Prévia do material em texto
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
i
Direitos de autor (copyright)
Este manual é propriedade do Instituto Superior de Ciências e Educação à Distância (ISCED), e
contém reservado todos os direitos. É proibida a duplicação ou reprodução parcial ou total
deste manual, sob quaisquer formas ou por quaisquer meios (eletrónicos, mecânico,
gravação, fotocópia ou outros), sem permissão expressa de entidade editora (Instituto
Superior de Ciências e Educação à Distância (ISCED).
A não observância do acima estipulado o infractor é passível a aplicação de processos judiciais
em vigor no País.
Instituto Superior de Ciências e Educação à Distância (ISCED)
Rua Dr. Almeida Lacerda No 211, Ponta-Gêa
Beira - Moçambique
Telefone: +258 23323501
Fax: 258 23324215
E-mail: info@isced.ac.mz
Website: www.isced.ac.mz
http://www.isced.ac.mz/
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
ii
Agradecimentos
O Instituto Superior de Ciências e Educação a Distância (ISCED), agradece a colaboração dos seguintes
indivíduos e instituições na elaboração deste manual:
Autor Dulcídia Carlos Guezimane Ernesto
Coordenação
Design
Financiamento e Logística
Ano de Publicação
Local de Publicação
Direcção Académica
Instituto Superior de Ciências e Educação a Distância (ISCED)
Instituto Africano de Promoção da Educação a Distancia (IAPED)
2019
ISCED – BEIRA
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
iii
Índice
Visão geral 5
Bem-vindo ao Manual da Disciplina de Matemática Escolar ......................................... 5
Objectivos do Manual .................................................................................................... 5
Quem deveria estudar este manual ............................................................................... 5
Como está estruturado este manual.............................................................................. 6
Habilidades de estudo .................................................................................................... 8
Precisa de apoio? ......................................................................................................... 10
Tarefas (avaliação e auto-avaliação) ............................................................................ 15
Avaliação ...................................................................................................................... 11
TEMA I: GENERALIDADES SOBRE FUNÇÕES 12
Unidade 1.1. Produto Cartesiano. ................................................................................ 12
Unidade 1.2. Relações ................................................................................................. 20
Unidade 1.3. Representação de Funções por meio de Diagrama de Venn ................. 30
Unidade 3.3. EXERCÍCIOS INTEGRADOS das unidades deste tema .............................. 36
TEMA II: PRINCIPAIS FUNÇÕES ELEMENTARES......................................................38
Unidade 2.1. Função Polnomial do 1º grau ................................................................. 38
Unidade 2.2. Função Polinomial do 2º grau ................................................................. 50
Unidade 2.3. Determinação de Pontos Máximos e Mínimos ...................................... 57
Unidade 2.4. Estudo do sinal da função quadrática .................................................... 66
Unidade 2.5. Outras funções Polinomiais....................................................................73
Unidade 3.3. EXERCÍCIOS INTEGRADOS das unidades deste tema .............................. 79
TEMA III: FUNÇÕES TRIGONOMÉTRICAS 80
Unidade 3.1. Principais Relações Trigonométricas. Conversão de graus em radianos e
vice-versa ..................................................................................................................... 80
Unidade 3.2. Principais Funções Trigonométricas de um ângulo agudo ..................... 86
Unidade 3.3. EXERCÍCIOS INTEGRADOS das unidades deste tema .............................. 94
TEMA IV: DOMÍNIO DE FUNÇÕES NUMÉRICAS Erro! Indicador não definido.
Unidade 4.1. Domínio de Funções Numéricas ..................Erro! Indicador não definido.
Unidade 4.2. EXERCÍCIOS INTEGRADOS das unidades deste tema ..... 98Erro! Indicador
não definido.
TEMA V: EQUAÇÕES E INEQUAÇÕES Erro! Indicador não definido.9
Unidade 5.1. Equações do 1º e 2º grau ......................... Erro! Indicador não definido.9
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
iv
Unidade 5.2. Inequações do 1º e 2º grau .........................Erro! Indicador não definido.
Unidade 5.3. Equações Exponenciais e Logarítmicas................................................. 116
Unidade 5.4. Unidade 5.3. Equações Logarítmicas .................................................... 121
Unidade 5.4 . Inequações Exponenciais e Logarítmicas.......................................... 125
Unidade 5.4. EXERCÍCIOS INTEGRADOS das unidades deste tema ...........................135
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
1
Visão geral
Bem-vindo ao Manual da Disciplina de Matemática
Escolar
Objectivos do Manual
Ao terminar o estudo deste manual de Matemática Escolar, o
estudante deverá ser capaz de:Construir o gráfico de uma função
afim do 1o e 2o graus, achar os zeros dessas funções e
coordenada do vértice de uma função do 2o grau,Identificar os
diferentes tipos de funções, e dos respectivos gráficos dessas
funções, determinar Domínios, imagagens e contradomínios,
diferenciar as funções trigonomêtricas, e os respectivos
gráficos,Resolver equações e inequações, e diferenciar os tipos
de equações e os tipos de inequações.
Quem deveria estudar este manual
Este Manual foi concebido para estudantes do 1º ano do curso de
Licenciatura em Ensino de Matemática do ISCED.
Como está estruturado este manual
O presente manual está estruturado da seguinte maneira:
Conteúdos deste manual.
Abordagem geral dos conteúdos do manual, resumindo os
aspectos-chave que você precisa para conhecer a história da
comunicação. Recomendamos vivamente que leia esta secção com
atenção antes de começar o seu estudo, como componente de
habilidades de estudos.
Objectivos
Específicos
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
2
Conteúdo deste manual
Este manual está estruturado em temas. Cada tema, comporta
certo número de unidades temáticas ou simplesmente unidades,
cada unidade temática caracteriza-se por conter um título
específico, seguido dos seus respectivos subtítulos.
No final de cada unidade temática, são propostos 10 exercícios de
fechados e 5 exercicios abertos. No fim de cada tema, são
incorporados 10 exercícios fechados para avaliação e 5 exercicios
abertos para auto-avaliacao. No final do manual estão
incorporados 100 exercicios fechados para preparação aos exames.
Os exercícios de avaliação são Teóricos e Práticos.
Outros recursos
O ISCED pode, adicionalmente, disponibilizar material de estudo na
Biblioteca do Centro de recursos, na Biblioteca Virtual, em formato
físico ou digital.
Auto-avaliação e Tarefas de avaliação
As tarefas de auto-avaliação para este manual encontram-se no
final de cada unidade temática e de cada tema. As tarefas dos
exercícios de auto-avaliação apresentam duas características:
primeiro apresentam exercícios resolvidos com detalhes. Segundo,
exercícios que mostram apenas respostas.
As tarefas de avaliação neste manual também se encontram no
final de cada unidade temática, assim como no fim do manual em
si, e, devem ser semelhantes às de auto-avaliação, mas sem
mostrar os passos e devem obedecer o grau crescente de
dificuldades do processo de aprendizagem, umas a seguir a outras.
Parte das tarefas de avaliação será objecto dos trabalhos de campo
a serem entregues aos tutores/docentes para efeitos de correcção
e subsequentemente atribuição de umanota. Também constará do
exame do fim do manual. Pelo que, caro estudante, fazer todos os
exercícios de avaliação é uma grande vantagem.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
3
Habilidades de estudo
O principal objectivo desta secção, é ensinar a aprender
aprendendo.
Durante a formação e desenvolvimento de competências, para
facilitar a aprendizagem e alcançar melhores resultados, implicará
empenho, dedicação e disciplina no estudo. Isto é, os bons
resultados apenas se conseguem com estratégias eficientes e
eficazes. Por isso, é importante saber como, onde e quando
estudar. Apresentamos algumas sugestões com as quais
esperamos que caro estudante possa rentabilizar o tempo
dedicado aos estudos, procedendo como se segue:
1º - Praticar a leitura. Aprender à distância exige alto domínio de
leitura.
2º - Fazer leitura diagonal aos conteúdos (leitura corrida).
3º - Voltar a fazer a leitura, desta vez para a compreensão e
assimilação crítica dos conteúdos (ESTUDAR).
4º - Fazer seminário (debate em grupos), para comprovar se a sua
aprendizagem confere ou não com a dos colegas e com o padrão.
5º - Fazer TC (Trabalho de Campo), algumas actividades práticas ou
as de estudo de caso, se existir.
IMPORTANTE: Em observância ao triângulo modo-espaço-tempo,
respectivamente como, onde e quando estudar, como foi referido
no início deste item, antes de organizar os seus momentos de
estudo reflicta sobre o ambiente de estudo que seria ideal para si:
Estudo melhor em casa/biblioteca/café/outro lugar? Estudo
melhor à noite/de manhã/de tarde/fins-de-semana/ao longo da
semana? Estudo melhor com música/num sítio sossegado/num
sítio barulhento!? Preciso de intervalo a cada 30 minutos ou a cada
60 minutos? etc.
É impossível estudar numa noite tudo o que devia ter sido
estudado durante um determinado período de tempo; deve
estudar cada ponto da matéria em profundidade e passar só a
seguinte quando achar que já domina bem o anterior.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
4
Privilegia-se saber bem (com profundidade) o pouco que puder ler
e estudar, que saber tudo superficialmente! Mas a melhor opção é
juntar o útil ao agradável: saber com profundidade todos
conteúdos de cada tema, no manual.
Dica importante: não recomendamos estudar seguidamente por
tempo superior a uma hora. Estudar por tempo de uma hora
intercalado por 10 (dez) a 15 (quinze) minutos de descanso (chama-
se descanso à mudança de actividades). Ou seja, que durante o
intervalo não se continuar a tratar dos mesmos assuntos das
actividades obrigatórias.
Uma longa exposição aos estudos ou ao trabalho intelectual
obrigatório, pode conduzir ao efeito contrário: baixar o rendimento
da aprendizagem. Por que o estudante acumula um elevado
volume de trabalho, em termos de estudos, em pouco tempo,
criando interferência entre os conhecimentos, perde sequência
lógica, por fim ao perceber que estuda tanto, mas não aprende, cai
em insegurança, depressão e desespero, por se achar injustamente
incapaz!
Não estude na última da hora; quando se trate de fazer alguma
avaliação. Aprenda a ser estudante de facto (aquele que estuda
sistematicamente), não estudar apenas para responder a questões
de alguma avaliação, mas sim estude para a vida, sobretudo,
estude pensando na sua utilidade como futuro profissional, na área
em que está a se formar.
Organize na sua agenda um horário onde define a que horas e que
matérias deve estudar durante a semana; face ao tempo livre que
resta, deve decidir como o utilizar produtivamente, decidindo
quanto tempo será dedicado ao estudo e a outras actividades.
É importante identificar as ideias principais de um texto, pois será
uma necessidade para o estudo das diversas matérias que
compõem o curso: A colocação de notas nas margens pode ajudar
a estruturar a matéria de modo que seja mais fácil identificar as
partes que está a estudar e pode escrever conclusões, exemplos,
vantagens, definições, datas, nomes, pode também utilizar a
margem para colocar comentários seus relacionados com o que
está a ler; a melhor altura para sublinhar é imediatamente a seguir
à compreensão do texto e não depois de uma primeira leitura;
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
5
utilizar o dicionário sempre que surja um conceito cujo significado
não conhece ou não lhe é familiar.
Precisa de apoio?
Caro estudante, temos a certeza que por uma ou por outra razão,
o material de estudos impresso, pode suscitar-lhe algumas dúvidas
como falta de clareza, alguns erros de concordância, prováveis
erros ortográficos, falta de clareza, fraca visibilidade, página
trocada ou invertidas, etc.). Nestes casos, contacte os serviços de
atendimento e apoio ao estudante do seu Centro de Recursos (CR),
via telefone, SMS, E-mail, Casos Bilhetes, se tiver tempo, escreva
mesmo uma carta participando a preocupação.
Uma das atribuições dos Gestores dos CR e seus assistentes
(Pedagógico e Administrativo), é a de monitorar e garantir a sua
aprendizagem com qualidade e sucesso. Dai a relevância da
comunicação no Ensino à Distância (EAD), onde o recurso às TIC se
tornam incontornável: entre estudante, estudante – tutor,
estudante – CR, etc.
As sessões presenciais são um momento em que caro estudante,
tem a oportunidade de interagir fisicamente com staff do seu CR,
com tutores ou com parte da equipa central do ISCED indigitada
para acompanhar as suas sessões presenciais. Neste período, pode
apresentar dúvidas, tratar assuntos de natureza pedagógica e/ou
administrativa.
O estudo em grupo, que está estimado para ocupar cerca de 30%
do tempo de estudos a distância, é de muita importância na
medida em que permite-lhe situar, em termos do grau de
aprendizagem com relação aos outros colegas. Desta maneira fica
a saber se precisa de apoio ou precisa de apoiar aos colegas.
Desenvolver hábito de debater assuntos relacionados com os
conteúdos programáticos, constantes nos diferentes temas e
unidade temática, no manual.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
6
Tarefas (avaliação e auto-avaliação)
O estudante deve realizar todas as tarefas (actividades avaliação e
autoavaliação), pois, influenciam directamente no seu
aproveitamento pedagógico.
Para cada tarefa serão estabelecidos prazos de entrega, e o não
cumprimento dos prazos de entrega, implica a não classificação do
estudante. Esteja sempre ciente de que a nota das avaliações conta
e é decisiva para a admissão ao exame final da disciplina.
As avaliações são realizadas e submetidas na Plataforma MOODLE.
Podem ser utilizadas diferentes fontes e materiais de pesquisa,
contudo os mesmos devem ser devidamente referenciados,
respeitando os direitos do autor.
O plágio1 é uma violação do direito intelectual do (s) autor (es).
Uma transcrição à letra de mais de 8 (oito) palavras do texto de um
autor, sem o citar é considerada plágio. A honestidade, humildade
científica e o respeito pelos direitos autorais devem caracterizar a
realização dos trabalhos e seu autor (estudante do ISCED).
Avaliação
Muitos perguntam: como é possível avaliar estudantes à distância,
estando eles fisicamente separados e muito distantes do
docente/tutor!? Nós dissemos: sim é muito possível, talvez seja
uma avaliação mais fiável e consistente.
Você será avaliado durante os estudos à distância que contam com
um mínimo de 90% do total de tempo que precisa de estudar os
conteúdos do seu manual. Quanto ao tempo de contacto
presencial, conta com um máximo de 10% do total de tempo do
manual. A avaliação do estudante consta de forma detalhada do
regulamento de avaliação.
1 Plágio - copiar ou assinar parcial ou totalmente uma obra literária,
propriedade intelectual de outras pessoas, sem prévia autorização.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
7
As avaliações de frequência pesam 25%e servem de nota de
frequência para ir aos exames. Os exames são realizados no final
da disciplina e decorrem durante as sessões presenciais. Os exames
pesam 75%, o que adicionado aos 25% da média de frequência,
determinam a nota final com a qual o estudante conclui a
disciplina.
É definida a nota de 10 (dez) valores como nota mínima de
aprovação na disciplina.
Nesta disciplina, o estudante deverá realizar pelo menos 5
avaliações escritas sendo 2 fóruns e 3 testes (teóricos e práticos), e
1 (um) exame final.
Algumas actividades práticas, relatórios e reflexões serão utilizados
como ferramentas de avaliação formativa.
Durante a realização das avaliações, os estudantes devem ter em
consideração a apresentação, a coerência textual, o grau de
cientificidade, a forma de conclusão dos assuntos, as
recomendações, a identificação das referências bibliográficas
utilizadas, o respeito pelos direitos do autor, entre outros.
Os objectivos e critérios de avaliação constam do Regulamento ds
Cursos e Sistemas de Avaliação do ISCED.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
8
TEMA – I: GENERALIDADES SOBRE FUNÇÕES .
UNIDADE Temática 1.1. Produto Cartesiano.
UNIDADE Temática1.2. Relações
UNIDADE Temática1.3. Representação de Funções
por meio de diagrama de Venn.
UNIDADE TEMÁTICA 1.1. Producto Cartesiano
Introdução
Caro estudante, nesta unidade temática voçê poderá ter a oportunidade de fazer
uma revisão dos conteúdos vistos ao longo do ensino secundário geral, mas de um
maneira mais avançada, e com o grau de exigência maior. Ademais, as bases que
terá neste conteúdo, dar-lhe-ão mais suporte, e uma garantia de nível inicial ao
encarar os próximos tópicos da disciplina.
Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de:
Objectivos
específicos
Conhecer, e reconhecer as correspondências existentes entre
conjuntos, relação e função;
Determiner ou indicar o domínio, contradomínio, imagem e
objecto de funções e;
Representar Funções.
PRODUTO CARTESIANO
Fonte: https//st2.depositphtos.com/2338593/i/950, acessado no dia 29/07/2019
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
9
Dados dois conjuntos A e B, SegundoVIEIRA (2010) pode-se considerar produto cartesiano
de A por B, e designa-se por A x B, o conjunto de todos os pares ordenados (x, y), com Ax
e By .
