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Matemática Aplicada Autoria: Carlos Henri que Dias Tema 01 Definição e Conceito de Função Tema 01 Definição e Conceito de Função Autoria: Carlos Henrique Dias Como citar esse documento: DIAS, Carlos Henrique. Matemática Aplicada: Definição e Conceito de Função. Caderno de Atividades. Valinhos: Anhanguera Educacional, 2014. Índice © 2014 Anhanguera Educacional. Proibida a reprodução final ou parcial por qualquer meio de impressão, em forma idêntica, resumida ou modificada em língua portuguesa ou qualquer outro idioma. Pág. 13 Pág. 14 Pág. 15 Pág. 14 Pág. 9Pág. 8 ACOMPANHENAWEB Pág. 3 CONVITEÀLEITURA Pág. 4 PORDENTRODOTEMA 3 Este Caderno de Atividades foi elaborado com base no livro Matemática Aplicada a Administração e Economia, do autor Afrânio Carlos Murolo, Editora Cengage Learning, 2012. (Livro-Texto n. 622). Conteúdo Nesta aula, você estudará: • A definição de função. • O cálculo de valores de funções a partir de pontos dados. • As funções crescentes e decrescentes. • A construção de gráficos de funções. • O conceito de função polinomial de grau n. Habilidades Ao final, você deverá ser capaz de responder as seguintes questões: • O que é função? • Qual a relação entre variáveis dependentes e independentes em uma função? • Qual o comportamento do gráfico das funções crescentes e decrescentes? • Como identificar o grau de uma função polinomial? CONVITEÀLEITURA 4 Definição e Conceito de Função As vendas de uma grande empresa podem ser representadas por intermédio de uma função matemática, por meio da qual se pode representar a quantidade de unidades vendidas de determinado bem ao longo dos dias, meses ou anos. Deste modo, torna-se possível, pela empresa, a programação da produção, facilitando o controle e o planejamento produtivo. O custo da energia elétrica, em uma residência, também é calculado por meio de uma função que depende do consumo de energia. Observe que, para cada consumo, existe uma única tarifa a ser cobrada. Não é possível o mesmo consumo com duas tarifas diferentes. Muitos fenômenos econômicos também utilizam funções matemáticas, por exemplo, as definições de lucro, de custo e de receita tornam-se viáveis e aplicáveis com o uso de modelos matemáticos. Uma função pode ser definida como uma lei ou regra que associa cada elemento de um conjunto A a um único elemento de um conjunto B. Ao conjunto A dá-se o nome de domínio e ao conjunto B dá-se o nome de contradomínio. Em termos de gráfico, o eixo x contém os pontos que pertencem ao domínio da função, e o eixo y contém os pontos que pertencem ao contradomínio da função. Aos valores no eixo y que estão relacionados com a função dá-se o nome de imagem. A expressão que representa uma função é formada por uma variável dependente e outra independente. Por exemplo, na função y = 2x2+5x+10, y é a variável dependente e x é variável independente. Assim, os valores obtidos por y são dependentes dos valores atribuídos a x. Lembre-se: pode-se escrever y = f(x). Exemplo 1.1: O custo C em reais da fabricação de determinado eletrodoméstico em função da quantidade x produzida pode ser dado por C= x2+20x+800. Identifique a variável dependente e a independente. Solução: C: é a variável dependente, a qual depende da quantidade x produzida. x: é a variável independente na função, representa a quantidade produzida. PORDENTRODOTEMA 5 Ainda com relação à função do exemplo anterior, observe que, se a empresa produzir 50 eletrodomésticos (x = 50), terá um custo de: C = 502 + 20 . 