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4 ENSINO MÉDIO PROFESSOR MATEMÁTICA ÁLGEBRA 1_CAPA4_SER_MP_MAT_Algebra.indd 1 2/12/15 11:38 AM Função modular M A T E M Á T IC A Á L G E B R A 1Função modular M A T E M Á T IC A Á L G E B R A Função modular M A T E M Á T IC A Á L G E B R A 1 FUNÇÃO MODULAR 1 Função modular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Módulo de um número real . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Função modular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Equações modulares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Inequações modulares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Revisão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 MATEMÁTICA ÁLGEBRA Luiz Roberto Dante 2120616 (PR) 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 1 2/11/15 7:11 PM MÓDULO Função modular A Ciudad Mitad del Mundo (Cidade Metade do Mundo, em português) localiza-se em Quito, no Equa- dor. Por ela passa a linha do equador, que divide o planeta nos hemisférios norte e sul e marca a latitude 00°00'00". 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 2 2/11/15 7:11 PM REFLETINDO SOBRE A IMAGEM A coordenada geográfica definida pelo ângulo entre o plano do equador e a normal à super- fície de referência chama-se latitude. Ela pode ser medida para norte e para sul do equador: 90° sul no polo Sul (negativa) e 90° norte no polo Norte. Outra maneira de dizer isso seria: 290° e 90°. Você sabe o que é valor absoluto e o que é valor relativo? Quais são as propriedades da função modular e como é seu gráfico? www.ser.com.br P A B L O H ID A L G O – F O T O S 5 9 3 /S H U T T E R S T O C K 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 3 2/11/15 7:11 PM 4 Função modular CAPÍTULO 1 Função modular Objetivos: c Reconhecer função modular. c Aplicar o conceito de função modular na resolução de situações- -problema. Veja, no Guia do Professor, o quadro de competências e habilidades desenvolvidas neste módulo. O ato mais simples para o qual a Matemática nos dá suporte é o de contar. Medir é um dos aspectos da contagem, pois quando o fazemos também comparamos grandezas. Muitas vezes, é conveniente associarmos um sentido à medida. Esse é o caso da longitude, medida em graus, de um ponto sobre a superfície terrestre: por convenção, às longitudes consideradas a leste do meridiano de Greenwich é atribuído o sinal positivo (1), enquanto às longitudes a oeste desse meridiano é atribuído o sinal negativo (2). O meridiano de Greenwich serve de referência para estabelecer a relação entre as horas em qualquer ponto da superfície terrestre, sendo o marcador oficial de tempo que estabelece os fusos horários: cada fuso corresponde a uma faixa de quinze graus de longitude de largura, que é conta- bilizado a partir do meridiano 2 para oeste, o fuso é negativo e, para leste, positivo. Por exemplo, no horário de Brasília (hora oficial do Brasil), a cidade está localizada a 47°52'0" oeste do meridiano de Greenwich; logo, está atrasado em 3 h em relação ao distrito londrino. Entretanto, a quantidade expressa pela grandeza independe do sinal que a precede, pois este apenas indica um sentido. Assim, dizemos que essa quantidade é seu valor absoluto e, quando está acompanhada de sinal, é chamada valor relativo. Dizemos que o valor absoluto é o módulo do número. MÓDULO DE UM NÚMERO REAL O módulo ou valor absoluto de um número real r, que representamos por |r|, é considerado igual a r se r > 0 e igual a 2r se r , 0. Por exemplo: |2| 5 2, porque, nesse caso, r 5 2 e 2 . 0; |0| 5 0, porque, nesse caso, r 5 0; |22| 5 2(22) 5 2, porque r 5 22 e 22 , 0. Resumindo, podemos escrever: |r| 5 r, se r > 0 e |r| 5 2r, se r , 0 Geometricamente, o módulo de um número indica, na reta real, a distância desse número à origem (zero). �3 20 2 unidades3 unidades distância do 2 ao 0: 2 unidades → |2| 5 2 distância do 23 ao 0: 3 unidades → |23| 5 3 Veja outros exemplos: |3| 5 3 |1,5| 5 1,5 51 2 1 2 |26| 5 2(26) 5 6 − − −( )5 52 2 2 |0| 5 0 Podemos observar que o módulo de um número real qualquer nunca é negativo, ou seja, é sempre positivo ou zero. Meridiano de Greenwich Greenwich O meridiano de Greenwich, por convenção, divide o globo terrestre em ocidente e oriente, permitindo medir a longitude. Ele atravessa dois continentes e sete países (na Europa: Reino Unido, França e Espanha; e na África: Argélia, Mali, Burkina Fasso e Gana). C A S A D E T IP O S /A R Q U IV O D A E D IT O R A 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 4 2/11/15 7:11 PM Função modular M A T E M Á T IC A Á L G E B R A 5 1 Calcule o valor de: a) 2 ? |5| b) |27| 1 |22| c) |25 1 3| RESOLUÇÃO: a) 2 ? |5| 5 2 ? 5 5 10 b) |27| 1 |22| 5 7 1 2 5 9 c) |25 1 3| 5 |22| 5 2 2 Calcule: a) |x2| com x [ R b) |x5| com x [ R c) |x 23| com x [ R d) |x 22| 1 |x 26| com x , 2 e) |x 22| 1 |x 26| com x [ R RESOLUÇÃO: a) |x2| com x [ R Como x [ R ⇒ x2 > 0 e, pela definição, |x2| 5 x2. b) |x5| com x [ R se x > 0, então x5 > 0 e, pela definição, | x5 | 5 x5; se x , 0, então x5 , 0 e, pela definição, | x5 | 5 2x5. Observação: |x2| independe do sinal de x. |x5| depende do sinal de x. c) |x 2 3| com x [ R Para resolver este exercício, usamos o estudo do sinal de f(x) 5 x 2 3: 3 (raiz)2 1 x > 3 ⇒ x 2 3 > 0 ⇒ |x 2 3| 5 x 2 3 x , 3 ⇒ x 2 3 , 0 ⇒ |x 2 3| 52(x 2 3) 52x 1 3 Então, |x 2 3| 5 x 2 3 quando x > 3, e |x 2 3| 5 2x 1 3 quando x , 3. d) |x 2 2| 1 |x 2 6| com x , 2 x , 2 ⇒ x 2 2 , 0 e, pela definição, |x 2 2| 5 2(x 2 2) 5 5 2x 1 2; x , 2 ⇒ x 2 6 , 0 e, pela definição, |x 2 6| 5 2(x 2 6) 5 5 2x 1 6. Então: x , 2 ⇒ |x 2 2| 1 |x 2 6| 5 (2x 1 2) 1 (2x 1 6) 5 2x 1 1 2 2 x 1 6 5 22x 1 8. Portanto, para x , 2, temos |x 2 2| 1 |x 2 6| 5 22x 1 8. e) |x 2 2| 1 |x 2 6| com x [ R Vamos resolver este exercício de duas maneiras: 1a maneira: Nessa expressão, devemos analisar três casos: x , 2, 2 < x < 6 e x . 6 Para x , 2, já vimos no exercício anterior: |x 2 2| 1 |x 2 6| 5 22x 1 8. Para 2 < x < 6, temos x 2 2 > 0 e x 2 6 < 0. Então: |x 2 2| 1 |x 2 6| 5 (x 2 2) 1 (2x 1 6) 5 x 2 2 2 x 1 6 5 4. Para x . 6, temos x 2 2 . 0 e x 2 6 . 0. Então: |x 2 2| 1 |x 2 6| 5 (x 2 2) 1 (x 2 6) 5 2x 2 8. Logo, |x 2 2| 1 |x 2 6| 5 2x 8, se x 2 4, se 2 x 6 2x 8, se x 6 2 12x2 1 x 2,x 2 < <2 x< <2 x 2 .8,2 .se2 .x 62 .x 6 2a maneira: |x 2 2| 5 x 2, se x 2 x 2, se x 2 2 >x 22 >x 2, s2 >e x2 > 2 1x 22 1x 2 , |x 2 6| 5 x 6, se x 6 x 6, se x 6 2 >x 62 >x 6, s2 >e x2 > 2 1x 62 1x 6 , 2 2 6 6 –x + 2 –x + 6 –2x + 8 x – 2 –x + 6 4 x – 2 x – 6 2x – 8 |x – 6| |x – 2| + |x – 6| |x – 2| Logo: |x 2 2| 1 |x 2 6| 5 2x 8, se x 2 4, se 2 x 6 2x 8, se x 6 2 12x2 1 x 2,x 2 < <2 x< <2 x 2 .8,2 .se2 .x 62 .x 6 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 5 2/11/15 7:11 PM 6 Função modular Propriedades envolvendo módulo Admitiremos, sem demonstrar, algumas propriedades dos módulos: 1a) Para todo r [ R, temos |r| 5 |2r|. Exemplos: a) |7| 5 |27| ↓ ↓ 7 7 b) |24| 5 |4| ↓ ↓ 4 4 c) 1 2 5 1 2 2 ↓ ↓ 1 2 1 2 2a) Para todo x [ R, temos |x2| 5 |x|2 5 x2. Exemplos: a) Para x 5 6 ⇒ x2 5 36, |x2| 5 |36| 5 36 e |x|2 5 |6|2 5 36. b) Para x 5 0 ⇒ x2 5 0, |x2| 5 |02| 5 |0| 5 0 e |x|2 5 |0|2 5 02 5 0. c) Para x 5 25 ⇒ x2 5 25, |x2| 5 |25| 5 25 e |x|2 5 |25|2 5 52 5 25. Não é correto considerar x2 igual a x, pois isso é verdadeiro para x > 0, mas é falso para x , 0. Veja os exemplos: ⇒x 3 x 3 9 3 x2 25 5 5 5 5 ( )⇒x 4 x 4 16 4 x2 2 52 5 2 5 5 ± O correto é afirmar que: Para todo x [ R, temos x x2 5 . 3a) Para todox e y pertencentes a R, |x ? y| 5 |x| ? |y|. Exemplos: a) x 5 2 e y 5 3 ⇒ |2 ? 3| 5 |2| ? |3| |6| 5 2 ? 