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Caderno V10

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2008

MATEMÁTICA
CADERNO DE APOIO AO ALUNO
DEMA- DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA

Marisa Oliveira, Susana Nicola Araújo


Instituto Superior de Engenharia do Porto
Descrição:

Estes apontamentos destinam-se ao acompanhamento das aulas de matemática do curso


Maiores de 23.

Contém, para cada capítulo, uma explicação teórica seguida de um conjunto de exercícios
resolvidos e de exercícios propostos.

Em relação aos exercícios propostos alguns serão resolvidos nas aulas em conjunto e os
restantes serão resolvidos pelos alunos para consolidação das matérias expostas nas aulas.

Introdução:

Nos dias de hoje, a Matemática ocupa um lugar de destaque, pois o homem como parte
integrante da sociedade actual necessita de conhecimentos matemáticos. Na verdade, dado o
progresso das tecnologias na nossa sociedade, é necessário criar uma Matemática cada vez
mais forte, que permita a sua contextualização na sociedade. Um dos objectivos principal
destes apontamentos é proporcionar aos alunos uma aprendizagem, de tal modo que se
sintam motivados e aprendam de facto. Apresentar uma visão da Matemática agradável,
aplicável e simples. Esperar que os alunos sintam alguma diferença na sua relação com a
disciplina e que a sua ideia da própria Matemática, como ciência se altere para algo positivo e
importante para a vida. Resumindo, procuraremos motivar os alunos para a análise e estudo
dos conteúdos desenvolvidos durante o curso mostrando a importância da matemática usando-
a de maneira que seja compreendida.

Objectivos:

Pretendemos que os alunos consigam:

• Desenvolver a capacidade de comunicar conceitos com clareza e rigor lógico;


• Usar correctamente o vocabulário específico da Matemática;
• Desenvolver a capacidade de utilizar a Matemática na interpretação e
intervenção do real;

• Descobrir relações entre conceitos de Matemática;


• Desenvolver o sentido de responsabilidade pelas suas iniciativas e tarefas;
• Desenvolver a confiança em si próprio;
• Autonomizar o processo de aprendizagem;
• Adquirir o hábito de estudar por iniciativa própria;
• Criar motivação e auto-confiança para o estudo da matemática;
• Adquirir rapidez e exactidão nos cálculos;

2 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Capítulo 1

OPERAÇÕES E
PROPRIEDADES EM IR

3 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Operações em IR
Adição.

Subtracção.

Multiplicação

Divisão.

Potenciação e radiciação

Objectivos:

 Utilizar as propriedades das operações para simplificar os


cálculos;

 Conhecimento do conjunto dos números racionais, das diferentes


formas de representação dos elementos desses conjuntos e das
relações entre eles, bem como a compreensão das propriedades
das operações em cada um deles e a aptidão para usá-las em
situações concretas;

 Aptidão para trabalhar com valores aproximados de números


racionais de maneira adequada ao contexto do problema ou da
situação em estudo;

 Aptidão para operar com potências.

Pré-requisitos:

 Operações com números relativos.

4 Marisa Oliveira, Susana Araújo


1. Operações em IR

IR Q Z IN

1.1 Números inteiros positivos

{ }
IN – conjunto dos números naturais = 1, 2, 3, ....

Neste conjunto a adição é sempre possível pois, se considerarmos dois


números a e b, existe sempre um número natural c que é a soma de a com b. A
multiplicação também é sempre possível.

Quer a adição quer a multiplicação são:

- comutativas: quaisquer que sejam os números naturais a e b

a+b=b+a

axb=bxa

- associativas: quaisquer que sejam os números naturais a, b e c

(a + b) + c = a + (b + c)

(a.b).c = a.(b.c)

- sendo ainda a multiplicação distributiva em relação à adição

(a + b).c = a.c + b.c

a.(b + c) = a.b + a.c

5 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Sendo a e b números naturais, se conseguirmos determinar x, tal que:

b.x = a

a
ou x = a : b, o que é o mesmo que x =
b

dizemos que x representa o quociente exacto de a por b.

a diz-se dividendo;

b diz-se divisor.

Exemplo: 5 = 15 : 3 pois 5 x 3 = 15

Mas a divisão exacta nem sempre é possível no conjunto dos números


naturais. Não existe nenhum número natural x, tal que 3.x = 2.

Para que a divisão exacta se torne possível, é preciso ampliar o conjunto dos
números naturais, acrescentando-lhe os números fraccionários positivos.

No exemplo anterior, o quociente de 2 por 3, que não era possível em IN,

2
representa agora o número fraccionário , em que 2 é o numerador e 3 o
3

denominador.

1.2 Números inteiros positivos, negativos e o zero

Z – conjunto dos números inteiros relativos = {..., −3, −2, −1, 0, 1, 2, 3, ....}

É claro que as propriedades já enunciadas, para a adição e multiplicação,


permanecem válidas ao alargar o conjunto dos números naturais.

1.3 Números inteiros e números fraccionários relativos

Q – conjunto dos números racionais

6 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Números racionais são todos aqueles que se podem escrever sob a forma de

x
fracção com y ≠ 0 , x e y inteiros. Estes números podem ser representados
y

por dízimas finitas ou infinitas periódicas.

Repare que duas fracções podem representar o mesmo número, dizendo-se


fracções equivalentes.

12 8
Exemplo: e representam o número natural 2.
6 4

12 8
e são fracções equivalentes.
6 4

2 8
Exemplo: São ainda equivalentes, por exemplo, as fracções e . Se
7 28

dividirmos ambos os membros da segunda fracção por 4 obtemos

2
.
7

2
Exemplo: é uma fracção irredutível.
7

8
Exemplo: é uma fracção redutível.
28

Dadas duas fracções com o mesmo denominador elas serão


equivalentes se tiverem o mesmo numerador, caso contrário será maior
a que tiver maior numerador.

3 1 7 4
Exemplo: é maior do que . é maior do que .
5 5 3 3

a b a + b
Só podemos somar fracções com o mesmo denominador, sendo + =
c c c

7 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exemplo:

5 3 5+3 8
a) + = = = 4
2 2 2 2

3 7 3+ 7 10 5
b) + = = =
4 4 4 4 2

2 1
Exemplo: + . Como as fracções não têm o mesmo denominador, teremos
5 3

que reduzi-las a um denominador comum. m.m.c. (5,3) = 15

2 2×3 6 1 1× 5 5
= = = =
5 5×3 15 3 3×5 15

2 1 6 5 11
Logo, + = + =
5 3 15 15 15

Para multiplicar fracções, multiplicamos numerador com numerador,


denominador com denominador.

11 2 11 × 2 22
Exemplo: × = =
7 3 7×3 21

a c
A divisão em Q é sempre possível. Dividir por , é o mesmo que multiplicar
b d

a c d
pelo inverso de ; .
b d c

a c a d ad
: = × =
b d b c bc

2 7 2 3 6
Exemplo: : = × =
5 3 5 7 35

8 Marisa Oliveira, Susana Araújo


1.4 Números racionais e números irracionais

IR – conjunto dos números reais

Números irracionais são todos aqueles que se podem escrever sob a forma de
fracção. Estes representam-se por dízimas infinitas não periódicas.

IR ⊃ Q ⊃ Z ⊃ IN

Nos inteiros positivos (IN)


os
N inteiros relativos (Z) Zero
Nos racionais (Q) Nos inteiros negativos

Nos reais (IR) N os fraccionários– dízimas infinitas periódicas

Nos irracionais – dízimas infinitas não periódicas

1.5 Operações com números reais

1.5.1 Adição

a + b com a, b ∈ IR

1) Adicionar um número real com 0, dá o próprio número, pois 0 é o


elemento neutro da adição:
0 + a = a + 0 = a, ∀ a ∈ IR

2) Adicionar os números simétricos a e – a:


(- a) + a = a + (- a) = 0, ∀ a ∈ IR

3) Se as parcelas têm o mesmo sinal:


(+…) + (…+) ou (-…) + (-…)

a soma tem esse mesmo sinal e o seu módulo é igual à soma dos
módulos

4) Se as parcelas têm sinais contrários:


(+…) + (-…) ou (-…) + (+…)

9 Marisa Oliveira, Susana Araújo


O sinal da soma é o da parcela com maior módulo e o módulo da
soma é igual à diferença dos módulos das parcelas.

Exemplo:(+ 5) + (+ 2) = + (5 + 2) = + 7

(- 3) + (- 2) = - (3 + 2) = - 5

(- 4) + (+ 2) = - (4 – 2) = - 2

Porque |- 4| > |2|

(+ 5) + (- 3) = + (5 – 3)= 2

Porque |5| > |-3|

1.5.2 Subtracção

a - b com a, b ∈ IR

Subtrair ao número a o número b é adicionar ao número a o simétrico


de b.

a – b = a + (-b) com a, b ∈ IR

1  − 1  = 14 +  − 1  = + 13
Exemplo: 7 − = 7 +    
2  2 2  2 2
1.5.3 Multiplicação

a . b com a, b ∈ IR

1) Qualquer que seja o número a, a.0 = 0.a = 0, o que traduz que 0 é


o elemento absorvente da multiplicação.

2) O produto tem sinal + se os factores tiverem o mesmo sinal e tem


sinal – se os factores tiverem sinais diferentes.

10 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Podemos traduzir isto pela tabela seguinte:

. + -

+ + -

- - +

 1 5
Exemplo: +5. +  =
 2 2
5  − 3  = + 5.3 15
− .
 7  2.7 = +
2   14

 + 2  = − 3.2 6
−3.   = −
 5 5 5

2 − 1  = − 2 2
+ .   = −
3  7  3.7 21

1.5.4 Divisão

a : b com a, b ∈ IR e b ≠ 0

Dividir a por b, não é mais que multiplicar por a o inverso de b.

a 1
a : b = = a×  
b b
Exemplos: Calcular:
1
a) 2: = 2.3 = 6
3

1 1 1 1
:5 = . =
2 2 5 10

4 7 4 5 20
: = . =
3 5 3 7 21

11 Marisa Oliveira, Susana Araújo


1 1 2 1 12 1  2
b) 2− 4 +  + = 2−  + +
5 3  15 5 3 3  15

1 13 2 2 13 2 30 13 2
= 2 − . + = − + = − +
5 3 15 1 15 15 15 15 15
(15 )

17 2 19
= + =
15 15 15

c) 1 14 1
2× +  : 
3 2 5 2

2 14 
= +  .2 
3 25 

2 1 8
= + .
3 2 5

2 8
= +
3 10

2 4
= +
3 5
(5) (3)

10 12
= +
15 15

22
=
15

1.6 Valores aproximados

1.6.1 Dizimas

As dízimas podem ser finitas, infinitas periódicas e infinitas não


periódicas

Exemplo: 0,111…. Ou 0,(1) é uma dízima infinita periódica de período 1

12 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exemplo: 0,123123… ou 0,(123) é uma dízima infinita periódica de período
123

Exemplo: 1,15893571973… é uma dízima infinita não periódica (não há


repetição de algarismos ou de sequência de algarismos)

1.6.2 Valores aproximados, erro máximo cometido e valores


3casas decimais 3casasdecimais
exactos

1, 414 < 2 < 1, 415

Valor aproximadode 2 , por excesso a menos de0,001


Valor exacto

3casasdecimais

Valor aproximado de 2 , por defeito a menos de0,001

O erro máximo cometido é a diferença entre valor aproximado por excesso pelo
valor aproximado por defeito: 1,415 - 1,414 = 0,001. Neste caso o erro máximo
cometido é uma milésima.

Exemplo: 7 ~ 2, 64575...

O valor aproximado de 7 às milésimas por defeito é 2,645

O valor aproximado de 7 às milésimas por excesso é 2,646

O valor aproximado de 7 às centésimas por excesso é 2,65

O valor aproximado de 7 a menos de uma décima por defeito é 2,6

O valor exacto de 7 é 7

13 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exemplo: 2 + 7 =?

1, 414 + 2, 645 < 2 + 7 < 1, 415 + 2, 646

4, 059 < 2 + 7 < 4, 061

2 + 7 = 4,061 é o valor aproximado por excesso a menos de 0,001

2 + 7 0 4,059 é o valor aproximado por defeito a menos de 0,001

O erro máximo cometido é 4,061 – 4,059 = 0,002

1.7 Potências

Regras de Cálculo:

p+q
p q
I) a .a = a

Na multiplicação de potências, com a mesma base,


mantém-se essa base e somam-se os expoentes.

Exemplo:

5 3 5+3 8
a) 2 .2 = 2 = 2

3 4 3+ 4 7
 1  . 1  1 1
b)     =   =  
2 2 2 2

p
p p
II) a .b ( )
= a .b

Na multiplicação de potências, com o mesmo expoente,


multiplicam-se as base e mantém-se esse expoente.

14 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exemplo:

3 3 3
 1  . 5  5
a)     =  
3 2 6

2 2
2 4
. 
 12 
= −
2
b) ( −3)  = ( −4) = 16
3  3

p −q
p q
III) a :a = a

Na divisão de potências, com a mesma base, mantém-se


essa base e subtraem-se os expoentes.

Exemplo:

3 2 3− 2
a) ( −4) : ( −4) = ( −4) = −4

3 2 1
− 1  : − 1   1  1
b)     = −  = − 
 5  5  5  5

p
p p a
IV) a :b =  
b

Na divisão de potências, com o mesmo expoente, dividem-


se as base e mantém-se esse expoente.

15 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exemplo:

3 3

a)
3 1  1 3 3
( −5) :  =  −5 :  = ( −5 : 3) = ( −15)
3  3

4 4 4 4 4 4
5 :1 5 1 5   10  5
b)     =  :  =  .2  =   =  
4 2 4 2 4  4 2

q
V) ( )
a
p
= a
pq

Podemos elevar uma potência a outra potência. Para se


efectuar este cálculo mantém-se a base comum e
multiplicam-se os expoentes respectivos.