50 + 800 = 2500 + 1000 + 800 = 4300 reais. Pode-se também calcular o custo médio unitário de produção dos eletrodomésticos dividindo o quanto a empresa gastou para produzir os eletrodomésticos pela quantidade produzida. Nesse exemplo, divide-se C = 4300 por x = 50. Assim: Cunitário =4300 ÷ 50 = 86 reais. Isso mostra que, se a empresa deseja comercializar 50 eletrodomésticos, ela precisa vendê-los por um valor superior a R$ 86,00 para pelo menos pagar o custo de produção. A interpretação de gráficos de funções torna-se importante para a análise de resultados e futuras tomadas de decisões. Neste contexto, a compreensão do significado do termo zero de uma função é importante, já que se refere ao(s) valor(es) de x que faz f(x) = 0. Algumas funções podem ser classificadas como crescentes ou decrescentes. Veja os exemplos nas Figura 1.1 e Figura 1.2, respectivamente. Função estritamente crescente: a função f(x) é estritamente crescente se, para quaisquer x1 e x2, pertencentes ao domínio com x1 < x2, tivermos f(x1) < f(x2). Função estritamente decrescente: a função f(x) é estritamente decrescente se, para quaisquer x1 e x2, pertencentes ao domínio com x1 < x2, tivermos f(x1) > f(x2). Na prática, a função que descreve o montante de uma aplicação financeira na poupança é uma função crescente. Já a função que descreve a depreciação de um automóvel é uma função decrescente. PORDENTRODOTEMA 6 Figura 1.1 Função crescente. Figura 1.2 Função decrescente. Observe que existem funções que podem ser crescentes para algum intervalo no eixo x e decrescentes em outro intervalo. Nestes casos, não se pode classificá-las como crescentes ou decrescentes. Pode-se construir o gráfico de uma função a partir de valores preestabelecidos. Muitas vezes, não é necessário tomar muitos pontos do domínio para construir o gráfico de uma função. Na verdade, basta tomar alguns pontos para ter a noção exata do comportamento da referida função. Exemplo 1.2: Considere a situação em que a receita de uma empresa é dada por R = 2q + 3, em que q representa o número de unidades vendidas. Para montar o gráfico, utilizam-se as seguintes quantidades q vendidas: 0, 5, 10 e 15. PORDENTRODOTEMA 7 Figura 1.3 Gráfico do Exemplo 1.2. A Figura 1.3 mostra o gráfico resultante da escolha dos pontos 0, 5, 10 e 15. Para cada um destes valores, foram encontrados os respectivos valores em y, possibilitando a montagem do gráfico. No gráfico da Figura 1.3 não faz sentido considerar valores negativos para o número de quantidades vendidas, já que em termos práticos não existe quantidade negativa para as vendas. Muitas funções aplicáveis na gestão empresarial ou na contabilidade são funções polinomiais. Essas funções podem ser classificadas a partir do grau do polinômio que as descreve. Assim, uma função polinomial de grau n é descrita por um polinômio que tem grau n. Por exemplo: • f(x) = 3x4+5x2+3x+10 é uma função polinomial de grau quatro. O maior expoente que aparece na variável x do polinômio 3x4+ 5x2+3x+10 é quatro. • f(x) = 10x-45 é uma função polinomial de primeiro grau, já que o maior expoente que aparece na variável x é 1. Observe que x1 = x. A forma do gráfico de uma função polinomial também está relacionada ao grau do polinômio. Assim, por exemplo, uma função polinomial de primeiro grau sempre será uma reta, enquanto a de segundo grau será uma parábola. PORDENTRODOTEMA 8 Só Matemática • Acesse o site Só Matemática. Procure o arquivo funções1.zip. Nele, você encontrará um material completo sobre o que é função, domínio e imagem, construção de gráficos, propriedades de uma função, entre outros. Disponível em: <http://www.somatematica.com.br/emedio.php>. Acesso em: 05 mai. 