Por exemplo, o produto cartesiano de 3,2,1A por 8,6,4,2B é dado por
8,3;6,3;4,3;2,3;8,2;6,2;4,2;2,2;8,1;6,1;4,1;,2,1BA
E está representado graficamente na figura 1 (12 segmentos orientados de A para B, tantos
quantos os pares ordenados).
Figura 1: Produto Cartesiano De A Por B
Tome nota
Se temos dois conjuntos A e B, de tal forma que A tem h elementos e B tem y
elementos, o produto cartesiano de AxB, ou BxA é formado por hxy pares ordenados.
Portanto, no exemplo anterior tem-se que AxB= 3 x 4 = 12. Onde, 12 é o número de pares
ordenados do produto cartesiano de AxB.
1. Se 𝐴 = Ø𝑜𝑢𝐵 = Ø, então o produto cartesiano 𝐴 × 𝐵 = Ø × 𝐵 = Ø, ou
𝐵 × 𝐴 = 𝐴 × 𝐵 = Ø
2. Se 𝐴 = 𝐵, o produto cartesiano de 𝐴 × 𝐵 = 𝐴 × 𝐴 = 𝐴2
3. O produto cartesiano de conjunto de números reais nos sugerem que:
IRyIRxyxIR ;|,2
De um modo geral, SVIERCOSKI (2014) afirma que os números reais podem ser
representados com recurso a uma recta numérica graduada por inteiros (ou simplesmente
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
10
recta graduada). Ademais, podem ter a sua representação por meio de um sistema
cartesiano ortogonal (SCO), ou plano cartesiano ortogonal.
Para PEMBERTON & RAU (2014) SCO é composto por duas linhas ou rectas
orientadas perpendiculares, em que a recta horizontal corresponde ao eixo das
abcissas (plano ox), e a recta vertical corresponde ao eixo das ordenadas (plano oy).
E o plano que contém as duas rectas, plano xy.
Figura 2: Representação Do Plano Cartesiano
Exemplo
Considere os pontos G e Q, tal que 𝐺(−2; −1)𝑒𝑄(𝑥; 𝑦). Represente-os num sistema
cartesiano ortogonal.
Figura 3; Representação dos pontos G e Q no plano cartesiano.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
11
Sabias que:
O sistema de coordenadas cartesianas, mais conhecido por Plano Cartesiano Ortogonal, foi
inventado por René Descartes com o objectivo de localizar pontos.
As coordenadas cartesianas são representadas pelos pares ordenados (x; y). Por causa
desta ordem ao localizarmos os pontos no SCO, devemos observar ou localizer
primeiramente o eixo ox, e posteriormente o eixo oy. Qualquer ponto que não se encontre
assente aos eixos, estará localizado nos quadrantes
Figura 4: Representação dos Quadrantes
A actualmente, a invenção do SCO é tida como a ferramenta mais importante na
matemática, pois facilitou a observação do comportamento das funções em alguns pontos
considerados críticos. Pode-se associar o plano cartesiano com a latitude e a longitude,
temas relacionados á estudos geográficos, o GPS, pois o sistema de posicionamento global
permite que saibamos a nossa localização exacta na terra, desde que tenhamos em mão
um receptor de sinais GPS.
Sumário
Nesta unidade temática estudamos e discutimos fundamentalmente sobre o Produto Cartesiano
entre dois conjuntos destintos.
Os números reais admitem representatividade de varias forma, isto é, podem ser
representados por meio de uma recta graduada ou por meio de um sistema cartesiano
ortogonal(plano cartesiano). O plano cartesiano ortogonal é composto dor dois eixos ou
rectas perpendiculares, nomeadamente a recta horizontal (designada recta das abcissas) que
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
12
compreende os elementos do eixo ox, e a recta vertical que compreende os elementos da
recta das ordenadas, eixo oy.
Dados dois conjuntos A e B, pode-se considerar produto cartesiano de A por B (A x
B) ao conjunto de todos os pares ordenados ( x, y), com 𝑥 ∈ 𝐴 e 𝑦 ∈ 𝐵.
No plano cartesiano ortogonal ou sistema cartesiano ortogonal (SCO), as
coordenadas são representadas pelos pares ordenados ( x, y). E por consequência,
sempres que quisermos localizar pontos no SCO, deve-se primeiramente localizar o
eixo ox e de seguida o eixo oy.
TAREFAS DE AUTO-AVALIAÇÃO
Perguntas
Localize os pontos no SCO.
a) A(4, 3)
b) B(1; 2)
c) C( 3; -3)
d) D(-3; -4)
e) E(3; -3)
Resposta comentada
1º Traçamos duas rectas perpendiculares, e nomeâmo-las de x e y conforme a figura
anterior. De seguida iremos gradua a nossa recta com números inteiros. Partindo
do numero 4 no eixo dos x traçamos uma perpendicular, e partindo do euxo dos y
traça os uma paralela ao eixo dos x, até se cruzar com a recta que foi levantada
perpendicularmente saindo do eixo dos x. o mesmo é aplicável aos outros casos.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
13
2. Analise o gráfico abaixo e responda as perguntas:
a) Qual a ordenada do ponto E?_____________
b) E a abscissa do ponto H?________________
c) Que ponto que tem como abscissa o número 3?____________
d) Que ponto ou pontos pertencem ao terceiro quadrante?__________
e) que pontos possuem somente coordenadas positivas?____________
TAREFAS PARA AVALIAÇÃO
1. Represente no Plano Cartesiano os produtos cartesianos abaixo:
a) A = {1, 2, 3} e B = {0,4}
b) A = ]1,4] e B = [2,5]
2. Sejam 4;2;0A e 3;1B . Represente A x B e B x A.
a) Por um diagrama de venn;
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
14
b) Num Plano cartesiano Ortogonal.
3. Considere os conjuntos 3,2,1A e 4,3,2,0B .
a) represente no diagrama de venn e de seguida no plano cartesiano as seguintes relações binárias de A para B.
I. 2|, yxAxByxf
II. xyAxByxg |;
III. 1|; xyAxByxh
UNIDADE TEMÁTICA 1.2. RELAÇÕES
Fonte:
https://www.google.com/imgres?imgurl=%3A%2F%2Fimagefreepik.com.
Crianças no parque
Introdução
Na perspective de CAETANO & PATERLINI(2013), uma árvore genialógicaé uma
representação dos ancestrais de uma pessoa. Por meio desta representação gráfica,
pode-se mostrar as relações entre familiares, trazendo seus nomes e algumas vezes,
fotos, datas de nascimento, de casamento e falecimento.
Identificar relações é uma das tarefas mais importantes para quem estuda
matemática(CAETANO & PATERLINI, 2013). Ademais, a Matemática como ciência
https://www.google.com/imgres?imgurl=%3A%2F%2Fimagefreepik.com
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
15
investiga as relações entre os objectos abstractos, e cria alguns modelos através delas,
capazes de descrever fenómenos naturais e sociais. Algumas dessas relações
costumeiramente, chamamo-las de funções.
Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de:
Objectivos
específicos
Conhecer, E Reconhecer As Correspondências Existentes Entre
Conjuntos, Relação E Função;
Determinar Ou Indicar O Domínio, Contradomínio, Imagem E
Objecto De Funções E;
Representar Funções.
Partindo de princípio que vocês já estudaram na unidade anterior o que é produto cartesiano,
como é feito o produto cartesiano entre dois conjuntos distintos e não vazios, como podemos
representar um número real ou um par de números reais no sistema cartesiano ortogonal,
chegou a vez de avançarmos e estudarmos como é que os conjuntos se relacionam, e de que
forma podem ser representados.
FUNÇÕES
Sejam A e B, dois conjuntos quaisquer.
DEFINIÇÃO
Segundo SVIERCOSKI (2014), uma quantidade é uma função de outra quando, para
cada quantidade da variável independente x, corresponde a um único valor
denominado f(x), o conjunto no qual os valores de x podem ser tomados é chamado
de domínio da função, e o conjunto dos valores que f assume para cada x é
denominado imagem da função. Ou por outra,uma função 𝑓: 𝐴 → 𝐵 (leia “f de A em
B”) é uma regra (ou conjunto de instruções) que diz como associar a cada elemento
de A, um único elemento de B.
Exemplo
a) A regra que associa a cada número natural n o seu successor 𝑛 + 1 é uma
função;
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
16
b) A regra que associa cada número real 𝑥 ≥ 0, o número √𝑥 é uma função;
c) A regra que associa
12
23
1
2
3
xx
xx
IRx é uma função.
Pergunta: qual é o significado preciso de “regra que associa”?
Pode-se considerar que relação seja um conjunto qualquer de pares ordenados
SVIERCOSKI (2014).
FIGURA 5: Representação de uma relação por diagrama de Venn
Fonte: a autora
Domínio e Imagem de Uma Relação
De acordo com MAGGIO & NEHRING (2012),uma função 𝑓: 𝐴 → 𝐵Consta de três
partes: um conjunto A, chamado de domínio da função(ao conjunto onde a função é
definida), um conjunto B, chamado de contradomínio da função, ou o conjunto onde
a função toma valores, e uma regra que permite associar, de modo bem determinado,
a cada elemento 𝑥 ∈ 𝐴,um único elemento 𝑓(𝑥) ∈ 𝐵. Ou por outra, qualquer
subconjunto de A x B diz-se uma correspondência de A para B. relativamente a cada
par ordenado (𝑥, 𝑦) ∈ 𝐴 × 𝐵 diz-se que 𝑥 é objecto de y, e y é imagem dex.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
17
Figura 6: Ilustração do dominio e imagem de uma relação
Fonte: http://www.matematicadidatica.com.br/RelacaoBinaria.aspx acessado em
abril de 2019.
Exemplo
Sejam 𝐴 = {0, 1, 2} 𝑒 𝐵 = {−2, −1, 0, 1}
a) Consideremos R1 a relação que associa A x B da seguinte forma :
𝑅1 = {(𝑥, 𝑦) ∈ 𝐴 × 𝐵 ∶ 𝑦
2 = 𝑥2} = {(0, 0); (1, −1); (1, 1); (2, −2)}
Dominio de R1 = A
Imagem de R1 = B
Uma relação f recebe o nome de função se para 𝑐𝑎𝑑𝑎𝑥 ∈ 𝑑𝑜𝑚𝑓, existe um único
𝑦𝑡𝑎𝑙𝑞𝑢𝑒(𝑥, 𝑦) ∈ 𝑓.
Exemplo
http://www.matematicadidatica.com.br/RelacaoBinaria.aspx
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
18
O comprimento C de uma circunferência é função(isto é, depende) do seu raio r, exprime-se
esta função pela fórmula 𝐶 = 2𝜋𝑟
Deste modo, a cada vez que é atribuído um valor a r, a letra C passa a ter um único valor, que
é o produto de r pela constante 2π. Por isso, a cada valor de r corresponde um e um só valor
de C. Diz-se então que a variável C é função da variável r e também que C é a variável
dependente e r é a variável independente.
Propriedades
Uma relação R do conjunto A no conjunto B é uma função se:
1. O domínio da relação R, D(R)= A;
2. Para cada elemento 𝑥 ∈ 𝐷(𝑅), exisste um único 𝑦 ∈ 𝐵 tal que (𝑥, 𝑦) ∈ 𝑅
A imagem da relação R, 𝐼𝑚(𝑅) ⊂ 𝐵.
Exemplo2
Sejam dados os conjuntos 𝐴 = {0, 1, 2 }𝑒𝐵 = {0, 1, 2, 3, 4, 5}; consideremos a função 𝑓: 𝐴 →
𝐵 definida por 𝑦 = 𝑥 + 1, ou seja, 𝑓(𝑥) = 𝑥 + 1.
Para encontrar as imagens dos objectos que são elementos do conjunto A, faz-se a
substituição dos elementos do conjunto A na função 𝑓(𝑥) = 𝑥 + 1, sendo assim:
𝑃𝑎𝑟𝑎𝑥 = 0 ⇒ 𝑓(0)
= 0 + 1
= 1
𝑃𝑎𝑟𝑎𝑥 = 1 ⇒ 𝑓(1)
= 1 + 1
= 2
𝑃𝑎𝑟𝑎𝑥 = 2 ⇒ 𝑓(2)
= 2 + 1
= 3
Figura 7: Representação da função 𝑓(𝑥) =
𝑥 + 1
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
19
Deste modo acabamos por concluir que:
Conjunto A é o domínio da função;
O conjunto {1, 2, 3 }, que é um subconjunto de B, é denominado conjunto
imagem da função, que indicamos dor Im. No exemplo acima, 𝐼𝑚 = {1, 2, 3}
Sumário
Nesta Unidade temática 1.2 estudamos e discutimos fundamentalmente sobre relações.
A um conjunto qualquer de pares ordenados, chama-se relação.
As relações podem ser representadas por diagramas de venn, ou por uma
função no SCO.
Diz-se que uma quantidade é uma função quando cada elemento de x,
corresponde a um único elemento de f(x).
O domínio de uma função é composto por todos os valores do eixo das
abcissas (eixo ox).
A imagem da função é composta pelo conjunto de valores que f assume para
cada x.
A representação 𝑓: 𝐴 → 𝐵 que se lê “f de A em B” é a regra que diz como
associar cada elemento de A, a um único elemento de B.
TAREFAS DE AUTO AVALIAÇÃO
Questão 1
Dada a função f(x) = 2x – 3, o domínio {2; 3; 4} e o contradomínio composto pelos
naturais entre 1 e 10, qual das opções abaixo representa o conjunto imagem dessas
funções?
a) {1; 3; 5}
b) {1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10}
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
20
c) {4; 6; 8}
d) {1, 2, 3; 4; 5}
Resposta comentada
Para determinar os valores da imagem será necessário aplicar cada valor do domínio
na função.
1)2( f ; 3)3( f ; 5)4( f portanto a imagem é: {1. 3; 5}. Alternativa A
Questão 2
Dada a função f (x) = 2x, com domínio igual ao conjunto dos números naturais, assinale
a alternativa correcta relativa a seu domínio, contradomínio e imagem.
a) O domínio dessa função possui todos os números inteiros;
b) Não é possível usar essa função para qualquer fim, pois o seu contradomínio
não está bem definido;
c) A imagem dessa função é igual ao conjunto dos números pares não negativos;
d) O contradomínio dessa função não pode ser o conjunto dos números naturais;
Resposta alternativa C.
Questão 3
Assinale a alternativa abaixo que apresenta o conjunto que não pertence ao domínio da
função. 164)( xxf
a) 2
b) 4
c) 6
d) 8
Resposta comentada
Qualquer valor abaixo de 4 torna essa questão inválida. Logo, o domínio dessa função
não pode conter o número 2, que é menor que 4. Alternativa A
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
21
QUESTÃO 4
1) Dados os conjuntos A = {-2, -1, 0, 1, 2, 3} e B = {0, 1, 2, 3, 4}, determinar cada um dos
conjuntos abaixo, representando-os em diagramas de flechas e no plano cartesiano.
a) A relação R1, de A em B, dada por R = { (x,y) AxB/ y = 2x}.
Resposta comentada
R1 = {(0,0), (1,2), (2,4)
Representação por diagrama
No SCO
b) A relação R2, de A em B, dada por R = { (x,y) AxB/ y = x - 2}.
Resposta comentada
R2 = {(2,0), (3,1))
Representação por diagrama
Representação no SCO
c) A relação R, de A em B, dada porR = { (x,y) AxB/ y = x²}.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
22
resposta comentada
R3 = {(-2,4), (-1,1), (0,0), (1,1), (2,4))
Representação por diagrama de venn
Representação no SCO
Exercícios para AVALIAÇÃO
1. Dada a função , definida pela fórmula f(x)=2x²+1. Determine a sua
imagem:
2. Dado o esquema abaixo, representando uma função de "A" em "B", determine:
a) O Domínio:
b) A imagem
c) f(5)
d) f(12)
Respostas
1. Im={19, 9, 1, 11}
2. A) D={5, 12, 23}
b) Im={7, 14, 25}
c) f(5)=7
d) f(12)=14
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
23
UNIDADE TEMÁTICA 1.3. REPRESENTAÇÃO DE FUNÇÕES POR MEIO DE
DIAGRAMA DE VENN.
Introdução
Foi Leibniz(1646 - 1716) quem primeiro usou o termo “função” em 1673 no manuscrito
Latino “Methodus tangentium inversa, seu de fuctionbus”. Leibniz usou o termo
apenas para designar, em termos muito gerais, a dependência de uma curva de
quantidades geométricas como as sub tangentes e sub normais. Introduziu igualmente
a terminologia de “constante”, “variável” e “parâmetro”.
Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de:
Objectivos
específicos
Identificar uma função
Representar uma função por meio de um diagrama de venn
Classificar uma função quanto ao tipo.
Representação de Funções Por Meio de Diagrama de Venn
Na perspectiva de TIVANE 2011, um diagrama de setas representando uma relação de um
conjunto A em um conjunto B é uma função se:
Cada elemento de A parte uma e exactamente uma única seta. E, nenhuma seta
termina em mais de um elemento de B.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
24
Não é função
É função
Não é função
É função
Figura 8: Identificação de funções
Fonte: http://cursos.unipampa.edu.br/cursos/engenhariaagricola/files/2010/06/Funcoes-
dominio-e-imagem
Classificação das Funções
Função Injectiva
Na perspectiva de TIVANE (2010), uma função é injectiva quando, objectos diferentes
correspondem à imagens diferentes. De outro modo, diz-se que BAf : é injectiva se, para
∀𝑥1, 𝑥2 ∈ 𝐴, 𝑥1 ≠ 𝑥2 ⇒ 𝑓(𝑥1) ≠ 𝑓(𝑥2).
Figura9: Representação De Uma Função Injectiva
http://cursos.unipampa.edu.br/cursos/engenhariaagricola/files/2010/06/Funcoes-dominio-e-imagem
http://cursos.unipampa.edu.br/cursos/engenhariaagricola/files/2010/06/Funcoes-dominio-e-imagem
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
25
Fonte: a autora
Observação: f é injectiva se e somente se
212121 )()(,, xxxfxfAxx
Função Sobrejectiva
Ainda na perspectiva de TIVANE (2010)uma correspondência é sobrejectiva se o
conjunto das imagens de f coincide com o conjunto de chegada. Ou seja, BAf : é
sobrejectiva se im f = B.
Figura 10: representação de uma função sobrejectiva
Fonte: a autora
Exemplo
a) |)|,()(,: xxxfIRIRIRf nãoé
sobrejectiva
b) 𝑔: 𝐼𝑁 → 𝐼𝑁, 𝑔(𝑛) =
{
𝑛
2
𝑠𝑒 𝑛 é 𝑝𝑎𝑟
3𝑛 + 1 𝑠𝑒 𝑛 é í𝑚𝑝𝑎𝑟
, é 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒𝑗𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎
Função Bijectiva
Diz-se que BAf : é bijectiva se for injectiva e sobrejectiva ao mesmo tempo.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
26
Figura 11: representação de uma função bijectiva
Fonte: a autora
Exemplo
a) 𝑓: 𝐼𝑅 → 𝐼𝑅, 𝑓(𝑥) = 𝑎𝑥 + 𝑏 𝑐𝑜𝑚 𝑎 ≠ 0 é 𝑏𝑖𝑗𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎
b)𝑔: 𝐼𝑅 → 𝐼𝑅,
𝑔(𝑥) = 𝑎𝑥2 + 𝑏𝑥 + 𝑐 𝑐𝑜𝑚 𝑎 0 𝑛ã𝑜 é 𝑏𝑖𝑗𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎
Sumário
Nesta Unidade temática 1.3 estudamos e discutimos fundamentalmente sobre a
classificação das funções.
A função é considerada injectiva quando para quaisquer elementos x1 e x2 de A,
)()( 21 xfxf implicar 21 xx . Ou seja, quando 21 xx , em A, implica
)()( 21 xfxf .
Ademais, ela é sobrejectiva nos casos em que o conjunto imagem é igual ao
contradomínio;
Chama-se de bijectiva quando é injectiva e sobrejectiva ao mesmo tempo.
TAREFAS DE AVALIAÇÃO
Perguntas
Das funções que se seguem, classifique-as quanto á: Injectividade, Bijectividade e
Sobrejectividade
a) BAf :
b) BAf :
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
27
c)
RRf : definida por
2)( xxf
d) RRf : definida por 2)( xxf
e) Nf 4;3;2;1;0: definida por xxf 2)(
f) 8;26;1: f
g) 10;06;1: f
h) 10;28;1: f
Respostas
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
28
a) Bijectiva
b) Injectiva
c) Sobrejectiva
d) Bijectiva
e) Injectiva
f) Bijectiva
g) Injectiva
h) Sobrejactiva
EXERCICIOS do TEMA
1. Escreva o par ordenado que representa cada ponto assinalado no sistema cartesiano:
2. Desenhe no caderno um sistema cartesiano e represente geometricamente os pares
ordenados:
a) (- 4,5)
b) (3,2)
c) (5,-3)
d) (0,-6)
3. Resolva as questões a seguir
a) Qual a abscissa do par (-10,5)?
b) qual a ordenada do par (5,-7)
4. Observe o quadrilátero MNPQ desenhado no plano cartesiano, escreva as coordenadas que
representam os pontos M, N, P e Q.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
29
5. Os pares ordenados A(-2,2), B(4,2), D(-2,-2) e C(4,-2) são vértices do quadrilátero ABCD.
Desenhe-o no plano cartesiano e responda: (dica: use o papel quadriculado para facilitar)
a) Que tipo de quadrilátero é ABCD?
b) Quantas unidades tem o seu perímetro?
c) Supondo que cada unidade de comprimento seja 1 cm, qual é a área do quadrilátero
ABCD?
6. Os pares ordenados A(-4,-3), B(-4,6) e C(5,-3) são três dos vértices de um quadrado ABCD.
a) Represente em papel quadriculado um plano cartesiano e os pontos A, B e C.
b) Uma com segmentos de reta os pontos A, B e C, nessa ordem, e complete o desenho do
quadrado ABCD.
c) Descubra e escreva as coordenadas do ponto D.
d) Calcule a área do quadrado ABCD, considerando cada quadradinho de 1 unidade de lado
como unidade de área.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
30
TEMA – II: PRINCIPAIS FUNÇÕES ELEMENTARES.
Unidade Temática 2.1 Função Polinomial do 1º Grau
UnidadeTematica 2.2 Função polinomial do 2º Grau
(Quadráticas)
Unidade temática 2.3 Determinação de pontos máximos e
mínimos
Unidade Temática 2.4 outras funções Polinomiais
UNIDADE TEMÁTICA 2.1. Funções Polinomiais do 1º Grau
Introdução
Uma função afim, também conhecida como função polinomial de grau 1 ou função polinomial
de primeiro grau é uma função do tipo baxxf )( , cujo gráfico é uma recta não
perpendicular ao eixo das abcissas (eixo ox). É possivel determinar a direção da recta do
gráfico de uma função afim a partir do coeficiente angular (a), que também é chamado
usualmente de taxa de crescimento. Quando o valor de “a” é maior do que zero, temos uma
função a fim crescente, e quando é menor do que zero, temos uma função a fim decrescente.
Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de:
Objectivos
específicos
Identificar a fórmula geral de uma função afim;
Esboçar uma função a fim;
Identificar e distinguir uma função afim das demais funções;
Identificar cada elemento de uma função afim.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
31
Função Linear de grau 1 ( Função Afim)
A função linear caracteriza-se por representar um crescimento ou decrescimento constantes.
Uma função é linear se qualquer mudança na variável independente causa uma mudança
proporcional na variável dependente, SVIERCOSKI (2014). Isto é, uma função 𝑓: 𝐼𝑅 → 𝐼𝑅
chama-se função linear quando existem constantes reais a e b tais que 𝑓(𝑥) = 𝑎𝑥 + 𝑏, para
todo 𝑥 𝜖 𝐼𝑅. O conjunto IR é o “maior” conjunto de valores para os quais é possível encontrar
f(x). Sempre que o domínio não for especificado, estaremos a considerá-lo como conjunto IR.
O valor de a é o coeficiente angular, e o de b, o coeficiente linear.
Exemplo 1
Uma situação real que pode ser descrita por uma função afim é o preço a pagar por uma
“boleia de taxi mota”: o valor da corrida depende da distância percorrida (em km) e dos
valores constantes do km rodado e do período (sefor de dia, ou de noite). A distância
percorrida em km é multiplicada por uma constante a(o valor do km rodado) e a esse produto
adiciona-se o valor da constante inicial b (a taxa dependendoo do período). Resultando no
preço a pagar. Assim, a distância percorrida é a variável independente x, e a função 𝑓(𝑥) =
𝑎𝑥 + 𝑏 ou 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏 é o preço a pagar.
Exemplo 2
𝑓: 𝐼𝑅 → 𝐼𝑅, 𝐹(𝑥) = −3
Figura 12 : Representação gráfica da função 𝐹(𝑥) = 3
Fonte: a autora
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
32
Observações:
Pelo gráfico, pode-se observar que a = 0 e b = -3
O gráfico de função constante, já revela o seu comportamento independente
do valor da variável x, o f(x) é sempre o mesmo.
De um modo geral, se tomarmos uma função tal que: 𝑦 → 𝑓(𝑥) = 𝑎𝑥 + 𝑏. Então
𝑥 = 0 → 𝑦 = 𝑏
𝑥 = −
𝑏
𝑎
→ 𝑦 = 0
Portanto, partindo do pressuposto de que por dois pontos passa uma e apenas uma
única recta, observa-se que os pontos (0, 𝑏) 𝑒 (−
𝑏
𝑎
; 0)definem uma recta no plano.
Esta recta é o gráfico da função f. Tomando como exemplo a representação gráfica que
se segue, consideremos 𝑎 > 0 𝑒 𝑏 > 0.
Figura 1: Representação gráfica da função 𝑓(𝑥) = 𝑎𝑥 + 𝑏 com 𝑎 > 0 𝑒 𝑏 > 0
Fonte: TIVANE 2010 (Pag. 61)
Tome nota
Na figura anterio, podemos observar os ângulos AOB e bPQ, os dois são ângulos agudos
designados por 𝜃. Nas classes anteriores do ensino secundário geral, certamente que
já abordaram sobre as razões trigonométricas, deste modo podemos encontrar a
tangente do ângulo 𝜃 (𝑡𝑎𝑛𝜃).
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
33
𝑡𝑎𝑛𝜃 =
𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑜 𝑐𝑎𝑡𝑒𝑡𝑜 𝑜𝑝𝑜𝑠𝑡𝑜 (𝑂𝑏)
𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑜 𝑐𝑎𝑡𝑒𝑡𝑜 𝑎𝑑𝑗𝑎𝑐𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝑂𝐴)
𝑒 𝑡𝑎𝑛𝜃
=
𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑜 𝑐𝑎𝑡𝑒𝑡𝑜 𝑜𝑝𝑜𝑠𝑡𝑜 (𝑄𝑃)
𝑚𝑎𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑜 𝑐𝑎𝑡𝑒𝑡𝑜 𝑎𝑑𝑗𝑎𝑐𝑒𝑛𝑡𝑒(𝑏𝑃)
𝑡𝑎𝑛𝜃 =
𝑂𝑏
𝑏
𝑎
= 𝑎 𝑒 𝑡𝑎𝑛𝜃 =
𝑦 − 𝑏
𝑥
Igualando as duas equações temos que 𝑎 =
𝑦−𝑏
𝑥
.
Observações:
Uma função linear afim é crescente se o ângulo 𝜃 estiver compreendido entre
0 a 90 graus ( 0 < 𝜃 < 90°, ⇒ 𝑡𝑎𝑛𝜃 > 0 𝑒 𝑎 > 0)
Uma função linear afim é decrescente se o ângulo 𝜃 estiver no compreendido
entre 90 a 180 graus(90° < 𝜃 < 180°, ⇒ 𝑡𝑎𝑛𝜃 < 0 𝑒 𝑎 < 0)
Esboço do Gráfico de uma função linear afim
Para esboçarmos o gráfico cartesiano de uma função f, primeiramente atribuímos
valores convenientes a x no domínio da função e, em um segundo momento,
determinamos os correspondentes valores de y = f(x). e por fim, o gráfico é constituído
pelos pontos representativos dos pares (x, y).
Exemplo:
Dada a função y = 2x, vamos esboçar o gráfico da função.
1º escolhemos alguns valores para o x
2º calculamos o valor correspondente para o y
𝑠𝑒 𝑥 = 0, ⇒ 𝑦 = 2 × 0 = 0
𝑠𝑒 𝑥 = 1, ⇒ 𝑦 = 2 × 1 = 2
𝑠𝑒 𝑥 = 2, ⇒ 𝑦 = 2 × 2 = 4
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
34
𝑠𝑒 𝑥 = 3, ⇒ 𝑦 = 2 × 3 = 6
X 0 1 2 3
Y 0 2 4 6
Nesta situação, representamos ponto a ponto a função
Figura 14 : Representação dos pontos da função f(x) = 2x
Fonte: a autora
Exemplo2
Esboce ográfico da função
5
)(
x
xf
X 0 10
F(x) 0 -2
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
35
Figura 15 : Gráfico da função
5
)(
x
xf
Fonte: a autora
Reflexão
Considerando todos os conteúdos que já estudamos até então, sabe-se que uma das
exigências das quais uma relação deve satisfazer para ser uma função, é de que a cada
x deve corresponder um e somente um y, 𝑥 → 𝑦 = 𝑓(𝑥). Esta propriedade pode ser
interpretada da seguinte forma: “ao levantarmos uma linha paralela ao eixo oy, e outra
paralela ao eixo ox, elas irão se interceptar no gráfico, em um só ponto.
Estudo do Sinal de uma função afim
Na perspectiva de TIVANE (2010), estudar o sinal de uma função consiste em
determinar os intervalos nos quais a função tem imagem negativa e os intervalos nos
quais a função tem imagem positiva.
Para tal, analisaremos dois casos: 𝑎 > 0; 𝑒 𝑎 < 0.
Dada a função 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏, se tomarmos 𝑦 = 0, teremos 𝑎𝑥 + 𝑏 = 0 ⇔ 𝑎𝑥 =
−𝑏 ⟺ 𝑥 = −
𝑏
𝑎
analogamente, se 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏 > 0, 𝑒𝑛𝑡ã𝑜 𝑥 > −
𝑏
𝑎
, de igual modo,
se 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏 < 0, 𝑒𝑛𝑡ã𝑜 𝑥 < −
𝑏
𝑎
,
1º Caso: 𝑎 > 0; 𝑥 > −
𝑏
𝑎
,
Figura: gráfico da função 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏, considerando 𝑎 > 0
Fonte: TIVANE 2010
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
36
2º Caso: 𝑎 < 0; 𝑥 < −
𝑏
𝑎
,
FIGURA: Gráfico da função 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏, considerando 𝑎 < 0
Sumário
Nesta Unidade temática 1.1 estudamos e discutimos fundamentalmente a função polinomial
de grau 1.
A função polinomial do 1º grau é uma função do tipo baxy .
É o tipo de função em que qualquer mudança na variável independent causa uma
mudança proporcional na variável dependente.
A obtenção dos pontos que perfazem o percurso da recta de uma função afim, é feito
pela atribuição de alguns valores aleatórios para o x. E o y é obtido pelo cálculo por
substituição dos valores de x na fórmula.
Lembrem-se: por dois pontos quaisquer passa uma, e apenas uma única recta.
O estudo do sinal de uma função consiste em determinar os intervalos para os quais
a função tenha uma imagem negativa e os intervalos para os quais a função tem
imagem positiva.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
37
TAREFAS DE AUTO AVALIAÇÃO
Perguntas
1. Um automóvel desloca-se em uma estrada com velocidade constante. Sabendo
que ele sai do km 15 e duas horas depois passa pelo km 175, faça o que se pede:
a. Determine a velocidade desse automóvel;
b. Escreva a função que representa esse movimento;
c. Faça uma tabela relacionando o tempo transcorrido e o km em que ele se
encontra;
Respostas
a. A velocidade: 80 km/h
b. Função: y = 15 + 80x
c. Tabela:
2. Sobre funções injectivas, sobrejectivs e
bijectivas, julgue os itens abaixo em verdadeiro ou falso.
I.Toda função injectiv é bijectiva;
II.Quando elementos diferentes geraam imagens diferentes, temos uma função
sobrejectiva;
III.Toda função bijectiva admite inversa;
IV.Quando a imagem é igual ao contradomínio temos uma função sobrejectiva.
Tempo/h Km
0 15
1 95
2 175
3 255
4 335
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
38
a) VVVV
b) FFVV
c) VVFF
d) FFFF
RESPOSTA COMENTADA
I. Falso – uma função pode ser injectiva, porém existir um elemento no
contradominio que não esteja associado a um elemento do domínio, facto este que
torna a função não sobrejectiva e consequentemente não bijectiva.
II. Falso – o facto do elemento do domínio estar associado a um elemento igual
ou diferente no contradomínio não é determinante na classificação das funções.
III. Verdadeiro – uma função é bijectiva se e somente se possui uma função
inversa.
IV. Verdadeiro – se o contradomínio e a imagem são iguais, então todo elemento
do contradomínio está associado a pelo menos um elemento do domínio e essa função
é sobrejectiva.
