade total e necessita de 15 litros para atingir 7 10 da mesma. Qual é a capacidade total desse reservatório? 6. A soma da sexta parte com a quarta parte de um determinado número é o mesmo que a diferença entre esse número e 56. Qual é o número? 7. (VUNESP, Soldado da Polícia Militar, 2012, Questão no 27) Um eletricista comprou um rolo de fio com 50 metros de comprimento para realizar três ligações. Na primeira ligação, ele utilizou 18,7 metros do fio; na terceira ligação, utilizou 2 3 do comprimento de fio que havia utilizado na segunda ligação, restando ainda 2,3 m de fio no rolo. Pode- se concluir que o comprimento, em metros, de fio utilizado na terceira ligação foi: a) 14,3 b) 13,2 c) 12,9 d) 11,6 e) 10,8 8. (FCC/BB, Escriturário, 2011, Questão no 33, adaptada) Em um dado momento em que Amanda e Ivan atendiam ao público nos guichês de dois caixas de uma agência bancária, foi observado que a fila de pessoas à frente do guichê ocupado por Amanda tinha quatro pessoas a mais que aquela formada em frente ao guichê de Ivan. Sabendo que, nesse momento, se oito pessoas da fila de Amanda passassem para a fila de Ivan, esta última 63 ↑ Sumário fila ficaria com o dobro do número de pessoas da de Amanda, então, o total de pessoas das duas filas era: a) 24 b) 26 c) 30 d) 32 e) 36 9. Para realizar um jantar, um grupo de amigos decidiu dividir as despesas entre os integrantes. Se cada um contribuísse com R$ 13,00, faltariam R$ 24,00, e se cada um contribuísse com R$ 16,00, sobrariam R$ 12,00. Quantos são os amigos? a) 18 b) 16 c) 14 d) 12 e) 10 10. Numa partida de basquetebol, a equipe FHO, entre cestas de três e dois pontos, fez 50 cestas, totalizando 120 pontos. O número de cestas de três pontos foi de: a) 18 b) 20 c) 22 d) 24 e) 16 11. (ENEM, 2015, 2ª aplicação, Questão no 145, prova azul) Uma barraca de tiro ao alvo de um parque de diversões dará um prêmio de R$ 20,00 ao participante, cada vez que ele acertar o alvo. Por outro lado, cada vez que ele errar o alvo, deverá pagar R$ 10,00. Não há cobrança inicial para participar do jogo. Um participante deu 80 tiros e, ao final, recebeu R$ 100,00. Qual foi o número de vezes que esse participante acertou o alvo? a) 30 b) 36 c) 50 d) 60 e) 64 12. Sandra entrou em uma loja de um shopping e escolheu um relógio, um sapato e uma bolsa. O preço das três peças juntas foi R$ 1.000,00, mas o sapato custava R$ 150,00 mais caro do que o relógio e R$ 100,00 mais barato do que a bolsa. Se Sandra decidir comprar apenas o relógio e o sapato, então o valor a ser pago será de: a) R$ 350,00 b) R$ 400,00 c) R$ 450,00 d) R$ 500,00 e) R$ 550,00 13. Para um show, foram vendidos 10 mil ingressos, sendo que o participante podia escolher uma opção entre Pista Simples ou Pista Premium. De acordo com a 64 ↑ Sumário organização, a quantidade de ingressos do tipo Pista Simples foi o triplo da quantidade de ingressos do tipo Pista Premium. Nesse caso, é CORRETO afirmar que foram vendidos: a) Entre 4.000 e 5.000 ingressos da Pista Simples. b) Entre 6.000 e 7.000 ingressos da Pista Simples. c) Entre 5.000 e 6.000 ingressos da Pista Simples. d) Mais de 7.000 ingressos da Pista Simples. e) Menos de 4.000 ingressos da Pista Simples. 