Exemplo:
2
a) ( −2)3  6
 
= ( −2)

3
 1 5  1
15

b)    =  

 2   2

n
Nota: a é sempre não negativa se o expoente é par; tem o sinal de a se o
0 1
expoente é ímpar; por convenção a = 1 e a = a .

Exemplo:
3
a) ( −3) = −27

16 Marisa Oliveira, Susana Araújo


2
b) ( −4) = +16

3
c) 2 = 8

2
d) 5 = 25

2 2 2
Nota: −4 ≠ ( −4) pois −4 = − (4 × 4) = −16 (a base da potência é 4) e
2
( −4) = ( −4) × ( −4) = +16

2 5
Se quisermos efectuar a operação 3 : 3 ?

2 2
2 5 3 3 1
3 : 3 = = =
5 2 3 3
3 3 .3 3

2 5 2−5 −3
Mas por III) 3 : 3 = 3 = 3

1 −3
Então 3
= 3 que se trata de uma potência de expoente negativo.
3

VI) a
−n
=
1 1
=   , com a ∈ IR , a ≠ 0 e n ∈ IN
a
n
a

O que significa que uma potência de expoente inteiro


negativo é igual ao inverso da potência de base igual e
expoente simétrico.

Exemplo: Transformar em potência de expoente positivo:

−3 −5 −3+1 −5 −2 −5 −2 +5 3
a) 2 .2 : 2 = 2 : 2 = 2 : 2 = 2 = 2

17 Marisa Oliveira, Susana Araújo


b)

−5 −5 −2 −5 −2
 1  2  .  − 10   1   2   10 
     
: − =
 5  :  − 3  .  − 3 
 5  3  3 
−5 −2 −5 −2
 1   3   10   3   10 
=   . − 
 5   2  .  − 3  = −  . − 
 10   3 
5 −2 5− 2 3
 10   10   10   10 
= −  . −  = −  = − 
 3  3  3  3

p
q p q p
VII) O radical a = a com a > 0; q ∈ IN e ∈Q
q

Exemplo: Escrever como uma potência de expoente fraccionário:

3
3
a) 2 = 2
2

b)
1  5 1
5 =  
2 2

1
4
c) 7 = 7
4

1
− 1
3 −1
d) 2
3
= 2 = 3
2

18 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exercícios Propostos:

1. Calcule:

2 3

a)
 1 −1 1
−  × ( −5) : 
 5 3

2 2 3
( −3) ×2 × ( −6)
b) 2 2
( −2) ×3

30
 1  −3 3 2 
c) ( −1) +   :5 ×2 
 10 

−5 2
1 1 2
 
: 5 × 
d)
5  10 
2
−1
   
1 3
−3
 1
2

  ×   ×   
 3   2   2  

2 2

( −1) + 5 ×   ×  
11 1 6 2

e)
3 5
9
−3  3 
2
(2 ) : 2 ×  2  : 37
3

19 Marisa Oliveira, Susana Araújo


2. Transforme em radicais:

a) 3
2

b) ( ) 5
−2 5

c)
 32
 
5

 1   6 3

d)   
 3  

  1
4

   2

  
2
e)

 
5

 

20 Marisa Oliveira, Susana Araújo


−3
 14 
f) 4 
 

5
 − 23 
g)  5  
 7  
 

21 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Capítulo 2

POLINÓMIOS

22 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Polinómios:
Operações com polinómios.

Zeros de um polinómio.

Casos notáveis da multiplicação de binómios.

Decomposição de um polinómio em factores.

Objectivos:

 Operar com polinómios simples;

 Decompor um binómio ou trinómio em factores;

 Determinar o quociente e o resto da divisão de um polinómio por


outro pelo algoritmo da divisão inteira de polinómios;

 Usar a regra de Ruffini e reconhecer a validade da regra;

 Decompor um polinómio em factores, encontrando por tentativas


uma raiz e depois usar a regra de Ruffini;

 Determinar os zeros de um polinómio.

Pré-requisitos:

 Operações com monómios e polinómios.

23 Marisa Oliveira, Susana Araújo


2. Polinómios

Comecemos por analisar um exemplo da vida real onde existem, sem darmos
por isso, expressões com polinómios.

O Miguel depositou no banco Y, 10 contos. A taxa anual de juro praticada é x.


Observando a figura conclui-se que as expressões 10(1 + x ) e
2

10(1 + x ) representam o dinheiro que terá o Miguel ao fim de 2 e 3 anos


3

respectivamente.

10 10(1 + x ) 10(1 + x ) 10(1 + x )


2 3

Miguel

anos
0 1 2 3

A expressão 10(1 + x ) pode ser escrita de outra forma:


3

10(1 + x ) = 10(1 + x ) (1 + x )
3 2

( )
= 10 1 + 2 x + x 2 (1 + x )
= 10(1 + 2 x + x + x + 2 x
2 2
+ x3 )
= 10(x + 3x + 3x + 1)
3 2

= 10 x 3 + 30 x 2 + 30 x + 10
As expressões 10(1 + x ) e 10 x 3 + 30 x 2 + 30 x + 10 são equivalentes e ambas são
3

polinómios, mas a segunda está escrita sob a forma de polinómio reduzido e


ordenado.

Chama-se polinómio na variável x a a toda a expressão


do tipo:

a0 x n + a1 x n −1 + ... + an −1 x + an
em que n ∈ ℵ0 e a0 , a1 ,..., an −1 , an ∈ ℜ

24 Marisa Oliveira, Susana Araújo


No polinómio: a0 x n + a1x n −1 + ... + an −1 x + an ,

a0 x n , a1 x n −1,..., an −1 x, an → são os termos


a0 , a1,..., an −1, an → são os coeficientes
an → termo independen te

Nota: Designação de polinómios “especiais”

Números de termos Designação do polinómio

Um termo.

x Monómio
Exemplo: −
4

Dois termos.

1 Binómio
Exemplo: 3x +
4

Três termos.

Exemplo: 2 x 2 + 3x + 1 Trinómio

Reduzir um polinómio é escrevê-lo de forma a que não apareçam monómios


semelhantes.

3
Exemplo: 3x + x + 1 → polinómio não reduzido .
2

3
Resolução: Os termos 3x e x são semelhantes uma vez que têm a mesma
2
parte literal. Adicionando-os obtemos:

9
x + 1 → polinómio reduzido
2

Ordenar um polinómio é escrevê-lo segundo as potências crescentes ou


decrescentes de x .

25 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Depois de reduzido e ordenado o polinómio, é fácil de identificar o seu grau e
verificar se é ou não um polinómio completo.

Exemplo: O polinómio 5x 4 + 3x 2 + 2 x + 1 tem grau 4 e é incompleto porque


tem nulo o coeficiente do termo em x 3 .

Exemplo: O polinómio 3x 2 + x + 2 tem grau 2 e é completo.

Exemplo: O polinómio 0 x 2 + 0 x + 0 tem os coeficientes todos nulos, é um


polinómio nulo e tem grau indeterminado.

2.1 Operações com polinómios

Qualquer polinómio fica determinado pelos seus coeficientes, ou seja se

A(x) = a0 x n + a1 x n −1 + ... + an −1 x + an e B(x) = b0 x m + b1 x m −1 + ... + bm −1 x + bm são

polinómios de grau n e m, respectivamente, então tem-se A = B se e só se


n = m e a0 = b0 e a1 = b1 e... e an = bm .

2.1.1 Adição

Para adicionar dois polinómios aplicam-se as


propriedades comutativa e associativa da
adição e reduzem-se os termos semelhantes

Exemplo:

(4x 2
) ( )
+ 3x + 1 + 2 x 2 + 1 =
= 4 x 2 + 3x + 1 + 2 x 2 + 1 =
= 6 x 2 + 3x + 2

Ou, usando o algoritmo da adição:

4 x 2 + 3x + 1
2x 2 + 0x + 1
+
6x 2 + 3x + 2

26 Marisa Oliveira, Susana Araújo


2.1.2 Subtracção
Para obter a diferença de dois polinómios aplica-se a seguinte propriedade dos
números reais:
Para subtrair dois números adiciona-se, ao
aditivo, o simétrico do subtractivo.

Exemplo: 2 − 3 = 2 + (− 3 )

a − b = a + (−b )

( ) (
Exemplo: 4 x 2 + 3x + 1 − 2 x 2 + 1 = )
(
= 4x 2 + 3x + 1) + (− 2 x − 1)
2

= 2 x 2 + 3x

2.1.3 Multiplicação

Para calcular o produto de dois polinómios aplica-se a


propriedade distributiva da multiplicação relativamente à
adição e, em seguida, adicionam-se os termos
semelhantes.

( ) (
Exemplo: 4x 2 + 3x + 1 × 2 x 2 + 1 = )
= 8 x 4 + 4x 2 + 6x 3 + 3x + 2 x 2 + 1 =
= 8 x 4 + 6x 3 + 6 x 2 + 3x + 1
Exercícios Resolvidos:

1. Considere os polinómios A, B e C definidos por

A(x) = x3 + x2 + 3, B(x) = x2 + 2x + 1 e C(x) = 2x + 4.

Calcule os coeficientes e o grau do polinómio A - BC.

Resolução:

A(x) - B(x)C(x) = (x3 + x2 + 3) - (x2 + 2x + 1) (2x + 4)

27 Marisa Oliveira, Susana Araújo


= x3 + x2 + 3 - (x2 + 2x + 1) 2x - (x2 + 2x + 1) 4

= x3 + x2 + 3 - (2x3 + 4x2 + 2x) - (4x2 + 8x + 4)

= x3 + x2 + 3 - 2x3 - 4x2 - 2x - 4x2 - 8x - 4

= (x3 - 2x3) + (x2 - 4x2 - 4x2) + (-2x - 8x) + (- 4 + 3)

= -x3 - 7x2 - 10x - 1,

logo os coeficientes do polinómio A - BC são a0 = -1, a1 = -10, a2 = -7 e


a3 = -1, e o seu grau é 3.

2. Calcule os coeficientes do único polinómio A de grau 2 que verifica


A(-1) = 2 e A(0) = 5 e A(1) = 3.

Resolução: Se a0, a1 e a2 são os coeficintes de A, temos

A(x) = a2x2 + a1x + a0, para qualquer x ∈ ℜ .

e portanto:

A(-1) = a2 (-1)2 + a1 (-1) + a0 = a2 - a1 + a0;

A(0) = a202 + a10 + a0 = a0;

A(1) = a212 + a11 + a0 = a2 + a1 + a0.

Vemos assim que o polinómio A verifica

A(-1) = 2 e A(0) = 5 e A(1) = 3

se e só se

a2 - a1 + a0 = 2 e a0 = 5 e a2 + a1 + a0 = 3,

ou ainda

a2 - a1 = -3 e a0 = 5 e a2 + a1 = -2.

28 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Logo os coeficientes de A são a0 = 5, a1 = 1/2 e a2 = -5/2.

2.1.4 Divisão Inteira de Polinómios


No conjunto dos números naturais, ℵ , efectuar a divisão inteira de
um número D (dividendo) por um número d (divisor) é encontrar um
número natural q (quociente) e um natural r (resto), tais que:

D = d × q + r , com r < d

Se o resto é zero , então D = d × q

Recorde que para quaisquer polinómios A(x ) e B (x ) existem polinómios


únicos Q(x ) e R (x ) que verificam simultaneamente:

1. A(x ) = B (x ).Q(x ) + R (x )
2. R (x ) é o polinómio nulo, ou grau R (x ) < grau B (x ) .

Os polinómios Q(x ) e R (x ) chamam-se respectivamente quociente e


resto da divisão inteira de A(x ) por B (x ) . Se R (x ) é o polinómio nulo
temos A(x ) = B (x ).Q (x ) , e dizemos neste caso que A(x ) é divisível por
B (x ) .

Exercícios Resolvidos:

1. Calcule o quociente e o resto da divisão inteira de

A(x) = 4x3 + 8x2 + 1 por B(x) = 2x2 + 3x - 1.

Resolução: Recorde que o algoritmo da divisão inteira de polinómios


permite calcular o quociente e o resto da divisão inteira de dois quaisquer
polinómios. Neste caso obtemos:

29 Marisa Oliveira, Susana Araújo


e portanto

Q(x) = 2x + 1 e R(x) = 2 - x.

Descrição do algoritmo da divisão:

a) Começa por se escrever, ordenadamente, o dividendo e o divisor


segundo as potências decrescentes de x, escrevendo também os
termos nulos do dividendo.
b) Dividem-se os termos de maior grau do dividendo e do divisor.
Exemplo: 4 x 3 : 2 x 2 = 2 x
c) Multiplica-se o divisor pelo termo de maior grau do quociente,
escreve-se o simétrico desse produto e adiciona-se ao dividendo,
obtendo assim o resto parcial. Neste caso o resto parcial será,
2x 2 + 2x + 1.
d) Divide-se o termo de maior grau do resto parcial pelo termo de
maior grau do divisor. Exemplo: 2 x 2 : 2 x 2 = 1 . O resultado é o
segundo termo do quociente. Repete-se em seguida todo o
processo.

2. Calcule o quociente e o resto da divisão inteira de

A(x) = x3 + 6x2 + 7x - 1 por B(x) = x + 3.

Resolução: Implementando o algoritmo da divisão obtemos:

30 Marisa Oliveira, Susana Araújo


logo

Q(x) = x2 + 3x - 2 e R(x) = 5.

Alternativamente poderíamos utilizar a regra Ruffini. Recorde que este


algoritmo permite determinar o quociente e o resto da divisão de A(x) por
B(x) quando (e só quando) B(x) = x - a. Neste caso teríamos

1 6 7 -1
-3 -3
x 1 3

1 6 7 -1
-3 -3 -9
x 1 3 -2

1 6 7 -1
-3 -3 -9 6
x 1 3 -2 5

e portanto Q(x) = x2 + 3x - 2 e R(x) = 5.