3 6 5 6 b) x 5 1 e y 5 22 ⇒ |1 ? (22)| 5 |1| ? |22| |22| 5 1 ? 2 2 5 2 4a) Para todo x e y pertencentes a R, |x 1 y| < |x| 1 |y|. Exemplos: a) x 5 23 e y 5 22 ⇒ |(23) 1 (22)| < |23| 1 |22| |25| < 3 1 2 5 5 5 b) x 5 23 e y 5 4 ⇒ |(23) 1 4| < |23| 1 |4| |1| < 3 1 4 1 , 7 c) x 5 4 e y 5 5 ⇒ |4 1 5| < |4| 1 |5| |9| < 4 1 5 9 5 9 d) x 5 1 e y 5 22 ⇒ |1 1 (22)| < |1| 1 |22| |21| < 1 1 2 1 , 3 c) x 5 23 e y 5 24 ⇒ |(23) ? (24)| 5 |23| ? |24| |12| 5 3 ? 4 12 5 12 Cuidado! A igualdade |2r| 5 r não é verdadeira para r , 0. Por exemplo, para r 5 25, temos |2(25)| 5 25 ou |5| 5 25, que é falso. PARA REFLETIR Compare os valores reais de x em cada uma das situações: a) x 4x 49 7.5 5x 45 5x 4x 45 59 75 59 7 b) x 49 x 49 x 7, ou sejaseja, x 7 ou x 7. 2x 42x 4 ⇒ ±9 x⇒ ±9 x ⇒ ±x 7⇒ ±x 75 5x 45 5x 49 x5 5⇒ ±5 5⇒ ±9 x⇒ ±9 x5 55 5⇒ ± x 7⇒ ±5x 75⇒ ± 5 57 o5 5u x5 5 2 PARA REFLETIR Para quaisquer números reais a e b, temos |a 2 b| 5 |b 2 a|. PARA REFLETIR 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 6 2/11/15 7:11 PM Função modular M A T E M Á T IC A Á L G E B R A 7 5a) Para todo x e y pertencentes a R, ||x|2|y|| < |x 2 y|. Exemplos: a) x 5 1 e y 5 2 ⇒ ||1| 2 |2|| < |1 2 2| |1 2 2| < 1 2 2 |21| 5 |21| 1 5 1 b) x 5 1 e y 5 22 ⇒ ||1| 2 |22|| < |1 2 (22)| |1 2 2| < |1 1 2| |21| < |3| 1 , 3 c) x 5 21 e y 5 22 ⇒ ||21| 2 |22|| < |(21) 2 (22)| |1 2 2| < |1| |21| < |1| 1 5 1 d) x 5 21 e y 5 2 ⇒ ||21| 2 |2|| < |21 2 2| |1 2 2| < |23| |21| < |23| 1 , 3 Valor de x a partir do módulo de x Analise cada um dos exemplos (com módulo de x nulo, negativo e positivo): 1o) |x| 5 0 ⇒ x 5 0 Zero é o único número real cujo módulo é igual a zero. 2o) |x| 5 23 Não existe valor real para x, pois o valor de um módulo nunca é negativo. 3o) |x| 5 6 ⇒ x 5 6 ou x 526, porque |6| 5 6 e |26| 5 6. Resumindo, podemos dizer que: |x| 5 0 ⇒ x 5 0. Não existe x [ R tal que |x| 5 a, com a , 0. |x| 5 a e a . 0 ⇒ x 5 a ou x 5 2a. PARA CONSTRUIR 1 Verifique se as afirmações são verdadeiras (V) ou falsas (F): a) 2 22 5 ( ) 2 2 2 2 2 2 V 2 25 5 5 b) |32| 5 |3|2 5 32 ( ) 3 9 3 3 3 9 3 3 3 V 2 2 2 2 2 2 2 5 5 5 5 5 5 En em C-5 H-2 1 c) 3 2 3 2( )? 2 , ? 2 ( ) ( ) ( ) 3 2 6 6 3 2 3 2 6 3 2 3 2 F ? 2 5 2 5 ? 2 5 ? 5 ? 2 , ? 2 d) 3 4 3 4( ) ( )2 ? 2 5 2 ? 2 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 3 4 12 12 3 4 3 14 12 3 4 3 4 V 2 ? 2 5 5 2 ? 2 5 ? 5 2 ? 2 5 2 ? 2 Analise e perceba a diferença entre as sentenças x 5 |7| e |x| 5 7. PARA REFLETIR As competências e habi- lidades do Enem estão indicadas em questões diversas ao longo do módulo. Se necessário, explique aos alunos que a utilidade deste “selo” é indicar o número da(s) competência(s) e habilidade(s) abordada(s) na questão, cuja área de conhecimento está diferenciada por cores (Linguagens: laranja; Ciências da Natureza: verde; Ciências Humanas: rosa; Matemática: azul). A tabela para consulta da Matriz de Referência do Enem está disponível no portal. 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 7 2/11/15 7:11 PM 8 Função modular TAREFA PARA CASA: Para praticar: 1 a 3 Distância entre dois pontos na reta real Considere a reta real representada por: 520 BADC 2425 Podemos determinar, por meio do módulo, a distância entre dois pontos dessa reta fazendo a correspondência entre os pontos da reta e os números reais: a distância entre A e B é AB 5 |5 2 2| 5 |3| 5 3; a distância entre C e D é CD 5 |(24) 2 (25)| 5 |1| 5 1; a distância entre D e A é DA 5 |2 2 (24)| 5 |6| 5 6; a distância entre B e C é BC 5 |(25) 2 5| 5 |210| 5 10. Observe que: a distância entre A e B é AB 5 |5 2 2| 5 |3| 5 3; a distância entre B e A é BA 5 |2 2 5| 5 |23| 5 3. Logo, AB 5 BA. Verifique outros exemplos e veja que esse fato ocorre sempre. De modo geral, é possível demonstrar que, na reta, se a é a coordenada do ponto A e b é a coordenada do ponto B, então a distância entre A e B pode ser escrita por |a 2 b| ou |b 2 a|, que são iguais. e) 1 2 1 2( )2 1 5 2 1 ( ) ( ) ( ) 1 2 1 1 1 2 1 2 3 1 2 1 2 F 2 1 5 5 2 1 5 1 5 2 1 5 2 1 f ) 3 5 3 5( )1 2 < 1 2 ( ) ( ) ( ) 3 5 3 5 2 2 3 5 3 5 8 3 5 3 5 V 1 2 5 2 5 2 5 1 2 5 1 5 1 2 < 1 2 g) 3 2 3 22 2 2 . 2 1 ( ) 3 2 3 2 1 3 2 1 1 3 2 3 2 F 2 2 2 5 2 5 2 1 5 2 5 2 2 2 . 2 1 h) 5 3 5 32 2 < 1 ( ) 5 3 5 3 2 5 3 8 8 5 3 5 3 V 2 2 5 2 5 1 5 5 2 2 < 1 2 Determine os possíveis valores reais de x nos seguintes casos: a) x 5 |26| x 5 6 b) |x| 5 26 Não existe valor real para x. c) |x| 5 6 x 5 6 ou x 5 26 d) x 5 |6| x 5 6 e) x 255 x 5 5 f ) x2 5 25 x 5 5 ou x 5 25 g) |x| 5 |3| x 5 3 ou x 5 23 h) |x| 5 |24| x 5 4 ou x 5 24 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 8 2/11/15 7:11 PM Função modular M A T E M Á T IC A Á L G E B R A 9 FUNÇÃO MODULAR Dado um número real x, sempre existe |x| e seu valor é único. Temos, então, uma função de R em R que será chamada função modular. Definição de função modular Denomina-se função modular a função f, de R em R, tal que f(x) 5 |x|, ou seja: ( ) f x x , para x 0 x, para x 0 5 > 2 , Gráfico da função modular Vamos construir o gráfico da função f(x) 5 |x|: se x > 0 ⇒ f(x) 5 |x| 5 x 2 1 0 1 2 y x x y 5 f(x) 0 0 1 1 2 2 se x , 0 ⇒ f (x) 5 |x| 52x x y 5 f(x) 21 1 22 2 2 1 02122 y x Colocando as duas condições num só gráfico, temos o gráfico de f(x) 5 |x|: D(f) 5 R Im(f) 5 R 1 2 1 0 1 22122 y x Observação: Podemos construir o gráfico de f(x) 5 |x| a partir do gráfico de g(x) 5 x usando o conceito de reflexão. A reflexão de um ponto (x, y) em torno do eixo x é o ponto (x, 2y). Assim, a reflexão de um gráfico em torno do eixo x é: Re� exão em torno de x 0 y x 0 y x Ou seja, os valores de f(x) negativos tornam-se positivos e vice-versa. 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 9 2/11/15 7:11 PM 10 Função modular No caso dos gráficos de funções modulares do tipo f(x) 5 |g(x)|, podemos obtê-los fazen- do a reflexão da parte do gráfico de g(x) cujas imagens são negativas. Assim: Re� exão em torno de x 2 1 21 21 0 1 2 y x Parte do gráfico que vai sofrer reflexão 2 1 2122 0 1 2 y x Outro conceito útil na elaboração de gráficos é o conceito de translação. Veja estes outros gráficos: 2 y x g(x) = |x| + 2 22 y x h(x) 5 |x| 2 2 g(x) = |x| + 2 h(x) = |x| 2 2 f(x) = |x| 22 2 0 y x 2 y x r(x) = |x 2 2| 22 0 y x s(x) = |x + 2| s(x) = |x + 2| r(x) = |x 2 2| f(x) = |x| 22 20 y x t(x) = |x 2 3| + 1 1 3 y x u(x) = |x + 1| 2 3 21 23 0 y x t(x) = |x 2 3| + 1 1 3 y x 21 23 f(x) = |x| u(x) = |x + 1| 2 3 10 De modo geral, podemos perceber que: O gráfico de uma função g(x) 5 |x| 1 k é congruente ao de f(x) 5 |x|, porém transladado para cima (quando k . 0) ou para baixo (quando k , 0). O número de unidades do deslocamento é o valor absoluto de k. O gráfico de uma função h(x) 5 |x 2 m| é congruente ao de f(x) 5 |x|, porém transladado para a direita (quando m . 0) ou para a esquerda (quando m , 0). O número de unidades do deslocamento é o valor absoluto de m. O gráfico de uma função p(x) 5 |x 2 m| 1 k é congruente ao de f(x) 5 |x|, porém transladado para a direita ou para a esquerda (m . 0 ou m , 0) e para cima ou para baixo (k . 