14. (ALBERT EINSTEIN, 2016, Questão no 37, adaptada) Em virtude do aumento dos casos de diferentes tipos de gripe que têm assolado a cidade de São Paulo, preventivamente, alguns prontos-socorros têm distribuído máscaras cirúrgicas àqueles que buscam atendimento. Todas as máscaras de um lote foram distribuídas em quatro dias sucessivos de uma Campanha de Vacinação: no primeiro dia, foi distribuído 1 8 do total; no segundo, 1 6 do total; no terceiro, o dobro da quantidade distribuída nos dois primeiros dias. Se no último dia tiverem sido distribuídas as 105 máscaras restantes, o total de máscaras de tal lote é um número compreendido entre: a) 700 e 900. b) 500 e 700. c) 300 e 500. d) 100 e 300. e) Maior que 900. 15. (UECE, 2016, Questão no 14, adaptada) Num certo instante, uma caixa-d’água está com um volume de líquido correspondente a um terço de sua capacidade total. Ao retirarmos 80 litros de água, o volume de água restante na caixa corresponde a um quarto de sua capacidade total. Nesse instante, o volume de água, em litros, necessário para encher totalmente a caixa-d’água é: a) 720 b) 740 c) 700 d) 760 e) 730 65 ↑ Sumário 16. Uma empresa de transporte de areia cobra R$ 75,00 por metro cúbico de areia fina. O valor do frete da carga, entre o ponto de distribuição de areia e o local da entrega, é de R$ 5,00 por metro cúbico de areia, por quilômetro rodado. Considere que uma encomenda de 2 metros cúbicos de areia fina foi orçada em R$ 450,00. Nessas condições, a distância entre o ponto de distribuição de areia e o local da entrega é, em quilômetros: a) 15 b) 30 c) 45 d) 60 e) 75 17. (EPCAR, 2016, Questão no 19) As idades atuais de dois irmãos são números inteiros e consecutivos. Daqui a 4 anos, a diferença entre as idades deles será 1/10 da idade do mais velho. A soma das idades desses irmãos, hoje, é um número x, tal que: a) 0 5x≤ < b) 5 6x< < c) 5 11x< < d) 10 15x< < e) 11 20x< ≤ 66 ↑ Sumário Gabarito 1. a) –2 b) –3 c) –31 d) 2 e) 11 f) 1 2 g) 1 h) 4 i) 10 j) 1 3 k) 12 l) –4 m) 5 7 n) 19 4 o) 7 p) 4 2. e) 3. 3 galinhas e 10 coelhos 4. 9 5. 50 litros 6. 96 7. d) 8. e) 9. d) 10.b) 11. a) 12. e) 13. d) 14. a) 15. a) 16. b) 17. d) 67 ↑ Sumário Capítulo 4 SISTEMAS LINEARES Síntese: Neste capítulo, você aprenderá a resolver um sistema linear simples de duas equações e duas incógnitas, utilizando dois métodos: o método da adição e o método da substituição. Na sequência, acompanhará a resolução de alguns problemas matemáticos utilizando sistemas lineares. Não deixe de resolver os exercícios ao final do capítulo e de conferir seus resultados com o gabarito. 68 ↑ Sumário RESOLUÇÃO DE SISTEMAS LINEARES 2X2 Um sistema linear de duas equações e duas incógnitas é algo como 2 5 6 , 3 x y x y + = − = em que encontrar a solução significa “encontrar” valores para x e y, que satisfazem as equações simultaneamente. Neste caso, a solução seria x = 3 e y = 0. Ao substituir x por 3 e y por 0, a igualdade é satisfeita tanto na primeira equação quanto na segunda. Dessa forma, ao finalizar a resolução de um sistema linear, você pode conferir se sua solução está correta ou não, basta substituir os resultados encontrados nas equações. São dois os métodos mais usados para resolver sistemas: o Método da Adição e o Método da Substituição. Não existe uma regra para saber qual método é mais fácil, isso varia de