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ÁLGEBRA RADICAIS /mestreviana /canalmestreviana No capítulo de “Números Inteiros” tivemos o primeiro contato com os radicais. Vale lembrar que: nn A b b A , com n N e n 2 . Naquele capítulo, trabalhamos apenas com raízes exatas. Neste, vamos aprender as operações e propriedades. IMPORTANTE Gostaria de abordar um assunto que confunde muito os alunos do Ensino Fundamental e também no Médio. Você saberia me responder o valor de 4 ? Muitos dirão 2 ou – 2. Vamos mostrar que esse resultado é incompatível com o que estudamos no capítulo “Conjuntos”. Você concorda que 4 é um número real? Claro que sim, não é mesmo? Como vimos no capítulo sobre conjuntos, há uma correspondência biunívoca entre os elementos do conjunto IR, dos números reais e os pontos da reta numerada, ou seja, a cada número real está associado um único ponto e vice-versa. Portanto, se 4 fosse 2 ou – 2, o número real 4 estaria associado a dois pontos distintos na reta numerada, o que seria, no mínimo, contraditório! Assim sendo, quando trabalhamos com raízes de índices pares de números não negativos, devemos considerar a raiz aritmética, sem o respectivo sinal. Logo, temos 4 2 , 9 3 , 16 4 e assim por diante. Note que na definição da raiz: nn A b b A , lê-se, "se raiz n A b , então nb A ". Cuidado com a sua recíproca: n nb A A b , em que lemos: "se nb A , então n A b , só é válida para radicais com índices ímpares. Poxa, agora complicou! Não entendi nada do que você quis dizer! Calma, querido leitor, vou explicar direitinho! Pela definição: 24 2 2 4 , o que é uma definição correta! Porém 2 2 4 4 2 é uma afirmação falsa! pois, como dissemos, as raízes de índices pares são aritméticas. Muitos utilizam essa recíproca para justificar essa interpretação incorreta da definição. EXPOENTE FRACIONÁRIO Todo número elevado a um expoente fracionário é igual a um radical, cujo índice é o denominador do expoente e cujo radicando é o número elevado ao numerador do expoente. a b abx x Exemplos: a) 2 3 2 335 5 25 b) 3 3 7772 2 8 c) 5 9 5 9x x PROPRIEDADES DOS RADICAIS 1ª) Para extrair a raiz de uma potência, dividimos o expoente da potência pelo índice da radical. Exemplos: ÁLGEBRA RADICAIS /mestreviana /canalmestreviana a) 15 3 15 53a a a b) 7 14 23 3 9 Obs.: Caso a divisão não seja exata, o quociente será o expoente do fator que sairá do radical, enquanto que o resto será o expoente do fator que ficará sob o radical. n np q ra a a onde: Exemplos: a) 5 513 2 13x x x b) 3 311 3 2 33 2048 2 2 2 8 4 Obs.: Quando o expoente do fator que se encontra no radicando é menor do que o índice, tal fator não poderá ser extraído do radical. Exemplos: Os radicais abaixo não admitem extração de qualquer fator. a) 7 6x b) 23 4x y 2ª) A raiz de um produto é igual ao produto das raízes dos fatores. n n na b a b Observação Importante: No caso em que o índice n é par, os números a e b devem ser não negativos. Exemplos: a) 5 53 354x 4 x b) 33 7 7 2 23 3 3327x 27 x x x x 3x x 3ª) A raiz de uma divisão é igual à raiz do dividendo dividida pela raiz do divisor. n n n a a b b Neste caso, também é válida a observação feita na 2ª propriedade. Exemplos: a) 144 144 12 2, 4 25 525 b) 56 6 5 5 3 3 35 5 3x 3x x 3x 4y 4y 4y 4ª) Quando multiplicamos ou dividimos o índice do radical e o expoente do radicando por um mesmo número diferente de zero, a raiz não se altera. Exemplos: a) 6 6 2 34 4 2 2x x x b) 5 5x6 303 3x6 18a a a Observações Importantes: A raiz de índice par de um número negativo não é um número real. Exemplo ilustrado Supondo-se que tal