0 ou k , 0). O número de unidades dos deslocamentos são os valores absolutos de m e de k, respectivamente. Analise a sentença e o gráfico de g(x) e de h(x) em relação a f(x) 5 5 |x|. Analise a sentença e o gráfico de r(x) e de s(x) em relação a f(x) 5 5 |x|. Analise a sentença e o gráfico de t(x) e de u(x) em relação a f(x) 5 5 |x|. PARA REFLETIR 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 10 2/11/15 7:11 PM Função modular M A T E M Á T IC A Á L G E B R A 11 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 3 Construa o gráfico da funçãof(x) 5 |x 2 2| 2 1. RESOLUÇÃO: Em questões que peçam a construção de gráficos, podemos recorrer a dois caminhos: 1o caminho: utilizando translações O gráfico de g(x) 5 |x| é: y 0 x g(x) O gráfico de h(x) 5 |x 2 2| é congruente ao de g(x), porém transladado de 2 unidades para a direita: 0 x 2 2 h(x) y O gráfico de f(x) 5 |x 2 2| 2 1 é congruente ao de h(x), po- rém transladado de 1 unidade para baixo: y 0 x 1 2 f(x) 21 Partindo do gráfico de g(x) 5 |x| fazemos uma transla- ção de 2 unidades para a direita seguida de uma trans- lação de 1 unidade para baixo e obtemos o gráfico de f(x) 5 5 |x 2 2| 2 1. PARA REFLETIR 2o caminho: utilizando a definição de módulo Vamos escrever f(x) usando sentenças sem módulo: x > 2 ⇒ x 2 2 > 0 ⇒ f(x) 5 |x 2 2| 2 1 5 x 2 2 2 1 5 x 2 3 x , 2 ⇒ x 2 2 , 0 ⇒ f(x) 5 |x 2 2| 2 1 5 2(x 2 2) 2 1 5 5 2x 1 1 f(x) x 3, se x 2 x 1, se x 2 5 2 >x 32 >x 3, s2 >e x2 > 2 1x 12 1x 1 , Usaremos as retas dos gráficos das duas funções afins para obter o gráfico de f(x): x > 2 x y 5 x 2 3 2 21 3 0 x , 2 x y 5 2x 1 1 1 0 0 1 x y 2 1 0 y 5 2x 1 1 21 y 5 x 2 3 Gráfico de f(x) 5 |x 2 2| 2 1 y x 1 0 2 3 1 21 D(f ) 5 R Im(f ) 5 {y [ R | y > 21} 4 Construa o gráfico da função f(x) 5 |x 2 1| 1 |x 2 3|. RESOLUÇÃO: x 3 x 1 x 1 x 3 x 3 ⇒ x 3>x 3 2 52 5x 12 5x 1 x 12x 1 2 52 5x 32 5x 3 x 32x 3 f(x) 5 (x 2 1) 1 (x 2 3) 5 x 2 1 1 x 2 3 5 2x 2 4 1 x 3 x 1 x 1 x 3 x 3( )x 3( ) ⇒ − < ,1 x< ,1 x 2 52 5x 12 5x 1 x 12x 1 2 52 5x 32 5x 3 2 5( )2 5x 3( )2 5x 32 5( ) 2 1x 32 1x 3 f(x) (x 1) ( x 3) x 1x 1 x 3x 3 25 2(x5 2 1 2( x1 2( x 2 53)2 5 2 2x 12 2x 1 2 5x 32 5x 3 ⇒ 2 52 52 2 5 2 2 52 52 2 5 2 x 1,x 1 x 12 5x 12 5 (x2 2(x2 2 1) x 11x 1 x 32 5x 32 5 (x2 2(x2 2 3) x 31x 3 f(x) 5 (2x 1 1) 1 (2x 1 3) 5 22x 1 4 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 11 2/11/15 7:11 PM 12 Função modular Então, f (x) 2x 4, se x 3 2, se1 x 3 2 4, se x 1 5 2 >4,2 >se2 >x 32 >x 3 < ,1 x< ,1 x 2 12 42 12 4 , Gráficos de funções cujas sen- tenças têm mais de um módulo devem ser feitos pela definição. PARA REFLETIR x > 3 x y 5 2x 2 4 3 2 4 4 1 < x , 3 x y 5 2 1 2 2 2 x , 1 x y 5 22x 1 4 1 2 2 2 Gráfico de f(x) 5 |x 2 1| 1 |x 2 3|: y x10 3 4 2 4 6 21 D(f ) 5 R Im(f ) 5 {y [ R | y > 2} 5 Construa o gráfico de f(x) 5 |x2 2 4|. RESOLUÇÃO: 1a maneira: utilizando a definição Fazendo o estudo do sinal de x2 2 4, temos: 22 2 2 1 1 Então: x < 22 ou x > 2 ⇒ x2 2 4 > 0 ⇒ f(x) 5 |x2 2 4| 5 x2 2 4 22 , x , 2 ⇒ x2 2 4 , 0 ⇒ f(x) 5 |x2 2 4| 5 2(x2 2 4) 5 5 x2 1 4 Podemos escrever f(x) 5 |x2 2 4| como: f(x) x 4, para x 2 ou x 2 x 4, para x 2 x 2 2x 42x 4 2x 42x 4 5 2 <x 42 <x 4, p2 <ar2 <a x2 <2 <2 o2 <u x2 < 2 1x 42 1x 4x 42x 42 12 12 2 ,2 x2 ,2 x , Construímos os gráficos dessas duas funções quadráticas, de mesmas raízes e concavidades opostas. O gráfico de f(x) será obtido a partir destas parábolas: x y 22 24 4 2 y 5 x2 2 4 y 5 2x2 1 4 x y 22 4 2 f(x) 5 |x2 2 4| 2a maneira: utilizando reflexões O gráfico de g(x) 5 x2 2 4 é: x y 22 24 2 Para se obter o gráfico de f(x) 5 |g(x)| a partir do gráfico de g(x), devemos fazer uma reflexão em torno do eixo x da parte do gráfico de g(x) cujas imagens são negativas: x y 22 24 2 Re� exão em torno de x 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 12 2/11/15 7:11 PM Função modular M A T E M Á T IC A Á L G E B R A 13 TAREFA PARA CASA: Para praticar: 4 a 7 Para aprimorar: 1 a 4 x y 22 4 2 Re� exão em torno de x Dessa forma, o gráfico de f(x) 5 |x2 2 4| é: x y 22 4 2 6 Construa o gráfico da função f dada por f(x) x ,x , para 2 x 2 x, para x 2 4, para x 2 5 2 ,2 x2 ,2 x < x 2<2x 2 x 2.x 2 RESOLUÇÃO: x y 22 4 22 2 3 (UFRGS-RS) A intersecção dos gráficos das funções f e g, de- finidas por f(x) 5 |x| e g(x) 5 12 |x|, os quais são desenhados no mesmo sistema de coordenadas cartesianas, determina um polígono. A área desse polígono é: c a) 0,125. b) 0,25. c) 0,5. d) 1. e) 2. Considere a figura a seguir. x y 1 0 g(x) 5 1 2 |x| f(x) 5 |x| 1 2 1 2 As abscissas dos pontos de intersecção dos gráficos de f e de g são tais que: ⇔ ⇔ ⇔ ±f(x) g(x) | x | 1 | x | | x | 1 2 x 1 2 .5 5 2 5 5 Logo, como o gráfico da função g corresponde ao gráfico da função h(x) 5 2|x|, deslocado de uma unidade no sentido positivo do eixo das ordenadas, obtemos a figura acima. É fácil ver que o polígono determinado pelos gráficos de f e de g é um quadrado cuja diagonal mede 1. Portanto, a área desse quadrado é igual a 5 1 2 0,5. 2 En em C-2 H-7 En em C-2 H-8 4 (Fuvest-SP) Seja f(x) 5 [ R|x| 1, x∀2 , e considere também a função composta g(x) 5 f(f(x)), [ R∀x . a) Esboce o gráfico da função f, indicando seus pontos de intersecção com os eixos coordenados. |x| |x| 2 1 x y 1 (1, 0), (21, 0) e (0, 21) 21 21 b) Esboce o gráfico da função g, indicando seus pontos de intersecção com os eixos coordenados. | |x| 2 1| 2 1 | |x| 2 1| x y 2 (22, 0), (2, 0) e (0, 0) 22 c) Determine os valores de x para os quais g(x) 5 5. ⇔ ⇔ ⇔ ⇔ ⇔ ± ⇔ 2 2 5 2 5 2 5 5 5 2 52 5 2 x 1 1 5 x 1 6 x 1 6 x 7 x 7 x 1 6 x 5 (não convém) S 5 {27, 7} PARA CONSTRUIR 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 13 2/11/15 7:11 PM 14 Função modular EQUAÇÕES MODULARES Equações modulares são aquelas em que a variável aparece dentro de módulos. Para resolvê-las, é útil relembrar algumas propriedades envolvendo módulos. EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 7 Resolva as equações: a) |3x 2 1| 5 25 b) |x2 2 x 2 1| 5 1 c) |2x 2 1| 5 x 1 3 d) |x2| 2 9|x| 2 10 5 0 e) x ? |x| 2 x 5 2 RESOLUÇÃO: a) |3x 2 1| 5 25 Não existe módulo com valor negativo; logo, não existe va- lor real para x. S 5 ∅ Não há intersecção entre os gráficos; logo, a equação não tem solução. Graficamente: b) |x2 2 x 2 1| 5 1 ⇔ x2 2 x 2 1 5 1 ou x2 2 x 2 1 5 21 x2 2 x 2 1 5 1 x2 2 x 2 2 5 0 Δ 5 9 x' 5 2 e x" 5 21 S 5 {21, 0, 1, 2} c) |2x 2 1| 5 x 1 3 Condição: x 1 3 > 0 ⇒ x > 23 (o módulo de um número real é sempre positivo ou nulo) |2x 1 1| 5 x 1 3 ⇔ 2x 2 1 5 x 1 3 ou 2x 2 1 5 2(x 1 3) (definição de módulo) Resolvendo as equações, temos: 2x 1 1 5 x 1 3 ⇒ 2x 2 x 5 3 1 1 ⇒ x 5 4 (satisfaz a condição x > 23) 2x 2 1 5 2x 2 3 ⇒ 2x 1 x 5 23 1 1 ⇒ 3x 5 22 ⇒ ⇒ x 2 3 52 (satisfaz a condição x > 23) S 2 3 , 4 5 25 2 d) |x2| 2 9|x| 2 10 5 0 ⇒ |x|2 2 9|x| 2 10 5 0 Fazendo |x| 5 y, com y > 0, temos: y2 2 9y 2 10 5 0 Δ 5 121 y' 5 10 e y" 5 21 (esse valor não convém) Como |x| 5 y e y 5 10: |x| 5 10 ⇔ x 5 10 ou x 5 210 S 5 {210, 10} e) x ? |x| 2x 5 2 Vamos analisar dois casos: x > 0 e x , 0. x > 0 ⇒ |x| 5 x Daí: x ? |x| 2 x 5 2 ⇒ x ? x 2 x 5 2 ⇒ x2 2 x 2 2 5 0 Δ 5 9 x' 5 2 (serve, pois 2 > 0) e x'' 5 21 (não serve, pois 21 , 0) x , 0 ⇒ |x| 5 2x Daí: x ? |x| 2 x 5 2 ⇒ x(2x) 2 x 5 2 ⇒ 2x2 2 x 2 2 5 0 Δ 5 27 (não existem raízes reais) Logo, S 5 {2}. 8 Resolva a equação |x 2 2| 1 | x 1 1| 5 7. RESOLUÇÃO: f(x) 5 x 2 2 22 1 x > 2 ⇒ x 2 2 > 0 ⇒ |x 2 2| 5 x 2 2 x , 2 ⇒ x 2 2 , 0 ⇒ |x 2 2| 5 2x 1 2 g(x) 5 x 1 1 212 1 x > 21 ⇒ x 1 1 > 0 ⇒ | x 1 1| 5 x 1 1 x , 21 ⇒ x 1 1 , 0 ⇒ | x 1 1| 5 2x 2 1 Então: x 1 x 2 x 2 x 1 x 1 x 2 x 1 7 2x 6 x 3 ⇒ ⇒ ⇒ ⇒x 2⇒ ⇒x 1⇒ ⇒7 2⇒ ⇒7 2 ⇒ x 1,2x 1 2 52 5x 22 5x 2 2 1x 22 1x 2 1 51 5x 11 5x 1 2 2x 12 2x 1 2 1x 22 1x 2⇒ ⇒2 1⇒ ⇒x 2⇒ ⇒2 1x 22 1⇒ ⇒⇒ ⇒2 2⇒ ⇒x 1⇒ ⇒2 2x 12 2⇒ ⇒7 25 27 2⇒ ⇒5 2⇒ ⇒7 2⇒ ⇒7 25 25 2⇒ ⇒ 5 5x 65 5x 6 x 35 5x 3⇒5 5x 32x 3 (serve, pois 23 , 21) 1 x 2 x 2 x 2 x 1 x 1 x 2 x 1 7 3 7 ⇒ ⇒ ⇒ ⇒x 2⇒ ⇒x 1⇒ ⇒7 3⇒ ⇒7 3 2 <1 x2<1 x , 2 52 5x 22 5x 2 2 1x 22 1x 2 1 51 5x 11 5x 1 x 11x 1 2 1x 22 1x 2⇒ ⇒2 1⇒ ⇒x 2⇒ ⇒2 1x 22 1⇒ ⇒1 1x 11 1x 1⇒ ⇒1 1⇒ ⇒x 1⇒ ⇒1 1x 11 1⇒ ⇒5 57 35 5⇒ ⇒5 5⇒ ⇒7 3⇒ ⇒7 35 5⇒ ⇒ (falso) x 2 x 2 x 2 x 1 x 1 x 2 x 1 7 2x 8 x 4 ⇒ ⇒⇒ ⇒⇒ ⇒⇒ ⇒⇒ ⇒⇒ ⇒⇒ ⇒ ⇒ ⇒7 2⇒ ⇒7 2x 8⇒ ⇒x 2>x 2 2 52 5x 22 5x 2 x 22x 2 1 51 5x 11 5x 1 x 11x 1 2 1x 22 1x 2 1 5x 11 5x 1 5 5x 45 5x 4⇒ ⇒5 5x 8⇒ ⇒5 5x 85 5⇒ ⇒ (serve, pois 4 > 2) Logo, S 5 {23, 4}. x2 2 x 2 1 5 21 x2 2 x 5 0 x(x 2 1) 5 0 x' 5 0 e x" 5 1 x y 1 22 21 021 1 2 y 5 |3x 2 1| 22 23 2 24 25 y 5 25 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 14 2/11/15 7:11 PM Função modular M A T E M Á T IC A Á L G E B R A 15 TAREFA PARA CASA: Para praticar: 8 a 10 Para aprimorar: 5 e 6 PARA CONSTRUIR 5 (ITA-SP) O produto das raízes reais da equação |x2 2 3x 1 2| 5 5 |2x 2 3| é igual a: a a) 25. b) 21. c) 1. d) 2. e) 5. 