Solução: resposta B
3. Dada a função f(x) = –2x + 3, determine f(1).
Resposta comentada
Substituindo o valor de “x”, temos: 1323)1(21 f .
4. Dada a função f(x) = 4x + 5, determine x tal que f(x) = 7.
Resposta comentada
Solução. O valor procurado o elemento “x” do domínio que possui imagem y = 7.
Temos:
2
1
4
2
24574754
7)(
54)(
xxxx
xf
xxf
Escreva a função afim baxxf )( , sabendo que:
a) f(1) = 5 e f(-3) = -7 b) f(-1) = 7 e f(2) = 1 c) f(1) = 5 e f(-2) = -4
Resposta Comentada
Solução. Cada par de valores pertence à lei da função afim (equação de uma reta). Temos:
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
39
a)
335
2
4
8
84
73
1533
73
)3(7
)3()3(
)1()1(
a
bb
ba
ba
ba
ba
baf
baf
Logo, a função é: 23)( xxf
b)
275
5
3
15
153
12
1422
12
)2(7)2()2(
)1()1(
a
bb
ba
ba
ba
ba
baf
baf
Logo, a função é: 52)( xxf
c)
325
2
3
6
63
42
1022
42
)2(5
)2()2(
)1()1(
a
bb
ba
ba
ba
ba
baf
baf
Logo, a função é: 23)( xxf .
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
40
UNIDADE TEMÁTICA 2.2. FUNÇÃO POLINOMIAL DO 2º GRAU
Fonte: http://portaldoprofessor.mec.gov.br. Acessado no dia 26 de junho de 2019
Introdução
Vimos no capítulo anterior que um conjunto de dados constitui uma função linear quando a
variação dos valores na imagem for proporcional á variação no domínio, sendo esta
denominada taxa de variação. Porém, se isso não acontecer com seus dados, pode-se analisar
uma segunda, uma terceira ou mais variações SVIERCOSKI (2014).
Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de:
Objectivos
específicos
Identificar uma função Quadrática;
Calcular os zeros de uma função quadrática;
Encontrar as coordenadas do vértice de uma
função quadrática;
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
41
Função Quadrática
Na visão de SVIERCOSKI (2014), Chama-se função quadrática, ou função polinomial do
2º grau, qualquer função f de IR em IR dada por uma lei da forma f(x) = ax2 + bx + c,
onde a, b e c são números reais e a 0.
Gráfico
Para PEMBERTON & RAU (2014), o gráfico de uma função polinomial do 2º grau, y = ax2 + bx
+ c, com a 0, é uma curva chamada parábola. Em que D(f) = IR e CD(f) = IR
Exemplo 1
Vamos ilustrar o esboço da parábola da função 𝑓(𝑥) = 𝑥2 + 2𝑥 + 1
Figura 16: Gráfico da função 𝑓(𝑥) = 𝑥2 + 2𝑥 +1
Exemplo 2f(x) = x² - 4x + 3
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
42
x Y = f(x) = x² -4x + 3 (x, y)
0 3 (0, 3)
1 0 (1, 0)
2 -1 (2, -1)
3 0 (3, 0)
4 3 (4, 3)
Figura 17: Gráfico da função f(x) = x² - 4x + 3
Tome Nota
Ao construir o gráfico de uma função quadrática y = ax2 + bx + c, notaremos sempre que:
a) se a > 0, a parábola tem a concavidade voltada para cima;
b)se a < 0, a parábola tem a concavidade voltada para baixo;
Sendo assim, o valor de a vai definir a concavidade da parábola.
Figura 18: Representação Gráfica Das Funcoes 12)( 2 xxxf e xxxg 2)(
respectivamente.
O chamado zero da função ou raiz da função, faz referência aos valores de x tais que f(x) = 0.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
43
As raízes da função são determinadas pela resolução da equação de segundo grau igualada a
zero:
ax2 +bx + c = 0
Portanto, determinar a raiz de uma função é calcular os valores de x que satisfazem a equação
do 2º grau ax² + bx + c = 0, que podem ser encontradas através do Teorema de Bháskara,
PEMBERTON & RAU (2014):
a
acbb
x
2
42
1
a
acbb
x
2
4
,
2
2
Observe que a
quantidade de raízes de uma função quadrática vai depender do valor obtido pela expressão:
Δ = b2 – 4. ac, o qual é chamado de discriminante.
Assim,
Δ > 0 → a função tem duas raízes reais, logo intercepta o eixo x em dois pontos;
Δ < 0 → a função não possui raízes reais, logo não intercepta o eixo x;
Δ = 0 → a função possui apenas uma raiz real, logo intercepta o eixo x em apenas um ponto;
https://brasilescola.uol.com.br/matematica/formula-bhaskara.htm
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
44
Exemplo:
Determine o valor de m para que a função quadrática mxxxf 4)( 2 possua apenas uma
raiz.
Devemos ter como condição 0 , pois esta é que garante que tenhamos apenas uma raiz.
10440*1*44
04
2
2
mmm
ab
Sumário
Nesta Unidade temática 2.2 estudamos e discutimos fundamentalmente a função polinomial
de grau 2.
Qualquer função f de IR em IR dada pela fórmula cbxaxxf 2)( , em que a, b e c
são números reais e 0a , é chamada de função quadrática.
O gráfico de uma função quadrática apresenta concavidade voltada para cima se
0a , e para baixo se 0a .
Os zeros da função ou raízes de uma função quadrática são os valores que x assume
tais que 0)( xf .
Ao aplicar-se o Teorema de Bháscara, á priori quando temos 0 sabe-se que a
função em estudo apresenta duas raízes reais portanto, intercepta o eixo x em dois
pontos.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
45
Se 0 a função não possui raízes, logo, não intercepta o eixo x, e por fim se 0
a função possui apenas uma raiz real, logo, intercepta o eixo x em apenas um ponto.
TAREFAS DE AUTO-AVALIAÇÃO
1. As seguintes funções são definidas em IR. Verifique quais delas são funções
quadráticas e identifique em cada uma os valores de a, b e c:
a) f(x) = 2x (3x - 1)
b) f(x) = (x + 2) (x - 2) – 4
c) f(x) = 2(x + 1)²
2. Dada a função quadrática f(x) = 3x² - 4x + 1, determine:
a) f (1) c) f( 2 ) e) f (h + 1)
b) f (0) d) f(-2) f) x de modo que f(x) = -1
3. Determine, se existirem, os zeros das funções quadráticas abaixo:
a) f(x) = x² - 3x c) f(x) = -x² +2x + 8
b) f(x) = x² +4x + 5 d) –x² +3x – 5
4.Para que valores reais de k a função f(x) = (k - 1)x² - 2x + 4 não admite zeros reais?
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
46
5. Os 180 alunos de uma escola estão dispostos de forma retangular, em filas,
de tal modo que o número de alunos de cada fila supera em 8 o número de filas.
Quantos alunos há em cada fila?
6. Esboce o gráfico da função f cuja parábola passa pelos pontos (3, -
2) e (0, 4) e tem vértice no ponto (2, -4); em seguida, verifique qual das seguintes
sentenças corresponde a essa função:
a) f(x) = -2x² - 8x + 4 b) f(x) = 2x² - 8x + 4 c) f(x) = 2x² + 8x +4
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
47
UNIDADE TEMÁTICA 2.3.Pontos Máximos e Minimos
Introdução
O ponto de máximo e ponto de mínimo de uma função do 2º grausão definidos pela
concavidade da parábola, se está voltada para baixo ou para cima. O ponto máximo e o ponto
mínimo podem ser atribuídos a várias situações presentes em outras ciências, como Fisica,
Biologia, Administração, contabilidade e outras. Por exemplo, Fisica: movimento
uniformemente variado, lançamento de projéteis; Biologia: na análise do processo de
fotossíntese. Administração: estabelecimento de pontos de nivelamento, lucros e prejuízos.
Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de:
Objectivos
específicos
Determinar pontos máximos e mínimos
Encontrar o vértice de uma função quadrática.
Determinação de pontos máximos e mínimos
As raízes determinam quais os pontos onde o gráfico intercepta o eixo das abscissas
(eixo x); o vértice pode ser o ponto de máximo absoluto ou de mínimo absoluto da
função, ou seja, o maior ou o menor valor que a função pode assumir em todo o seu
domínio o que determina um caso ou outro é a concavidade da parábola. Se a
concavidade for voltada para baixo, a função apresenta ponto de máximo absoluto.
Se a concavidade for voltada para cima, a função apresenta ponto de mínimo absoluto.
A determinação do vértice da parábola ajuda na elaboração do gráfico e permite
determinar a imagem da função, bem como seu valor máximo ou mínimo.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
48
As coordenadas do vértice da parábola são dadas por:
aa
b
v
4
,
2
Em que: a
b
X v
2
e a
Yv
4
As coordenadas do vértice V(x v , y v ) da função quadrática f(x) = ax² + bx + c
podem ser calculadas de duas maneiras:
1ª Maneira: Utilizando as seguintes fórmulas:
x v =
a
b
2
e y v =
a4
2ª Maneira:
* Para calcular o x v , obtemos as raízes x 1 e x 2 da equação do 2º grau e calculamos o
ponto médio das mesmas. Assim:
x v =
2
21 xx
* Substituímos o valor do x v na função quadrática para que possamos obter a
coordenada y v .
Figura 19: Representação do vértice da parábola
Exemplo 1:
Considere a função f(x) = 2x² - 8x
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
49
Obtendo as raízes, teremos x
1
= 0 e x
2
= 4. Portanto, x v =
2
21 xx =
2
40
= 2
Substituindo x v = 2 na função, obtemos a ordenada do vértice:
y v = f(x v ) = 2 (x v )² -8 (x v )
y v = f(2) = 2 . 2² - 8 . 2 = -8
* O vértice é o ponto (2, 8).
* A função assume valor mínimo -8
quando x = 2
* Im(f) = {y │y 0}
* Essa função não tem valor máximo.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
50
De modo geral, dada a função f: IR IR, tal que, com V (x v , y v ) é o vértice da
parábola correspondente, temos então:
a > 0 y v é o valor mínimo de f Im(f) = {y IR│y y v }
Exemplo 2
f(x) = -4x² + 4x + 5
Sabemos que o vértice V de uma parábola dada
por f(x) = ax² + bx + c, a 0, também pode ser
calculado assim: V = (x v , y v ) =
a
b
2
,
a4
.
Neste caso, temos:
f(x) = -4x + 4x + 5
x v =
a
b
2
=
8
4
=
2
1
y v =
a4
=
16
96
16
)8016(
= 6
V = (1/2, 6)
* O vértice é o ponto (1/2, 6).
* A função assume valor
máximo 6 quando x = 1/2
* Im(f) = {y │y 6}
* Essa função não tem valor mínimo.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
51
a < 0 y v é o valor máximo de f Im(f) = {y IR │y y v }
Como esboçar o gráfico de uma função quadrática
Exemplo1:
Encontre as raízes da função y = x2 – 2x – 8, e esboce o seu gráfico.
Resolução
36324)8.(1.4)2(4082 222 acbxx
2
2
62
1.2
362
4
2
62
1.2
362
2
222
1111
xxx
xxx
a
b
x
Construção do gráfico : Ao construirmos o gráfico de uma função quadrática existem alguns
aspectos a serem considerados, como por exemplo a concavidade da parábola (se é voltada
para cima ou para baixo), como vimos anteriormente. Ademais, temos que a= 1 > 0 implica
que a concavidade é voltada para cima. ∆ > 36, implica que a parábola intercepta o eixo em
dois pontos e c = -8, é o valor o gráfico corta o eixo dos y .
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
52
Figura: Gráfico da função y = x2 – 2x – 8
2) Determine as raízes da função definida pela equacao y = x2 + x – 4 e esboce o
gráfico.
Solucao:
0154.1.4)1(0404 222 xxxx
0
( não tem raízes reais em IR)
Gráfico da parábola
a = -1, implica que a concavidade é voltada para baixo
∆ = -15 < 0, significa que não intercepta o eixo dos x
Figura 20: Gráfico da funcao y = -x2 + x – 4
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
53
Exemplo 3
Considere a equação y = x2 – x – 6, determine o vértice da parábola e construa o
respectivo gráfico.
Solução:
2
2
51
1.2
251
3
2
51
1.2
251
252416
2
1
2
x
x
xxy
Portanto, as coordenadas do vértice da parábola serão dadas por:
4
25
;
2
1
.4
;
.2 aa
b
V
, então esbocemos o gráfico da parábola:
01a
concavidade para cima
025
intercepta o eixo x em dois pontos.
Figura 21: gráfico da função y = x2 – x – 6
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
54
Sumário
Nesta Unidade temática 2.3 estudamos e discutimos fundamentalmente sobre os pontos
máximos e mínimos de uma função quadrática.
As raízes de uma função quadrática determinam quais os pontos em que o gráfico
intercepta o eixo das abcissas.
No entanto, o vértice da parábola pode assumir o ponto máximo ou o ponto mínimo
bsoluto da função.
Dada a função IRIRf : , tal que o vértice da parábola é ),( vv YXV , temos que
vYa 0 é o valor mínimo de f pois vYyIRyf |)Im( e quando vYa 0 é
o valor máximo de f pois vYyIRyf |)Im( .
Exercícios de AutoAvaliação
1. Construa um esboço dos gráficos das funções quadráticas a seguir e indique o
domínio e a imagem:
a) f(x) = x2 – 4x + 3 b) f(x) = x2 – 6x + 8
c) f(x) = x2 – 2x d) f(x) = – x2 + 8x e) f) f(x) = – 2x2
Resposta comentada
Para o esboço identifica-se: f(x) = 0 (zeros da função), f(0) (intersecção com o eixo Y) e as
coordenadas do vértice.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
55
a)
1;2
4
4
;
2
)4(
4
;
2
;1)Im(
33)0(4)0()0(
3
1
2
24
2
)3)(1(4164
0)(
:34)( 2
2
1
2
aa
b
V
f
IRDf
f
x
x
xxf
xxxf
b)
[,1[)(
)(
1;3
)1(4
4
;
)1(2
)6(
4
;
2
88)0(6)0()0(
4
2
2
26
2
)8)(1(4366
0)(
:86)( 2
2
1
2
fIM
IRfD
aa
b
V
f
x
x
xxf
xxxf
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
56
c)
)
[,1[)(
)(
1;1
)1(4
4
;
)1(2
)2(
4
;
2
0)0(2)0()0(
2
0
0)2(0)(
:2)( 2
2
1
2
fIM
IRfD
aa
b
V
f
x
x
xxxf
xxxf
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
57
d)
]16,])(
)(
16;4
)1(4
64
;
)1(2
)8(
4
;
2
0)0(8)0()0(
8
0
0)8(0)(
:8)( 2
2
1
2
fIM
IRfD
aa
b
V
f
x
x
xxxf
xxxf
e)
]0,])(
)(
0;0
)2(4
0
;
)2(2
)0(
4
;
2
0)0(2)0(
000)(
:2)( 2
2
2
fIM
IRfD
aa
b
V
f
xxxf
xxf
2. A função f(x) = ax2 + bx + c passa pela origem. Sabendo que f(–2) = 0, calcule o valor
de
ab
babca 22 ?
Resposta Comentada
Se o gráfico de f(x) passa pela origem, f(0) = 0. Utilizando a informação que f(– 2) = 0 vem:
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
58
)0(
2
5
2
5
2
4
)2(
)2()0)(2(
)
2420240)2.()2.(0)2()
00)0.()0.(0)0()
2
2
2
222222
2
2
a
a
a
a
aa
aa
aaaa
ab
babca
iii
ababbabafii
ccbafi
3. O vértice da parábola y = 2x2 – 4x + 5 é o ponto:
a) (2,5) b) 1 11, c) (-1,11) d) 1 3, e) (1,3)
Resposta comentada
Utilizando as fórmulas das coordenadas do vértice, temos:
3;1
8
]24[
;1
8
]4016[
;1
)2(4
)]5)(2(4)4[(
;
)2(2
)4(
4
;
2
542)(
2
2
aa
b
Vxxxf
4. A função f(x) = x2- 4x + k tem o valor mínimo igual a 8. O valor de k é:
a) 8 b) 10 c)12 d) 14 e) 16
Resposta comentada
O valor mínimo da função é a ordenada do vértice. Igualando o valor à fórmula, temos:
12
4
48
32164324168
)1(4
)])(1(4)4[(
8
4
4)( 2
2
kkk
k
a
kxxxf
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
59
UNIDADE TEMÁTICA 2.4. Estudo do Sinal da função Quadrática.
Introdução
Estudar o sinal de uma função é determinar para quais valores reais de x as funções são
positivas, negativas ou nulas. A melhor maneira de analisar o sinal de uma função é pelo
gráfico.