2.2 Raízes (ou Zeros) de um Polinómio


Dado um polinómio

A( x ) = a0 x n + a1 x n −1 + ... + an −1 x + an

diz-se que um número α ∈ ℜ é uma raiz real de A(x ) se

. A(α ) = a0α n + a1α n −1 + ... + an −1α + an = 0

As raízes reais de um polinómio A(x ) são portanto as soluções reais da


equação polinomial

31 Marisa Oliveira, Susana Araújo


. a0 x n + a1 x n −1 + ... + an −1 x + an = 0

Note que se A(x ) é um polinómio e α é um número real, então o resto


da divisão inteira de A(x ) por x - α é A( α ). Isto significa que existe um
polinómio Q (x ) tal que

A(x ) = Q(x )(x − α ) + A(α ) (1)

e portanto

α é raiz de A(x ) ⇔ A(x ) é divisível x − α . (2)

Recorde que esta equivalência fundamental desempenha um papel


importante no cálculo das raízes reais de um polinómio. Em particular
permite demonstrar que qualquer polinómio de grau n não pode ter mais
do que n raízes.

Exercícios Resolvidos:

1. Considere o polinómio

A(x) = x6 - x5 - 2x4 + x2 - x - 2

e os números -1, 1, -2 e 2. Verifique que dois destes números são raízes


de A.

Resolução: Temos:

A(-1) = (-1)6 - (-1)5 - 2 (-1)4 + (-1)2 - (-1) - 2 = 0,

A(1) = 16 - 15 - 2 (1)4 + 12 - 1 - 2 = - 4,

A(-2) = (-2)6 - (-2)5 -2(-2)4 + (-2)2 - (-2) - 2 = 68

A(2) = 26 - 25 - 2 (2)4 + 22 - 2 - 2 = 0.

Vemos assim que A(-1) = 0, A(1) 0, A(-2) 0 e A(2) = 0. Logo, dos


números -1, 1, -2 e 2, apenas -1 e 2 são raízes de A.

32 Marisa Oliveira, Susana Araújo


2. Considere o polinómio

A(x) = x3 + x2 - 2x -2.

Calcule o resto da divisão de A por x − 2 . Verifique que A é divisível


por x − 2 .

( )
Resolução: Sabemos por (1) que o polinómio R (x ) = A 2 é o resto da

divisão de A por x − 2 . Assim basta calcular

( ) ( 2) + ( 2) − 2
A 2 =
3 2
2 −2 =
= 23 + 2 2 − 2 2 − 2 = 0
para concluir que R(x) é o polinómio nulo. Isto demonstra que A(x) é
divisível por x − 2

3. Calcule as soluções reais da equação

2x2 = 3x + 1.

Resolução: A equação

2x2 = 3x + 1

é equivalente a

2x2 - 3x - 1 = 0.

Recorde que para resolvermos a equação polinomial

ax2 + bx + c = 0,

devemos distinguir dois casos:

1º Se a = 0 e b 0 ficamos na presença de uma equação do 1ª grau.


Neste caso a equação tem solução única dada por

c
α =− .
b

33 Marisa Oliveira, Susana Araújo


2º Se a 0 ficamos na presença de uma equação do 2º grau. Neste caso
a existência de soluções para esta equação depende do descriminante

∆ = b2 - 4ac.

o Se ∆ > 0 a equação tem exactamente duas soluções


dadas por

−b+ ∆ −b− ∆
α1 = e α2 =
2a 2a

o Se ∆ = 0 a equação tem solução única dada por

b
α =− .
2a

o Se ∆ < 0 a equação não tem soluções reais.

Neste caso temos a = 2, b = -3 e c = -1 e portanto

∆ = (-3)2 - 4 (2) (-1) = 17 > 0,

logo a equação tem duas soluções irracionais dadas por

3 + 17 3 − 17
α1 = e α2 = .
4 4

4. Calcule as raízes do polinómio

(
A( x ) = x 2 − 2 x − 3 )( )
Resolução: Temos

(x 2
)( )
− 2 x − 3 = 0 ⇔ x2 − 2 = 0 ∨ x − 3 = 0

assim, porque as raízes do polinómio x 2 − 2 são − 2 e 2, e 3é a

única raiz de x − 3 , vemos que as raízes de A(x) são − 2 , 2e 3.

34 Marisa Oliveira, Susana Araújo


5. Sabendo que o número 2 é uma raiz do polinómio

A(x) = x3 - 2x2 - 3x + 6,

calcule todas as raízes reais de A.

Resolução: Porque 2 é raiz de A sabemos por (2) que existe um


polinómio Q tal que

A(x) = Q(x)(x - 2).

Note que Q é o quociente da divisão de A(x) por x - 2. Assim, pela regra


de Ruffini:

1 -2 -3 6
2 2 0 -6
x 1 0 -3 0

vemos que Q(x) = x2 - 3 e portanto

A(x) = (x2 - 3)(x - 2).

Temos então

( )
A(x ) = 0 ⇔ x 2 − 3 = 0 ∨ x − 2 = 0 , logo as raízes de A(x) são 2, − 3

e 3.

6. Sabendo que uma das raízes do polinómio

A(x) = 2x3 + 14x2 - x - 7

é um número inteiro, calcule as raízes de A.

35 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Resolução: Recorde que se o polinómio

A( x ) = an + an −1 x + ... + a0 x n

é tal que an ,..., a0 ∈ Z e an ≠ 0 , e α ∈ Z é uma raiz de A(x), então tem-


se

an
∈Z , (3)
α

ou seja an é divisível por α. Este facto, útil na determinação das raízes


inteiras de um polinómio com coeficientes inteiros, decorre
imediatamente da definição de raiz.

Vemos assim por (3) que qualquer raiz inteira α de

A(x) = 2x3 + 14x2 - x - 7

terá de verificar

−7
∈Z .
α

Isto significa que as possíveis raízes inteiras de A(x) se encontram entre


os elementos de

{-7, -1, 1, 7}.

Assim basta calcular

A(-7) = 0, A(-1) = 6, A(1) = 8, A(7) = 1358

para concluir que -7 é a única raiz inteira de A(x). Para calcular as


restantes raízes de A(x) podemos recorrer a (2) para factorizar A(x).
Dividindo A(x) por x + 7:

36 Marisa Oliveira, Susana Araújo


2 14 -1 -7

-7 -14 0 7
x 2 0 -1 0
vemos que

A(x) = (2x2 – 1) (x + 7)

e portanto

(
A( x ) = 0 ⇔ 2 x 2 − 1 = 0 ∨ x + 7 = 0 )

2 2
Logo as raízes de A são -7, − e .
2 2

3. Casos notáveis da multiplicação de binómios

A multiplicação de dois polinómios pode processar-se sempre do mesmo


modo.
No entanto, há produtos de polinómios que aparecem com muita frequência e
com variadas aplicações em Matemática e que nos merecem especial atenção:
o quadrado do binómio e a diferença de quadrados.

Assim chamam-se casos notáveis da multiplicação ao produto de dois binómios


iguais (a + b )(a + b ) = (a + b ) ou ao produto de dois binómios conjugados
2

((a + b )(a − b )) .

Nota:
Área do quadrado
a

A =a2

Área do rectângulo a

A =ab b

37 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Entre todos os produtos de polinómios há três casos que têm um interesse
particular, não só pela sua aplicação a muitas situações, como pela sua ligação
à geometria.

1. O quadrado da soma

Vejamos se (a + b ) = a 2 + 2ab + b 2
2

Temos (a + b ) = (a + b )(a + b )
2

Aplicando a regra geral do produto de b2 ab b

polinómios temos: a+b

(a + b )2 = a 2 + ab + ab + b 2 ab a2 a

(a + b )2 = a 2 + 2ab + b 2

A=A + A +A +A
Logo,
(a + b )2 = a 2 + 2ab + b 2

2. O quadrado da diferença
2
(a-b) a-b
a ba
(a − b )2 = (a − b )(a − b ) ab b
= aa - ab - ba - b(- b ) =
= a2 − ab − ab + b 2 =
= a2 − 2ab + b 2
Logo,
(a − b )2 = a2 − 2ab + b 2

38 Marisa Oliveira, Susana Araújo


3. Diferença de quadrados
a+b
Vejamos se (a + b )(a − b ) = a 2 − b 2

a-b
Temos
a
(a + b )(a − b ) = a 2 + ab − ab − b 2
b
= a2 − b2

Logo,
(a + b )(a − b ) = a 2 − b 2

4. Decomposição de um polinómio em factores

Decompor um polinómio em factores ou factorizar um polinómio é escrevê-


lo sob a forma de um produto de factores do menor grau possível.

x 2 − 25 = (x − 5)(x + 5)

Polinómio Polinómio
não factorizado factorizado

x 2 + 2 x + 1 = (x + 1)(x + 1)

Polinómio Polinómio
não factorizado factorizado

(x − 3)2 − 16 = (x − 3 − 4)(x − 3 + 4)
(x − 3)2 − 16 = (x − 7)(x + 1)
Polinómio Polinómio
não factorizado factorizado

39 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Existe um teorema que diz o seguinte:

Seja P (x ) = a0 x n + a1 x n −1 + ... + an −1 x + an um polinómio de


grau n, com n raízes x1, x 2 ,..., xn , então P (x ) pode ser
decomposto em factores do seguinte modo:

P (x ) = a0 (x − x1 )(x − x 2 )...(x − x n )

Se, por exemplo, x1 = x 2 , diz-se que a raíz x1 é dupla.


RELEMBRE: Fórmula Resolvente
Um polinómio pode ter raiz dupla, tripla, etc.
ax 2 + bx + c = 0
Exemplos: Decompor em factores − b ± b 2 − 4ac
x=
2a
1. Calcule-se as raízes dos trinómios.

2
a) 2 x − 7 x + 3

Resolução: 2x 2 − 7 x + 3 = 0
7 ± 49 − 24
x=
4
7±5
x=
4
1
x = 3∨ x =
2

1
Raízes: 3 e
2

 1
Então, 2 x 2 − 7 x + 3 = 2(x − 3) x − 
 2

b) 2 x 2 − 12 x + 18

40 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Resolução: 2 x 2 − 12 x + 18 = 0
dividindo tudo por 2
x 2 − 6x + 9 = 0
(x − 3)2 = 0
x = 3 (raíz dupla )

Raízes: 3 (raíz dupla)

Então, 2 x 2 − 12 x + 18 = 2(x − 3)(x − 3)

c) x 2 − 4x + 5

Resolução: x 2 − 4 x + 5 = 0

x = 2± 4−5

Equação impossível

Raízes: não tem

Então, x 2 − 4 x + 5 não se pode decompor de modo que os factores tenham


grau inferior ao polinómio dado.

No conjunto dos números reais um polinomio de grau n tem no


máximo n raízes reais.

41 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exercícios Propostos

1. Indica o coeficiente e a parte literal de cada um dos seguintes


monómios:

1.1 5xy 2

1.2 − xy 2 z

4
1.3 b
5

2. Reduzindo os termos semelhantes, simplifica cada uma das


expressões seguintes:
2.1 a + b + 3a − 3b + 7a
x 2
2.2 x + 3x 2 − + 7x 2 + x
2 3
1 mn
2.3 mn + m + 3n − 7m + 2n −
2 3
1 2 1 8 7
2.4 z + yz + z − yz − z
2 3 4 3 5
1 1 2
2.5 2u 2v − u 2 − u 2v + 3u + u 2
2 4 5

3. Depois de reduzir e ordenar o polinómio:


3x 2 + x 3 1
+ x +3
0,1 2
Indique o grau, os termos nulos e o termo independente.

4. Dados os polinómios

1 2 3
R = x 3 − 3x 2 + 3 S= x − 2x + 1 T = x2 − x +
2 2
4.1 R + S +T

4.2 R − S − T

4.3 − R + S − T

42 Marisa Oliveira, Susana Araújo


4.4 − R − S − T

5.Efectua e simplifica

(
5.1 3 4 − 5x 2 )
(
5.2 x (3 − 2 x ) − 3 − x 2 − 8x + 2 )
5.3 a 2 b(2 − 3a ) − 4a(ab + b − 1)

1
(
5.4 3mn 2 (m − n ) + m 2 n − m 2 + 1
2
)

6. Apresenta sob a forma de polinómio reduzido

6.1 (a + 3)(b + 4)

6.2 (a − 3)(a − 4)

6.3 (a + 6)(3a + 8)

6.4 (2 − x )(3 + 5x )

(
6.5 (a − 2) 2a 2 − 3b + 4 )
( )(
6.6 2 + 3m 2 − n 2m − 5n 2 + mn )
6.7 (x − 3) + 3
2

6.8 (y + 2 ) − 3
2

 x 2 2x 1   2x 2 1 
6.9  + −  −  − 
 3 5 4   3 4

[ (
6.10 − 2 x 2 − − 5x − 6 + 2 x − 3x 2 + x − 2 )]
7. Qual o polinómio que se deve subtrair 7 x 3 − x − 3 , para se obter 2 − x 2 − 3x ?

43 Marisa Oliveira, Susana Araújo


8. Calcule aplicando a fórmula do quadrado do binómio

8.1 (2 x − 3)
2

8.2 (x + 7 )2
2
 1
8.3  y + 
 2

8.4 (4a − 3b )
2

8.5 (− x − 1)
2

8.6 (x + 1)2

9. Calcule, aplicando a diferença de quadrados

9.1 (x + 5)(x − 5)

9.2 (2 x − 1)(2 x + 1)

9.3 (1 − x )(1 + x )

 1  1 
9.4 1 − x 1 + x 
 2  2 

10. Completa

10.1 (x + ....) = .... + .... + 25


2

10.2 (y − ....) = .... − .... + 1


2

10.3 (z + ....) = .... + 8z + ....


2

10.4 (n + ....)(n − ....) = .... − 49

10.5 (.... + 4 ) = 9 x 2 + .... + ....