6 Resolva |x2 1 2x 2 2| 5 | x2 2 x 2 1| algébrica e graficamente. |x2 1 2x 2 2| 5 |x2 2 x 2 1| ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ x 2x 2 x x 1 3x 1 x 1 3 x 2x 2 x x 1 2x x 3 0 x 3 2 ou x 1 2 2 2 2 2 1 2 5 2 2 2 5 1 2 5 2 1 1 1 2 5 5 2 5 Então, { }S 32, 1 3 , 1 .5 2 Graficamente: t�Z�5 x2 1 2x 2 2 x2 1 2x 2 2 5 0 ⇒ x 5 21 1 3 ou x 5 21 2 3 Vértice: (21, 23) t�Z�5 x2 2 x 2 2 x2 2 x 2 1 5 0 ⇒ + x 1 5 2 ou x 1 5 2 5 5 2 Vértice: − 1 2 , 5 4 Logo: x y –1–2–3 1 2 30 3 1 2 En em C-5 H-2 1 x2 2 3x 1 2 5 2x 2 3 ⇔ x2 2 5x 1 5 5 0, temos o produto das raízes igual a 5. x2 2 3x 1 2 5 22x 1 3 ⇔ x2 1 x 2 1 5 0, temos o produto das raízes igual a 21. Logo, o produto total das raízes é 21 ? 5 5 25. INEQUAÇÕES MODULARES Inequações modulares são inequações que envolvem variável em módulo. Veja alguns exemplos: |x| < 7 |3x 2 1| . 4 |x 1 2| Þ 5 |x2 2 1| . 22 |x 2 3| , x Vamos analisar algumas desigualdades que podem ser resolvidas usando apenas a definição de módulo: I) |x| > 24 ⇒ S 5 R (todo número real tem módulo maior ou igual a 0 e, portanto, maior ou igual a 24) II) |x| < 24 ⇒ S 5 [ (não existe número real com módulo negativo) III) |x| > 0 ⇒ S 5 R IV) |x| . 0 ⇒ S 5 R* V) |x| , 0 ⇒ S 5 [ VI) |x| < 0 ⇒ S 5 {0} VII) |x| , 4 ⇒ S 5 {x [ R | 24 , x , 4} 24 4 x Números com módulo menor do que 4 VIII) |x| . 4 ⇒ S 5 {x [ R | x , 24 ou x . 4} 24 4 x Números com módulo maior do que 4 Pelos dois últimos casos (VII e VIII) podemos escrever que: Dado o número real a . 0, temos: |x| , a ⇒ 2a , x , a |x| , a ⇒ x , 2a ou x . a Justifique as conclusões de III, IV, V e VI. Pense nas soluções das inequa- ções: |x| < 3 |x| > 3 PARA REFLETIR 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 15 2/11/15 7:11 PM 16 Função modular EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 9 Resolva as seguintes inequações em R: a) |x 2 3| , 7 b) |x 2 1| > 5 c) |5x 2 3| < 22 d) 2 , | x 2 1| , 4 e) |x 2 6| < x f ) |x 2 3| 1 |x| . 5 RESOLUÇÃO: a) |x 2 3| , 7 ⇔ 27 , x 2 3 , 7 (pela propriedade) 27 , x 2 3 , 7 ⇒ 27 1 3 , x , 7 1 3 ⇒ 24 , x , 10 Graficamente: 24 10 x S 5 {x [ R | 24 , x , 10} b) |x 2 1| > 5 ⇔ x 2 1 > 5 ou x 2 1 < 25 (pela propriedade) x 1 5 x 6 x 1 5 x 4 ⇒5 x⇒5 x ⇒5 x⇒5 x 2 >x 12 >x 1 > 2 <x 12 <x 1 2 <5 x2 <5 x⇒5 x2 <⇒ 2 Fazendo a união, vamos obter a solução por meio do se- guinte quadro: 6 24 24 6 I II S S 5 {x [ R | x < 24 ou x > 6} c) |5x 2 3| < 22 Todo módulo é maior ou igual a zero; portanto, nunca pode ser menor ou igual a 22. Logo, S = [. d) 2 , | x 2 1| , 4 equivale ao sistema x 1 4 x 1 2 2 ,2 ,x 12 ,x 1 2 ,2 ,x 12 ,x 1 I | x 2 1| , 4 ⇔ 24 , x 2 1 , 4 ⇔ ⇔ 24 1 1 , x , 4 1 1 ⇔ 23 , x , 5 II | x 2 1| . 2 ⇔ x 2 1 . 2 ou x 2 1 , 22 ⇔ ⇔ x . 3 ou x , 21 A solução será dada pela intersecção dos resultados obtidos: 5 23 23 21 53 21 3 I II S S 5 {x [ R | 23 , x , 21 ou 3 , x , 5} Como seria o conjunto solução do item d da questão 9: a) em Z? b) em N? PARA REFLETIR e) |x 2 6| < x Nesse caso, temos de resolver a inequação em três situa- ções: para x , 0, x 5 0 e x . 0. A solução da inequação será dada pela união das soluções de cada uma. x 0 x 6⇒ ⇒⇒ ⇒⇒ ⇒x 6⇒ ⇒x⇒ ⇒, 2, 2x 0, 2x 0 x 6, 2⇒ ⇒, 2⇒ ⇒, 2x 6⇒ ⇒, 2x 6, 2⇒ ⇒<⇒ ⇒<⇒ ⇒ não existe valor para x (o mó- dulo nunca é menor ou igual a um número negativo) S 1 5 [ x 5 0 ⇒ |0 2 6| < 0 ⇒ 6 < 0 (impossível) S 2 5 [ x 0 x 6 x x x 6 x⇒ ⇒⇒ ⇒⇒ ⇒x 6⇒ ⇒x x⇒ ⇒x x ⇒. 2. 2x 0. 2x 0 x 6. 2⇒ ⇒. 2⇒ ⇒. 2x 6⇒ ⇒. 2x 6. 2⇒ ⇒< 2x x< 2x x⇒ ⇒< 2⇒ ⇒x x⇒ ⇒x x< 2< 2⇒ ⇒ < 2 <x 6< 2 <x 6 [ R x 6 x x 3 x 6 x 0 6 x ⇒ ⇒x x⇒x x ⇒ ⇒x 0⇒ ⇒x 0 6 x⇒ ⇒6 x 2 >x 62 >x 6 2 >x x2 >⇒2 >x x⇒x x2 >⇒ 2 <x 62 <x 6 <⇒ ⇒<⇒ ⇒ As condições x . 0, x > 3 e x [ R simultaneamente nos dão S 3 5 {x [ R | x > 3}. Temos, então, S 1 5 [, S 2 5 [ e S 3 5 {x [ R | x > 3}. A solução da inequação é dada por S 1 ø S 2 ø S 3 5 {x [ R | x > 3}. f ) |x 2 3| 1 |x| 5 5 f(x) 5 x 2 3 32 1 x > 3 ⇒ x 2 3 > 0 ⇒ |x 2 3| 5 x 2 3 x , 3 ⇒ x 2 3 , 0 ⇒ |x 2 3| 5 2x 1 3 g(x) 5 x 02 1 x > 0 ⇒ |x| 5 x x , 0 ⇒ |x| 5 2x Então: ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ 2 52 5 2 1 2 1⇒ ⇒2 1⇒ ⇒2 .⇒ ⇒2 .⇒ ⇒ 2 .⇒ ⇒2 .⇒ ⇒2 .⇒ ⇒2 .⇒ ⇒ , 2 x 0,x 0 x 32 5x 32 5 x 32 1x 32 1 x xx x5 2x x x 3⇒ ⇒x 3⇒ ⇒2 1x 3⇒ ⇒2 1⇒ ⇒x 3⇒ ⇒x 32 1 x 5⇒ ⇒x 5⇒ ⇒2 .x 5⇒ ⇒2 .⇒ ⇒x 5⇒ ⇒x 52 . 2x⇒ ⇒2x⇒ ⇒2 .2x2 .⇒ ⇒2 .2x⇒ ⇒2x2 . 2 x⇒ ⇒2 x⇒ ⇒ 1 S 1 = {x [ R | x , 21} I II I II ↓ Negativo ↓ Positivo 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 16 2/11/15 7:11 PM Função modular M A T E M Á T IC A Á L G E B R A 17 0 x 3 x 3 x 3 x xx x x 3 x 5 3 5 S2 ( )impo( )ssí( )ve( )ssívessí( )vel( ) ⇒ ⇒ ⇒x 3⇒ ⇒x 5⇒ ⇒ ⇒ ∅ < ,0 x< ,0 x 2 52 5x 32 5x 3 2 1x 32 1x 3 x x5x x 2 1x 32 1x 3⇒ ⇒2 1⇒ ⇒x 3⇒ ⇒2 1x 32 1⇒ ⇒1 .x 51 .x 5⇒ ⇒1 .⇒ ⇒x 5⇒ ⇒1 .x 51 .⇒ ⇒ 3 5.3 5 5 x 3 x 3 x 3 x xx x x 3 x 5 2x 8 x 4 S x3S x3S x{ }[{ }R{ }S x{ }S x | x{ }4{ } ⇒ ⇒ ⇒x 3⇒ ⇒x 5⇒ ⇒ ⇒ ⇒2x⇒ ⇒8 x⇒ ⇒8 x x 3>x 3 2 52 5x 32 5x 3 x 32x 3 x x5x x 2 1x 32 1⇒ ⇒2 1⇒ ⇒x 3⇒ ⇒2 1x 32 1⇒ ⇒x 5.x 5x 5⇒ ⇒.x 5.⇒ ⇒ . .8 x. .⇒ ⇒. .⇒ ⇒8 x⇒ ⇒8 x. .. .⇒ ⇒ S x5 .S x{ }5 .{ }[{ }5 .5 .{ }R{ }5 .5 .{ }S x{ }S x5 .5 .{ }| x{ }5 .5 .{ } Logo: S 1 ø S 2 ø S 3 5 {x [ R | x ,21 ou x . 4}. 10 Determine o domínio das funções: a) f (x) 1 x 2 3 5 2 22 2x 22 2x 2 b) f (x) 5 x5 x 35 25 25 x5 25 x 2 RESOLUÇÃO: a) 1 x 2 32 22 2x 22 2x 2 só é possível em R se: |x 2 2| 2 3 Þ 0. |x 2 2| 2 3 Þ 0 ⇒ |x 2 2| Þ 3 ⇒ x 2 2 Þ 3 e x 2 2 Þ 23 ⇒ ⇒ x Þ 5 e x Þ 21 Logo, D(f) 5 {x [ R | x Þ 5 e x Þ 21}. Por que de |x 2 2| Þ 3 deduzi- mos x 2 2 Þ 3 e x 2 2 Þ 23, e não x 2 2 Þ 3 ou x 2 2 Þ 23? PARA REFLETIR b) 5 x5 x 32 25 x2 25 x5 x2 2 só é possível em R se: 5 2 |x 2 3| > 0. 5 2 |x 2 3| > 0 ⇒ 2|x 2 3| > 25 ⇒ |x 2 3| < 5 ⇒ ⇒ 25 < x 2 3 < 5 ⇒ 25 1 3 < x < 5 1 3 ⇒22 < x < 8 Logo, D(f ) 5 {x [ R | 22 < x < 8}. PARA CONSTRUIR 7 (ESPCEX-SP) Se [ RY {y | 6y 1 5y 10},5 2 > 2 então: c a) Y , 1 6 ∞ 5 2 b) Y 5 {21} c) Y 5 R d) Y 5 [ e) 1 6 , ∞ 1 8 Explicite o domínio D das seguintes funções: a) f (x) 1 x 10 5 2 |x| 2 10 Þ 0 ⇒ |x| Þ 10 ⇒ x Þ 10 e x Þ 210 D 5 {x [ R | x Þ 10 e x Þ 210} b) g(x) 2 x 1= − + 2 2 |x 1 1| > 0 ⇒ |x 1 1| < 2 ⇒ 22 < x 1 1 < 2 ⇒ 23 < x < 1 D 5 {x [ R | 23 < x < 1} c) h(x) x 1 15 2 2 |x 2 1| 2 1 > 0 ⇒ |x 2 1| > 1 ⇒ x 2 1 > 1 ou x 2 1 < 21 ⇒ ⇒ x > 2 ou x < 0 D 5 {x [ R | x < 0 ou x > 2} d) i(x) x x 3 5 2 |x| 2 3 . 0 ⇒ |x| . 3 ⇒ x . 3 ou x , 23 D 5 {x [ R | x , 23 ou x . 3} { } ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ R , 2 2 > 2 2 1 > 2 2 >2 < 5 <[ Z 1 6 (6Z �) 5Z �0 6Z � �Z 10 11Z �� Z 1 4 Z ] Z 1 1 [ R{ } ⇒ ⇒ Z 1 6 �Z 1 5Z �0 6Z � �Z 10 Z � 4 Z ] Z 9 1 > 2 > 2 2 > 2 >2 5 >2 S 1 < S 2 = R 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd17 2/11/15 7:12 PM 18 Função modular TAREFA PARA CASA: Para praticar: 11 a 13 Para aprimorar: 7 e 8 TAREFA PARA CASA As resoluções dos exercícios encontram-se no portal, em Resoluções e Gabaritos. PARA PRATICAR 1 Calcule: a) |27| 1 7 b) |21| 2 |21| c) |2x 2 1| quando x 5 25 d) (23) ? |25| e) |29| 1 |27| f ) 2|27| g) |22 1 5| h) |x2 2 x 2 12| quando x 5 3 2 Aplicando a definição, escreva a expressão dada usando sen- tenças que não apresentem módulo. a) |x4| com x [ R b) |x3| com x [ R c) |x 2 2| com x [ R d) |x 1 1| com x , 21 e) |x 2 2| 1 |x 2 1| com x . 