2014. • Acesse também o link a seguir, que contém uma breve explicação sobre funções juntamente a um exemplo gráfico. Disponível em: <http://www.somatematica.com.br/emedio/funcao1/funcao1.php>. Acesso em: 05 mai. 2014. Brasil Escola • Acesse o site Brasil Escola. Contém um exemplo sobre função de primeiro grau, além de referência a outros sites. Disponível em: <http://www.brasilescola.com/matematica/funcao-de-primeiro-grau.htm>. Acesso em: 05 mai. 2014. Biblioteca Virtual da Anhanguera • Acesse o site da Biblioteca Virtual da Anhanguera. No campo para pesquisa digite funções. Aparecerão várias produções acadêmicas com aplicações das funçõespolinomiais. Disponível em: <http://www.anhanguera.com/bibliotecas/biblioteca-virtual/curso/ead/administracao>. Acesso em: 05 mai. 2014. ACOMPANHENAWEB 9 Arte e Matemática • Acesse o site do IMECC – UNICAMP e assista ao vídeo: Arte e Matemática. Dois amigos conversam sobre funções polinomiais, suas raízes e métodos numéricos para encontrar as raízes de um polinômio. Disponível em: <http://m3.ime.unicamp.br/recursos/1051>. Acesso em: 05 mai. 2014. Tempo: 10:20. ACOMPANHENAWEB Instruções: Agora, chegou a sua vez de exercitar seu aprendizado. A seguir, você encontrará algumas questões de múltipla escolha e dissertativas. Leia cuidadosamente os enunciados e atente-se para o que está sendo pedido. AGORAÉASUAVEZ Questão 1 Relacione situações de seu cotidiano que possam envolver o uso de funções. Discrimine o que representa a variável dependente e independente. Por exemplo, em uma conta de luz, a variável dependente é o valor a ser pago pela conta, e a variável independente é o que foi consumido de energia elétrica. 10 AGORAÉASUAVEZ Questão 2 A função polinomial f(x) = x5-20x6+10x3-15x +20 tem grau: a) 2. b) 3. c) 4. d) 5. e) 6. Atenção: As questões de 3 a 5 devem ser respondidas com base no enunciado a seguir: A função custo em certa empresa é dada pela equação C = 2250x + 3050, em que C é o total de gastos em reais com pessoal, x é o total de funcionários. Questão 3 Qual é o gasto com pessoal quando o total de funcionários é 10? a) R$ 5.300,00. b) R$ 19.450,00. c) R$ 22.500,00. d) R$ 25.550,00. e) R$ 32.750,00. 11 AGORAÉASUAVEZ Questão 4 Qual é o número de funcionários na empresa quando o gasto com pessoal é de R$ 45.800,00? a) 20. b) 19. c) 18. d) 17. e) 16. Questão 5 O custo unitário com pessoal cu é dado por Cunitário = x C . Qual é o custo unitário quando o total de funcionários é 8? a) R$ 2.431,25. b) R$ 2.531,25. c) R$ 2.631,25. d) R$ 2.731,25. e) R$ 2.831,25. 12 Questão 6 A figura mostra a evolução do lucro de uma empresa, em milhões de reais, em função do tempo t em anos: a) Determine o lucro da empresa em t=1. b) Encontre t, tal que L(t)= 11,5 milhões de reais. c) Determine o tempo t que representa o lucro máximo. Qual o lucro máximo? Questão 7 O lucro L na venda, por unidade de um produto, depende do preço p (em reais) em que ele é comercializado, e tal dependência é expressa por L = p2+25p-10. Determine o lucro quando o preço é R$ 12,00. Questão 8 O custo C em reais para a produção de q unidades de um produto é dado por C(x) = 6q+30. a) Determine o custo quando são produzidas 10 e 15 unidades. b) Esboce o gráfico da função. c) A função é crescente ou decrescente? AGORAÉASUAVEZ 13 Questão 9 A demanda q de uma mercadoria depende do preço unitário p em que ela é comercializada, e essa dependência é expressa por q = 100-3p. a) Determine a demanda quando o preço unitário é R$ 4,00 e R$ 8,00. c) Esboce o gráfico da demanda. d) A função é crescente ou decrescente? Questão 10 O custo C para a produção de q