2

44 Marisa Oliveira, Susana Araújo


11. Usando o algoritmo da divisão, calcule o quociente e o resto
da divisão de:

11.1 4 x 2 − 3x + 1 : x + 1;
1 2
11.2 x − 3x 3 + 2 x : 3x − 2;
2
11.3 4 x 3 − 3x 2 + 13x + x 5 : x 2 − 2 x + 3

12. Usando a regra de Ruffini, determine o quociente e o resto da divisão:

( )
12.1 x 2 + 3x + 1 : (x − 3)

12.2 (x + 3x + 5x + 1) : (x − 2)
3 2

12.3 (4 x −3x + 1) : (x + 1)
2

1 
12.4  x 2 − 3x 3 + 2 x  : (3x − 2 )
2 
x3 + x2 + x +1
12.5
x +1
x5 +1
12.6
x+3
3x 3 + 5 x 2 + x − 5
12.7
3x − 1
13. Calcule o valor numérico do polinómio A(x ) = x 3 − 7 x 2 + x + 5 para:
14.1 x = 0
14.2 x = 1
14.3 x = −1

14. Averigue quais dos seguintes números: − 1; 3; − 2 e 5 são raízes do


polinómio x 3 − 7 x 2 + 7 x + 15 .

15. Determine a e b de modo que o polinómio x 4 − ax 3 + bx 2 + 3x + 1 seja


divisível por (x − 1)(x + 1) .

45 Marisa Oliveira, Susana Araújo


16 . Determine as raízes de cada um dos seguintes polinómios e decomponha-
os em factores:
16.1 2 x 2 − x − 1
16.2 5 x 2 + 19 x + 5
16.3 2 x 3 − 8 x
1 2 9
16.4 x 3 − x − 9x +
2 2

17. Averigue a multiplicidade da raíz −2 em cada um dos seguintes


polinómios e, em seguida, decomponha-o em factores:

17.1 x 3 + 5 x 2 + 8 x + 4
17.2 x 4 + 2 x 3 − 3x 2 − 4 x + 4

Soluções:
4
1.1 coeficient e : 5 1.2 coeficient e : -1 1.3 coeficient e :
5
2 2
parte literal : xy parte literal : xy z parte literal : b

2 7 2mn 13 13 1 2 7 2
2.1) 11a - 2b; 2.2) 10x + x;2.3 ) + 5n − m; 2.4) − z − 2 yz; 2.5) − u + u v + 3u
6 3 2 20 10 4

3 2 x 3 3 2 11 3 9 2 1 3 5 2 9 3 3 2 11
3 ) 10x + 30 x + + 3; 4.1) x − x − 3x + ; 4.2) x − x + 3 x + ; 4.3) − x + x − x − ; 4.4) − x + x + 3 x −
2 2 2 2 2 2 2 2 2

2 2 2 3 2 2 3 1 2 1 4 1 2
5.1) 12 − 5 x ; 5.2) x + 27 x − 6; 5.3) − 2a b − 3a b − 4ab + 4a; 5.4) 3m n − 3mn + m n − m + m
2 2 2

2 2 2
6.1) ab + 4a + 3b + 12; 6.2) a − 7a − 12; 6.3) 3a + 26a + 48; 6.4) - 5x + 7 x + 6;
3 2 2 3 2 2 3 3 2
6.5) 2a − 4a − 3ab + 4a + 6 b − 8; 6.6) 4m - 10n + 6m − 15 m n + 3 m n + 5 n − mn ;

2 2 x 2 2x 2
6.7) x − 6 x + 12; 6.8) y + 4 y + 1; 6.9) - + ; 6.10) - 5x + 8 x + 4
3 5

46 Marisa Oliveira, Susana Araújo


2 2 2 1 2 2 2 2
8.1) 4 x - 12x + 9; 8.2)x + 14x + 49 ; 8.3) y + y + ; 8.4) 16a - 24ab + 9b ; 8.5) x + 2x + 1; 8.6)x + 2 x + 1
4
2 2 2 1 2 2 1 1 2
9.1) x - 25 ; 9.2) 4x - 1; 9.3)1 - x ; 9.4) 1 - x ;11.1)Q (x ) = 4 x-7 R(x) = 8; 11.2)Q (x ) = − x − x + R(x) = ;
4 2 3 3
3 2
11.3)Q (x ) = x + 2 x + 5 x + 1 R(x) = −3;

2
12.1)Q (x ) = (x + 6 ) R(x) = 19; 12.2)Q (x ) = x + 5 x + 15 R(x) = 31;
3 2
12.3)Q (x ) = 4 x − 7 R(x) = 8; 12.4)Q (x ) = −3 x − x + 1 R(x) = ; 1
2 3
2 4 3 2
12.5)Q (x ) = x + 1 R(x) = 0; 12.6)Q (x ) = x − 3 x + 9 x − 27 x + 71 R(x) = −212;
2
12.7)Q (x ) = 3 x + 6 x + 3 R(x) = −4;
13.1)A (0 ) = 5; 13.2)A (1) = 0; 13.3)A (- 1) = −4; 14) As raízes são 3 e 5 ; 15) a = 3 b = -2;

1 - 19 + 261 - 19 − 261
16.1)Raíze s : - e 1;16.2)Raí zes : e ; 16.3)Raíze s : - 2,0 e 2;
2 10 10
16.4); 17.1)Multi plicidade 2; 17.2)Multi plicidade 2;

47 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Capítulo 3

Equações e Inequações do 1º
e 2º Grau

48 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Equações

Equações do 1º grau

o Equações com denominadores


o Equações literais

Equações de grau superior ao 1º

o Operações com polinómios (adição algébrica, multiplicação)


o Lei do anulamento do produto, disjunção de condições e reunião
de conjuntos
o Casos notáveis da multiplicação de binómios

Objectivos:

 Interpretar o enunciado de um problema


 Traduzir um problema por meio de uma equação
 Procurar soluções de uma equação
 Escrever o enunciado de um problema que possa ser traduzido por meio
de uma equação dada
 Resolver equações do 1º grau a uma incógnita
 Resolver equações literais em ordem a uma das incógnitas
 Operar com polinómios simples
 Decompôr um binómio ou trinómio em factores
 Aplicar a lei do anulamento do produto à resolução de equações
 Interpretar e criticar as soluções de uma equação no contexto de um
problema

Pré-requisitos:

 Resolução de equações do primeiro grau: soluções, equações


equivalentes, redução de termos semelhantes
 Resolução de problemas

49 Marisa Oliveira, Susana Araújo


3 Equações do 1º grau

Embora todos os dias se resolvam situações que envolvem cálculos mais ou


menos simples (contar dinheiro, programar o tempo, etc.), nem sempre a
solução é imediata e daí a necessidade de, por vezes, equacionar o problema.

Equação Igualdade que contém pelo menos uma letra de valor


desconhecido.

Incógnita Letra ou letras que aparecem na equação e que representam


valores desconhecidos.

Resolver uma equação Descobrir o valor da incógnita que torna a


igualdade verdadeira. Esse valor é a raiz ou solução da equação.

Numa equação o sinal = separa a equação em duas partes, os


membros.

Cada membro é formado por um ou mais termos.

Para verificar se um dado número é ou não raiz ou solução da equação:

Substitui-se, na equação, a incógnita pelo número dado;


Observa-se a igualdade obtida:

Se for verdadeira, esse número é raiz ou solução da equação

Se for falsa, esse número não é raiz ou solução da equação

Equações equivalentes são as que admitem as mesmas soluções

3.1 Regras usadas na resolução de equações

3.1.1 Regra da adição

Adicionando ou subtraindo o mesmo número aos dois membros da equação,


obtemos uma equação equivalente à dada, o que, na prática, se traduz por:

Numa equação podemos mudar um termo de um membro para o outro


trocando-lhe o sinal.

50 Marisa Oliveira, Susana Araújo


3.1.2 Regra da multiplicação

Numa equação podemos multiplicar ou dividir ambos os membros pelo mesmo


valor (diferente de zero), que obtemos uma equação equivalente à inicial.

3.2 Classificação de equações:

Determinadas

Possíveis

Indeterminadas

Impossíveis

As equações com mais do que uma variável chamam-se equações literais.

Exemplo:
3x + 2 y = 5

Monómio é uma expressão em que apenas surge a multiplicação a ligar


constantes e/ou variáveis.

Exemplo:

5xy (coeficiente: 5 ; parte literal: xy )

Grau de um monómio é a soma dos expoentes das variáveis.

Exemplo:

2 3
xy z - monómio de grau 6

51 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Os monómios que têm partes literais iguais chamam-se monómios
semelhantes

Exemplo:

1
2 xy e xy são monómios semelhantes
2

Grau de um polinómio é o maior dos graus dos seus termos

Exemplo:

2 3
x + 3x + 3x + 1 -polinómio de grau 3

Adição Algébrica

Para adicionar dois polinómios, utilizam-se as propriedades usuais da adição


(comutativa, associativa, etc.) e segue-se o processo já estudado para
adicionar monómios.

Etapas Exemplo

2 2
(3 x − 2 x + 1) − ( x + 7 x − 8)

2. Desembaraçar de 3x
2
− 2x + 1 − x
2
− 7x + 8
parêntesis
3. Pela propriedade 3x
2
−x
2
− 2x − 7x + 1 + 8
comutativa pode-se juntar
os monómios, ou termos,
semelhantes
4. Adicionam-se os termos 2x
2
− 9x + 9
semelhantes até obtermos
um polinómio reduzido

52 Marisa Oliveira, Susana Araújo


3.3 Equações do 1º grau com denominadores

Etapas Exemplo

3 3 3 
x+  x − x  + 135 = x
5 8 5 

1. Desembaraçar a equação de
parênteses

• Usar a propriedade
distributiva da
multiplicação para
eliminar os parêntesis
2. Desembaraçar a equação de
denominadores
• Multiplicar ambos os
membros da equação
pelo m.m.c.(5,8,40) = 40 3 3 9
x+ x− x + 135 = x
5 8 40

(x8) (x5) (x40) (x40)

24 15 9 5400 40
x+ x− x+ = x
40 40 40 40 40

• Suprimir os 24 x + 15 x − 9 x + 5400 = 40 x
denominadores
3. Agrupar:
• Termos com incógnitas
num membro
• Termos sem incógnita
noutro membro
Ao trocar um termo de
24 x + 15 x − 9 x − 40 x = −5400
membro mudar o sinal

4. Reduzir os termos semelhantes −10 x = −5400

5. Dividir ambos os membros de x = 540


equação pelo coeficiente de x
(regra da multiplicação)

53 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Verificação:

Substitui-se na equação x por 540:

3 3 3 
× 540 +  540 − × 540  + 135 = 540
5 8 5 

3
324 + × 216 + 135 = 540
8

324 + 81 + 135 = 540

540 = 540

54 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exercícios propostos:
1. Resolva cada uma das seguintes equações:

x−2 3
a) + x =3
4 2
1 x + 2 3 1
b)   − = +x
2 4  8 4
2x − 1 2 − 4x x −1
c) − =
3 5 15

2. Três irmãos decidem comprar um CD para oferecer à mãe no dia do


seu aniversário. O irmão mais velho paga metade; o segundo paga a
terça parte e o mais novo paga 3 €, que é o que falta. Qual é o preço
do CD?
3. Resolva cada uma das equações em ordem à letra indicada entre
parêntesis
a) 3 a + b = a − 2b (a)

b) P = 2π r (r )

( )
c) 3 x − 2 1 + y = 5 y + 2 ( y)

4. Um agricultor dispõe de 200€ para vedar um terreno rectangular. A


vedação deve ser feita do seguinte modo: um dos lados com tijolo e
rede nos restantes três.
Cada metro de rede custa 2€ e cada metro de parede em tijolo fica
por 4€.

a) Escreva uma equação que


x 10 20 30
y
Relacione x e y.
y
b) Resolva a equação obtida,
x em ordem a y.
c) Complete o quadro ao lado.

55 Marisa Oliveira, Susana Araújo


5. Considere as expressões:

1 2 3 3 1 2
A( x ) = − x + 2x − 5 ; B ( x ) = 4 x − 5 x + 1 ; C ( x ) = −2 x + x + 7 x
2 3

Determine:
a) A + B
b) A − B + C
c) 2 A − (3C − B )
Soluções:

1a )S = {2}; b )S = − 3 ; c )S = 10 ;2O preço do CD é de 18€;3a )a = − 3 b; b )r =


P
; c )y =
3x − 4
 7  21 2 2π 7
3 3 1 2 3 1 2
4a )200 = 6 x + 4 y ; b )y = 50 − x; c )y = 35, y = 20, y = 5;5a )4 x − x − 3 x − 4; b ) − 6 x − x + 14 x − 6;
2 2 6
3 2
c )10 x − 2 x − 22 x − 9;

56 Marisa Oliveira, Susana Araújo


3.4 Intervalos de números reais

Condição Recta real Intervalo


{x∈IR:a< x<b} ] [
a, b
a b

{ x∈IR:a≤ x<b} [ [
a, b
a b

{x∈IR:a< x≤b} ] ]
a, b
a b

{x∈IR:a≤ x≤b} [ ]
a, b
a b

{x∈IR:x>a} ]a , +∞ [
a b

{x∈IR:x<b} ]−∞ , b [
a b

3.4.1 Reunião e intersecção de intervalos de números reais

A reunião do intervalo A com o intervalo B representado por A∪ B é constituído


por todos os elementos de ambos os intervalos.

Exemplo:
A = 0;5 e B =  −3;3 , na recta real temos:

-3 0 3 5

A∪ B = ] ]
−3; 5

A intersecção do intervalo A com o intervalo B representado por A∩ B é


constituído por todos os elementos comuns aos dois intervalos.

Exemplo:

A = 0;5 e B =  −3;3 , na recta real temos:

57 Marisa-3Oliveira, Susana Araújo


3 5
0
A∩ B = [ [
0; 3

3.5 Inequações do 1º grau

Uma inequação é uma expressão onde está presente uma ou mais variáveis e
um sinal de desigualdade (>, <, ≤ ou ≥).

Exemplo:
2x − 5 ≥ 3
2º membro
1º membro

Solução de uma inequação é o valor ou conjunto de valores que ao serem


concretizados na variável, obtêm uma proposição verdadeira.