Como toda função polinomial tem como domínio todo conjunto IR e é sempre
continua, suas imagens só podem mudar de sinal em suas raízes reais. Inicialmente
determinamos as raízes reais (se existirem) do polinómio quadrático
Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de
Objectivos
específicos
Determinar o sinal deuma função quadrática, em períodos
destintos.
Analisar e implementar cada caso no estudo do snal da função.
ESTUDO DO SINAL DA FUNÇÃO QUADRÁTICA
Agora podemos estudar o sinal da função quadrática analisando qual e o comportamento das
parábolas quando
0
e quando
0
, considerando também a variação do sinal do
coeficiente linear. No estudo do sinal da função
cbxaxy 2
, temos 6 casos a considerar.
Os exemplos a seguir ilustram tais possibilidades.
Caso 1: ∆< 0 e a > 0
Caso 2: ∆< 0 e a < 0
Os graficos das parabolas nestes casos nao interceptam o eixo Ox.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
60
Figura 12: Gráficos das parábolas onde: ∆< 0 , a > 0 (esquerda) e a < 0 (direita)
Caso 3: ∆> 0 e a > 0
Caso 4: ∆> 0 e a < 0
Os gráficos das parábolas nestes casos interceptam o eixo →Ox em dois pontos (as raízes x1 e
x2). Entãoy > 0 no caso 1 e y < 0 no caso 2.
Figura 13: Gráficos das parábolas onde Δ > 0, a > 0 (esquerda) e a < 0 (direita)
Caso 5: Δ = 0, a > 0
Caso 6: Δ = 0, a < 0
Figura 14: Gráficos das parábolas onde Δ = 0, a > 0 (esquerda) e a<0 (direita)
Então y é positivo para todo x ≠ x1no caso 5 e y e negativo para todo x ≠ x1 no caso 6.
4.1. Regra síntese para questão do sinal
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
61
(i) Se Δ < 0 o sinal de y é o mesmo de a
(ii) Se Δ = 0 o sinal de y é o mesmo de a (excepto para x = x1= x2quando
y = 0)
(iii) Se Δ > 0
O sinal de y nos intervalos (∞, 𝑥1) ; (𝑥1,𝑥2) e (𝑥2, ∞) obedecem ao esquema anterior.
Exemplo 1
1º) Vamos estudar os sinais das seguintes funções:
a) f(x) = x² - 7x + 6 b) f(x) = 9x² + 6x + 1
c) f(x) = -2x² +3x – 4
a) f(x) = x² - 7x + 6
a = 1 > 0
= (-7)² - 4 (1) (6) = 25 > 0
Zeros da função: x
1
= 6 e x
2
= 1
Então:
* f(x) = 0 para x = 1 ou x = 6
* f(x) < 0 para x < 1 ou x > 6
* f(x) < 0 para 1 < x < 6
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
62
Portanto, f(x) é positiva para x fora do intervalo [1, 6], é nula para x = 1 ou x = 6 e negativa
para x entre 1 e 6.
b) f(x) = 9x² + 6x + 1
a = 9 > 0
= (6)² - 4 (9) (1) = 0
Zeros da função: x = -1/3
Então:
* f(x) = 0 para x = -1/3
* f(x) > 0 para todo x -
1/3
c) f(x) = -2x² +3x –
4
a = -2 < 0
= (3)² - 4 (-2) (-4) = -23 < 0
Portanto, < 0 e a função não tem zeros
reais.
Logo, f(x) < 0 para todo x real, ou seja, f(x) é
sempre negativa.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
63
Sumário
Nesta Unidade temática 2.4 estudamos e discutimos fundamentalmente o estudo
do sinal de uma função polinomial do 2º grau.
Estudar osinal da função é determinar para quais valores reais de x as funções são
positivas, negativas e nulas;
No estudo do sinal da função do 2º grau temos 6 casos a considerar., no estudo do
sinal da função é necessário considerar que: se 0 , o sinal de y é o mesmo que
de a; se 0 , o sinal de y é o mesmo que de a excepto para x = x1 = x2 quando y =
2
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
64
UNIDADE TEMÁTICA 2.5 Outras Funções Polinomiais
Introdução
Além das funções do 1º e 2º grus existem outras funções polinomiais que merecem
ser feitas menção. Para SVIERCOSKI (2014), quando se têm fenómenos que possam
atingir valores mínimos e máximos no mesmo intervalo, deve-se pensar em outro
modelo e então analisar os dados até uma terceira variação.
Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de:
Objectivos
específicos
Distinguir uma função racional de uma função irracional;
Identificar uma função cúbica;
Identificar uma função racional;
Identificar uma função fraccionária.
Função Cúbica
A função cúbica tem a equação geral dada por𝑓(𝑥) = 𝑎𝑥3 + 𝑏𝑥2 + 𝑐𝑥 + 𝑑 com 𝑎 ≠
0 (polinómio de grau 3) SVIERCOSKI (2014). Na figura que se segue, está represntada
a função 𝑓(𝑥) = −𝑥3 + 𝑥2 + 2𝑥 + 1 em que D(f) = CD(f) = IR
Figura 22: Representação gráfica da função cúbica
Fonte: autora
Função Racional Fraccionária
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
65
De um modo geral na visão de SVIERCOSKI (2014), é uma função f em cuja equação a
variável x está no denominador e é definida como função racional, ademais, as
funções racionais fraccionárias são funções que se podem expressar como
quocientes de dois polinómios, isto é, expressam-se na forma:
01
1
1
01
1
1
2
...
...
)(
)(
)(
bxbxbxb
axaxaxa
xq
xp
xf
m
m
m
m
n
nn
Em que p(x) e q(x) são, respectivamente, polinómios de graus m e n e 0)( xq . Na
figura que se segue, está representado graficamente a função racional
1
)(
2
3
x
x
xf ,
cujo domínio é 1,1\ IRD f , e o contradomínio .IRCD f
Figura 23: Representação gráfica da função racional
1
)(
2
3
x
x
xf
Fonte: autora
Função Irracional
Uma função algébrica diz-se irracional se não for racional. Entende-se por função
racional uma função que pode ser representada por uma expressão algébrica que
contém as operações de adição, subtracção, multiplicação e divisão mas não inclui
extracções de raiz. Como por exemplo as funções :
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
66
𝑓(𝑥) = √𝑥 , 𝑔(𝑥) = 2𝑥 + √𝑥2 − 4𝑥 + 1
3
, ℎ(𝑥) =
𝑥 + √𝑥
√1 + 5𝑥2
São exemplos de funções algébricas irracionais. Ademais, deve-se salientar que a
expressão algébrica 12 24 xx inclui uma extração de raix mas define uma função
racional uma vez que: 1112 22224 xxxx
Função Potência de expoente racional
Sendo n um número natural, a potência de expoente natural n de um número real a
define-se por:
A partir desta definição é possível demonstrar pelo princípio de indução matemática
as seguintes propriedades, supondo m e n números naturais:
1. 𝑎𝑚 ∗ 𝑎𝑛 = 𝑎𝑚+𝑛(𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠 𝑑𝑎 𝑚𝑒𝑠𝑚𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒)
2. 𝑎𝑛 ∗ 𝑏𝑛 = (𝑎𝑏)𝑛(𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑚 𝑜 𝑚𝑒𝑠𝑚𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑜𝑒𝑛𝑡𝑒)
3. (𝑎𝑚)𝑛 = 𝑎𝑚𝑛(𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎)
A generalização do conceito de potência aos casos em que o expoente não é natural
assenta na conservação destas propriedades. Assim, designando o expoente por ,
temos:
Potência de expoente racional
n
m
Pela propriedade 3 tem-se
mnnn aaaa
Da última igualdade, por definição de raiz de índice n de um número, define-se a
potência de expoente racional por
n maa .
Potência de expoente nulo: Da propriedade 1 conclui-se:
aaa
aa
nn *1
1
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
67
aaaaaa ** 0110
Pelo que se 0a , 10 a
Potência de expoente negativo: Seja α um número racional positivo e 0a . De novo
pela propriedade 1,
1* 0)( aaaa
Donde sai que
a
a
1
Estamos agora em condições de poder prosseguir com o estudo da função potencia
de expoente racional, a qual se define por
𝑓(𝑥) = 𝑥∝, com ∝ racional.
Se ∝ é inteiro, estamos diante de uma função algebrica racional inteira ou
fraccionária. Se ∝é uma fracção irredutível, a função potencia pode ser uma função
algébrica racional ou irracional. Vejamos os exemplos a seguir:
1. Observe as funções 𝑓(𝑥) = 𝑥4 𝑒 𝑔(𝑥) = 𝑥5 representadas na figura a baixo
Figura23: representação Gráfica das funções 𝑓(𝑥) = 𝑥4 𝑒 𝑔(𝑥) = 𝑥5
2. As funções 𝑓(𝑥) = 𝑥−1 =
1
𝑥
𝑒 𝑔(𝑥) = 𝑥−2 =
1
𝑥2
, representadas na figura a
seguir
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
68
Figura 14: gráfico de função potência algébrica racional fraccionária
4. As funções 𝑓(𝑥) = 𝑥
1
3 = √𝑥
3
𝑒 𝑔(𝑥) = 𝑥
−
1
3 =
1
√𝑥
3 , representadas na figura a
baixo
Figura 15: Representação gráfica das funções 𝑓(𝑥) = 𝑥
1
3 = √𝑥
3
𝑒 𝑔(𝑥) = 𝑥
−
1
3 =
1
√𝑥
3 ,
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
69
TEMA– III: FUNÇÕES TRIGONOMÉTRICAS
UNIDADE Temática 3.1.Principais relações trigonométricas.
Conversão de Graus em Radianos e vice-versa
UNIDADE Temática 3.2 Principais Funções trigonométricas de um
ângulo agudo
UNIDADE TEMÁTICA 3.1.Principais relações trigonométricas.
Conversão de Graus em Radianos e vice-versa
Introdução
A trigonometria nasceu aproximadamente a 300 a.C entre os gregos, para resolver
problemas de astronomia. Suas primeiras aplicações práticas ocorrem só com
Ptolomeu 150d.C o qual, além de continuar aplicando – a os estudos de astronomia, a
usou para determinar a latitude e longitude de cidades e de outros pontos geográficos
em seus mapas.
Do mundo grego, a trigonometria passou, aproximadamente 400 d.C, para a índia
onde era usada nos cálculos astrológicos (ainda eram problemas de astronomia). Por
cerca de 800 d.C ela chega ao mundo islâmico, onde foi muito desenvolvida e aplicada
na astronomia e cartografia.
Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de:
Objectivos
específicos
Descrever as relações trigonométricas;
Identificar medidas de ângulos e arcos em unidades distintas;
Converter ângulos em radianos e vice – versa;
Identificar as funções trigonométricas de um ângulo agudo.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
70
RELAÇÕES TRIGONOMÉTRICAS
Quando se observam fenomenos que se repetem periodicamente, como temperatura média
diária, parte do dia com luz, organização das folhas em uma planta, etc., esses podem ser
modelados por funções trigonométricas SVIERCOSKI(2014).
Em trigonometria, os lados dos triângulos retângulos
assumem nomes particulares, apresentados na figura ao lado. O lado mais comprido, oposto
ao ângulo de 90º (ângulo reto), chama-se hipotenusa e os demais se chamam catetos. O cateto
que forma o
ângulo θ, na figura, com a hipotenusa é o cateto adjacente ao ângulo e o outro o cateto
oposto.
Os gráficos provenientes das funções trigonométricas podem ser gerados a partir de um
círculo de raio igual a 1. Das relações dessas funções com o círculo unitário surgem as relações
trigonométricas.
Curiosidade
Quando a trigonometria é usada para representar oscilações, os ângulos são
medidos em radianos
Definição
Um radiano, é a medida de um ângulo centrado em um círculo unitário, cortando um
arco de comprimento 1, medido no sentido anti-horário.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
71
Figura 24: Representação de 1 rd(um radiano) no círculo
Um ângulo de 1 rd tem também comprimento de arco igual a 1.
Como a circunferência tem 360º , as correspondências são dadas por:
𝟑𝟔𝟎° = 𝟐𝝅 𝒓𝒅, 𝒊𝒔𝒕𝒐 é, 𝟏𝟖𝟎° = 𝝅 𝒓𝒅
Daí tem-se que 1° =
2𝜋
360°
= 0,01745 … 𝑟𝑑 𝑒 1 𝑟𝑑 =
360°
2𝜋
= 57,295°
A conversão de graus em radianos, ou vice-versa, pode ser feita na máquina de calcular, ou
usando a regra de três simples com as igualdades apresentadas anteriormente.
Exemplo
1. Converta em radianos 150º..
Resolução:
Usemos a correspondência dada anteriormente: 𝟑𝟔𝟎° = 𝟐𝝅 𝒓𝒅
rdrd
rd
x
rd
x
rdx
x
rd
617,2
6
5
360
300
360
2150
2150360
150
2360
0
0
0
0
00
0
0
Nota: use 14,3
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
72
2. Converta de graus
rd
2
3
.
Resolução:
Como no exercício anterior, usaremos a correspondência: 𝟏𝟖𝟎° = 𝝅 𝒓𝒅
0
0
0
0
270
270
2
3
180
2
3
180
x
rd
rd
x
rdxrd
rdx
rd
Sumário
Os gráficos provenientes das funções trigonométricas podem ser construídos a partir
de um círculo de raio igual a 1.
Um radiano é a medida de um angulo centrado em um circulo unitário;
Um angulo de 1rd tem também comprimento de arco igual a 1.
Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO
1. Converta para graus o arco de
6
7 radianos
Resposta comentada: basta substituir 𝜋 = 180º
7 𝑋 180º
6
= 210. Por outro lado, pode-
se usar a regra de trê simples:
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
73
2. Se um arco mede 75º, sua medida em radianos é:
a) /12
b) 5 /12
c) 12 /5
d) 5 /6
e) /5
Letra B Mesmo raciocínio da questão anterior.
3. Complete a tabela.
GRAUS RADIANOS GRAUS RADIANOS
0º 180º
30º 210º
45º 225º
60º 240º
90º 270º
120º 300º
135º 315º
150º 360º
4. Expresse em graus:
a) rad
9
10
b) rad
8
11
c) rad
9
d) rad
20
e) rad
3
4
3. Determine em radianos a medida do ângulo formado pelos ponteiros de um relógio às 4
horas.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
74
UNIDADE TEMÁTICA 3.2. PRINCIPAIS FUNÇÕES TRIGONOMÉTRICAS DE UM
ÂNGULO AGUDO.
Introdução
Suponhamos, por exemplo, que queríamos medir a altura h de uma torre de farol
que nos é inacessível, ou para a qual era incómodo e difícil efectuar directamente
uma medição sobre a torre com fita métrica. Como fazer?
Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de:
Objectivos
específicos
Diferenciar as funções trigonometrias umas das outra;
Identificar uma função seno;
Identificar uma função cosseno;
Identificar uma função tangente e;
Identificar uma função tangente.
Funções Seno e Cosseno
Na perspectiva de SVIERCOSKI(2014) estas duas funções são definidas, usando-se o círculo
unitário. Primeiramente analisa-se um ponto P arbitrário no plano, diferentemente da origem
O, sobre o círculo unitário. Então, a posição de P é determinada univocamente pelo ângulo 𝛼
compreendido entre o eixo x positivo e a recta
OP .
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
75
A partir desta relação pode-se estabelecer as funções seno e cosseno.
Portanto, seno do ângulo 𝛼é o quociente do comprimento do cateto oposto ao
ângulo 𝛼 pelo comprimento da hipotenusa do triângulo, ou seja,
A cada valor de 𝛼, o seno associa um único valor de y. Usando a notação temos que:
𝑦 = 𝑠𝑒𝑛 𝛼SVIERCOSKI (2014),
E cosseno do ângulo 𝛼é o quociente do comprimento do cateto adjacente ao ângulo
𝛼 pelo comprimento da hipotenusa do triângulo, ou seja,
OP
x
hipotenusa
adjacente cateto
)cos(
Analogamente uma análise semelhante pode ser feita, porém com a projecção sobre
o eixo x, definindo-se a função 𝑥 = cos 𝛼.
OP
y
sen
hipotenusa
oposto cateto
)(
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
76
Figura 26: Gráfico de Função Seno
Figura 27: Gráfico da função cosseno.
O domínio dessas funções é o conjunto IR. Os valores de x e y, entretanto, atingem um máximo
de +1 e mínimo de -1. Assim, os conjuntos imagem coincidem, sendo
𝐼 = {𝑦 ∈ 𝐼𝑅/ −1 ≤ 𝑦 ≤ 1}
As funções seno e cosseno são periódicas, com períodos de 360º ou 2π radianos.
Características das funções Seno e Cosseno
Resumidamente temos que:
O gráfico das funções Seno e cosseno apresentam os valores máximo e mínimo
da sua função, respectivamente iguais a 1 e -1.