sistema para sistema e você perceberá com a prática qual é a melhor opção. O MÉTODO DA ADIÇÃO Para resolver um sistema linear de ordem 2×2 pelo método da adição, devemos “somar” as equações e com isso eliminar uma das incógnitas. Para facilitar o processo, podemos multiplicar ou dividir as equações do sistema por números inteiros, exceto o zero. Veja alguns exemplos: Exemplo 4.1 Resolva o sistema: 2 5 11 3 6 3 x y x y − = + = Modificaremos o sistema, multiplicando a primeira equação por –3 e a segunda por 2: ( ) ( ) 2 5 11 6 3 3 3 6 2 x y x x y = ⋅ − − = − ⇒ ⋅+ 15 33 6 y x + = − 12 6y + = 69 ↑ Sumário Somando as equações, conseguiremos eliminar a incógnita x. 27 27y = − 27 27 y − = 1y = − Encontrado o valor de uma das incógnitas, basta substituí-lo em qualquer equação do sistema e encontrar o valor da outra incógnita, neste caso, iremos substituir y = −1, na segunda equação 3x + 6y = 3. 3x + 6y = 3 3x + 6.(−1) = 3 3x − 6 = 3 3x = 9 x = 3 A solução do sistema é: ( ){ }3; 1S = − Exemplo 4.2 Resolva o sistema: 3 2 12 4 5 7 x y x y − = + = − Multiplicando e somando as equações: ( ) ( ) 3 2 12 12 4 4 7 35 x y x x y − = − ⇒ + = ⋅ − ⋅− 8 48 12 y x + = − 15 21y + = − 23 69 69 23 3 y y y = − − = = − 70 ↑ Sumário Substituindo y = –3 em 3 2 12x y− = : 3 2 ( 3) 12 3 6 12 3 6 2 x x x x − ⋅ − = + = = = A solução do sistema é: ( ){ }2; 3S = − O MÉTODO DA SUBSTITUIÇÃO Para resolver sistemas lineares de ordem 2×2 pelo método da substituição, basta isolar uma das incógnitas, em qualquer uma das equações, e substituir na outra equação. Veja alguns exemplos: Exemplo 4.3 Resolva o sistema: 5 3 3 x y x y − + = − = Vamos isolar a incógnita y na primeira equação: 5 5 3 3 x y y x x y − + = ⇒ = + − = O próximo passo será substituir a expressão encontrada na outra equação, no caso, a segunda: 3x − y = 3 3x − (5 + x) = 3 3x − 5 − x = 3 3x − x = 3 + 5 2x = 8 x = 4 71 ↑ Sumário Encontrado o valor de uma das incógnitas, basta substituí-lo em qualquer equação do sistema e encontrar a outra incógnita: y = 5 + x y = 5 + 4 y = 9 Solução: ( ){ }4;9S = Exemplo 4.4 Resolva o sistema: 2 3 21 5 28 x y x y − = − = 1) Isolando o x na segunda equação: x – 5y = 28 x = 28 + 5y 2) Substituindo-o na outra equação: 2x – 3y = 21 2 (28 + 5y) –3y = 21 56 + 10y – 3y = 21 7y = –35 Y = – 35 7 y = –5 72 ↑ Sumário 3) Substituindo o y = –5 em qualquer equação: x = 28 + 5y x = 28 + 5.(–5) x = 28 – 25 x = 3 Solução ( ){ }3; 5S = − RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS ENVOLVENDO SISTEMAS LINEARES Problema 1: Uma caneta custa o triplo de uma lapiseira. As duas juntas custam R$ 8,80. Qual é o valor de uma caneta e de uma lapiseira, separadamente? Resolução: Compreendendo e atribuindo as variáveis: Valor da caneta: x Valor da lapiseira: y Montando o sistema linear: 3 8,8 x y x y = + = Neste caso, o método da substituição será mais fácil, substituindo a expressão de x na segunda equação: x + y = 8,8 e como x = 3y, então: 3y + y = 8,8 4y = 8,8 8,8 4 y = y = 2,2 (valor da lapiseira) 73 ↑ Sumário Agora, basta utilizar qualquer equação e encontrar a outra incógnita: x + y = 8,8 x + 2,2 = 8,8 x = 8,8 – 2,2 x = 6,6 (valor da caneta) Logo, a caneta custa R$ 6,60 e a lapiseira R$ 2,20. Problema 2: Há carros e motos em um estacionamento, totalizando 36 veículos e 116 rodas. Qual é o total de carros e de motos, separadamente, neste estacionamento? Resolução: Seja x o total de carros e y o total de motos. 