Exemplo:
2x + 1 ≥3 5 é uma solução da inequação pois substituindo x por 5 temos:
2.(5) + 1 ≥ 3 ⇔ 10 + 1 ≥ 3 ⇔ 11 ≥ 3 proposição verdadeira

Este é o processo que utilizamos para verificar se um número é solução de


uma inequação. Duas ou mais inequações são equivalentes se tiverem o
mesmo conjunto solução.

3.5.1 Resolver uma inequação

Significa determinar o seu conjunto solução. Os passos a seguir, na resolução


de uma inequação são os seguintes:
a) Desembaraçar de parênteses, caso os haja.
b) Desembaraçar de denominadores, se existirem.
c) Todos os termos com incógnita passam para o 1º membro e os
restantes para o 2º membro.
d) Isolar a incógnita.
58 Marisa Oliveira, Susana Araújo
e) Apresentar o conjunto-solução.

3.5.2 Princípios de equivalência de inequações

1º Se substituirmos um ou os dois membros de uma inequação por uma


expressão equivalente, ainda obtemos uma inequação equivalente à primeira.
Exemplo:
− ( x + 2) ≤ 2( x − 2) ⇔ − x − 2 ≤ 2 x − 4

2º Se numa inequação mudarmos um termo de um membro para o outro


trocando-lhe o sinal, ainda obtemos uma inequação equivalente à primeira.
Exemplo:
−x − 2 ≤ 2x − 4 ⇔ −x − 2x ≤ 2 − 4

3º Quando multiplicamos ou dividimos ambos os membros de uma inequação


pelo mesmo número positivo, ainda obtemos uma inequação equivalente à
primeira.
Exemplo:

x x
≥ 2 ⇔ 3. ≥ 3.2 ⇔ x ≥ 6
3 3

4º Quando multiplicamos ou dividimos ambos os membros de uma inequação


pelo mesmo número negativo, teremos de inverter o sentido da desigualdade
para obtermos ainda uma inequação equivalente à primeira.

Exemplo:

−2 x 3 3
−2 x ≥ 3 ⇔ ≤ ⇔ x ≤ −
−2 −2 2

59 Marisa Oliveira, Susana Araújo


3.6 Disjunção e conjunção de inequações

À disjunção (v) de inequações está associada a reunião ( ∪ ) de conjuntos.

Exemplo:
x + 1 ≥ 2 ∨ x < −3 ⇔ x ≥ 1 ∨ x < −3

-3 0 1

]− ∞;−3[ ∪ [1;+∞[ conjunto-solução da disjunção das duas inequações.

À conjunção ( ∧ ) de inequações está associada a intersecção ( ∩ ) de conjuntos.

Exemplo:

x x
− ≥ −1 ∧ x − 3 > −3 ⇔ − .( −2) ≤ ( −1).( −2) ∧ x > −3 + 3 ⇔ x ≤ 2 ∧ x > 0
2 2

0 2

] ] ] [ ] ]
−∞ ; 2 ∩ 0, +∞ = 0; 2 conjunto-solução da conjunção das duas inequações

60 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exercícios propostos:

x −1
1. Considere as condições A , B, C e D : A =  x ∈ IR : 
− 1 ≥ x + 2
 2 
 1 x
B =  x ∈ IR : 3 x + < 5 + 
 2 2
C = { x ∈ IR : −5 ≤ x < 3}

D = { x ∈ IR : x > 1}

Represente sob a forma de intervalo de números reais:


a) O conjunto A
b) O conjunto B
c) O conjunto C
d) O conjunto D
e) C ∪ D

f) A∪ B

g) A∩ B

h) ( A∪B ) ∩ 2;+∞ 
i) C ∩ D

j) ( C ∪D ) ∩ 2;+∞ 
2( x + 1) 3( x − 2)
2. Considere a inequação +1 ≤ 2−
3 5

3
a) Verifique se é solução da inequação.
2

b) Qual é o conjunto-solução da inequação?


c) Que conjunto solução se irá obter se fizer a conjunção dessa

2x − 1 x − 2
inequação com a inequação + 2 >1− ?
4 2

61 Marisa Oliveira, Susana Araújo


3. Resolva cada uma das seguintes condições apresentando, sempre que
possível, o resultado sob a forma de intervalo de números reais.

2 2 1
a) ( x − 2) + 1 > ( x − 1) −
2

x ( x − 1) x ( x + 2) 2
x
b) − ≤
6
−1
2 3

x 1 x −1
c) − ≤ x −1∧
3
−1≤ 1
2 3

d) { x − 1 > 2x − 1
2 x + 1 < 3x − 1

x −5 3
e) − x > x −1
2 4

1
x +

f) 0 ≤
2
≤ 5
3

4. Considere que
 x − 1 + 1
f ( x ) = −2  
 3 
a) Resolva as equações:
a1 f ( x) = 0

b1 f ( x) = 1

b) Resolva a inequação f ( x ) ≥ −5

c) Quais os dois maiores números inteiros que verificam a condição


f ( x ) ≥ −5 ?

d) Determine os valores de x para os quais f ( x ) não é positiva.

x −1 x + 3
5. Considere a inequação + < x +1
2 5

a) Verifique, sem resolver a inequação, que 2 pertence ao conjunto-


solução, justificando a sua resposta.

b) Qual o menor número pertencente a Z que satisfaz a inequação
dada?
62 Marisa Oliveira, Susana Araújo
c) Resolva a conjunção da inequação dada com a seguinte:

2( x + 2) 3( x − 1)
− +1≤ 0
3 2

d) Apresente o conjunto-solução da disjunção das duas inequações.

6. Resolva os seguintes problemas:

a) A diferença do dobro de um número pela sua terça parte é maior que


o quíntuplo da soma desse número com dois
i. Traduza para linguagem matemática o enunciado do
problema.
ii. Determine o maior número inteiro que satisfaz a
condição enunciada.
b) Determine o conjunto dos números inteiros que verificam
simultaneamente as condições seguintes:
- A diferença entre cada um deles é quatro e negativa.
- A soma de quádruplo de cada um deles com dois não é
negativa.

c) A família da Sofia foi de férias no Verão passado à ilha de São


Miguel, nos Açores, e aí decidiram alugar um carro para visitar a ilha.
Tiveram a possibilidade de escolha a agência de aluguer de
automóveis “Popó” e a “Calhambeque”. A primeira praticava o preço
de 9 euros fixo mais 15 cêntimos ao km e a segunda 14 euros fixo
mais 12 cêntimos ao km. O pai da Sofia optou pela agência
“Calhambeque”, tendo percorrido 850 km. Terá sido a escolha mais
económica? Justifica a tua resposta.

63 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Soluções:
 9  9
1a )A = ]− ∞;−7]; b )B =  − ∞; ; c )A ∪ B = B =  − ∞; ; d )A ∩ B = A = ]− ∞;−7]; e)( A ∪ B ) ∩ [2 : +∞[ = B ∩ [2 : +∞[ = ∅
 5  5
3  23   1 23   9 6   4
2a) não é solução da inequação ; b )x ∈  − ∞; ; c )x ∈  ; ;3a)C.S =  − ∞; ; b)C.S =  ;+∞ ; c )C.S =  − ∞; ;
2  19   4 19   4 7   3
2   6  1 29  5 
d )C.S =  ;10 ; e)C.S =  − ∞;− ; f )C.S =  − ; ;4a1 )C.S =  ; a2 )C.S = {1}; b )C.S = ]− ∞;10]; c )9 e 10;
3   5  2 2 2 
5   23 
d )C.S =  ;+∞ ;5a )2 é solução da inequação; b ) − 2; c )C.S =  ;+∞ ; d )]− 3;+∞[;
2  5 
x
6a1 )2x − > 5(x + 2); a2 ) − 4; b ){0,1,2,3}; c ) sim a escolha foi acertada em termos económicos.
3

64 Marisa Oliveira, Susana Araújo


3.7 Equações do 2º grau

Objectivos:

 Traduzir o enunciado de um problema da linguagem corrente para


a linguagem matemática.
 Decompor um binómio ou trinómio em factores, com vista à
resolução de equações
 Resolver equações do 2º grau, procurando utilizar o processo
mais adequado a cada situação ( lei do anulamento do produto,
fórmula resolvente, noção de raiz quadrada).
 Interpretar e analisar as soluções ou a impossibilidade de uma
equação no contexto de um problema.
 Discutir, apresentando argumentos, o processo usado na
resolução de um problema.

65 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Equações do 2º grau

2
Toda a equação que seja equivalente a uma equação do tipo ax + bx + c = 0 em
que a, b e c são números reais e a ≠ 0, é uma equação do 2º grau.
2
Quando uma equação do 2º grau está escrita na forma ax + bx + c = 0 , em que a,
b e c são números reais e a ≠ 0 dizemos que a equação está escrita na forma
canónica.

2
a – coeficiente do termo x

b – coeficiente do termo em x

c – termo independente

3.7.1 Classificação das equações do 2º grau

As equações do 2º grau podem classificar-se em:

Completas quando b ≠ 0 e c ≠ 0

2
Incompletas quando b = 0 ax +c = 0
2
c = 0 ax + bx = 0
2
b = 0 e c = 0 ax = 0

Factorização de um polinómio

Factorizar é transformar num produto uma adição algébrica.

Colocação em evidência do factor comum


x é o factor comum

ax + bx = x ( a + b )

adição produto

66 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exemplos:
2
3x + 2 x = x (3 x + 2)

( 2 x + 3)( x + 3) − ( 2 x + 3) = ( 2 x + 3)( x + 3 − 1) = ( 2 x + 3)( x + 2)

Lei do anulamento do produto

O produto de dois ou mais factores é zero quando pelo menos um deles é zero.
a×b = 0 ⇔ a = 0 ∨ b = 0

Exemplos:
a) (2 x + 3)( x + 2) = 0 ⇔ 2 x + 3 = 0 ∨ x + 2 = 0
b) a(a − 3) = 0 ⇔ a = 0 ∨ a − 3 = 0

3.7.2 Resolução de equações do tipo ax 2 + b = 0, a ≠ 0

 b
se < 0 a equação é impossível
a

2 2 b  b b
ax = b ⇔ x = se > 0 a equação tem duas raízes distintas x = ±
a  a a
 b
se = 0 a equação tem uma única solução x = 0
 a

Exemplos:

5 5
2 x2 − 5 = 0 ⇔ 2 x 2 = 5 ⇔ x2 = ⇔x=±
2 2
a)
 5 5 
C.S . = − ; 
 2 2 

2 x 2 + 5 = 0 ⇔ 2 x 2 = −5 equação impossível
b) `
C.S . = { }

67 Marisa Oliveira, Susana Araújo


0
2 x2 = 0 ⇔ x2 = ⇔ x2 = 0 ⇔ x = 0
c) 2
C.S . = {0}

3.7.3 Resolução de equações do tipo ax 2 + bx = 0, a ≠ 0

ax 2 + bx = 0 ⇔ x( ax + b) = 0
⇔ x = 0 ∨ ax + b = 0
b
⇔ x = 0∨ x = −
a
 b
C.S . = 0; − 
 a

Exemplo:
2 x 2 − 4 x = 0 ⇔ x(2 x − 4) = 0
⇔ x = 0 ∨ 2x − 4 = 0
4
⇔ x = 0∨ x = = 2
2
C.S . = {0; 2}

3.7.3 Equações do 2º grau completas ax 2 + bx + c = 0

1º Caso - Se for possível transformar o 1º membro no quadrado de um binómio

2
( cx + d ) = 0 ⇔ cx + d = 0
d
⇔ x=−
c
 d
C.S . = − 
 c

Exemplo:
x 2 − 4 x + 4 = 0 ⇔ ( x − 2) 2 = 0
⇔ x−2 = 0 ⇔ x = 2
C.S . = {2}

O primeiro membro de uma equação do 2º grau completa escrita na forma


canónica nem sempre é o desenvolvimento do quadrado de um binómio.

68 Marisa Oliveira, Susana Araújo


2º Caso – Usando a fórmula resolvente

Fórmula resolvente das equações do 2º grau:

−b ± b 2 − 4ac
x=
2a

Onde a, b e c são os coeficientes dos termos da equação, com a ≠ 0

Exemplo:

x 2 + 3x − 70 = 0 ⇔
−3 ± 32 − 4 × 1× (−70)
⇔x=
2 ×1
−3 ± 9 + 280
⇔x=
2
−3 ± 289
⇔x=
2
−3 ± 17
⇔x=
2
14 20
⇔x= ∨x=− ⇔ x = 7 ∨ x = −10
2 2
C.S . = {−10;7}

69 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exercícios Propostos:

1. Resolva as seguintes equações, através do método que considere mais


adequado:

x2
a) = −4( x + 2)
2

b) ( x + 4 )2 = 25

c) ( x + 3)2 = 7
d) x 2 + 18 x − 19 = 0
e) x 2 − 10 x + 22 = 0
f) x 2 + 3 x − 70 = 0

g) x 2 = 5 ( − x + 1)

2. Um terreno rectangular tem 666 m 2 . Calcule as dimensões do terreno


sabendo que o comprimento excede em 19 m a largura.

A = 666 m 2 x - 19

3. O triplo da idade do Ricardo é igual ao quadrado da sua metade. Qual é


a idade do Ricardo?

Soluções:
{ }
1a )C.S = {− 4}; b )C.S = {− 9,1}; c )C.S = − 3 − 7 ;−3 + 7 ;
2 )compriment o = 37, l arg ura = 18;3 )12

70 Marisa Oliveira, Susana Araújo


3.8 Inequações do 2º grau

3.8.1 Gráfico da função de segundo grau

O gráfico da função definida de IR em IR por f(x) = ax2 + bx + c (a ≠ 0) é uma


curva chamada parábola, que terá concavidade voltada para cima se a > 0 ou
para baixo se a < 0.
O gráfico de qualquer função f(x) corta o eixo Ox nos seus zeros (ou raízes).
No caso da parábola, isso ocorre dependendo do valor do discriminante ∆ .