2 f ) |x 2 3| 2 |x 2 5| com x [ R g) |x 2 1| 1 |x 2 4| com 1 , x , 4 h) |x 2 2| 1 |x 2 5| com x . 4 (Sugestão: Analise 4 , x , 5 e x > 5.) 3 Verifique se as igualdades são verdadeiras ou falsas: a) |5| 5 25 b) |25| 5 5 c) |5| 5 |25| d) 2|5| 5 25 e) |5| 1 |25| 5 0 f ) 2|25| 5 5 g) ( )5 5 2 2 5 h) |52| 5 (25)2 4 Esboce o gráfico de cada uma das seguintes funções: a) f(x) 5 |x 2 3| b) f(x) 5 |x| 1 1 c) f(x) 5 |x 1 3| 2 1 5 (FGV-SP) No plano cartesiano, os pontos (x, y) que satisfazem a equação |x| 1 |y| 5 2 determinam um polígono cujo perímetro é: a) 2 2 b) 4 2 21 c) 4 2 d) 8 4 21 e) 8 2 En em C-1 H-3 En em C-2 H-7 En em C-2 H-8 9 Usando as funções f, g, h e i do exercício anterior, calcule, caso exista: a) f(0) ( ) 5 2 52f 0 1 0 10 1 10 b) f(1) ( ) 5 2 5 2 52f 1 1 1 10 1 1 10 1 9 c) f(29) ( )f 9 1 9 10 1 1 12 5 2 2 5 2 52 d) g(22) ( )g 2 2 2 1 2 1 12 5 2 2 1 5 2 5 e) h(11) ( )h 11 11 1 1 9 35 2 2 5 5 f ) i(1) i(1) 5 não existe, pois 1 Ó D(i). g) i(4) ( )i 4 4 4 3 4 1 45 2 5 5 h) x tal que h(x) 5 3 ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ x 1 1 3 x 1 1 9 x 1 10 x 1 10 ou x 1 10 x 11ou x 9 2 2 5 2 2 5 2 5 2 5 2 5 2 5 5 2 Verificando: x 11: 11 1 1 10 1 3 x 9 : 9 1 1 10 1 3 5 2 2 5 2 5 52 2 2 2 5 2 5 Veja, no Guia do Professor, as respostas da “Tarefa para casa”. As resoluções encontram-se no portal, em Resoluções e Gabaritos. 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 18 2/11/15 7:12 PM Função modular M A T E M Á T IC A Á L G E B R A 19 6 (UPE) Dos gráficos abaixo, o que mais se assemelha ao gráfico da função f(x) 5 ||x 1 2| 2 2| no intervalo 25 . x . 5 é : a) b) c) d) e) 7 (UFPA) Um professor de Matemática Aplicada enviou a se- guinte mensagem ao seu melhor aluno, um estudante cha- mado Nicéphoro, que gostava muito de desenhar e traçar gráficos: Prezado Nicéphoro Estive analisando cuidadosamente aquele problema de Matemática e percebi que ele é regido por uma função pulso-unitário definida por f(x) 1, se x 1 0, se x 1 5 < . Trace, por favor, usando os seus conhecimentos, o gráfico desta função e o envie para mim. Um abraço e saudações matemáticas. Euclides Arquimedes. Nicéphoro traçou corretamente o gráfico da função acima e o enviou ao prof. Euclides Arquimedes. O gráfico enviado foi: a) y x 1 0 b) y x 1 0 c) y x 1 –1 0 d) y x 1 –1 10 e) y x 1 0 8 Resolva as equações: a) |x 2 6| 5 10 b) |3x 2 1| 5 5 c) |4x 2 1| 5 23 d) x 1 4 2 2 5 e) 5 1 |22x 1 4| 5 11 f ) x 1 x 3 2, para x 3 2 2 5 ± 9 Resolva as seguintes equações: a) |3x 2 7| 5 |2x 2 3| b) |1 2 3x| 5 |x 1 3| c) |x2 2 4x 1 1| 5 |x 1 1| 10 Resolva as seguintes equações em R: a) |2x 2 1| 5 x b) |x 2 5| 5 2x 2 2 c) |x2 2 4| 5 3x d) |3x 1 2| 2 1 5 x e) |x 2 1| 5 ( )2 x x 0± f ) 1 2 |2x 2 1| 5 x g) x 1 |x 2 2| 5 5 h) x ? |x| 2 x 5 0 11 (Fuvest-SP) Determine para quais valores reais de x é verda- deira a desigualdade |x2 2 10x 1 21| < |3x 2 15|. 12 Dê o conjunto dos números x que satisfazem a inequação 1 , |x 2 3| , 4. 13 (Cefet-MG) O conjunto dos números reais que tornam a fun- ção f(x) x 4x25 2 maior que 5 é: a) [ b) R c) {x [ R | 21 , x , 5}. d) {x [ R | x , x 2 1 ou x . 5}. PARA APRIMORAR 1 (Unicamp-SP) Considere a função f(x) 5 2x 1 |x 1 p| , defini- da para x real. 0 x y f(x) 1 2 321 2 4 6 8 a) A figura acima mostra o gráfico de f(x) para um valor espe- cífico de p. Determine esse valor. b) Supondo, agora, que p 5 23, determine os valores de x que satisfazem a equação f(x) 5 12. En em C-5 H-2 0 En em C-6 H-2 4 En em C-5 H-2 1 En em C-6 H-2 5 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 19 2/11/15 7:12 PM 20 Função modular 2 (Mack-SP) Dadas as funções reais definidas por f(x) 5 |x|2 2 2 4 |x| e g(x) 5 |x2 2 4x|, considere I, II, III e IV abaixo. I. Ambas as funções possuem gráficos simétricos em rela- ção ao eixo das ordenadas. II. O número de soluções reais da equação f(x) 5 g(x) é 3. III. A soma de todas as raízes das funções dadas é 4. IV. Não existe x real tal que f(x) , g(x). O número de afirmações corretas é: a) 0. b) 1. c) 2. d) 3. e) 4. 3 (UEL-PR) Seja f: R → R dada por f(x) 5 |x2| 1 |x|. O gráfico da função g: R → R, definida por g(x) 5 2f(x 1 1), é: a) x y 1 21 21 1 2 3 4 5 6 2 22 22 3 23 23 4 24 24 b) x y 1 21 21 2 3 4 5 6 2 22 22 3 23 23 4 24 24 1 c) x y 1 21 21 3 4 5 6 2 22 22 3 23 23 4 24 24 1 2 d) x y 21 3 4 5 6 2 22 3 23 23 4 24 24 1 2 1 21 22 e) x y 1 21 21 3 4 5 6 2 22 22 3 23 23 4 24 1 2 24 4 (UFPE) Considere a função f(x) 5 |x 1 1| 2 |x 2 1|, definida para x real. Analise as afirmações seguintes sobre f. ( ) f é par. ( ) f é positiva. ( ) f é injetora. ( ) A imagem de f é o intervalo fechado [22, 2]. ( ) f(x 1 y) 5 f(x) 1 f(y), para quaisquer x e y reais. 5 (Fuvest-SP) Seja m . 0 um número real e sejam f e g funções reais definidas por f(x) 5 x2 2 2|x| 1 1 e g(x) 5 mx 1 2m. a) Esboce no plano cartesiano os gráficos de f e de g quando m 1 4 5 e m 5 1. b) Determine as raízes de f(x) 5 g(x) quando m 1 2 5 . c) Determine, em função de m, o número de raízes da equa- ção f(x) 5 g(x). 6 (Udesc) A soma das raízes distintas da equação x2 2 5x 1 6 5 5 |x 2 3| é: a) 10. b) 7. c) 0. d) 3. e) 4. 7 (Fuvest-SP) Resolva a inequação x|x| . x. 8 Um professor de Matemática parte da Universidade Federal de São Carlos (Ufscar), localizada na cidade de São Carlos- -SP, na rodovia Washington Luís, km 235, em direção à Uni- versidade Estadual Paulista (Unesp), localizada na cidade de Rio Claro, São Paulo, na mesma rodovia, no km 175. Nesse deslocamento, o automóvel do professor desenvolve uma velocidade média de 85 km/h. No mesmo instante, saindo de Rio Claro, um professor de Física se dirige a São Carlos, desenvolvendo uma velocidade média de 95 km/h. A figura abaixo ilustra a rodovia que interliga as duas cidades. Rodovia Washington Luís (SP-310) Unesp RC – km 175 Ufscar – km 235 Considere que as equações horárias dos automóveis sejam S 1 5 175 1 95t e S 2 5 235 2 85t, em que S 1 é a posição do veículo que sai de Rio Claro e S 2 é a posição do veículo que sai de São Carlos, ambas em função do instante t (em horas). a) Qual é a posição em que se encontram os dois veículos após 10 min de viagem? b) Quais os instantes em que a distância que separa os dois veículos é de 30 km? (Se necessário, releia o quadro “Dis- tância entre dois pontos na reta real” da página 8.) En em C-5 H-2 1 En em C-6 H-2 4 En em C-5 H-2 1 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 20 2/11/15 7:12 PM Função modular M A T E M Á T IC A Á L G E B R A 21 As resoluções dos exercícios encontram-se no portal, em Resoluções e Gabaritos.REVISÃO Veja, no Guia do Professor, as respostas da “Revisão”. As resoluções encontram-se no portal, em Resoluções e Gabaritos. 1 (Cefet-MG) A soma das raízes da equação modular |x 1 1|2 2 5 |x 1 1| 1 4 5 0 é: a) 27. b) 24. c) 3. d) 5. 2 (UEPB) A soma das raízes que a equação modular ||x 2 2| 2 7| 5 6 é: a) 15. b) 30. c) 4. d) 2. e) 8. 3 (FGV-SP) O polígono do plano cartesiano determinadopela relação |3x| 1 |4y| 5 12 tem área igual a: a) 6. b) 12. c) 16. d) 24. e) 25. 4 (ESPCEX-SP) Considerando a função real f(x) 5 (x 2 1) ? |x 2 2 2|, o intervalo real para o qual f(x) > 2 é: a) {x [ R | x > 3}. b) {x [ R | x < 0 ou x > 3}. c) {x [ R | 1 < x < 2}. d) {x [ R | x > 2}. e) {x [ R | x < 1}. 5 (UFPB) Para todos x, y [ R, é verdade que: a) xy 2 ( )xy( ) 5 b) x yx yx y x yx yx yx y1 51 51 5x y1 5x yx y1 5 1x y1x y c) x y x yx yx y2 2x y2 2x y1 5x y1 5x y2 21 52 2x y2 21 5x y1 52 2 1x y1x y d) x yx yx y 2 ( )x y( )2 5( )2 5x y( )2 5x y2 5( ) x y2x y e) x y 2 ( )x y( )2 5( )2 5x y( )2 5x y2 5( ) x y2x y 6 (UFC-CE) Dadas as funções f: R → R e g: R → R defini- das por f(x) 5 |1 2 x2| e g(x) 5 |x|, o número de pontos na intersecção do gráfico de f com o gráfico de g é igual a: a) 5. b) 4. c) 3. d) 2. e) 1. 