procedimento fosse possível no conjunto R, teríamos, por exemplo: ÁLGEBRA RADICAIS /mestreviana /canalmestreviana 4 x x² 4! O que seria impossível no conjunto dos números reais, pois toda potência de expoente par nunca é negativa e, portanto, não há nenhum número que elevado ao quadrado, dê – 4, o que confirma a nossa observação. O número x em questão, não é um número real, e sim um número chamado de complexo, e sua determinação é objeto de estudo no Ensino Médio. RADICAIS SEMELHANTES Chamamos de radicais semelhantes àqueles que apresentam o mesmo índice e o mesmo radicando. Exemplos: São semelhantes os radicais. a) 35 x e 37 x b) 342 x y ; 34 3 x y 4 e 34 x y OPERAÇÕES COM RADICAIS I) Adição e Subtração Só podemos somar ou subtrair radicais semelhantes. Para isto, devemos conservar a parte irracional (radical) e operar algebricamente os coeficientes. Exemplos: a) 3 3 3 37 2 4 2 7 4 2 11 2 b) 5 5 5 53 a 8 a 3 8 a 5 a c) 5 2 3 2 7 2 5 3 7 2 9 2 II) Multiplicação e divisão Só podemos multiplicar ou dividir radicais que apresentem os mesmos índices. Neste caso devemos conservar o índice comum e multiplicar ou dividir os radicandos. Quando os índices forem diferentes devemos, antes de proceder tais operações, reduzi-los ao mesmo índice, como veremos em seguida às operações. Exemplos: a) 2 5 33 3 5 20 3 3 x 5 b) 323 5 75 x x x 2 III) Potência Para elevarmos um radical a um expoente. devemos conservar o índice e elevar o radicando a esse expoente. Exemplos: a) 2 25 53 3 6 55x x x x x b) 3 7 37 72 2 8 IV) Raiz Para extrair a raiz de um radical, devemos conservar o radicando e multiplicar os índices. Exemplos: a) 3 5 15a a b) 124 23 6129 9 3 3 ÁLGEBRA RADICAIS /mestreviana /canalmestreviana REDUÇÃO DE RADICAIS AO MESMO ÍNDICE Há casos, como na multiplicação e divisão de radicais, em que é necessário que os radicais possuam os mesmos índices. Quando tal fato não ocorre, devemos reduzi-los ao mesmo índice. Para isto, devemos seguir alguns procedimentos: 1°) Calculamos o MMC entre os índices. 2°) Dividimos o MMC encontrado pelo índice de cada um dos radicais. 3°) Multiplicamos cada resultado obtido pelo expoente do respectivo radicando. Exemplo: Reduzir ao mesmo índice os radicais 3 2a , a e 4 3a Resolução: Calculamos o MMC dos índices: MMC (3, 2, 4) = 12 Vamos dividir o MMC pelos índices: 12 4 3 12 6 2 12 3 4 Vamos multiplicar o índice e o expoente de cada radicando pelos quocientes encontrados, ordenadamente: 3 3 4 122 2 4 8a a a 2 62 121 1 6 6a a a 4 34 123 3 3 9a a a Eureka! Aí estão os radicais com os mesmos índices. INTRODUÇÃO DE UM FATOR EM UM RADICAL Já aprendemos no início do capítulo a extrair, quando possível, um fator de um radical. Agora vamos aprender como introduzir um fator em um radical. Neste caso, basta multiplicar o radicando do radical pelo fator elevado ao índice. n nnb a a b Exemplos: a) 23 2 2 3 18 b) 52 3 3 105y x x y RACIONALIZAÇÃO DE DENOMINADORES É matematicamente incorreto deixarmos um radical em um denominador. Por isto devemos eliminá-lo, sem, no entanto, alterar o valor da fração. Assim sendo, devemos multiplicar o numerador e o denominador da fração dada por um mesmo fator convenientemente escolhido de modo a eliminar o radical. Tal fator é chamado de fator racionalizante, e o processo que permite acabamos com o(s) radical(is) do denominador, sem alterar a fração, é chamado de racionalização. Em seguida vamos abordar os três casos mais importantes. 