• Se ∆ > 0, a parábola intersecta o eixo Ox em dois pontos (a função tem


duas raízes distintas).
• Se ∆ = 0, a parábola intersecta o eixo Ox num único ponto (a função
tem uma raiz dupla).
• Se ∆ < 0, a parábola não intersecta o eixo Ox (a função não tem raízes
reais).

A parábola possui um eixo de simetria que passa pelo vértice V.

O vértice V pode ser um ponto de máximo (a < 0) ou um ponto de mínimo (a >


0) da função.

O vértice da parábola é dado por V  − , −  .


b ∆
 2a 4a 

Para resolvermos uma inequação do 2º grau, utilizamos o estudo do sinal.

As inequações são representadas pelas desigualdades: > , > , < , < .

Exemplo:

x 2 − 3x + 2 > 0

x 2 − 3x + 2 = 0 ⇔ x = 1 ∨ x = 2

71 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Como desejamos os valores para os quais a função é maior que zero
devemos fazer um esboço do gráfico e ver quais os valores de x para os quais
isso ocorre.

Vemos, que as regiões que tornam positivas a função são: x<1 e x>2

C.S. = {x ∈ IR: x<1 ou x>2} = ]−∞;1[ ∪ ]2; +∞[

Exemplo:

−8 < x 2 − 2 x − 8 < 0

1º Passo) Separar as inequações, obedecendo o intervalo dado.

Temos:

I) x 2 − 2 x − 8 > −8 e
II) x2 − 2x + 1 < 0

2º Passo) Determinar as raízes ou zeros de cada uma das funções obtidas


pela separação x 2 − 2 x + 1 < 0 .

I) x 2 − 2 x = 0 ⇔ x = 0 ∨ x = 2

II) x 2 − 2 x + 1 = 0 ⇔ x = 1 (raíz dupla)

72 Marisa Oliveira, Susana Araújo


3º Passo) Fazer o estudo do sinal para cada função.

I) x < 0 ∨ x > 2

II) x ≠ 1

4º Passo) Calcular a solução S, que é dada pela intersecção dos intervalos de

S1 e S2.

Observação: o quadro de resposta será preenchido pelo intervalo achado.

0 1 2

C.S . = ]−∞; 0[ ∪ ]2; +∞[

3.8.2 Inequação produto e inequação quociente

São as desigualdades da forma:

f(x) . g(x) > 0, f(x) . g(x) < 0, f(x) .g(x) > 0 e f(x) .g(x) < 0.

f(x) / g(x) > 0, f(x) / g(x) < 0, f(x) / g(x) > 0 e f(x) / g(x) < 0, respectivamente.

Exemplo:

a) (x 2
− 9 x − 10 )( x 2 − 4 x + 4 ) ≤ 0

1º Passo) Trabalhar f(x) e g(x) separadamente

73 Marisa Oliveira, Susana Araújo


x 2 − 9 x − 10 = 0 (I)

x2 − 4x + 4 = 0 (II)

2º Passo) Determinar as raízes das funções

(I) x1 = −1; x2 = 10 (II) x1 = x2 = 2

3º Passo) Fazer o estudo do sinal para cada função.

I) x < −1 ∨ x > 10 II) x ≠ 2

4º passo) Calcular a solução, que é dado pelo sinal de desigualdade da


função de origem, isto é:
> intervalo positivo e bolinha fechada
> intervalo positivo e bolinha aberta
< intervalo negativo e bolinha fechada
< intervalo negativo e bolinha aberta

Observação1: no quadro de respostas (ou soluções), se os intervalos forem


em: f(x) positivo e g(x) positivo o h(x) = f(x). g(x) será +, assim temos: + e + =
+;+e-=-;-e+=-;-e-=+

74 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Observação2: Na inequação quociente nos zeros do denominador aparece
S.S o que irá influenciar o C.S.; Nos zeros do denominador que aparecem no
C.S. o intervalo será sempre aberto.

x -∞ -1 2 10 +∞
x 2 − 9 x − 10 + 0 - - - 0 +
x2 − 4x + 4 + + + 0 + + +
Produto + 0 - 0 - 0 +

Assim, as únicas regiões positivas (maiores que zero) são em x < −1 e x > 10 .
Logo: C.S . = ]−∞; −1[ ∪ ]10, +∞[

75 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exercícios Propostos

1. Complete com >,< ou =

a) b)

c) d)

e) f)

2. Determine ,em IR, o conjunto solução das condições:

a) (x 2
+ 1)( x 2 − 3x ) ≤ 0

x2 + 1
b) ≤0
x 2 − 3x

c) ( 3 − x ) ( x 2 − 1) > 0

3− x
d) >0
x2 − 1

76 Marisa Oliveira, Susana Araújo


1
e) 2 ≥
x2

x 2 − 8 x + 16
f) ≤0
2x −1

x2 − 1
g) > −x
x

1 1
h) ≤
3x + 1 x

x3 − x
i) ≤0
3x + 1

Soluções:

1. a) a > 0; ∆ > 0 ;b) a > 0; ∆ < 0 ;c) a < 0; ∆ > 0 ;d) a > 0; ∆ = 0

e) a < 0; ∆ = 0 ; f) a < 0; ∆ < 0

2. a) 0,3] ; b) ]0,3[ ; c) ]−∞; −1[ ∪ ]1;3[ ;d) ]−∞; −1[ ∪ ]1;3[ ;

 2  2   1  2   2 
e)  −∞; − ∪ ; +∞  ;f)  −∞; 2  ∪ {4} ;g)  − 2 ; 0  ∪  2 ; +∞ 
 2   2       

 1  1   1
h)  − ;0  ∪  ; +∞  ; e)  −1; −  ∪ [ 0;1]
 3  2   3

77 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Capítulo 4

NOÇÕES BÁSICAS DE
GEOMETRIA

78 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Noções básicas de geometria:
Composição e decomposição de figuras geométricas planas.

Cálculo de perímetros, de áreas e de volumes

Semelhança de triângulos

Objectivos:

 Decompor um polígono em triângulos e quadriláteros;

 Por composição de figuras, obter uma figura dada;

 Resolver problemas, relacionando entre si propriedades das


figuras geométricas;

 Resolver problemas, no plano e no espaço, aplicando o Teorema


de Pitágoras;

 Usar critérios de semelhança de triângulos e as relações entre os


elementos homólogos na justificação de raciocínios;

 Relacionar os perímetros e as áreas em triângulos semelhantes;

 Usar a semelhança de triângulos na análise de figuras;

79 Marisa Oliveira, Susana Araújo


 Determinar áreas e volumes de sólidos e de objectos da vida real.

Pré-requisitos:

 Semelhança de figuras (ampliação e redução de figuras,


polígonos semelhantes);

 Áreas e volumes de sólidos.

4. Noções Básicas de Geometria

O estudo da Geometria contribui para uma maior compreensão do mundo que


nos rodeia e que é essencialmente geométrico. Historicamente falando, a
Geometria é uma técnica inventada pelos Babilónios e pelos Egípcios e
transformada numa ciência pelos Gregos.

4.1 Decomposição de figuras e áreas

Decompondo e compondo um figura geométrica

Analise o que se passa em cada conjunto de figuras.

D
e
co
m
p
o
n
d
o

Compondo

C
o
m
p
o
n
d
o

80 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Para calcularmos a área de um polígono qualquer podemos decompô-lo em
triângulos e quadriláteros .

4.1.1 Unidades de área

: 100 : 100 : 100 : 100 : 100 : 100

km 2 hm 2 dam 2 m2 dm2 cm2 mm 2

X 100 X 100 X 100 X 100 X 100 X 100

2 2
Exemplos: 1cm = 100mm
0,1m 2 = 10dm 2 Para passarmos de uma unidade para a
0,001dam 2 = 10dm 2 unidade imediatamente inferior,
(dam 2
→ m 2 → dm 2 ) multiplica-se por 100

× 100 × 100

Exemplos: 1hm 2 = 0,01km 2 Para passarmos de uma unidade para a


unidade imediatamente superior,divide-se
0,1cm 2 = 0,001dm 2
por 100
1000mm2 = 0,1dm 2
(dm 2
← cm 2 ← mm 2 )
: 100 : 100

4.1.2 Áreas.
Q u a d ra d o lL A = L2
L

R e c tâ n g u lo L A = c×L
c

h b×h
81 Marisa Oliveira, Susana Araújo A =
T riâ n g u lo 2
b

Pa ra le lo g ra m o h A = b×h
Exercícios Resolvidos:

A figura mostra a área de um terreno. Determine a sua área.

7
5

Resolução: As linhas a tracejado foram desenhadas para ajudar a


resolver o problema.

A =25 m
2
+ + A = 4 × 7m 2
= 28 m 2
= Atotal = 157m 2

A = 8 × (6 + 7 )m 2
= 104 m 2

4.2 Teorema de Pitágoras

82 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Conta a lenda que Pitágoras, filósofo e matemático grego, ao olhar para o
chão verificou que:

A=25
A área de um quadrado construído sobre a
A=9 hipotenusa de um triângulo rectângulo é
igual à soma das áreas dos quadrados
construídos sobre os catetos.
A=16

Desta relação entre as áreas dos quadrados construídos sobre os lados de


um triângulo rectângulo surgiu o Teorema de Pitágoras.

5
3

52 = 32 + 42

Teorema de Pitágoras

Num triângulo rectângulo, o quadrado da hipotenusa é


igual à soma dos quadrados dos catetos

Exercícios Resolvidos:

1. Determine o x da figura:

xcm
12cm

5cm

83 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Resolução: x 2 = 122 + 52
x 2 = 144 + 25
x 2 = 169
x = 169
x = 13

Logo, x = 13cm

Determinação da altura de um poste.

Resolução: Imaginemos que o poste é um segmento de recta


perpendicular ao plano do chão e que a escada é outro segmento de
recta. Aplicamos assim o teorema de pitágoras no espaço.

Considerando x a altura do poste, vem:


152 = x 2 + 32
225 = x 2 + 9
225 − 9 = x 2
216 = x 2
x = 216
x = 14,7(1c.d )

Logo, a altura do poste é aproximadamente 14,7 m.

2. Determinação da diagonal de um cubo

84 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Resolução: Comecemos por calcular a diagonal de uma das faces.
x 2 = 52 + 52
x
5
x 2 = 25 + 25
x 2 = 50
5
x = 50

Desenhemos o triângulo em que a hipotenusa é a diagonal do cubo.

d2 = ( 50 ) + 5
2
2

d
5 d 2 = 50 + 25
d 2 = 75
50
d = 75

Logo, o comprimento da diagonal é 75 .

3. A figura representa um trapézio rectângulo [ABCD ] em que:

D C

m 2,5cm
c
2

A B

Resolução:

Vamos calcular a área do trapézio. Comecemos por calcular DC .

85 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Cálculo de DC Cálculo de AB

2
3,52 = 2 2 + DC
2
AB = 2,52 + 3,52
2
2
DC = 3,52 − 22 AB = 18,5
2 2 AB = 18,5
DC = DC
DC = 8, 25

Área do trapézio = B + b × h = DC + AB .2 = DC + AB = 8, 25 + 18,5


2 2

4.3 Semelhança de triângulos

4.3.1 Contexto Histórico: Tales de Mileto, matemático e filósofo grego, VI


a.c, certa vez, apresentou-se ao Rei Amasis, do Egipto oferecendo-se para
calcular a altura da pirâmide de Quéops, sem escalar o monumento. Nas
proximidades da pirâmide, fincou uma estaca de madeira no solo.

Concluiu que, no momento em que o comprimento da sombra da


pirâmide fosse igual ao comprimento da estaca, a altura da pirâmide
seria igual ao comprimento da sombra da pirâmide mais metade da
medida da base.

O raciocínio de Tales nas pirâmides

A pirâmide de Quéops,
situada a dez milhas a Oeste do Cairo,
na planície de Gizé, no Egito, a 39 metros
do vale do rio Nilo, foi construída a cerca
de 2500 a.C.
Considerada uma das sete maravilhas do
mundo antigo, ela tem 146 m de altura.
estaca Sua base é um quadrado, cujos lados
medem cerca de 230m.

RACIOCÍNIO MATEMÁTICO
DE TALES
NA PIRÂMIDE

86 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Altura
da pirâmide Altura
(H) da
estaca
(2 m )
115 m 250 m 5m
base sombra sombra

H = 115 + 250 → 5 H = 365 x 2 → 5 H = 730 → H = 730 → H = 146


2 5 5

Altura da Pirâmide : 146 metros

•CONCEITO MATEMÁTICO
“Se dois triângulos têm os ângulos respectivamente
congruentes, então seus lados são respectivamente
proporcionais”

R
A

C B T S
^ ^ ^ ^ ^ ^
AB = AC = BC e C ≡ T B ≡ S A ≡ R
RS RT ST

Essa propriedade tem inúmeras aplicações práticas:

Um topógrafo, para calcular a largura de um rio,


sem atravessá-lo, faz uso do teodolito - aparelho
para medir ângulos, estabelecendo uma distância
de sua posição à margem do rio.

Com essas informações, desenha-se um triângulo


semelhante às medidas traçadas ao rio.

87 Marisa Oliveira, Susana Araújo


4.3.2 Casos de semelhança de triângulos

Vamos ver os casos de semelhança de triângulos recordando os casos


de igualdade de triângulos

Existe um grande paralelismo entre os casos de igualdade de triângulos


e os casos de semelhança de triângulos.

Casos de igualdade de triângulos

Dois triângulos são iguais se Dois triângulos são iguais se tiverem Dois triângulos são iguais se têm um lado
os três lados de um são iguais dois lados e o ângulo por eles formado igual e os dois ângulos adjacentes a
aos três lados de outro. iguais. esse lado iguais.

ALA
LLL LAL

Casos de semelhança de Triângulos

Dois triângulos são semelhantes Dois triângulos são semelhantes Dois triângulos são semelhantes
se os três lados de um são se têm dois lados proporcionais e o se têm dois ângulos iguais.
proporcionais aos três lados do outro ângulo por eles formado igual.