7 (UEG-GO) Dada a função: f(x) 5 |x 2 1| 1 1, x [ [21, 2], a) esboce o gráfico da função f ; b) calcule a área da região delimitada pelo gráfico da função f, pelo eixo das abscissas e pelas retas x 5 21 e x 5 2. 8 (Uesc-BA) Para fazer um estudo sobre certo polinô- mio P(x), um estudante recorreu ao gráfico da função po- linomial y 5 P(x), gerado por um software matemático. Na figura, é possível visualizar a parte da curva obtida para valores de x, de 25 até 2,7. 0 x y 32121232425 1 21 22 23 24 2 3 4 5 6 7 8 9 22 O número de raízes da equação |P(x)| 5 1, no intervalo [25, 2, 7], é igual a: a) 2. b) 3. c) 4. d) 5. e) 6. 9 (Uece) Se f: R → R é a função definida por f x x ,x , se 1 x 1 1, se x 1 ou x 1 ( )f x( )f x 5 2 <1 x2 <1 x < x 1,2x 1 x 1.x 1 a área da região limitada pelo gráfico de f, pelo eixo x e pelas retas x 5 2, x 5 22 e y 5 0, em unidades de área, é igual a: a) 4. b) 3,5. c) 3. d) 2,5. En em C-5 H-2 1 En em C-5 H-2 1 En em C-2 H-7 En em C-2 H-8 En em C-5 H-2 0 En em C-6 H-2 5 En em C-2 H-7 En em C-2 H-8 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 21 2/11/15 7:12 PM 22 Função modular 10 (UFC-CE) Seja f uma função real de variável real cujo grá- fico está representado abaixo: x0 1 21 1 3 4 f(x) 2 Se g(x) 5 2f(x) 5 1, assinale a alternativa cujo gráfico me- lhor representa |g(x)|. a) x0 1 21 2 41 2 7 2 |g(x)| b) x0 1 3 2 4 1 2 7 2 |g(x)| 21 c) x0 1 1 3 2 3 4 |g(x)| d) x0 1 1 2 3 4 |g(x)| e) x0 1 2 4 3 1 2 7 2 |g(x)| En em C-6 H-2 4 En em C-6 H-2 5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ÁVILA, G. Cálculo 1: funções de uma variável. Rio de Janeiro: LTC, 1982. BOYER, C. B. História da Matemática. São Paulo: Edgard Blücher/Edusp, 1974. COLEÇÃO do professor de Matemática. Rio de Janeiro: SBM, 1993. 14 v. DANTE, L. R. Didática da resolução de problemas de Matemática. 12. ed. São Paulo: Ática, 1997. DAVIS, P. J. ; HERSH, R. A experiência matemática. Rio de Janeiro: Francisco Alves, 1989. LIMA, E. L. et al. A Matemática do Ensino Médio. Rio de Janeiro: SBM, 1997. (Coleção do professor de Matemática, v. 1 e 2.) MORETTIN, P. A. ; BUSSAB, W. O. Estatística básica. São Paulo: Atual, 1981. POLYA, G. A arte de resolver problemas. Rio de Janeiro: Interciência, 1986. ________. Mathematical discovery. New York: John Wiley & Sons, 1981. 2 v. REVISTA do Professor de Matemática. São Paulo: SBM, 1982/1998. v. 1 a 36. 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 22 2/11/15 7:12 PM ENEMMAIS Ciências Humanas e suas Tecnologias Ciências da Natureza e suas Tecnologias Linguagens, Códigos e suas Tecnologias Matemática e suas Tecnologias MARCO ZERO Duas avenidas principais de uma grande metrópole se cruzam exatamente no marco zero da cidade (marco zero é o local de fun- dação de uma cidade). Os veículos que se deslocam por elas apresentam diferentes direções e sentidos. Entre eles, podemos destacar quatro, nomea- dos como A, B, C e D, os quais apresentam velocidades constantes. Ao colocá-los em um gráfico, no instante que começaram a mo- nitorar esses carros, t 5 0 h, as coordenadas das localizações em quilômetros são: A(0, 10); B(225, 0); C(0, 250) e D(45, 0). Com base nas informações apresentadas acima, resolva as ques- tões 1, 2 e 3. 1 Ao monitorarem os carros por apenas alguns minutos, foram registrados, em uma tabela, todos os deslocamentos para que pudessem descobrir as velocidades. Observe: Carro Tempo de monitoramento (em minutos) Distância percorrida (em quilômetros) A 5 5 B 12 10 C 6 10 D 10 15 Analisando os dados acima, podemos afirmar que as veloci- dades dos carros A, B, C e D são, respectivamente: a a) 60 km/h, 50 km/h, 100 km/h e 90 km/h. b) 50 km/h, 60 km/h, 100 km/h e 90 km/h. c) 60 km/h, 50 km/h, 90 km/h e 100 km/h. d) 50 km/h, 60 km/h, 90 km/h e 100 km/h. 2 Observe na imagem a seguir a direção e o sentido desses veí- culos, ou seja, se estão na vertical ou horizontal e se vão a favor ou contra os sentidos dos eixos. Com base na imagem, nos dados encontrados na questão 1 e nos demais dados apresentados pelo texto, podemos afir- mar que as equações horárias (S 5 S 0 1 V ? t) dos carros serão iguais a: a Dados: S 5 espaço final, S 0 5 espaço inicial e V 5 velocidade x D 0 B A C y a) A(t) 5 10 2 60t B(t) 5225 2 50t C(t) 5250 1 100t D(t) 5 45 2 90t b) A(t) 5 10 1 60t B(t) 5 25 2 50t C(t) 5250 1 100t D(t) 5 45 2 90t c) A(t) 5 210 2 60t B(t) 5 25 2 50t C(t) 5250 1 100t D(t) 5 245 2 90t d) A(t) 5 10 2 60t B(t) 5 225 1 50t C(t) 5250 1 100t D(t) 5 45 2 90t e) A(t) 5 210 1 60t B(t) 5 225 2 50t C(t) 5250 1 100t D(t) 5 45 1 90t 3 Após 1 hora e 30 minutos, as distâncias entre os carros AC e BD serão, respectivamente: e a) 20 km e 10 km. b) 180 km e 190 km. c) 180 km e 20 km. d) 90 km e 190 km. e) 180 km e 10 km. Veja comentários sobre as questões no Guia do Professor. 23 C A S A D E T IP O S /A R Q U IV O D A E D IT O R A 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 23 2/11/15 7:12 PM 24 Função modular QUADRO DE IDEIAS Módulo de um número real Definição |x| 5 x, se x > 0 |x| 5 2x, se x < 0 Propriedades Função modular Equação modular e Inequação modular |x| 5 |2x| |x2| 5 |x|2 5 x2 |x ? y| 5 |x| ? |y| |x 1 y| < |x| 1 |y| ||x| 2 |y|| < |x 2 y| f(x) 5 x, para x > 0 f(x) 52x, para x , 0 g(x) = |x| + a h(x) = |x| 2 a f(x) = |x| 2a a 0 y x s(x) = |x + b| r(x) = |x 2 b| f(x) = |x| 2b b0 y x t(x) = |x 2 b| + a a b y x Presidência: Mário Ghio Júnior Direção: Carlos Roberto Piatto Direção editorial: Lidiane Vivaldini Olo Conselho editorial: Bárbara Muneratti de Souza Alves, Carlos Roberto Piatto, Daniel Augusto Ferraz Leite, Eduardo dos Santos, Eliane Vilela, Helena Serebrinic, Lidiane Vivaldini Olo, Luís Ricardo Arruda de Andrade, Marcelo Mirabelli, Marcus Bruno Moura Fahel, Marisa Sodero, Ricardo Leite, Ricardo de Gan Braga, Tania Fontolan Gerência editorial: Bárbara Muneratti de Souza Alves Coordenação editorial: Adriana Gabriel Cerello Edição: Tatiana Leite Nunes (coord.), Pietro Ferrari Assistência editorial: Carolina Domeniche Romagna, Rodolfo Correia Marinho Organização didática: Maitê Fracassi Revisão: Hélia de Jesus Gonsaga (ger.), Danielle Modesto, Edilson Moura, Letícia Pieroni, Marília Lima, Tatiane Godoy, Tayra Alfonso, Vanessa Lucena; Colaboração: Aparecida Maffei, Rita Sam Coordenação de produção: Fabiana Manna (coord.), Adjane Oliveira, Solange Pereira Supervisão de arte e produção: Ricardo de Gan Braga Edição de arte: Daniel Hisashi Aoki Diagramação: Antonio Cesar Decarli, Claudio Alves dos Santos, Fernando Afonso do Carmo, Flávio Gomes Duarte, Kleber de Messas Iconografia: Sílvio Kligin (supervisão), Marcella Doratioto; Colaboração: Fábio Matsuura, Fernanda Siwiec, Fernando Vivaldini Licenças e autorizações: Edson Carnevale Capa: Daniel Hisashi Aoki Foto de capa: Fabio Colombini Projeto gráfico de miolo: Daniel Hisashi Aoki Editoração eletrônica:Casa de Tipos Todos os direitos reservados por Sistemas de Ensino Abril Educação S.A. Avenida das Nações Unidas, 7221 – Pinheiros CEP: 05425-902 – São Paulo – SP (0xx11) 4383-8000 © Sistemas de Ensino Abril Educação S.A. Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Dante, Luiz Roberto Sistema de ensino ser : ensino médio, caderno 4 : álgebra : PR / Luiz Roberto Dante. -- 2. ed. -- São Paulo : Ática, 2015. 1. Álgebra (Ensino médio) 2. Matemática (Ensino médio) I. Título. 