A função seno é positiva no 1º e 2º quadrantes e negativa no 3º e 4º
quadrantes, enquanto que a função cosseno é positiva no 1º e 4º quadrantes, e
negativa no 2º e 3º quadrantes.
As funções seno e cosseno são periódicas de período 2 .
Função tangente
Se x é um número real tal que cos 𝑥 ≠ 0, define-se a função tangente como:
cosadjacente cateto
oposto cateto
)tan(
sen
O significado geométrico de )tan( é a inclinação da recta unindo a origem (0, 0) a um
ponto 𝑃 = (cos 𝛼 , 𝑠𝑒𝑛 𝛼) sobre o círculo unitário SVIERCOSKI (2014).
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
77
Figura 28: Gráfico de uma função tangente
Características da função tangente
A função tangente é positiva no 1º e 3º quadrantes, e negativa no 2º e 4º
quadrantes;
O período da função tangente é π;
A imagem da função tangente é o conjunto do números reais IR.
TERREMA DE PITÁGORAS
O geómetra grego Pitágoras (570–501
a.C.) formulou o seguinteteorema, que
tem hoje o seu nome, e que relaciona a
medida dos diferentes lados de um
triângulo rectângulo: a soma do quadrado
dos catetos é igual ao quadrado da
hipotenusa. Ou seja, se x e y forem o
comprimento dos dois catetos e h o
comprimento da hipotenusa, ter-se-á:
222 hyx
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
78
Fórmula Fundamental da Trigonometria
A fórmula fundamental da trigonometria surge como um caso particular do teorema
de Pitágoras.
1
2
2
2
2
222
h
y
h
x
hyx .
Pela definição de seno e de coseno de um ângulo, dadas acima por a) e b), temos
que:
1)(cos)(sen 22 .
A equação 1)(cos)(sen
22 , é a fórmula fundamental da trigonometria. Nela,
sen2( ) = sen( ) · sen( ), e o mesmo se sucede para cos2( ).
Relações Trigonomêtricas Importantes
i. 1)(cos)(sen
22 .
ii.
cos
)tan(
sen
iii.
sen
cos
tan
1
)cot(
iv.
sen
1
sec
v.
cos
1
cos ec
Ângulos Notáveis
Usualmente, nas literaturas são considerados notáveis os ângulos com: 30º, 45º e
60º.
Consideremos o triângulo isósceles a seguir.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
79
Triângulo isósceles ABC
Pode-se verificar que a hiputenusa mede 2l . Portanto, pelo teorema de pitagoras
temos que: 222
_
22 lBACAllCB .
Analogamente temos que: para o ângulo de 45º.
a)
2
2
)45(
2
2
2
1
2
)( 0 sen
l
l
BC
AC
Bsen
b)
2
2
)45cos(
2
2
2
1
2
)cos( 0
l
l
BC
AC
B
c) 1)45(tan1)tan( 0 n
l
l
BC
AC
B
Para o ângulo de 60º
Considere o triângulo equilátero de lado la baixo.
Figura: representação de um triângulo equilátero.
Se tomarmos o lado AB como nossa hiputenusa, temos que:
22 BCCABA portanto, se isolamos 2CA teremos que:
2
3
2
3
4
22
2
22
CA
lCA
l
lCA
Deste modo teremos que:
a)
2
32
3
60
2
0
l
l
BA
CB
sensenA
b)
2
1260coscos 0
l
l
CB
CA
A
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
80
c) 360tantan 0
AC
BC
A
Consideremos agora um ângulo de 30º .
Se nos servirmos do triângulo nterior, temos que:
Portanto:
a)
2
1
302 0 sen
l
l
BA
CA
senA
b)
2
3
30cos
2
32
3
cos 0
l
l
BA
BC
A
c)
3
3
tan
3
3
2
3
2
1
tan A
BC
CA
A
Resumidamente temos:
𝛼 30º 45º 60º
)(sen
2
1
2
2
2
3
)cos(
2
3
2
2
2
1
)tan(
2
3
1 3
Tabela: Razão trigonométrica dos ângulos notáveis.
Exemplo
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
81
Encontre o valor de x na figura que se segue.
Resolução
Na figura anterior, repare que o cateto oposto ao ângulo de 30º é cateto x, e a
hiputenusa é igual a 8cm. Deste modo, precisaremos de encontrar 030sen .
Portanto 𝑠𝑒𝑛 30° =
𝑐𝑎𝑡𝑒𝑡𝑜 𝑜𝑝𝑜𝑠𝑡𝑜
ℎ𝑖𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑢𝑠𝑎
=
𝑥
8𝑐𝑚
se olharmos com mais cuidado podemos
verificar que o ângulo de 30º é um ângulo notável. Sendo assim, pela tabela resumo
vista anteriormente podemos afirmar que 𝑠𝑒𝑛 30° =
1
2
, analogamente temos:
1
2
=
𝑥
8
⇒ 𝑥 = 4
Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃ0
1. A figura que se segue, mostra um edifício que tem 15m de altura, com uma
escada colocada a 8m de sua base ligada ao topo do edifício. Qual é o comprimento
da escada?
2. Considere o mapa a seguir, observe que as cidades A, B e C são vértices de um
triângulo (rectângulo em A). A estrada que vai de A até C (AC) tem 40km, e a estrada
que sai de B até C (BC), tem 50km. As montanhas impedem a construção de uma
estrada que ligue directamente A á B. Portanto, o plano é de construir uma estrada
que ligue perpendicularmente a cidade A á estrada BC, de modo que ela seja a mais
curta possível. Qual é o comprimento da estrada que será construída?
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
82
3. Num triângulo rectângulo, a hipotenusa mede 13cm e um dos seus catetos
mede 54 cm. Determine a medida do outro cateto.
4. As medidas dos catetos de um triângulo medem 63 cm e 63 cm.
Determine a medida da hipotenusa.
5. Um terreno com format triangular tem as medidas de 12m e 16m em duas de
suas ruas que formam um ângulo de 90o. Quando é que mede o terceiro lado desse
terreno?
6. A figura que se segue, representa o esquema de um projecto de escadas com
5 degraus com a mesma altura.
Considerando os dados que são apresentados na figura, qual deve ser o
cumprimento de todo corrimão?
7. Use o teorema de pitágoras para encontrar o valor de x nos triãngulos que se
seguem:
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
83
a) b)
c)
d)
TEMA – 4: DOMÍNIO DE FUNÇÕES
UNIDADE Temática 4.1 Domínio de Funções numéricas
UNIDADE TEMÁTICA 4.1. Domínio De Funções Numéricas.
Introdução
Segundo SVIERCOSKI (2014), domínio de uma função de duas variáveis é o conjunto de pares
(x, y) do espaço numérico bidimensional IR2. Este conjunto é escrito por
yx DyDxIRyxD ,/),( 2 . De um modo geral, quando se define uma função f
através de uma fórmula ( exemplo: 𝑓(𝑥) = 𝑥2, 𝑓(𝑥) =
2𝑥
𝑥+1
, 𝑒𝑡𝑐), pode-se
perceber(implicitamente) que o domínio de f, D(f), é o maior subconjunto de IR, no qual a
definição faz sentido(ou onde a função pode operar).
Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de:
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
84
Objectivos
específicos
Determinar o domínio de existÊncia das principais funções
numéricas.
Determinar o domínio de existência das funções numéricas de
acordo com a natureza de cada função.
Determinação de domínio de Funções numéricas
Exemplos: determine o domínio das funções que se seguem:
A.
2
3
)(
x
x
xf
Ao observarmos atentamente esta expressão, pode-se verificar que no numerador, o
x pode assumir qualquer valor pertencente a IR, porém no denominador, existem
algumas restrições noa valores assumidos por x, pois este nunca poderá ser igual a
zero, porque não existe divisão por zero na matemática. Deste modo,
202 xx
Portanto, 2\2|)( IRxIRxfD
B. 62)( xxf
Este exemplo ao verificarmos o radical, como vimos anteriormente, temos
conhecimento de que se este tiver índice par, no conjunto IR, não pode ser negativo.
Desta forma, 362062 xxx .
Ademais, domínio desta função sera: ,33)( xfD
C. 3 23)( xxf
Sabemos que o radicando de uma raiz que contem o índice ímpar pode ser negativo
ou nulo, ou ate mesmo positivo. Portanto, podemos assumir que 23 x pode assumir
todos valores do conjunto IR. Daí que: D(f) = IR
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
85
D.
12
3
)(
4 2
x
x
xf
Uma vez que temos raizes de indice par, os radivandos devem ser não negativos, mas
atente ao numerador pelo facto deste poder ser zero, porém o denominador não
pode.
Portanto, o dominio deve ser composto pela intersecção destes dois conuntos;
𝐷(𝑓) = {𝑥 ∈ 𝐼𝑅 ∶
1
2
< 𝑥 ≤ 3} = 𝑥 ∈ [
1
2
; 3]
Exercícios para AVALIAÇÃO
Encontre o dominio das seguintes funçoes
a) 32)( xxf
b) 4
1
63
)(
x
x
xf
c)
86
9
4
2
)(
2
2
xx
x
x
x
xg
d)
2
)(
x
x
xf
Respostas
a) Dom(f)= { 𝑥 ∈ 𝑅| 𝑥 ≥
3
2
} b) Dom(f)={𝑥 ∈ 𝑅| −
1 < 𝑥 ≤
1
2
}
c) Dom(f)= { 𝑥 ∈ 𝑅| − 3 < 𝑥 < 3 𝑒𝑥 ≠ 2 𝑜𝑢𝑥 >
4}
d) Dom(f)={𝑥 ∈ 𝑅|𝑥 >
−2}
TEMA – V: EQUAÇÕES E INEQUAÇÕES.
UNIDADE Temática 5.1Equações do 1º Grau e 2º Grau
UNIDADE TEMÁTICA 5.2 : Inequações do 1º e 2º Graus
UNIDADE TEMÁTICA 5.3: Equações Exponenciais e Logaritmicas
UNIDADE TEMATICA 5.4: Inequações Exponenciais e Logarítmicas
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
86
UNIDADE TEMÁTICA 6.1.Equações do 1º e 2º graus
Introdução
Antigamente, os gregos deram uma grande importancia ao desenvolvimento da
geometria, realizando e relatando inúmeras descobertas importantes para a
Matemática, mas na parte que abrangia a álgebra, foi Diafanto de Alexandria que
contribuiu deforma satisfatória na elaboração de conceitos teóricos e práticos para a
solução de equações. As equações eram resolvidas com o auxilio de símbolos que
expressavam o valor desconhecido.
Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de:
Objectivos
específicos
Identificar uma equação;
Resolver uma equação;
Encontrar as raízes de uma equação.
Estudo das Equações
Com base nas ideias de PEMBERTON & RAU(2014), pudemos concluir que uma
equação é uma igualdade envolvendo uma ou mais incógnitas (valores
desconhecidos), são representadas por letras e é o número desconhecido que se quer
descobrir.
Dentre varias equações, podem se destacar: equações lineares, equações quadraticas,
equações parametricas, equações logaritmicas, equações esponeciais, equações
modulares e outras que podem ser consideradas.
Tipos de equações:
Equações lineares ou Equação do 1º grau (primeiro grau) é nada mais do que
uma igualdade entre as expressões, que as transformam em uma identidade numérica,
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
87
para um ou para mais valores atribuídos as suas letras. Para PEMBERTON &
RAU(2014),uma equação deve ser uma relação que satisfaça a forma baxy
3x – 12 = 7 + x
1° membro 2° membro
Exemplos:
4 + 2x = 11 + 3x (uma incógnita ou uma variável)
y – 1 = 6x + 13 – 4y (duas incógnitas ou duas variáveis)
8x – 3 + y = 4 + 5z – 2 (três incógnitas ou três variáveis)
Equações quadratica - defini se habitualmente equação quadrática ou equação do
segundo grau, como uma equação da forma PEMBERTON &
RAU(2014). Para uma equação ser considerada completa, os coeficientes a, b e c,
devem ser diferentes de zero, ou seja: a ≠ 0, b ≠ 0 e c ≠ 0.
Exemplo:
Considere a função quadrática 4x²+4x+1=0
a = 4, b = 4, c = 1
São raizes da equação:
e
A fórmula de Bhaskara pode ser escrita de forma resumida, explicitando o
discriminante, ou seja, delta (Δ).
cab ..42 Fórmula do discriminante (Δ)Logo a
b
x
2
2,1
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
88
Exercícios para AVALIAÇÃO
1 – Quais sentenças são equações?
a) 5𝑥 − 4 = 10
b) 2𝑥 + 1 < 7
c)
𝑥
4
− 1 =
2
3
d) 𝑥 − 1 + 8 = 6𝑥
e) 5𝑥2 − 𝑥 − 4 = 8
f)
1
2
𝑥 − 4 + 𝑥 > 9
2 – Entre as equações do exercício 1, diga quais são do 1º grau.
3 – Dada a equação 7𝑥 − 3 + 𝑥 = 5 − 2𝑥, responda:
a) Qual é o 1º membro?
b) Qual é o 2º membro?
c) Quais são os termos do 1º membro?
d) Quais são os termos do 2º membro?
4 – Qual é o número que colocado no lugar de x, torna verdadeira as sentenças?
a) 𝑥 + 9 = 13
b) 𝑥 − 7 = 10
c) 5𝑥 − 1 = 9
d) 𝑥 − 3 = 8
5 – Verifique se 1 é raiz da equação 4𝑥 +
1
2
=
9
2
6 - O vértice da parábola y = 2x²- 4x + 5 é o ponto
a) (2,5) b) 1 11, c) (-1,11) d) 1 3, e) (1,3)
7- A função f(x) = x²- 4x + k tem o valor mínimo igual a 8. O valor de k é :
a) 8 b) 10 c)12 d) 14 e) 16
8 - Se o vértice da parábola dada por y = x² - 4x + m é o ponto ( 2 , 5), então o valor de
m é :
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
89
a) 0 b) 5 c) -5 d) 9 e) -9
9 - Considere a parábola de equação y = x² - 4x + m . Para que a abscissa e a ordenada
do vértice dessa parábola sejam iguais, então m deve ser igual a :
a) -14 b) -10 c) 2 d) 4 e) 6
10 - A função real f, de variável real, dada por f(x)=-x² +12x+20, tem um valor
a) mínimo, igual a -16, para x = 6 b) mínimo, igual a 16, para x = -12
c) máximo, igual a 56, para x = 6 d) máximo, igual a 72, para x = 12
e) máximo, igual a 240, para x = 20
11 - Nessa figura, está representada a parábola de vértice V, gráfico da função de
segundo grau cuja expressão é
a) y = (x² /5) - 2x
b) y = x² - 10x
c) y = x² + 10x
d) y = (x²/5) - 10x
e) y = (x² /5) + 10x
Respostas
1) E 2) C 3)D 4) E 5)C 6)A 7)A 8)D 9)E 10)B 11)B
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
90
UNIDADE TEMÁTICA 6.2. Inequaçõesdo 1º e 2º graus
Introdução
Quando estudamos as equações, lidamos com igualdades, ou seja expressões em que
precisamos encontrar um valor para a variável em questão. Porém, quando tratamos de uma
inequação a nossa expressaão irá conter, ao invés do sinal de igualdade(=), outros sinais que
irão determinar uma relação de ordem entre os seus elementos.
Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de:
Objectivos
específicos
Identificar uma inequação;
Diferenciar inequação da equação;
Resolver uma inequação.
Estudo de Inequações
Tendo comobase as ideias de PEMBERT & RAU (2014),toda inequação é uma desigualdade
aberta, o que significa que ela contém ao menos uma incógnita. Trabalharemos a seguir com
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
91
inequações de 1º e de 2º graus com uma só incógnita, e para isso utilizaremos os estudos de
sinais das funções que acabamos de fazer.
Exemplos
Resolva as inequações em R :
1) 2x-6 < 0
A função y = 2x-6, de primeiro grau, tem os sinais + ( CA,MA). E a raiz é -
𝑏
𝑎
=
6
3
=3 Como a
inequação pede que a função 2x-6 seja menor que zero, hachuraremos a região do eixo x
onde o sinal seja negativo, e veremos que a solução é x < 3. Assim
V = {x ∈ 𝑅| 𝑥 < 3 }
2) -3x-6 ≥ 0
A função y = -3x-6, de 1º grau, tem os sinais +,- (CA,MA) e raiz igual a -2. A função -
3x-6 deve ser maior ou igual a zero.
Então vamos hachurar a raiz, além da região onde o sinal é positivo, e a solução da
inequação será: V = {x ∈ 𝑅| 𝑥 ≤ −2}.