1° Tipo: O denominador é composto por um único radical, que tem índice 2. O fator racionalizante é o próprio radical. b b a b a aa a a ÁLGEBRA RADICAIS /mestreviana /canalmestreviana Exemplos: a) 3 3 2 3 2 22 2 2 b) 5 5 2 5 2 42 2 2 2 2 2° Tipo: O denominador é composto por um único radical de índice diferente de 2. O fator racionalizante, neste caso, tem o mesmo índice que o radical do denominador, porém o seu radicando é igual à base do radicando do radical do denominador elevada à diferença entre o índice e o seu expoente original. n nn p n p n n n np p n p p n p n n nn p n p n p n np n p n b b a b a a a a a a b a b a b a aa a Exemplos: a) 5 55 2 3 5 5 55 52 2 5 2 2 3 5 5 53 3 3 5 52 3 5 3 3 x 3 x x x a x a 3 x 3 x 3 x xx x x Nota: É óbvio, que com a prática, o leitor poderá "pular" algumas das passagens anteriores, agilizando, com isto, o processo. b) 7 4 7 7 7 7 73 3 4 5 5 5 2 5 16 28 2 2 2 3° Tipo: O denominador é composto pela soma ou diferença de radicais de índices 2. Neste caso, o fator racionalizante é o conjugado do denominador, que é obtido trocando-se o sinal entre os termos que o compõem. 2 2 c a bc a b a b a b c a b c a b a ba b Exemplos: a) 2 2 5 7 35 7 3 7 3 7 3 5 7 3 5 7 3 47 3 b) 6 7 16 7 1 7 1 7 1 6 7 1 7 1 6 RADICAL DUPLO Um radical da forma A B é chamado de radical duplo. Em alguns casos ele pode ser escrito de uma forma mais simples, em outros não. Consideremos a hipótese abaixo como viável. A B x y , com x y . O nosso objetivo será determinar, se possível, os valores de x e y. Para isto, comecemos elevando ambos os membros ao quadrado. ÁLGEBRA RADICAIS /mestreviana /canalmestreviana 2 2 A B x y A B x y 2 xy A B x y 4xy Para que dois números irracionais sejam iguais, devemos ter as partes racionais iguais e os radicandos iguais. Daí: x y A B 4xy B xy 4 Devemos encontrar dois números de soma A e produto B 4 . Lembrando do capítulo “Equações do 2° grau”, podemos compor a equação do 2° grau: x² S x P 0 B x² A x 0 4 2 B A A 4 1 4x 2 1 2A A B x 2 Fazendo-se 2A B C , temos: Como x y , concluímos que A C x 2 e A C y 2 e, portanto, A C A C A B 2 2 lembrando que 2C A B . No caso de 2A B não ser exata, o radical duplo não pode ser expresso sob a forma de radicais mais simples. Exemplos: Simplifique a) 7 13 Resolução: A = 7 e B = 13 Então: 2 2C A B 7 13 36 6 7 6 7 6 13 1 7 13 2 2 2 2 b) 11 4 6 11 96 Resolução: A = 11 e B = 96 Temos: 2 2C A B 11 96 25 5 11 5 11 5 11 4 6 2 2 8 3 2 2 3 PROCESSO DE EXTRAÇÃO DA RAIZ QUADRADA DE UM NÚMERO Exemplo ilustrativo: Extrair a raiz quadrada de 21.609 1°) Dividir o número em classes de dois algarismos, a começar pela direita (a última classe à esquerda pode ter um só algarismo). 2.16.09 2°) Procurar a raiz do maior quadrado contido na última classe à esquerda. ÁLGEBRA RADICAIS /mestreviana /canalmestreviana Escrever esta raiz à direita do número proposto; depois subtrair o seu quadrado da classe que se opera e ao lado do resto, abaixar a classe seguinte; 3°) Separar por um ponto o primeiro algarismo à direita do número assim formado e dividir a parte que resta à esquerda pelo dobro da raiz encontrada; escrevendo o quociente ao lado do dobro da raiz (tal quociente deve ser no máximo igual a 9). 4°) Verificar se o quociente é satisfeito: escreva o dobro da raiz acompanhada do quociente encontrado. Multiplique esse número pelo quociente. Subtraia esse produto do número que se opera. 