14–12941 CDD–510.7 Índice para catálogo sistemático: 1. Matemática : Álgebra : Ensino médio 510.7 2015 ISBN 978 85 08 17162-0 (AL) ISBN 978 85 08 17163-7 (PR) 2ª edição 1ª impressão Impressão e acabamento Uma publicação 2120596_2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_AL_PR.indd 24 2/11/15 7:12 PM Função modular M A T E M Á T IC A Á L G E B R A LUIZ RO BERTO DANTE Livre-docente em Educação Matemática pela Unesp – Rio Claro/SP. Doutor em Psicologia da Educação: Ensino da Matemática pela PUC/São Paulo. Mestre em Matemática pela USP. Ex-presidente da Sociedade Brasileira de Educação Matemática (Sbem). Ex-secretário executivo do Comitê Interamericano de Educação Matemática (Ciaem). Pesquisador em ensino e aprendizagem da Matemática pela Unesp – Rio Claro/SP. Autor de vários livros: Didática da resolução de problemas de Matemática; Didática da Matemática na pré-escola; Coleção Aprendendo Sempre – Matemática (1o ao 5o ano); Tudo é Mate- mática (6o ao 9o ano); Matemática – Contexto & Aplicações – Volume único (Ensino Médio); Matemática – Contexto & Aplica- ções – 3 volumes (Ensino Médio). GUIA DO PROFESSOR MÓDULO Função modular (8 aulas) MATEMÁTICA ÁlGEBra 2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_GuiaProf.indd 1 2/13/15 9:40 AM 2 GUIA DO PROFESSOR MÓDULO Função modular Plano de aulas sugerido Carga semanal de aulas: 3 Número total de aulas do módulo: 8 As competências e habilidades do Enem estão indicadas em questões diversas ao longo do módulo. Se necessário, explique aos alunos que a utilidade deste “selo” é indicar o número da(s) competência(s) e habilidade(s) abordada(s) na questão, cuja área de conhecimento está diferenciada por cores (Linguagens: laranja; Ciências da Natureza: verde; Ciências Humanas: rosa; Matemática: azul). A tabela para consulta da Matriz de Referência do Enem está disponível no portal. 1. Função modular Objeto do conhecimento Conhecimentos algébricos/geométricos. Objeto específico Gráficos e funções. Funções algébricas do 1o e do 2o graus, polinomiais, racionais, exponenciais e logarítmicas. Equações e inequações. Plano cartesiano. aulas 1 e 2 Páginas: 4 a 8 módulo de um número real objetivos Identificar para os alunos o módulo ou valor absoluto de um nú- mero real. Resolver com os alunos expressões que contenham módulo. Competências c Construir noções de variação de grandezas para a compreensão da realidade e a solução de problemas do cotidiano. c Modelar e resolver problemas que envolvam variáveis socioeconômicas ou técnico-científicas usando representações algébricas. Habilidades c Identificar a relação de dependência entre grandezas. c Identificar representações algébricas que expressem a relação entre grandezas. c Interpretar gráficos cartesianos que representem relações entre grandezas. Explicar como se aplicam as propriedades envolvendo módulo. Ensinar como se determina o valor de x a partir do módulo de x. Explicar como se determina a distância entre dois pontos na reta real. Estratégias Conceitue módulo de um número real para os alunos. Por meio dos exercícios resolvidos, ressalte o processo de como se calcula o módulo de um número real. Ressalte que cada módulo deve ter uma expressão equivalente analisada para, depois, ser feita a intersecção das expressões obtidas. Enuncie as cinco propriedades envolvendo módulo e explique cada exemplo. Analise com os alunos os três exemplos para encontrar o valor de x a partir do módulo de x. Discuta com eles o segundo boxe “Para refletir” da página 7, de modo que fique claro a diferença entre x 5 |7| e |x| 5 7. Solicite aos alunos que resolvam os exercícios 1 e 2 da seção “Para construir” das páginas 7 e 8. Por meio do texto “Distância entre dois pontos na reta real”, explique que o módulo de um número pode ser considerado a distância desse número até a origem da reta real. Desenhe a reta real na lousa com alguns valores e explique o con- ceito de módulo. Tarefa para casa Solicite à turma que faça em casa as atividades 1 a 3 do “Para pra- ticar” (página 18). Se achar oportuno, no início da próxima aula, corrija as questões juntamente com a classe. aulas 3 e 4 Páginas: 9 a 13 Função modular objetivos Ensinar os alunos como calcular o valor da função modular f(x), dado x. Auxiliar os alunos na construção do gráfico da função modular. Estratégias Retome primeiramente o conceito de módulo. Depois, defina fun- ção modular. Explique os exemplos sobre construção de gráfico da função mo- dular e proponha a discussão dos assuntos apresentados nos boxes “Para refletir”. Para facilitar, utilize uma transparência com os gráficos. Monte uma tabela com alguns valores para a função f(x) 5 |x| e desenhe o gráfico. Solicite aos alunos que resolvam os exercícios 3 e 4 da seção “Para construir” da página 13. Se possível, aplique o exercício extra 1, presente neste guia. Tarefa para casa Solicite à turma que faça em casa as atividades 4 a 7 do “Para pra- ticar” (páginas 18 e 19) e as atividades 1 a 4 do “Para aprimorar” (páginas 19 e 20). Se achar oportuno, no início da próxima aula, corrija as questões juntamente com a classe. 2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_GuiaProf.indd 2 2/13/15 9:40 AM 3Função modular M A TE M Á TI C A Á LG E B R A aula 5 Páginas: 14 e 15 Equações modulares objetivos Apresentar as equações modulares. Ensinar os alunos a resolver equações modulares sujeitas a con- dições. Estratégias Conceitue equações modulares. Recorde com os alunos as cin- co propriedades envolvendo módulo e aplique-as na resolução das equações modulares. Explique os exercícios resolvidos 7 e 8. Solicite aos alunos que resolvam os exercícios 5 e 6 da seção “Para construir” da página 15. Tarefa para casa Solicite à turma que faça em casa as atividades 8 a 10 do “Para pra- ticar” (página 19) e as atividades 5 e 6 do “Para aprimorar” (página 20). Se achar oportuno, no início da próxima aula, corrija as questões juntamente com a classe. aulas 6 e 7 Páginas: 15 a 18 Inequações modulares objetivos Apresentar as inequações modulares. Aplicar, com os alunos, inequações modulares para determinar o domínio de algumas funções. Estratégias Conceitue inequações modulares. Discuta com os alunos os con- teúdos do boxe “Para refletir” da página 15. Explique o exercício resolvido 9 e os conceitos do boxe “Para refle- tir” relacionado ao item d deste exercício. Mostre como determinar o domínio de algumas funções aplicando a resolução de inequações modulares. Utilize, para isso, o exercício resolvido 10 e o boxe “Para refletir” relacionado a essa questão. Os exemplos de inequação modular podem ser resolvidos apenas com a definição de módulo. Analise com os alunos os exemplos de desigualdades do início da seção “Inequações modulares”. Solicite aos alunos que resolvam os exercícios 7 a 9 da seção “Para construir” das páginas 17 e 18. Tarefa para casa Solicite à turma que faça em casa as atividades 11 a 13 do “Para pra- ticar” (página 19) e as atividades 7 e 8 do “Para aprimorar” (página 20). Se achar oportuno, no início da próxima aula, corrija as questões juntamente com a classe. rEVIsão E maIs EnEm aula 8 Páginas: 21 a 24 objetivos Revisar o conteúdo apresentado no módulo. Desenvolver habilidades e competências. Apresentar conteúdos interdisciplinares. Estratégias Selecione alguns exercícios da “Revisão”e resolva-os com os alu- nos. Identifique os conteúdos em que ainda há dúvidas e resolva os exercícios correspondentes na lousa. Leia o texto do “Mais Enem”. Proponha à classe a leitura e o desen- volvimento da atividade. Em seguida, discuta as perguntas e faça a correção das questões 1, 2 e 3. Na questão 1, explicite aos alunos: Se o carro A em 5 minutos se desloca 5 km, então em 60 minutos se deslocará 60 km; assim, sua velocidade será igual a 60 km/h. Se o carro B em 12 minutos se desloca 10 km, então em 60 minutos se deslocará 50 km; assim, sua velocidade será igual a 50 km/h. Se o carro A em 6 minutos se desloca 10 km, então em 60 minutos se deslocará 100 km; assim, sua velocidade será igual a 100 km/h. Se o carro A em 10 minutos se desloca 15 km, então em 60 minu- tos se deslocará 90 km; assim, sua velocidade será igual a 90 km/h. Já na questão 2, como os carros A, B e D estão contra o sentido dos eixos, então suas velocidades aparecem de forma negativa. As coordenadas de localização indicam o S 0 do movimento. Temos, então: A(t) 5 10 2 60t; B(t) 5 225 2 50t; C(t) 5 250 1 100t e D(t) 5 45 2 90t. Finalmente, na questão 3: ⇒ ⇒ A(1, 5) 10 60 1,5 80 C(1, 5) 50 100 1,5 100 D 80 100 180 180 kmAC 5 2 ? 