B′ C′

a′ b′ a′

C′ A′ A′ B′
c′ b′
B C
88 Marisa Oliveira, Susana
b Araújo
a a

C A A B
c b
Exercícios Resolvidos:

1. Observe os triângulos. Os números representam as medidas, em


centímetros, dos segmentos a que estão associados.

I
U
4,5
7,5
3 5
R O
L A
6 9

1.1 Mostre que os triângulos são semelhantes e indique uma razão de


semelhança que permita construir um a partir do outro.

1.2 Escreva as relações entre os ângulos dos dois triângulos.

Resolução:

1.1 Para verificarmos se os triângulos são semelhantes teremos de


ver se os lados de um são proporcionais aos lados do outro.

6 5 3 Comprimentos dos três lados do triângulo [LUA]


= = → por ordem decrescente

6 5 3
= = → Comprimento dos três lados do triângulo [RIO] por ordem
9 7,5 4,5 decrescente

2 2 2
Como = = os triângulos [LUA] e [RIO] são semelhantes.
3 3 3

89 Marisa Oliveira, Susana Araújo


2
A razão de semelhança é r = .
3

1.2 Em triângulos semelhantes, a lados correspondentes opôem-se


ângulos iguais. Logo, Rˆ = Lˆ,Uˆ = Iˆ e Aˆ = Oˆ .

4.3.2 Relações entre perímetros e entre áreas de triângulos


semelhantes.

Vamos considerar três triângulos semelhantes.

5 Q

A C
10 3
y
2
R
x z

Uma vez que são semelhantes, podemos concluir que:

[XZ ] = 4cm e [QR ] = 6cm


E de acordo com o quadro e comparando a 1ª com a 3ª colunas, podemos
concluir que:

Razão de Cálculo das Razão das


semelhança áreas áreas

∆[ABC ] 5 25
25
∆[XYZ ] 2 4
4

∆[ABC ] 25
5 25
∆[PQR ] 3 9
9

90 Marisa Oliveira, Susana Araújo


∆[XYZ ] 4
2 4
∆[PQR ] 3 9
9

A razão das áreas é igual ao quadrado da razão de


Ay
semelhança = r2
Ax

De modo análogo,

A razão dos perímetros é igual à razão de semelhança


Py
=r
Px

Exercícios Resolvidos:

Os perímetros de dois triângulos semelhantes são, respectivamente, 16 cm


e 48 cm. Calcule a área do segundo triângulo sabendo que a área do
primeiro é 20 cm2.

Resolução:

Comecemos por determinar a razão de semelhança:

P2 48
r= = =3
P1 16

A razão entre as áreas é igual ao quadrado da razão de


semelhança:

A2 A
= 9; 2 = 9; A2 = 20 × 9
A1 20

Logo, a área do segundo triângulo é 180cm2.

91 Marisa Oliveira, Susana Araújo


4.4 Áreas e Volumes

4.4.1 Áreas de figuras planas

Já vimos no item 4.1.2 algumas áreas de figuras planas.

Área do Círculo = πr 2

4.4.2 Áreas e Volumes de Sólidos

No cálculo da área dos sólidos temos de distinguir:

Área Lateral - Al ; Área da base – Ab ; Área Total - At

Se quisermos calcular a área lateral de uma pirâmide regular,


calculamos a área de uma face lateral e multiplicamos pelo
número de faces laterais.

l × apot
A = 4×
2
4×l
A= × apot
2

face lateral
Pb
Al = × apot
base 2
At = Al + Ab

No cálculo das áreas e volumes dos sólidos, iremos usar as


seguintes fórmulas:

Paralelipípedo
At = Al + Ab
Al = 2(ac + bc )
c Ab = ab
At = 2Ab + Al
V = a ×b×c
b
a

Cubo
At = 6a 2
92 Marisa Oliveira, Susana Araújo
a=b=c V = a3
Prisma recto

Al = Pb × h Pb Perímetro da base

At = 2 Ab + Al
h altura
V = Ab × h

Pirâmide Regular Al = n × Af n Número de f aces


Pb
Al = × apot Af Área da f ace
2
At = Al + Ab apot Apótema da pirâmide

1
V = Ab × h
3
Cilindro de Revolução
Al = Pb × h
At = 2 Ab + Al
V = Ab × h

Cone de Revolução Pb
Al = ×g
2
At = Ab + Al
1
V = Ab × h
3

93 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exercícios Propostos:
1. Determine a área da figura ao lado, considerando como unidade de área:

1.1 A área do

1.2 A área do

2. Calcule a área das seguintes figuras. (As medidas indicadas são em


centímetros.)

2.1

2.2

2.3

3. Calcule a área, em m2, do seguinte trapézio.

19cm

20cm
94 Marisa Oliveira, Susana Araújo
46cm
4. Todos os rectângulos da figura têm 7 cm por 4 cm.

4.1 Qual a área de qualquer dos rectângulos?

4.2 Qual a área de cada um dos triângulos sombreados?

5. Se a área de for 0,5 cm2, qual a área de cada uma das figuras?

6. Sabendo que o lado do quadrado mede 12 cm, determine a área da zona


sombreada de cada figura.

95 Marisa Oliveira, Susana Araújo


7. Utiliza o teorema de Pitágoras para determinar a medida indicada:

8. Classifica, quanto aos ângulos, cada um dos triângulos em que as medidas


dos lados são:

8.1 3,4 e 5 cm

8.2 3,4 e 6 cm

8.3 3,4 e 3 cm

9. Qual o comprimento da diagonal de um quadrado com 18 cm de lado?

10. A diagonal de um quadrado mede 30 cm. Qual é a área do quadrado? E o


perímetro?

11. Dois navios navegam, um para norte e outro para oeste, respectivamente
com as velocidades de 30 km/h e 40 km/h. Sabe-se que largaram à mesma
hora e que se encontraram ao fim de 15 horas. A que distância se
encontram os dois portos de onde largaram os dois barcos?

96 Marisa Oliveira, Susana Araújo


12. Pretende-se ligar por um tubo condutor de água os pontos U e A de um
terreno [UVAS] de forma quadrada e que tem 324 m2 de área. Qual será a
despesa, se cada metro de tubo custa 2,50€.

13. O volume do cubo da figura é 27 m3.

Determine:

13.1 O comprimento da diagonal [PQ].

13.2 O comprimento da diagonal [PR].

14. Sabendo que são semelhantes os pares de triângulos e que os números


representam as medidas, em cm, dos lados a que estão associados,
determine x. ( Utiliza-se o mesmo símbolo para indicar que os angulos são
iguais.)

14.1

14.2

15. Observe a figura e, de acordo com os dados, determine x.

97 Marisa Oliveira, Susana Araújo


16. Considere o seguinte paralelipípedo com as medidas apresentadas na
figura. Determine:

16.1 A área total do paralelipípedo.

16.2 O volume do paralelipípedo.

17. Uma esfera está inscrita num cubo de aresta 20 cm. Determine:

17.1 A área da superfície esférica.

17.2 O volume da esfera.

17.3 O volume do cubo.

17.4 O volume do cubo não ocupado pela esfera.

18. A figura representa uma pirâmide quadrangular. A aresta da base mede 10


cm, a altura da pirâmide é de 20 cm e E é o ponto médio da aresta da base
[DA]. Determine:

18.1 A área total da pirâmide.

98 Marisa Oliveira, Susana Araújo


18.2 VÊO

Soluções:

1.1 8u.a; 1.2 48u.a; 2.112cm 2 ; 2.2 270cm 2 ; 2.3 88cm 2 ; 3 0,065m 2 ; 4.1 28cm 2 ; 4.2 14cm 2 ;
5 a) 3cm 2 ; b) 4cm 2 ; c)6cm 2 ; d) 4,5cm 2 ; e) 6cm 2 ; 6a)31cm 2 ; b)31cm 2 ; c)31cm 2 ; d)31cm 2 ;
7 a)13 ; b)17 ; c) 52; d) 10; 8.1 rectângulo ; 8.2 obtusângul o ; 8.3 acutângulo ; 9 25,5cm;
10 A = 450cm 2 P = 84,9cm; 11 750km; 12 63,75€; 13.1 PQ = 18 ≅ 4,24cm;
13.2 PR = 27 = 5,20cm; 14.17 ; 14.2 6,6; 15 4,5 ; 16.1A t = 175cm 2 ; 16.2 V = 125cm 3 ;
4000  4000  3
17.1 400πcm2 ; 17.2 πcm3 ; 17.3 8 000cm 3 ; 17.4  8000 - π cm ;
3  3 
18.1100 + 200 5cm; 18.2 63 o 24′

99 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Capítulo 5

NOÇÕES BÁSICAS DE
TRIGONOMETRIA

100 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Objectivos

 Determinar razões trigonométricas de um dado ângulo agudo (por construção,


utilizando tabelas, usando calculadora).
 Determinar um ângulo agudo conhecida uma das suas razões trigonométricas
(por construção, utilizando tabelas, usando calculadora).
 Determinar uma razão trigonométrica de um ângulo agudo, conhecida outra.
 Procurar estratégias adequadas para determinar distâncias a locais
inacessíveis, alturas de edifícios, etc.

Competências

o A compreensão do conceito de forma de uma figura geométrica e o


reconhecimento das relações entre elementos de figuras semelhantes.
o A aptidão para resolver problemas geométricos através de construção,
nomeadamente envolvendo igualdade e semelhança de triângulos, assim
como para justificar os processo utilizados.
o A tendência para procurar invariantes em figuras geométricas e para utilizar
modelos geométricos na resolução de problemas reais.
o A aptidão para visualizar e descrever propriedades e relações geométricas,
através da análise e comparação de figuras, para fazer conjecturas e justificar
os seus raciocínios.

101 Marisa Oliveira, Susana Araújo


5.1 Razões Trigonométricas de um ângulo agudo

As razões trigonométricas mais conhecidas são o seno, o coseno e a tangente. Assim,


em qualquer triângulo rectângulo com ângulo θ , como o do exemplo, as raízes
trigonométricas são:

____
BC cateto oposto
senθ = ___
= B
hipotenusa
AB
hipotenusa
Cateto oposto
____
AC cateto adjacente θ
cosθ = ___
= A C
hipotenusa Cateto adjacente
AB

____
BC cateto oposto
tgθ = ___
=
cateto adjacente
AC

5.2 Fórmula fundamental da trigonometria

No triângulo da figura, e de acordo com o teorema a β


c

de Pitágoras, α
C b A

b2 + c 2 = a 2

Dividindo ambos o membros por a 2 , vem

2 2
b2 c2 a 2 b c
+ = ⇔   +  =1.
a2 a 2 a 2 a a

c b
Mas, senα = e cos α = .
a a

Então ( cos α ) + ( senα ) = 1


2 2

Ou sen 2α + cos 2 α = 1 Fórmula Fundamental da Trigonometria

102 Marisa Oliveira, Susana Araújo


5.3 Fórmulas secundárias:

Partindo da fórmula fundamental:


sen 2α + cos 2 α = 1

Dividindo ambos os membros por sen 2α e cos 2 α ,obtemos respectivamente as


seguintes equações :

1 1 1
1+ = tg 2α + 1 =
tg α sen2α
2
cos 2 α

3.4 Valores especiais

Considere-se o seguinte triângulo escaleno.

2 60º
1

30º
3

Observando a figura vem:

1 3
sen30º = sen60º =
2 2
3 1
cos30º = cos 60º =
2 2
1 3
tg 30º = = tg 60º = 3
3 3

103 Marisa Oliveira, Susana Araújo


• Considere-se o seguinte triângulo isósceles, tendo os catetos uma unidade de
comprimento:

2
1

sen 45º = cos 45º =


2 45º
2
tg 45º = 1 1

Em resumo, tem-se:

θ 30º 45º 60º


sen θ 1 2 3
2 2 2
cos θ 3 2 1
2 2 2
tg θ 3 1 3
3

Exemplo:

3
Seja senα = . Então,
5

sen 2α + cos 2 α = 1 ⇔ cos 2 α = 1 − sen 2α ⇔


2
3 9
⇔ cos 2 α = 1 −   = 1 − ⇔
5 25
16 16
⇔ cos 2 α = ⇒ cos α = ± ⇒
25 25
3
cos α =
5

104 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exercícios Propostos:

1. Uma cegonha tem o seu ninho num


poste de alta tensão, com 20 metros de altura,
no qual foi colocada uma placa especial de
modo a que a cegonha não corra qualquer
perigo. Do seu ninho, a cegonha vê um
alimento no chão e voa em direcção a ele
numa inclinação de 35º.

Qual foi a extensão do voo da cegonha?

2. O Tiago mede 1,80 m. Qual é o ângulo de


elevação da lua, quando numa noite de lua
cheia, a uma certa hora, a sombra do Tiago
mede 3 metros?

3. Utilizou-se um teodolito como


auxiliar para medir a altura do Padrão dos
Descobrimentos, em Belém. Tenha em
atenção a figura e considere que α = 2º , β
___
= 39º e PT = 60m.
Qual é a altura do Padrão dos
Descobrimentos?

105 Marisa Oliveira, Susana Araújo


4. O Rui quer mudar uma lâmpada.
Usou um escadote como se representa na
figura ao lado. Tendo em atenção as
medições que ele efectuou, as quais são
indicadas na figura, determine a que altura
se encontra a lâmpada do topo do
escadote.

5. O Rui quer colocar a bengala do


avô numa caixa com a forma de um
paralelepípedo, como se mostra na figura
e com as dimensões assinaladas. Será
que a bengala do avô do Rui cabe na
caixa?