36 4 2 116 x y x y + = + = Utilizaremos o método da substituição novamente: Isolando uma incógnita na primeira equação: y = 36 – x Substituindo a expressão encontrada na segunda equação: 4x + 2y = 116 4x + 2(36 – x) = 116 4x + 72 – 2x = 116 4x – 2x = 116 – 72 2x = 44 x = 22 (total de carros) 74 ↑ Sumário Substituir o valor de x em qualquer equação e encontrar o valor de y: x + y = 36 22 + y = 36 y = 36 – 22 y = 14 (total de motos) Logo, no estacionamento, há 22 carros e 14 motos. Problema 3: Para montar pentágonos regulares e triângulos equiláteros, utilizei 71 palitos do mesmo tamanho. No total, consegui montar 19 figuras. Quantos pentágonos e quantos triângulos foram montados? Resolução: Total de triângulos: x Total de pentágonos: y 3 5 71 19 x y x y + = + = Resolveremos pelo método da adição, basta multiplicar a segunda equação por –3 e somar ambas as equações: 3 5 71 3 3 57 x y x y + = + − − = − 2 14 7 y y = = y = 7 (total de pentágonos) x = 12 (total de triângulos) Logo, foram montados 7 pentágonos e 12 triângulos. 75 ↑ Sumário Problema 4: Um bolão, nada convencional, para os jogos da copa do mundo de futebol funciona da seguinte forma: se o integrante acertar o placar exato de um jogo, recebe R$ 100,00; se errar, paga R$ 10,00. Sabendo que, no total, são 64 partidas e que um integrante teve um lucro de R$ 240,00, determine quantos jogos ele acertou e quantos ele errou. Resolução: Jogos com os placares corretos: x Jogos com os placares errados: y 64 100 10 240 x y x y + = − = Resolveremos pelo método da substituição: y = 64 – x Substituindo na segunda equação: 100x – 10(64 – x) = 240 100x – 640 + 10x = 240 100x + 10x = 240 +640 110x = 880 880 110 x = 8x = (total de jogos corretos) y = 64 – 8 = 56 (total de jogos errados) Logo, concluímos que foram 8 jogos corretos e 56 jogos errados. 76 ↑ Sumário Exercícios 1. Resolva os sistemas lineares a seguir: a) 2 3 21 5 28 x y x y − = − = b) 6 5 185 40 x y x y − = − − = − c) 2 5 13 2 7 23 a b a b + = − + = d) 3 4 5 3 7 4 a b a b − = − + = e) 3 12 2 5 34 x y x y + = − − = − f) 3 5 6 2 x y x y − + = − − = g) 20 40 40 5 10 50 x y x y + = − − = h) 1 11 x y x y + = − − = i) 0,6 0,866 0 0,8 0,5 5390 F P F P − = + = 77 ↑ Sumário 2. Resolva o sistema: 6 9 3 2 10 3 2 7 2 x y x y x y − + − = − + = 3. Monte um sistema linear de duas equações e duas incógnitas cuja solução seja 3x = − e 5.y = 4. Monte um sistema linear de duas equações e duas incógnitas cuja solução seja 0,5x = e 10.y= 5. Em um sítio há cavalos e galinhas e, no total, são 97 cabeças e 264 patas. Quantos são os animais de cada espécie? 6. Com apenas notas de R$ 10,00 e R$ 20,00, Letícia juntou uma quantia de R$ 610,00. Sabendo que ao todo a garota tem 38 notas, descubra quantas notas de cada tipo ela possui. 7. Certo dia, numa mesma casa de câmbio, Heloísa trocou US$ 40,00 e 20,00 € por R$ 225,00 e Pedro trocou US$ 50,00 e 40 € por R$ 336,00. Nesse dia, 1 € estava cotado em quanto? E US$ 1? 8. A soma de dois números é 14. O segundo número é o triplo do primeiro. Que números são esses? 9. No bolso de Vitória existem notas de R$ 10,00 e R$ 50,00. Ao todo, ela tem R$ 280,00 e oito notas. Quantas notas de cada valor ela possui? 