3) 𝑥2 − 12𝑥 + 20 ≤ 0
Os sinais da função y =𝑥2 − 12𝑥 + 20 ≤ 0 , de 2º grau, são +, −.(CA,MA) e suas raízes
são 2 e 10. Como a função dada deve ser menor ou igual a zero, hachuraremos as raízes
e a região onde o sinal é negativo, e a solução será: V = { x ∈ 𝑅| 2 ≤ 𝑥 ≤ 10}.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
92
4) -𝑥2 + 3𝑥 + 28 ≤ 0
Sinais da função : -,+,- (MA,CA,MA). Raízes -4 e 7. A função deve ser menor ou igual a
zero. Hachuraremos então as raízes e a região do eixo x onde o sinal é negativo, e
teremos o seguinte Conjunto Verdade : V = {≤ −4 𝑜𝑢 𝑥 ≥ 7}.
Sistema de Inequações
Consideramos que um conjunto de inequações com a mesma variável constitui um
sistema se a sua solução contemplar a todas as inequações que dele fazem parte. Para
tanto, o Conjunto Verdade do sistema deverá ser a interseção dos Conjuntos Verdade
de todas as inequações que o formam.
Exemplo: Resolva o seguimte sistema: {
3x − 6 < 9
𝑥2 − 9𝑥 ≥ 10
Inicialmente vamos resolver cada inequação :
5
3
15
153
0153
0963
963
xxx
x
x
x
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
93
01092 xx
por meio da fórmula de Bhaskara(vista anteriormente), podemos encontrar as duas
raizes da equação quadrática: 𝑥 ≤ −1 𝑜𝑢 𝑥 ≥ 10
Portanto, a solução para o nosso sistema de inequações é a intersecção dos três
conjuntos, isto é: 1| xIRxV
Inequações simultâneas
A sentença algébrica 4523 x nos apresenta duas inequações. Uma delas é
523 x e a outra, 452 x . Por estarem escritas em uma única sentença, elas
devem ter uma solução única, que será a interseção das soluções separadas. Para isso,
devemos tratá-las como sendo sistema de inequações, conforme vimos
anteriormente.
Exemplo: resolva as inequações simultâneas seguintes: 4523 x .
Para resolver este tipo de inequações, devemos transformar em um sistema de duas
equações
452
523
x
x
e assim teremos:
xxx 22253523
2
9
542452 xxx
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
94
Logo, a solução é
2
9
1: xIRxV
Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO
ACTIVIDADES
1. Resolva as inequações em IR:
a) 4x+6< 0 b) 5x+7> 0 c) 3−10𝑥 < 6 − 8𝑥
d) 𝑥2 − 7𝑥 + 6 < 0 e) 2−5𝑥 > −3𝑥 + 12 f) −𝑥2 + 10𝑥 − 9 ≥ 0
g) 81−25𝑥2 ≤ 0 h) – 𝑥2 + 6𝑥 − 9 < 0 i) 𝑥2 + 4 ≥ 0
j) – 𝑥2− 100 ≥
0
k) −4𝑥2 < 0 l) – 𝑥2 + √12 ≤ 0
RESPOSTAS
a) V={x∈ 𝑅| 𝑥 < −
3
2
} ; b) V={∈ 𝑅| 𝑥 > −
7
5
} ; c) V={x ∈ 𝑅| 𝑥 < −
3
2
} ;
d) V =[1,6] : e) V={x∈ 𝑅| 𝑥 < −5}; f) V ={x∈ 𝑅| 1 ≤ 𝑥 ≤ 9};
g) V ={x∈ 𝑅 | 𝑥 ≤ −
9
5
ou x ≥
9
5
} ; ℎ) 𝑉 = 𝑅 − {3} ; i) V=R ; j) V={} ; k) V= R ;
l) V={ x∈ 𝑅| 𝑥 ≤ −2√3 ou 𝑥 ≥ 2√3 }
2. Resolva os seguintes sistemas de inequações:
a)
xx
xx
xx
4273
5392
83234
b)
09
06
082
2
2
2
x
xx
xx
c)
0246
0284
02832
x
x
xx
d)
0352
1972
56
14
2 xx
x
x
x
e)
024
025102
x
xx
d)
04
049
2
2
x
x
RESPOSTAS:
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
95
a) Resp:
]1;
7
9
]V
b) Resp:
[3;0[V
c) Resp:
[7;4]V
d) Resp: V=] −
5; 6[
e) Resp: 𝑉 =
{}
f) Resp:
V=[−2; −
2
3
] ∪
[
2
3
; 2]
3. Resolva as inequações que se seguem:
a) 15234 x b) 22 2102 xxxx
c) 1234 x d) xxxx 362 22
RESPOSTAS
a) 5;2V
b)
12
0
10|
x
x
xIRx
v
V=
Ø
0V
Exercicios do Tema
Equações do 2º grau – Fórmula de Bháskara
1) Escreva uma equação de 2º grau que tenha as raízes:
a) 3 e 7
b) -3 e 6
c) 5 e 0
d) – 3 e 0
2) Por meio da fórmula de Bhaskara, determine as raízes de cada equação:
a) x² - 6x + 5 = 0 b) 3x² + 4x + 1 = 0
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
96
c) x² - 8x + 16 = 0 d) x² - 13x + 22 = 0
e) -x² + 10x - 25 = 0 f) 7x² - 1x - 1 = 0
g) x² - 11x + 10 = 0 h) -x² + 5x - 8 = 0
i) 6x² - x - 2 = 0 j) x² - 2x + 1 = 0
3) Determine as dimensões do retângulo abaixo, com base nas informações dadas:
4) Fazendo uso de técnicas de cálculo, como fatoração, determine as raízes de cada
equação abaixo:
a) x³ + 8x² + 16x = 0 b) 5x³ - 15x² + 10x = 0
5) Qual a importância de se conhecer o valor de delta ( ) na resolução de uma
equação de 2º grau, por meio da fórmula de Bháskara?
6) Em cada equação abaixo, indique qual o melhor método para resolução (fatorar,
colocar a incógnita em evidência, fórmula de bháskara, etc).
a) x² - 9 = 0 b) x² - 10x + 25 = 0
c) 2x² + 4x = 0 d) x² - 5x + 5 = 0
7) Nas equações abaixo, escolha o método de resolução que julgar mais conveniente,
ou seja, isolando a incógnita, fatorando a expressão ou utilizando a fórmula de
Bhaskara:
a) x² - 36x = 0 b) 3x² - 27 = 0 c) x² - 8x + 15 = 0
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
97
d) x² + 1 = 0 e) -x² + 10x = 0 f) x² - x - 3 = 0
Sistemas de equação de 1º e 2º graus (inclui revisão)
8) A soma de dois números resulta 12, porém a diferença entre esses mesmos dois
números resulta 10. Utilizando um sistema de equações, determine quais são esses
números.
9) Determine, por meio de um sistema de equações, dois números cujo produto é -36,
e a soma é 16.
10) Resolva cada sistema abaixo, determinando seu conjunto solução:
a)
6
8
yx
yx
b)
6
8
yx
yx
c)
5
42
yx
yx
d)
0
62
yx
yx
e)
43
22
yx
yx
f)
72
11
yx
yx
11) A diferença entre dois números é 3, e a soma de seus quadrados é 65. Determine
esses números.
12) A área de um retângulo é de 20m². Se o seu perímetro é 18m, quanto mede cada
um de seus lados?
13) Resolva cada sistema de equações do 2º grau abaixo, determinando seu conjunto-
solução:
a)
5
1
22 yx
yx
b)
5
5
22 yx
yx
c)
1422
12
yx
xy
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
98
d)
3
32
yx
yx
e)
1
34
xy
yx
f)
1
252
2
2
yx
yx
Trinômio Quadrado Perfeito (inclui revisão)
14) Dos trinômios abaixo, identifique quais podem ser chamados de quadrado
perfeito:
a) x² + 2x + 1 b) x² + 3x + 6 c) x² - 14x + 49
d) x² - 4x + 4 e) x² + 6x + 9 f) x² + 25x + 10
g) x² + 6x + 12 h) x² - 18x + 81 i) x² - x – 1
j) –x² + 2x + 1 k) x² - 6x – 9 l) x² - 12x + 36
15) Por meio do processo de fatorização de trinômio quadrado perfeito, identifique o
conjunto solução de cada equação:
a) x² + 4x + 4 = 0 b) x² - 14x + 49 = 0
c) x² - 6x + 9 = 0 d) –x² - 10x – 25 = 0
e) -x² + 2x – 1 = 0 f) x² - 20x + 100 = 0
16) Complete os trinômios abaixo de tal forma que se tornem quadrados perfeitos:
a) x² + 16x + ______ b) x² - ____ + 9
c) x² + 30x + ______ d) _____ + 22x + 121
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
99
e) x² + _____ + 169 f) x² - 28x + ______
17) Abaixo, estão relacionados alguns trinômios. Identifique qual pode ser chamado
de quadrado perfeito:
a) 5x² + 2x + 5
b) 4x² + 4x – 2
c) a² - 2ab – 2
d) x² + 2x + 1
e) x² + 9x + 4
18) O trinômio x² + 6x + 9 está associado à área de que figura abaixo?
19) Complete os trinômios quadrado perfeito abaixo com os termos faltantes:
a) x² + 12x + _______
b) _____ + 24x + 144
c) 4x² + ______ + 25
d) 9x² + ______ + 1
e) 36x² + ______ + 16
20) Fatorize completamente cada expressão algébrica abaixo:
a) x³ + 2x² + x b) 5x³ - 10x² + 5x
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
100
21) Podemos resolver vários tipos de equação fazendo uso do processo de fatoração.
Assim, utilizando-se desse procedimento, determine o conjunto solução das equações
abaixo:
a) x³ - 36x = 0 b) x³ - 2x² + x = 0
22) Indique a soma das raízes em cada equação abaixo:
a) (x – 3) 2 = 4 b) (2x + 7) 2 = 1
23) Observe a seguinte equação
x 6 + x 4 + 100x 2 + 5 = 0
Com relação à referida equação, ela certamente:
a) terá o zero como uma de suas raízes.
b) terá alguma raiz real negativa.
c) terá alguma raiz real positiva.
d) não terá nenhuma raiz real.
e) terá o 1 como uma de suas raízes.
24) Por meio da fatoração, simplifique as frações algébricas:
a)
44
12²
x
xx
b)
1421
412²9
x
xx
25) No mundo da imaginação dois números conversavam:
_Descobri que se eu me elevar ao quadrado, serei meu quádruplo!
O outro respondeu:
_Espere! Isso também acontece comigo!
Afinal, quem são esses números?
26) Determine a soma das raízes da equação x 4 = x 2
Respostas
Equações do 2º grau – Fórmula de BháskaraISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
101
1) a) x² - 10x + 21 = 0 b) x² - 3x – 18 = 0 c) x² - 5x = 0 d) x² + 3x = 0
2) a) S = {1 ; 5} b) S = {-1 ;
3
1
} c) S = {4} d) S = {11 ; 2} e) S = {5}
f) S =
14
291
;
14
291
g) S = {1 ; 10} h) S = { } i) S = {
2
1
;
2
3
} j) S = {1}
3) x = 5. Lados medem 7m e 8m.
4) a) S = {0 ; -4} b) S = {0 ; 1 ; 2}
5) Determinar se a equação possui raiz real e quantas terá.
6) a) isolar a incógnita b) trinômio quadrado perfeito c) fatorar colocando a incógnita em
evidência
d) Fórmula de Bháskara
7) a) S = {0 ; 6} b) S = {-3 ; 3} c) S = {5 ; 3} d) S = { } e) S = {0 ; 10}
f) S =
2
131
;
2
131
Sistemas de equação de 1º e 2º graus (inclui revisão)
8)
10
12
yx
yx
Resp. x = 11 e y = 1
9)
16
36
yx
yx
Resp. x = 18 e y = -2
10)a) x = 7 ; y = 1, isto é, S = {(7 ; 1)}
b) x = 1 ; y = 7, isto é, S = {(1 ; 7)}
c) x = 3 ; y = -2, isto é, S = {(3 ; -2)}
d) x = 6 ; y = -6, isto é, S = {(6 ; -6)}
e) x = 2 ; y = -2, isto é, S = {(2 ; -2)}
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
102
f) x = -4 ; y = -15, isto é, S = {(-4 ; -15)}
11)
65
3
22 yx
yx
Resp. x = 7 e y = 4
12)
9
20.
yx
yx
Resp. 4m e 5m
13)a) S = {(2 ; 1) ; (-1 ; -2)} b) S = {(3 ; 2)} c) S = {(3 ; 4) ; (4 ; 3)} d) S = {(0 ; 3) ; (1 ; 2)}
e) S = {(1 ; 1) ; (-
4
1
; -4)} f) S = {(3 ; -8) ; (-3 ; -8)}
Trinômio Quadrado Perfeito (inclui revisão)
14) Itens: A, C, D, E, H, L.
15) a) S = {-2} b) S = {7} c) S = {3} d) S = {5} e) S = {1} f) S = {10}
16) a) 64 b) 6x c) 225 d) x² e) 26x f) 196
17) D 18) A 19) a) 36 b) x² c) 20x d) 6x e) 48x
20) a) x(x² + 2x + 1) b) 5x(x² - 2x + 1) 21) a) S = {0 ; -6 ; 6} b) S = { 0 ; 1}
22) a) 5 + 1 = 6 b) -3 + (-4) = -7 23) D 24) a)
4
1x
b)
7
23 x
25) 0 e 4 26) 0 + 1 + (-1) = 0
UNIDADE TEMÁTICA 5.3.Equações logaritmicas e Exponenciais
Introdução
Costumeiramente, na disciplina de matemática tem se
resolvido equações cuja incognita encontra-se na base. De seguida, iremos estudar
outro tipo de equações cuja incógnita encontra-se no expoente.
Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de:
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
103
Objectivos
específicos
Diferenciar uma equação
logarítmina de uma equação exponencial;
Diferenciar uma inequação
logarítmica de uma inequação
exponencial;
Resolver e indicar todas as
condições de existência de uma equação e
inequação logaritmica;
Resolver e aplicar todas
propriedades de uma equação e
inequação exponencial.
Equações Exponenciais
Equações que envolvem termos em que a incógnita aparece no expoente, são
chamadas de equações exponenciais SVIERCOSKI (2014).
Exemplo:
a)
16
1
2 x b) 25,2
3
2
x
c) 0224 xx
Na maioria dos casos a aplicação das propriedades de potências reduz as equações a
uma igualdade de potências da mesma base.
aa x
O que, usando o facto que a função exponencial é injectiva, permite-nos concluir que:
, xaa x 1* IRa
Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
104
1. Resolva as equações que se seguem
a. 2𝑥 = 16
b. (100)𝑥 = 0,001
c. 54𝑥−1 − 54𝑥 − 54𝑥+1+54𝑥+2 = 480
d. 439 1 xx
e. 5.(2)𝑥 = 4𝑥 → (
4
2
)𝑥 = 5
Respostas comentadas
a) 2𝑥 = 16 → 2𝑥 = 24 → 𝑥 = 4 sol={4}
b) (100)𝑥 = 0,001 → 102𝑥 = 10−3 → 2𝑥 = −3 → 𝑥 = −
3
2
sol={−
3
2
}
c) 54𝑥−1 − 54𝑥 − 54𝑥+1+54𝑥+2 = 480 → 54𝑥(5
−1 − 1 − 5 + 52) = 480 →
54𝑥 (
96
5
) = 480 → 54𝑥 = 25 → 54𝑥 = 52 → 4𝑥 = 2 → 𝑥 =
1
2
sol={
1
2
}
d) 439 1 xx → 3
2𝑥 + 3. 3𝑥 − 4 = 0, fazendo y=3𝑥, temos:
𝑦2 + 3𝑦 − 4 = 0 → 𝑦 = 1 𝑜𝑢 𝑦 = −4, 𝑜𝑏𝑠𝑒𝑟𝑣𝑒𝑚𝑜𝑠 𝑞𝑢𝑒 𝑦
= −4 𝑛𝑎𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑖𝑠𝑓𝑎𝑧 𝑝𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 𝑦 = 3𝑥 > 0, 𝑑𝑒 𝑦 = 1, 𝑡𝑒𝑚𝑜𝑠: 3𝑥 = 1
→ 3𝑥 = 30 → 𝑥 = 0, 𝑠𝑜𝑙 = {0}
e) 5.(2)𝑥 = 4𝑥 → (
4
2
)𝑥 = 5 → 2𝑥=5→ 𝑥 = log2 5, 𝑙𝑜𝑔𝑜 𝑠𝑜𝑙 = {log2 5}
2) Resolva em 𝐼𝑅+ 𝑎𝑠 𝑒𝑞𝑢𝑎çõ𝑒𝑠:
a) 𝑥𝑥
2−2 = 1
Resposta comentada
inicialmente vamos verificar se 0 ou 1 são soluções da equação como não se define
0−2, 𝑥 = 0 𝑛ã𝑜 é 𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜 𝑑𝑎 𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜.