5°) Se a subtração for possível, o quociente é o segundo algarismo da raiz; escrever à direita do precedente; caso contrário, o quociente deve ser diminuído de uma ou várias unidades até obtermos um produto menor ou igual ao número que está sob a raiz. 6°) Abaixar a classe seguinte ao lado do resultado da última subtração e operar sobre o número resultante, utilizando o mesmo procedimento dos itens 3°, 4° e 5°. Continuar assim até com esgotarem as classes a abaixar. Observações: 1) Depois de baixar uma classe e separar um algarismo à direita, pode acontecer que o número restante à esquerda seja inferior ao dobro da raiz obtida. Nesse caso, é preciso escrever um zero na raiz e baixar a classe seguinte. 2) Para se tirar a prova da extração da raiz quadrada, é preciso multiplicar por si mesmo o número encontrado como raiz e, se houver resto, somá-lo ao produto para obter o radicando. Assim, se n é a raiz por falta de um número x, e r é o resto encontrado, vale a relação: x n² r Exemplo: ÁLGEBRA RADICAIS /mestreviana /canalmestreviana Na determinação de raiz quadrada de um número, encontra-se 25 e resto 29. Qual era o número? Resolução: Número: x Raiz: n = 25 Resto: r = 29 x n² r 2x 25 29 x 654 RAIZ QUADRADA COM ERRO INFERIOR A 𝟏 𝐝 Obtermos a raiz quadrada de um número N "a menos de 1 d ", é o mesmo que calculá-la com erro inferior a 1 d . Para isto, devemos calcular a raiz por falta de produto 2N d , dividindo o resultado por d. Ou seja: 2N d N d Exemplos: a) Determinar a 8 menos de 0,1. Resolução: N = 8 1 1 0,1 d 10 d 10 2N d N d 28 10 800 28 8 2,8 10 10 10 Cálculos: Observação: Como a raiz não foi exata (houve resto 0 ), 28 é a raiz por falta, enquanto que 29 é a raiz por excesso. b) Determinar o valor de 18112 , com erro inferior 4. Resolução: N = 18112 1 1 1 4 d 1d 4 4 2N d N d 2 1 18112 4 1 18112 4 18112 1 16 4 4 1132 4 33 132 Cálculos: ÁLGEBRA RADICAIS /mestreviana /canalmestreviana RESTO MÁXIMO NA EXTRAÇÃO DE UMA RAIZ QUADRADA Consideremos dois números naturais consecutivos N e N + 1. Os seus quadrados são 2N e 2 N 1 , respectivamente. A diferença entre esses quadrados é 2 2N 1 N 2N 1 . Portanto, se adicionarmos 2N + 1 ao quadrado perfeito 2N , obteremos o próximo quadrado perfeito 2 N 1 . Assim sendo, o maior número que podemos adicionar a 2N sem obtermos o próximo quadrado perfeito (N+ 1), é 2N. Este é o resto máximo na extração de uma raiz quadrada. 2 2Resto máximo N 1 N 1 2N Daí, concluímos que o resto máximo, neste caso, é o DOBRO DA RAIZ. Exemplo: Na extração da raiz quadrada por falta de um número x, encontrou-se 18 e o resto foi o maior possível. Calcule o valor de x. Resolução: Resto máximo 2 18 36 2x 18 36 x 360 Observação: No caso da raiz cúbica o maior resto possível será: 3 3 2Resto máximo N 1 N 1 3N 3N Exemplo: Qual o resto máximo que podemos obter na extração da raiz cúbica de um número em que se encontra 26 como raiz? Resolução: Raiz: N = 26 Resto máximo 2 23N 3N 3 26 3 26 2106 LISTA DE EXERCÍCIOS 1) Simplifique os radicais, considerando a, b, c, x, y e z são números reais não negativos, n N e n 2 . a) 6a b) 12 4x c) 5 8x d) 3 126 e) n 2n5 f) 4 64 g) 324 h) 2500 i) 3 216 j) 3 3888 ÁLGEBRA RADICAIS /mestreviana /canalmestreviana 2) Desenvolver as potências a seguir, simplificando ao máximo o resultado. a) 1 225 b) 1 38 c) 0,516 3) Reduzir ao mesmo índice os seguintes radicais: a) 4 26 35, 9, 3 b) 3 42, 5, 3 4) Efetuar as operações abaixo, simplificando ao máximo os resultados. a) 3 4 3 b) 5 3 18 c) 4 3 2a 5) Racionalizar os denominadores abaixo: a) 1 2 b) 11 5 3 6) Escrever as raízes a seguir, sob a formade soma ou diferença de dois radicais. a) 6 11 b) 7 13 ÁLGEBRA RADICAIS /mestreviana /canalmestreviana GABARITO 1. 3. a) a³ a) 12 12 1225, 6561, 729 b) 3 x b) 12 12 1264, 625, 27 c) 5 3x x 4. d) 46 a) 12 3 e) 25 b) 30 18 f) 2 2 c) 12 a g) 18 5. h) 50 a) 2 2 i) 6 b) 5 3 2 j) 36 18 6. 2. a) 11 1 2 2 a) 5 b) 13 1 2 2 b) 2 c) 4