78 ↑ Sumário 10. Na chácara de Natália havia galos e carneiros. Sabe-se que havia 76 patas e 30 animais. Quantos galos e quantos carneiros havia na chácara de Natália? 11. A soma de dois números inteiros é 31. Encontre os números sabendo que um excede o outro de 7 unidades. 12. Patrick cortou uma tábua de 45 cm de comprimento em pedaços de 3 cm e 2 cm. Sabendo que no final se obteve 19 pedaços, quantos eram de 3 cm e quantos eram de 2 cm? 13. (VUNESP, 2016, Questão no 85, 1ª fase) Uma imobiliária exige dos novos locatários de imóveis o pagamento de uma taxa, ao final do primeiro mês no imóvel, junto com a primeira mensalidade do aluguel. Rafael alugou um imóvel nessa imobiliária e pagou R$ 900,00 ao final do primeiro mês. No período de um ano de ocupação de imóvel, ele contabilizou gastos totais de R$ 6.950,00 com a locação. Na situação descrita, a taxa paga foi de: a) R$ 450,00 b) R$ 250,00 c) R$ 300,00 d) R$ 350,00 e) R$ 550,00 79 ↑ Sumário Gabarito 1. a) (3; –5) d) (–4; 10) g) (4; –3) b) (15; 55) e) (2; 6) h) (5; 6) c) (–1; 3) f) (2; 0) i) (4701,59; 3257,45) 2. (2; 2) 3. Resposta pessoal. Uma opção seria 2 11 3 12 x y x y − = − + = 4. Resposta pessoal. Uma opção seria 10,5 9,5 x y x y + = − = − 5. São 35 cavalos e 62 galinhas. 6. São 15 notas de R$ 10,00 e 23 notas de R$ 20,00. 7. O Euro, R$ 3,65 e o Dólar, R$ 3,80. 80 ↑ Sumário 8. Os números são 3,5 e 10,5. 9. São três notas de R$ 10,00 e cinco notas de R$ 50,00. 10. São 22 galos e oito carneiros. 11. Os números são 12 e 19. 12. São sete pedaços de 3 cm e 12 pedaços de 2 cm. 13. d) 81 ↑ Sumário Capítulo 5 EQUAÇÃO DO 2º GRAU Síntese: Neste capítulo, você aprenderá a resolver equações do 2º grau completas e incompletas, poderá treinar a utilização da fórmula resolutiva, conhecida como fórmula de Bhaskara e verificará como resolver alguns problemas matemáticos utilizando equações do 2º grau. Não deixe de resolver os exercícios ao final do capítulo e de conferir seus resultados com o gabarito. 82 ↑ Sumário EQUAÇÃO DO 2º GRAU Uma equação do 2º grau também pode ser chamada de equação quadrática e recebe este nome devido ao termo de maior grau, que é 2. A forma geral e simplificada de uma equação do 2º grau é: Os termos a, b e c são os coeficientes da equação, onde, a, b e c ∈ ℝ e a ≠ 0. a Número que acompanha o x2 b Número que acompanha o x c Termo independente ax2 + bx + c = 0 83 ↑ Sumário Resolver uma equação do 2º grau significa encontrar valores para a incógnita que satisfaça a igualdade. Esses valores são chamados de raízes da equação, zeros da equação ou simplesmente soluções da equação. Podemos encontrar até dois valores diferentes para a solução de uma equação do 2º grau. MÉTODOS DE RESOLUÇÃO São diversos os métodos para resolver uma equação do 2º grau: Equações incompletas (b = 0 ou c = 0) Isolar a incógnita, realizar a fatoração (evidência), completar quadrados etc. Equações completas Pode-se fazer a fatoração T.Q.P. (Trinômio Quadrado Perfeito), completar quadrados, usar soma e produto (recurso indicado quando a = 1) ou ainda a fórmula resolutiva. O recurso que permite resolver qualquer equação do 2º grau, independentemente de ser completa ou incompleta, é a fórmula resolutiva. Nessa fórmula, é essencial identificar corretamente os coeficientes da equação (a, b e c). 