unidades de um produto é dado por C = 10q+30. O custo unitário cu para a confecção de um produto é dado por Cunitário = x C . Calcule o custo unitário quando se produz 25 unidades. Neste tema, você aprendeu sobre o conceito e a definição de funções. Além disso, você aprendeu a calcular valores de funções a partir de pontos dados e a montar o gráfico dessas funções, permitindo, assim, classificá-las em funções crescentes ou decrescentes. Você também conheceu um tipo de função muito utilizado na matemática: a função polinomial. FINALIZANDO AGORAÉASUAVEZ 14 MUROLO, Afrânio Carlos; BONETTO, Giácomo. Matemática Aplicada a Administração, Economia e Contabilidade. 2. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2012. TAN, Soo Tang. Matemática Aplicada à Administração e Economia. 5.ed. São Paulo: Pioneira, 2001. REFERÊNCIAS Depreciação: desvalorização ou perda de valor que um produto sofre com o uso ou com o passar do tempo. Domínio: o domínio de uma função f são todos os valores que pertencem ao eixo x que podem ser utilizados para o cálculo da função. Estritamente: na matemática, funções estritamente crescentes ou decrescentes são funções que mantêm o mesmo comportamento, crescente ou decrescente, para todo x que pertence ao domínio da função. Imagem: a imagem de uma função corresponde aos valores que pertencem ao eixo y quando se calcula f(x), em que x pertence ao domínio. Polinômio: é uma expressão algébrica reduzida, constituída por números e variáveis. Em um polinômio, cada variável possui um expoente e um coeficiente. GLOSSÁRIO 15 GABARITO Questão 1 Resposta: Sugestões de resposta: Gasto com combustível: a variável dependente é o valor a ser pago após o abastecimento do veículo, e a variável independente é quantidade em litros de combustível abastecida. Conta de água: a variável dependente é o valor a ser pago pela conta, e a variável independente é o consumo de água. Gasto de uma empresa com folha de pagamento: a variável dependente é o valor total de salários pagos. A variável independente é o número de funcionários da empresa. Questão 2 Resposta: Alternativa E. Observe que o polinômio associado a essa função é x5-20x6+10x3-15x+20. O maior expoente que aparece é o relativo ao monômio -20x6, ou seja, o número 6. Questão 3 Resposta: Alternativa D. Para 10 funcionários, o gasto ficará: C= 2250 . 10+ 3050 → C= 22500 + 3050 → C=25550 reais 16 Questão 4 Resposta: Alternativa B. Se o gasto com pessoal é de R$ 45.800,00, então, C = 45800. O número de funcionários correspondente a este gasto é: 45800 = 2250x+ 3050 → 45800-3050 = 2250x → 42750=2250x 42750 = x → x = 19 2250 Questão 5 Resposta: Alternativa C Quando o número de funcionários é 8, o custo será: C = 2250 . 8+ 3050 → C = 18000+ 3050 → C = 21050 reais Já o custo unitário pode ser calculado como: Cunitário = C → Cunitário = 21050 reais por unidade produzida. x 8 Questão 6 Resposta: a) L(1) = 13 milhões de reais. b) t = 3, pois L(3) = 11,5 milhões de reais. c) t = 2 anos fornece a localização do máximo. Lucro máximo 17 milhões, pois L(2) = 17. Questão 7 Resposta: L(12) = 122 + 25.12 -10= 144 +300-10 = 434 reais. 17 Questão 8 Resposta: a) C(10) =90 C(15)=120 b) Colocando no plano cartesiano os pontos obtidos, (10,90) e (15,120), tem-se: c) A função é crescente. 18 Questão 9 Resposta: a) Para p = R$4,00, q = 88. Para p = R$8,00, q = 76. b) Colocando no plano cartesiano os pontos obtidos, (4,88) e (8,76), tem-se: c) A função é decrescente. Questão 10 Resposta: C(25) = 10.25 + 30 = R$ 280,00. Então, Cu = 280/ 25 = 11,20 reais por unidade.
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