Fazendo x=1 na equação obtemos 1−1 = 1, 𝑜 𝑞𝑢𝑒 é 𝑢𝑚𝑎 𝑖𝑑𝑒𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑒 𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑛𝑡𝑜,
𝑥 = 1 é solução. Supondo 𝑥 > 0 𝑒 𝑥 ≠ 1, podemos usar a injectividade da funcao
exponencial.
𝑥𝑥
2−1 = 1 → 𝑥2 − 2 = 0 → 𝑥 = √2, sol={1,√2}
c) 𝑥4−2𝑥= x
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
105
Resposta comentada
Enxaminemos inicialmente vamos verificar se 0 ou 1 são soluções da equação
04 = 0 → 𝑥 = 0 é solução , 12 = 1 → 𝑥 = 1 é solução, supondo 𝑥 > 0 𝑒 𝑥 ≠ 1 ,
temos 𝑥4−2𝑥= x → 4 − 2𝑥 = 1 → 𝑥 =
3
2
, sol{0,1,
3
2
}
Exercícios para AVALIAÇÃO
Resolva as seguintes equações exponenciais:
1) 2 x + 1 = 1024 R: 9
2) 5 3x – 5 = 625 R: 3
3) 81 x = 243 R: 5/4
4) 4
22x -4x = 1 R: 0 ; 2
5) 100 x = 0,001 R: -3/2
6)
82
5
1
x
= 625 R: 2; -2
7) 42 xx = 32 R: 1; -5
8) 3x + 7 =
729
1
R: -13
9) 8 9
2x = 1 R: 3 ; -3
10) 8x = 0,25 R: -2/3
UNIDADE TEMÁTICA 5.4. EQUAÇÕES LOGARÍTMICAS
Introdução
Pela perspectiva de SVIERCOSKI (2014), as equações envolvendo logaritmos são chamodas
de equações logaritmicas e são resolvidas aplicando se propriedades dos logaritmos e o facto
da funcao logaritmica ser injectora. Assim, procuramos escrever todos os logaritmos
envolvidos numa mesma base e usamos a condição
log𝑎 𝑥=log𝑎 𝛼 → 𝑥 = 𝛼
Alem disto, devemos inicialmente analisar as condicoes de existencias dos logaritmos,
levando se em conta os dominios de definicao dos logaritmo e da base.
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
106
Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de:
Objectivos
Específicos
Identificar uma equação logaritmica;
Resolver uma equação logaritmica;
Calcular a condição de existência.
Equações Logarítmicas
Exemplo:
Resolva as seguintes equações:
1) log3(𝑥 + 2) = 1 + log1
3
𝑥 solucao:
Condicao de existência: {
𝑥 + 2 > 0
𝑥 > 0
→ {
𝑥 > −2
𝑥 > 0
Resolvendo a equação:
log3(𝑥 + 2) = 1 + log1
3
𝑥 → log3(𝑥 + 2) = log3 3 − log3 𝑥 → log3(𝑥 + 2) =
log3(
3
𝑥
) → 𝑥 + 2 =
3
𝑥
→ 𝑥2 + 2𝑥 − 3 = 0 → 𝑥 = −3 𝑜𝑢 𝑥 = 1 , sol={1}
2) log3 𝑥 +
1
log3𝑥 9
= 2, solução:
Condição de existência:
𝑥 > 0 𝑒 3𝑥 ≠ 1 ↔ 𝑥 > 0 𝑒 𝑥 ≠
1
3
, temos:
log3 𝑥 +
1
log3𝑥 9
= 2 → log3 𝑥 + log9 3𝑥 = 2 → log3 𝑥+
log3 3𝑥
log3 9
= log3 3
2 → log3 𝑥 +
log3 3𝑥
2
= log3 9 → log3 𝑥 + log3 √3𝑥 = log3 9 → log3(𝑥√3𝑥) = log3 9 → 𝑥√3𝑥 =
9 → (𝑥√3𝑥)
2
= 92 → 3𝑥3 = 81 → 𝑥 = √27
3
→ 𝑥 = 3 , logo a solução e sol={3}
3) 𝑥
log2 𝑥 = 4𝑥, 𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜
Condicao de existência: 𝑥 > 0
𝑥log2 𝑥 = 4𝑥 → log2(𝑥
log2 𝑥) = log2 4𝑥 → (log2 𝑥)(log2 𝑥)=log2 4 +
log2 𝑥, 𝑓𝑎𝑧𝑒𝑛𝑑𝑜 log2 𝑥 = 𝑦, 𝑒𝑛𝑡𝑎𝑜 𝑦2 − 𝑦 − 2 = 0 →
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
107
𝑦 = 2 𝑜𝑢 𝑦 = −1 → log2 𝑥 = 2 𝑜𝑢 log2 𝑥 = −1 → 𝑥 = 4 𝑜𝑢 𝑥 =
1
2
, solucao é:
sol={
1
2
, 4}
4) (𝑥)
log𝑥(𝑥+3) = 7, 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖𝑐𝑎𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 ∶ 𝑥 > 0 𝑒 𝑥 ≠ 1 𝑒 𝑥 > −3 ↔ 𝑥 >
0 𝑒 𝑥 ≠ 1, temos:
(𝑥)log𝑥(𝑥+3) = 7 → 𝑥 + 3 = 7 → 𝑥 = 4, 𝑠𝑜𝑙 = {4}
5) log2( 9
𝑥−2 + 7) = 2 + log2( 3
𝑥−2 + 1), solução:
Condição de existência: 𝑐𝑜𝑚𝑜 9𝑥−2 + 7 > 0 𝑒 3𝑥−2 + 1 > 0 ,∀𝑥∈
𝐼𝑅,𝑐𝑜𝑛𝑐𝑙𝑢𝑖𝑚𝑜𝑠 𝑞𝑢𝑒 𝑎 𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 𝑒𝑠𝑡á 𝑑𝑒𝑓𝑖𝑛𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑡𝑜𝑑𝑜 𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑥.
Log2( 9
𝑥−2 + 7) = 2 + log2( 3
𝑥−2 + 1) → log2( 9
𝑥−2 + 7)
= log2 4 + log2(3
𝑥−2 + 1) → log2( 9
𝑥−2 + 7) = log2(4(3
𝑥−2 + 1))
→ 9𝑥−2 + 7 = 4. 3𝑥−2 + 4 , 𝑓𝑎𝑧𝑒𝑛𝑑𝑜 3𝑥 = 𝑦, 𝑜𝑏𝑡𝑒𝑚𝑜𝑠 𝑎 𝑒𝑞𝑢𝑎𝑐𝑎𝑜
𝑦2 − 36𝑦 + 243 = 0 , 𝑞𝑢𝑒 𝑡𝑒𝑚 𝑐𝑜𝑚𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑎𝑜 𝑦 = 9 𝑜𝑢 𝑦 = 27 , portanto
{
3𝑥 = 9 → 𝑥 = 2
3𝑥 = 27 → 𝑥 = 3
sol={2, 3}
UNIDADE TEMÁTICA 5.5 Inequações Exponenciais e Logaritmicas
Introdução
O processo de resolução de problemas envolvendo inequações exponenciais permeia os
conceitos de potenciação para determinar potencias de mesma base. Portanto, para este
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
108
estudo são importantes diversos outros conceitos matemáticos como potenciação, equação
exponencial e inequações do segundo grau.
Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de:
Objectivos
específicos
Identificar uma inequação exponencial;
Resolver uma inequação exponencial;
conceitualizar uma inequação logarítmica;
identificá-la;
e resolvê-la mediante a condição de existência e
tendo em conta a base do logaritmo( se base a for: a > 1, ou,
0 > a > 1)
Inequações Exponenciais
Inequacoes que envolvem termos em que a incognita aparece no expoente são
inequacoes exponeciais.
Exemplo:
5𝑥 > 20; 3−𝑥 <
1
81
; 4𝑥 − 6. 2𝑥 + 8 < 0
Assim como no caso das equacoes exponeciais, em geral as inequações podem ser
reduzidas a uma desigualidade de potencias da mesma base, atraves da aplicacao das
propriedades das potencias. Usamos entao a proposicao :
i) Se 𝑎 > 1 𝑒 𝑎𝑥1 < 𝑎𝑥2 , 𝑒𝑛𝑡𝑎𝑜 𝑥1<𝑥2
ii) Se 0 < 𝑎 < 1 𝑒 𝑎𝑥1 < 𝑎𝑥2 , 𝑒𝑛𝑡𝑎𝑜 𝑥1>𝑥2
Exemplo: Resolva as seguintes inequações exponenciais
a) (
1
3
)
𝑥
>
1
81
→ (
1
3
)
𝑥
> (
1
3
)
4
, como a base é menor que 1, temos que: 𝑥 < 4
S=]−∞; 4[
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
109
b) 4𝑥 − 6. 2𝑥 + 8 < 0, 𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜
4𝑥 − 6. 2𝑥 + 8 < 0 → (2𝑥)2 − 6. 2𝑥 + 8 < 0, fazendo2𝑥 = 𝑦, 𝑡𝑒𝑚𝑜𝑠 𝑦2 − 6𝑦 + 8 <
0 → 2 < 𝑦 < 4 → 2 < 2𝑥 < 22, como a base é maior que 1, entao 1 < 𝑥 < 2,
𝑠𝑜𝑙: ]1; 2[
c) 3𝑥 < 5
Solucao: aplicando logaritmo na base 3 no dois lados da desigualidade e consevando
o sinal da desigualidade uma vez que a base no logaritmo e maior que 1,temos:
3𝑥 < 5 → log3(3
𝑥) < log3 5 → 𝑥 < log3 5 , 𝑠𝑜𝑙 =]−∞; log3 5 [
2) Resolva em 𝐼𝑅+ a inequação 𝑥
4𝑥−3 < 1
Solução: devemos considerar três casos
a) Vamos verificar se 0 ou 1 são solucoes da inequação, como 0−3 não esta
definido, 𝑥 = 0 não ésolucao da inequacao , se 𝑥 = 1 , temos 1𝑥 < 1 o que não se
verifica, logo 𝑥 = 1 não e solucao, a solucao neste caso é: 𝑠1 = { }
𝑏) 𝑥 > 1 , 𝑥4𝑥−3 < 1 → 𝑥4𝑥−3 < 𝑥0 → 4𝑥 − 3 < 0 → 𝑥 <
3
4
, 𝑠2 = { }
b) 0 < 𝑥 < 1, 𝑥4𝑥−3 < 1 → 𝑥4𝑥−3 < 𝑥0 → 4𝑥 − 3 > 0 → 𝑥 >
3
4
, S3 =]
3
4
; 1[
A solução da inequação e:S=𝑆1 ∪ 𝑆2 ∪ 𝑆3 =]
3
4
; 1[.
Inequações Logarítmicas
Na ótica de PEMBERTON & RAU (2014), uma inequação logarítmica pode ser toda
aquela que apresenta logarítmos. A incógnita nesses casos, está no logaritmando que
um logarítmo possue.
Ao desenvolvermos as inequações logarítmicas pode-se obter duas situaçções:
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
110
1) Desigualdade entre logaritmos com mesma base cb aa loglog
Temos aqui dois casos a serem analisados: se a base for maior do que 1 1a ,
podemos desconsiderar o logaritmo e manter a desigualdade entre os logaritmandos,
isto é:
Se 1a , então cbcb aa loglog
Por outro lado, se a base for um número que varia entre 0 e 1( 0 > a > 1), ao resolver-
se a inequação, deve-se inverter a desigualdade e estabelecer uma inequação
entrenos logaritmandos, ou seja:
Se 10 a , então cbcb aa loglog
2) Desigualdade entre um logaritmo e um número real: xba log
So resolvermos uma inequação logaritmica, se nos depararmos com uma
desigualdade entre um logaritmo e um numero real, podemos aplicar a propriedade
basica do logaritmo, mantendo intacto o simbolo da desigualdade.
axbxba log ou axbxba log
Exemplo: 4log)1(log)6(log 33
2
3 xxx
Antes de aplicarmos as propriedades operatórias dos logaritmos devemos estabelecer
a condição de existência dos logaritmos, isto é:
x2 + x - 6 > 0 2 3 xoux e x + 1 > 0 x > - 1 ou seja x > 2 é a condição de
existência. Aplicando a propriedede:
4log)1(log)6(log 33
2
3 xxx 4log
1
6
log 3
2
3
x
xx
como a base é maior que 1, mantemos a desigualdade, isto é:
4
1
62
x
xx
0
1
103
04
1
6 22
x
xx
x
xx
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
111
Fazendo a interseção com a C. E temos como solução de inequação
S = 5/ xRx
Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO
Resolva as seguintes inequações:
a) )93(log)1(log 2/1
2
2/1 xx
b) 5log2)
4
3
(log 2
2
2/1 xx
c) 2)2(log
2
2 xx
02log3log) 3
2
3 xxd
e) )1(log)2(log 2/12 xx
f) 1)
8
3
2(log 28/5 xx
g) 0 < 1)34(log
2
3 xx
h) x2log2 3
i) ( 16 – x2 ) log3 ( x – 2) > 0
j) 2)23(log)1(log 2/12/1 xx
l) 4log)1(log)6(log 33
2
3 xxx
-2 -1 5
+ - - +
- - + +
- +
- + o o o
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
112
m) 1logloglog 32/12 x
n) log4 x – 5 log2 x + 4 < 0
RESPOSTAS
1) a) S = 51 12/ xouxRx
b) S =
2
2
3
2
1
1/ xouxRx
c) S = 21 23/ xouxRx
d) S = 9 x 30/ ouxRx
e) S =
2
2
51
2
51
1/ xouxRx
f) S = 13/4 4/12/1/ xouxRx
g) S = 422 220/ xouxRx
h) S = 2 32/10/ xouxRx
i) S = 21/ xRx
j) S = 21/ xRx
l) { xR/ x > 5}
m) S = 31/ 4 xRx
n) S = 212 1010 1010/ xouxRx
Exercícios do TEMA
Resolva as seguintes equações:
1) (0,2) x – 5 = 125 R: 2
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
113
2) (0,125) x + 4 = 0,5 R: -11/3
3) 8 235
2 xx = 1 R: 1; -2/5
4) 8 xx
2
= 4 x + 1 R: 2 ; -1/3
5) 27 1
2x = 9 5x R: 3 ;1/3
6) (0,2) xx
2
=25x R: 0; -1
7)
3
3
1
x
=
6 243 R: -23/6
8) x3 = 9 R: 4
9) 8 2x +1 =
3 14 x R: -11/16
1. O número x > 1 tal que xx 4log2log , é:
2
2
4)
22)
2)
2)
4
2
)
e
d
c
b
a
2. O número real x, tal que
2
1
4
9
log x , é:
2
3
)
2
1
)
16
81
)
2
3
)
16
81
) edcba
3. O valor da expressão
2
1
2
2
6.
64
1
log
3
1
25,0
m , e’:
52)
5
5
)1)
2
1
)
25
1
) edcba
4. (F.Porto Alegre-RS) Se log8=k, então log5 vale:
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
114
3
1)
3
1)
3
2
)
15)
) 3
k
e
k
d
k
c
kb
ka
5.
6.
Exercícios do Módulo
Resolva as equações que se seguem
1)
3 27 x = x
57 R: 5 ; -3
2)
4 832
x x
= 2x-5 R: 6; -2
3) x2 =
3 16
1
R: -8/3
4)
5
4 x =
8
1
R: -15/4
5) x3 2 = 4 8 R: 9/4
6) (0,01)x =
1000
1
R: 3/4
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
115
7)
x2
81
1
=
27
1
R: 3/8
8) (0,01) x + 1 = (0,001) xx
2
R: 2; -1/3
9) 27 2x – 1 = x33 R: 2/3
10)
3
16
9
x
=
x
9
12
R: 2
11) 2 3x – 1 . 4 2x + 3 = 8 3 – x R: 2/5
ISCED MATEMÁTICA ESCOLAR
116
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CAETANO, Paulo A. S., PATERLINI, Roberto. R., Matemática na Prática, Central de Textos, 2013
BOYER, C. B., História da Matemática, 3ª edição, Editora Edgard Blucher Ltda, 1974.
SVIERCOSKI. Rosangela, R., Matemática aplicada ás Ciências Agrárias, Análise de Dados e
Modelos,Editora UFV, 2014, Brasil Minas Gerais.
PEMBERTON, Malcolm. RAU, Nicholas, matemática para Economistas, editora Ciência e
Técnica, 2013.
TIVANE, Elisio,Matemática Escolar, Universidade Pedagógica, 2010
www.professorwaltertadeu.mat.br, acessado a 12 de Fevereiro de 2019
http://www.unifal-mg.edu.bracessado a 12 de Fevereiro de 2019
http://www.professorwaltertadeu.mat.br/
http://www.unifal-mg.edu.br/