2 4 2 b b ac x a − ± − = Fórmula resolutiva: (popularmente conhecida como Fórmula de Bhaskara). 84 ↑ Sumário Na próxima sessão, iremos apresentar a resolução de equações incompletas, por meio de métodos alternativos de resolução que não necessitam da fórmula resolutiva. RESOLUÇÃO DE EQUAÇÕES DO 2º GRAU INCOMPLETAS Uma equação do 2º grau será incompleta se b = 0 ou c = 0. Vamos analisar e resolver alguns casos de resolução dessas equações: ² 3 10 0x x− + = Equação completa ² 25 0x− + = Equação incompleta (b = 0) 5 ² 10 0x x− = Equação incompleta (c = 0) 1º Caso: b = 0 Quando o coeficiente b for igual a 0 (zero), podemos resolver a equação facilmente isolando a incógnita. Exemplo 5.1 Encontre as raízes da equação 2 ² 32 0x− + = : 2 ² 32 0x− + = 2 ² 32x− = − 22 32x = 2 32 2 x = 2 16x = 85 ↑ Sumário 16x = ± 4x = ± As raízes ou a solução da equação será: S = {– 4; 4}. Observação: Note que a operação inversa de “elevar ao quadrado” é “extrair a raiz quadrada” e não podemos nos esquecer do sinal de ± (mais ou menos). Exemplo 5.2 Encontre as raízes da equação ( )2 210 100 5 7x x− = − : ( )2 210 100 5 7x x− = − 210 ² 100 35 5x x− = − 210 ² 100 35 5 0x x− − + = 215 135 0x − = 215 135x = 2 135 15 x = 2 9x = 9x = ± 3x = ± As raízes ou a solução da equação será: S = {– 3; 3}. Observação: Note que a equação inicial não estava reduzida à sua forma padrão ² 0ax bx c+ + = . Independentemente do método a ser usado, é sempre importante reduzir a equação para a forma padrão e, em seguida, iniciar a resolução. 86 ↑ Sumário Exemplo 5.3 Encontre as raízes da equação 2 23 80:x x= − + 2 2 2 2 2 2 3 80 3 80 0 4 80 0 4 80 x x x x x x = − + + − = − = = 2 2 80 4 20 20 2 5 x x x x = = = ± = ± As raízes ou a solução da equação será: S = { 2 5− ; 2 5+ }. 2º Caso: c = 0 Quando o coeficiente c for igual a 0, podemos resolver utilizando a fatoração, colocando o x em evidência. Após colocarmos corretamente o fator comum em evidência, teremos uma multiplicação com produto igual a zero. O produto em uma multiplicação será zero somente se um dos fatores for zero. Esse raciocínio permite resolver a expressão obtida. Se 0x y⋅ = , então, 0x = ou 0y = . Se ( )5 0x x⋅ − = , então, 0x = ou 5 0x − = e, então, 5x = . Se ( ) ( )2 4 0x x+ ⋅ − = , então, 2 0 2 x x + = = − ou 4 0 4 x x − = = . 87 ↑ Sumário Exemplo 5.4 Encontre as raízes da equação 25 10 0x x+ = : 25 10 0 (5 10) 0 x x x x + = + = 0x = ou 5 10 0 5 10 10 5 2 x x x x + = = − − = = − As raízes ou a solução da equação será: S = {0; –2}. Observação: Para utilizar este recurso o estudante deve saber colocar o fator comum em evidência. Note que para uma multiplicação ser igual a zero, um dos fatores deve ser zero. Exemplo 5.5 Encontre as raízes da equação ( )2 25 2 5x x x x− = − : ( ) ( ) 2 2 2 2 2 2 2 5 2 5 5 10 2 5 10 2 0 3 15 0 3 15 0 x x x x x x x x x x x x x x x x − = − − = − − − + = − = ⋅ − = 0x = ou 3 15 0 3 15 5 x x x − = = = As raízes ou a solução da equação será: S = { 0, 5 }. Exemplo 5.6 Encontre as raízes da equação ( ) ( )22 4 2 2x x x x− + = + : 88 ↑ Sumário ( ) 2 2 2 2 2 2 8 2 2 2 8 2 2 0 4 10 0 4 10 0 x x x x x x x x x x x x − − = + − − − − = − − = ⋅ − − = 0x = ou
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