5 2 5 2 1 ? 5 5 2 2 5 2 5 ⇒ ⇒ B(1, 5) 25 50 1,5 100 D(1, 5) 45 90 1,5 90 D 100 ( 90) 100 90 10 10 kmBD 5 2 2 ? 5 2 5 2 ? 5 2 5 2 2 2 5 2 1 5 2 5 ANOTAÇÕES 2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_GuiaProf.indd 3 2/13/15 9:40 AM 4 GUIA DO PROFESSOR 1 (AFA-SP) Considere a figura abaixo, que representa um esbo- ço do gráfico da função real f. 0 x y u u 3u 2u 2u 3u Sabe-se que g(x) 5 f(x) 2 3u, h(x) 5 g(x 1 u) e j(x) 5 |h(x)|. Um esboço do gráfico que melhor representa a função j é: a) 0 x y u u 2u 2u 3u22u 2u 4u 5u 6u b) 0 x y u u 2u 2u 3u22u 2u 4u 5u 6u c) 0 x y u u 2u 2u 3u22u 2u 4u 5u d) 0 x y u u 2u 2u 3u22u 2u 4u 5u rEsolução: f(x) sofre uma translação vertical. 0 x f(x) g(x) 3u y u u 3u 2u 22u 2u 2u 3u g(x) sofre uma translação horizontal. 0 x h(x) g(x) y u u u 3u 2u 22u 2u 2u 3u A parte negativa de h(x) é multiplicada por –1. 0 x j(x) y u u 3u 2u 22u 2u 2u 3u Logo, a alternativa correta é a a. EXErCÍCIo EXTra 2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_GuiaProf.indd 4 2/13/15 9:40 AM 5Função modular M A T E M Á T IC A Á L G E B R A rEsPosTas CaPÍTulo 1 – Função modular Para PraTICar – páginas 18 e 19 1. a) 14 b) 0 c) 11 d) 215 e) 16 f ) 27 g) 3 h) 6 2. a) |x4| 5 x4 b) x > 0 ⇒ |x3| 5 x3; x , 0 ⇒ |x3| 5 2x3 c) x > 2 ⇒ |x 2 2| 5 x 2 2; x , 2 ⇒ |x 2 2| 5 2x 1 2 d) |x 1 1| 5 2x 2 1 e) |x 2 2| 1 |x 2 1| 5 2x 2 3 f ) x , 3 ⇒ |x 2 3| 2 |x 2 5| 5 22; 3 < x , 5 ⇒ |x 2 3| 2 |x 2 5| 5 2x 2 8; x . 3 ⇒ |x 2 3| 2 |x 2 5| 5 2 g) |x 2 1| 1 |x 1 4| 5 3 h) 4 , x , 5 ⇒ |x 2 2| 1 |x 2 5| 5 3; x > 5 ⇒ |x 2 2| 1 |x 2 5| 5 2x 2 7. 3. a) V b) V c) F d) V e) F f ) V g) F h) V 4. a) f(x) x0 1 2 3 1 2 3 4 b) f(x) x0 1 2 3 121 2 3 4 c) f(x) x0 1 21 2 3 121 2223 24 2 (23, 21) 5. e. 6. c. 7. d. 8. a) S 5 {24, 16} b) S 4 3 , 2 5 2 c) S 5 Ø d) S 5 {27, 9} e) S 5 {21, 5} f ) S 7 3 , 5 5 9. a) S 5 {2, 4} b) S 1 2 , 2 5 2 c) S 5 {0, 1, 2, 5} 10. a) S 1 3 , 1 5 b) S 7 3 5 c) S 5 {1, 4} d) S 3 4 , 1 2 5 2 2 e) S 5 {2} f ) S 0, 2 3 5 g) S 7 2 5 h) S 5 {21, 0, 1} 11. S 5 {x [ R | 1 < x < 4 ou 6 < x < 9} 12. S 5 {x [ R | 21 , x , 2 ou 4 , x , 7} 13. d. Para aPrImorar – páginas 19 e 20 1. a) Tomando como referência o ponto (1, 2) destacado no gráfi- co, temos: 2 5 2 ? 1 1 |1 1 p| ⇔ |1 1 p| 5 0 ⇔ p 5 21 b) 2x 1 |x 2 3| 5 12 ⇔ |x 2 3| 5 12 2 2x ⇔ x 2 3 5 12 2 2x ou x 2 3 5 2x 2 12 ⇒ x 5 5 ou x 5 9 x 5 9 não convém, pois 12 2 2 ? 9 , 0. Portanto, o valor de x que satisfaz a equação é 5. 2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_GuiaProf.indd 5 2/13/15 9:40 AM 6 GUIA DO PROFESSOR 2. b. 3. a. 4. F – F – F – V – F 5. a) y x 1 2 3 g 2 (x) g 1 (x) f 2122 1 2 3 40 b) 3 2 , 0 e 5 2 2 c) Se m 5 0, há duas raízes reais distintas; se 0 m 1 2 , , , há quatro raízes reais distintas; se m 1 2 5 , há três raízes reais distintas; se m 1 2 . , há duas raízes reais distintas. 6. e. 7. S 5 {x [ R | 21 , x , 0 ou x . 1} 8. a) O veículo de Rio Claro está, aproximadamente, no km 190, e o veículo de São Carlos está, aproximadamente, no km 200. b) 10 min e 30 min. Para rEFlETIr página 7 x 5 |7| ⇒ x 5 7 |x| 5 7 ⇒ x 5 ±7 página 10 Em g(x), todos os pontos de f(x) se deslocaram duas unidades para cima. Em h(x), todos os pontos de f(x) se deslocaram duas unidades para baixo. Em r(x), todos os pontos de f(x) se deslocaram duas unidades para a direita. Em s(x), todos os pontos de f(x) se deslocaram duas unidades para a esquerda. Em t(x), todos os pontos de f(x) se deslocaram três unidades para a direita e uma unidade para cima. Em u(x), todos os pontos de f(x) se deslocaram uma unidade para a esquerda e três unidades para baixo. página 15 III) Todo número real tem módulo > 0; portanto, S 5 R. IV) Todo número real não nulo tem módulo . 0; portanto, S 5 R*. V) Nenhum número real tem módulo , 0; portanto, S 5 Ø. VI) Nenhum número real tem módulo negativo; resta, por- tanto, |x| 5 0 ⇒ S 5 {0}. S 5 {x [ R | 23 < x < 3} S 5 {x [ R | x < 23 ou x > 3} página 16 a) S 5 {22, 4} b) S 5 {4} página 17 Porque a negação de x 5 3 ou x 5 23 é x Þ 3 e x Þ 23. rEVIsão páginas 21 e 22 1. b. 2. e. 3. d. 4. a. 5. e. 6. b. 7. a) 4 3 2 1 21 22 21 1 2 3 4 x y 0 b) 5,5 u.a. 8. d. 9. c. 10. e. rEFErÊnCIas BIBlIoGrÁFICas ÁVILA, G. Cálculo 1: funções de uma variável. Rio de Janeiro: LTC, 1982. BOYER, C. B. História da Matemática. São Paulo: Edgard Blücher/Edusp, 1974. COLEÇÃO do professor de Matemática. Rio de Janeiro: SBM, 1993. 14 v. DANTE, L. R. Didática da resolução de problemas de Matemática. 12. ed. São Paulo: Ática, 1997. DAVIS, P. J.; HERSH, R. A experiência matemática. Rio de Janeiro: Francisco Alves, 1989. LIMA, E. L. et al. A Matemática do Ensino Médio. Rio de Janeiro: SBM, 1997. (Coleção do professor de Matemática, v. 1 e 2.) MORETTIN, P. A.; BUSSAB, W. O. Estatística básica. São Paulo: Atual, 1981. POLYA, G. A arte de resolver problemas. Rio de Janeiro: Interciência, 1986. ________. Mathematical discovery. New York: John Wiley & Sons, 1981. 2 v. REVISTA do Professor de Matemática. São Paulo: SBM, 1982/1998. v. 1 a 36. 2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_GuiaProf.indd 6 2/13/15 9:40 AM 7Função modular M A TE M Á TI C A Á LG E B R A ANOTAÇÕES 2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_GuiaProf.indd 7 2/13/15 9:40 AM 8 GUIA DO PROFESSOR ANOTAÇÕES 2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_GuiaProf.indd 8 2/13/15 9:40 AM 518961PROFESSOR O sistema de ensino SER quer conscientizar seus alunos sobre os problemas da atualidade. Pensando nisso, apresentamos, no Ensino Médio, capas com animais da fauna brasileira em extinção. Esperamos que as imagens e as informações fornecidas motivem os estudantes a agir em favor da preservação do meio ambiente. O lobo-guará (Chrysocyon brachyurus) é o animal de maior porte da família dos canídeos e pode atingir até 1 metro de altura e 1,2 metro de comprimento. Está ameaçado de extinção, por causa da destruição de seu hábitat, ocasionada pela exploração do cerrado para o plantio de soja e o pastoreio de gado. Ao contrário de outras espécies de lobo, ele raramente caça animais de grande porte, alimentando-se principalmente de roedores, pequenos répteis, caules doces, mel, aves e frutas. Desde 2009, o Plano de Ação Nacional para a Conservação do Lobo-guará, que envolve institutos nacionais e internacionais, procura reverter o declínio populacional da espécie, reduzindo a categoria de ameaça atual. www.ser.com.br0800 772 0028 1_CAPA4_SER_MP_MAT_Algebra.indd 2 2/12/15 11:38 AM 518961_CAPA_SER_CAD4_MP_MAT_Algebra_PR 2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_01a24_PR 2120616_SER_EM_MAT_ALG_CAD4_CAP1_GuiaProf
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