6. Calcule sen β sendo:

1
a) cos β =
5

b) tg β = 2,5

7. Mostre que :

cos 2 x
a) 1 − sen x =
1 + sen x

2 2
b) ( cos α + senα ) + ( cos α − senα ) =2

1 − sen 2 x
c) = cos x
cos x

d) cos 2 β − sen 2 β = 2 cos 2 β − 1

106 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Soluções:

º 2 5
1. 24m; 2. α = 59 ; 3.51m; 4 70cm ou 0,7 m ; 5 A bengala do Rui cabe na caixa ; 6a)senβ = ; b)senβ = 0, 93
5

107 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Capítulo 6

NOÇÕES BÁSICAS DE
ESTATÍSTICA E
PROBABILIDADES

108 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Objectivos

 Indicar situações da vida quotidiana ou das ciências onde a estatística


presta relevantes serviços;
 Identificar, num estudo estatístico, a população, a amostra, a unidade
estatística e o tipo de variável;
 Identificar variável discreta e contínua;
 Construir tabelas de frequências absolutas, relativas, e acumuladas, a
partir de dados;
 Construir e interpretar gráficos de barras, poligonais, circulares e
histogramas;
 Usar o símbolo Σ nos cálculos;
 Calcular a média, a moda e a mediana de um conjunto de dados;

109 Marisa Oliveira, Susana Araújo


6.1 Noções Básicas de Estatística

É objectivo da Estatística extrair informação dos dados para obter uma melhor
compreensão das situações que representam.

No estudo de um problema envolvendo métodos estatísticos, estes devem ser


utilizados mesmo antes de se recolher a amostra, isto é, deve-se planear a
experiência que nos vai permitir recolher os dados, de modo a que, posteriormente, se
possa extrair o máximo de informação relevante para o problema em estudo, ou seja
para a população de onde os dados provêm.

Uma noção fundamental em Estatística é a de conjunto ou agregado, conceito para o


qual se usam, indiferentemente, os termos População ou universo.

População Colecção de unidades individuais, que podem ser


pessoas ou resultados experimentais, com uma ou mais
características comuns, que se pretendem estudar.

Exemplo

Por vezes, identifica-se População com a característica populacional que se pretende


estudar. Por exemplo a população das alturas dos alunos curso de preparação para a
prova de Matemática do Concurso Maiores de 23 anos; a população das notas obtidas
no exame;
Nem sempre é possível estudar exaustivamente todos os elementos da população
porque, por exemplo:
- a população pode ser infinita.

110 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exemplo: a população constituída pelas pressões atmosféricas, nos
diferentes pontos de uma cidade;
- o estudo da população pode levar à destruição da população.
Exemplo: a população dos fósforos de uma caixa;
- o estudo da população pode ser muito dispendioso.
Exemplo: sondagens exaustivas de todos os eleitores, sobre
determinado candidato;

Quando não é possível estudar, exaustivamente, todos os elementos da população,


estudam-se só alguns elementos, a que damos o nome de Amostra.

Amostra – conjunto de dados ou observações, recolhidos a partir de um subconjunto


da população, que se estuda com o objectivo de tirar conclusões para a população de
onde foi recolhida.

Exemplo:

Relativamente à população das alturas dos alunos matriculados no ISEP,


consideremos a seguinte amostra, constituída pelas alturas (em cm) de 20 alunos
escolhidos ao acaso

175, 163, 167, 162, 176, 169, 180, 177, 168, 167, 171, 172, 170, 168, 176, 180, 168, 177, 161, 182

É muito importante a escolha da amostra pois esta deve ser tão representativa quanto
possível da população que se pretende estudar, uma vez que vai ser a partir do estudo
da amostra que vamos tirar conclusões para a população.

A análise estatística envolve duas fases fundamentais, com objectivos distintos:

- Estatística Descritiva onde se procura descrever a amostra, pondo em


evidência as características principais e as propriedades;

111 Marisa Oliveira, Susana Araújo


- Estatística Indutiva onde conhecidas certas propriedades (obtidas a partir de
uma análise descritiva da amostra), expressas por meio de proposições,
imaginam-se proposições mais gerais, que exprimam a existência de leis (na
população).

Esquematicamente, temos:

Exemplo:
O gerente de uma fábrica de detergentes pretende lançar um novo produto para lavar
a loiça pelo que, encarrega uma empresa especialista em estudos de mercado de
“estimar” a percentagem de potenciais compradores desse produto

População- conjunto de todos os agregados familiares do país.


Amostra- conjunto de alguns agregados familiares, inquiridos pela empresa.
Problema- pretende-se, a partir da percetagem de respostas afirmativas, de entre os
inquiridos sobre a compra do novo produto, obter uma estimativa do número de
compradores na população.

Podemos classificar os dados que constituem a Amostra, ou dados amostrais, em


dois grupos fundamentais:

- Dados qualitativos representam a informação que identifica alguma


qualidade, categoria ou característica, não susceptível de medida, mas de
classificação, assumindo várias modalidades;

112 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exemplo: O estado civil de um indivíduo é um dado qualitativo, assumindo as
categorias solteiro, casado, viúvo e divorciado.
Os são organizados na forma de uma tabela de frequências que apresenta o
número de elementos – frequência absoluta – de cada uma das categorias ou
classes numa tabela de frequências. Além das frequências absolutas também
se apresentam as frequências relativas, onde

frequência absoluta
frequência relativa =
dimensão da amostra

Exemplo: Num inquérito realizado a 150 indivíduos, estes tiveram de assinalar


o sexo – M ou F, e o estado civil – Solteiro, casado, viúvo ou divorciado. Uma
forma de resumir informação contida nos dados, no que diz respeito ao estado
civil, é construir uma tabela de frequências em que se consideram para as
classes as diferentes modalidades que o estado civil pode tomar

Tabela de frequências
classes Frequência absoluta Frequência relativa
solteiro 78 0,52
casado 50 0,33
viúvo 5 0,03
divorciado 17 0,12
Total 150 1

- Dados quantitativos representam a informação resultante de características


susceptíveis de serem medidas, apresentando-se com diferentes intensidades,
que podem ser de natureza discreta (descontínua) – dados discretos, ou
contínua – dados contínuos.

Exemplo: Consideremos uma amostra constituída por 10 alunos de uma turma


em que se pretende saber o número de irmãos de cada um: 3, 4, 1, 1, 3, 1, 0,
2, 1, 2. Estes dados são de natureza discreta.
Se para os mesmos alunos considerarmos as alturas (cm): 153, 157, 161, 160,
158, 155, 162, 156, 152, 159 obteremos dados do tipo contínuo.

113 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Dados discretos – Estes dados só podem tomar um número finito ou infinito
numerável de valores distintos, apresentando vários valores repetidos – é o
caso, por exemplo, do número de filhos de uma família ou o número de
acidentes, por dia, em determinado cruzamento.
Os dados são organizados na forma de uma tabela de frequências, análoga à
construída para o caso de dados qualitativos. No entanto, em vez das
categorias apresentam-se os valores distintos da amostra, os quais vão
constituir as classes.

Exemplo:
Apresentação de dados de variáveis discretas
Consideremos a amostra constituída pelo número de irmãos dos 20 alunos de
uma determinada turma:
1, 1, 2, 1, 0, 3, 4, 2, 3, 1, 0, 2, 1, 1, 0, 1, 1, 0, 3, 2
A tabela de frequências é a seguinte:

Tabela de frequências
Classes Frequências absolutas Frequências relativas
0 4 0,20
1 8 0,40
2 4 0,20
3 3 0,15
4 1 0,05
Total 20 1

Exemplo:
Apresentação de dados de variáveis contínuas

Fez-se um estudo sobre as alturas, em metros, dos jogadores de uma equipa e os


dados obtidos estão indicados em baixo.

1,60 1,70 1,62 1,80 1,83


1,82 1,71 1,68 1,68 1,65
1,62 1,64 1,80 1,81 1,78
1,76 1,69 1,64 1,63 1,67
1,68 1,83 1,70 1,71 1,6
114 Marisa Oliveira, Susana Araújo
Vamos construir uma tabela com os dados agrupados em 5 classes.

Tabela de frequências
xi Frequências Frequências
absolutas relativas
[1, 60;1, 65[ 6 6
= 0, 24
25

[1, 65;1, 70[ 7 7


= 0, 28
25

[1, 70;1, 75[ 4 4


= 0,16
25

[1, 75;1,80[ 2 2
= 0, 08
25

[1,80;1,85[ 6 6
= 0, 24
25
n = 25 1

6.2 Medidas de localização

6.2.1 Média

Considere-se x1 , x2 ,..., xn , uma amostra de n observações

__
Definição: Chama-se média aritmética ou simplesmente média e representa-se por x
ao valor assim obtido:

Para os dados não classificados


n

__
x1 + x2 + ... + xn ∑x
i =1
i
x= =
n n

Para os dados classificados

__
f1 x1 + f 2 x2 + ... + f n xn ∑fx
i =1
i i
x= =
n n

115 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Onde:
m é o número de classes
m
fi é a frequência absoluta da classe i, n = ∑ f1
i =1

xi é o valor correspondente da classe i

Se os dados são discretos ou contínuos e as classes são intervalos então, xi é o


ponto médio da classe i. Neste caso o valor da média é um valor aproximado e não um
valor exacto.

Exemplo

Média em dados simples

Perguntou-se a 10 alunos as suas classificações em Estatística e obtiveram-se os


seguintes resultados:
12 15 13 14 13 16 15 15 16 16

Para determinar a classificação média destes alunos aplicamos directamente a


definição de média

__
12+15+13+14+13+16+15+15+16+16
x= = 14,5
10

Exemplo:

Média em dados classificados

Suponhamos que os dados do exemplo anterior eram apresentados através da


seguinte tabela

116 Marisa Oliveira, Susana Araújo


xi fi

12 1
13 2
14 1
15 3
16 3

∑f i = 10 = n

Para determinarmos a média aproveitamos a tabela anterior para reduzir o número de


parcelas da soma
xi fi xi fi

12 1 12
13 2 26
14 1 14
15 3 45
16 3 48

∑f i = 10 = n ∑x f
i i = 145

__
f1 x1 + f 2 x2 + ... + f n xn ∑fx
i =1
i i
145
x= = = = 14,5
n n 10

Exemplo:

Média – dados classificados em classes

A tabela seguinte refere a área, em hectares, das quintas de uma dada região:

Área (ha) Frequência


[0,5[ 31

[5,10[ 12

[10,15[ 8

[15, 20[ 5

n = 56

117 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Neste caso, como os dados estão agrupados em classes, recorre-se ao cálculo do
valor central da classe. Este valor xi (marca da classe) obtém-se determinando a
média dos extremos.
0+5
Por exemplo x1 = = 0,5
2
Deste modo, este caso reduz-se ao anterior.

Classe fi Valor central fi xi


xi

[0,5[ 31 2,5 77,5

[5,10[ 12 7,5 90

[10,15[ 8 12,5 100

[15, 20[ 5 17,5 87,5

∑f i = 56 ∑fx
i i = 355

__
355
Temos x = = 6,3 (1 c.d .)
56

Duas outras medidas de localização são a mediana e a moda.

6.2.2 Mediana

Definição: A mediana é o valor que divide a amostra, depois de ordenada, em duas


partes com o mesmo número de observações cada. Pode ser assim calculada

 x n +1  n ímpar
  2 
__

x = x n + x n
   
  2   +1
2 
 n par
 2

Onde x(1) ≤ ... ≤ x( n ) são as observações ordenadas correspondentes à amostra

x1 , x2 ,..., xn .

118 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exercícios Resolvidos:

1. Determinação da mediana em dados simples

Determine a mediana para cada um dos seguintes conjuntos de dados

12 14 15 15 16 16 17 18
20 20 20 20 21 21 22 23

Resolução:

Os dados estão escritos por ordem crescente. O número de dados é 16. Os valores
__
18 + 20
centrais são 18 e 20. Então x = = 19
2

2. Perguntou-se a 37 crianças de uma turma que número calçavam. As respostas


foram registadas na tabela seguinte.

Número de sapato, xi 28 30 32 34 36

Frequência, fi 3 16 9 6 3

Calcule o número mediano.

Resolução:

n = 37, n é ímpar.
Vamos construir uma tabela de frequências absolutas acumuladas.

xi fi Fi

28 3 3
30 16 19
32 9 28
34 6 34
36 3 37
n = 37

119 Marisa Oliveira, Susana Araújo


O número de termos é 37. A ordem do temo mediano é:

37 + 1
t= = 19
2

Na coluna Fi aparece o número 19.


~
A mediana é o valor x19 , ou seja, x = 30 .

3. Calcule a mediana para os dados da seguinte tabela:

xi 28 30 32 34 36
fi 5 10 15 6 3

Resolução:

Vamos construir a tabela de frequências absolutas acumuladas.

xi fi Fi

28 5 5
30 10 15
32 15 30
34 6 36
36 3 39
n = 39

O número de termos é 39, logo, a ordem do termo mediano é

39 + 1
k= = 20
2
~
A mediana é o valor x20 , ou seja, x = 32 .

120 Marisa Oliveira, Susana Araújo


4. Calcule a mediana para os dados da seguinte tabela:

xi fi Fi

28 4 4
30 10 14
32 12 26
34 5 31
36 3 34
n = 34

Resolução:

O número de elementos é 34, n é par.

34 34 + 2
k1 = = 17 k2 = = 18
2 2
Percorrendo a coluna Fi , não encontramos nem o 17 nem o 18.
Como ambos são maiores do que 14 e menores do que 26, assinalamos a linha
~
correspondente a 26, da coluna Fi . Logo x = 32 .

5. Calcule a mediana para os dados da tabela.

xi fi Fi

28 4 4
30 13 17
32 10 27
34 4 31
36 3 34
n = 34

Resolução:

O número de elementos é 34.

121 Marisa Oliveira, Susana Araújo


34 34 + 2
k1 = = 17 k2 = = 18
2 2

Neste caso, procurando estes valores, na coluna Fi encontramos apenas o número


17. O outro valor (18) está na linha seguinte (18 > 17 e 18 < 27).
Logo, os termos a considerar são x17 = 30 e x18 = 32 .
~ 30 + 32
Logo, x = = 31
2

6. Calcule a mediana para os dados da tabela.

xi fi Fi

28 4 4
30 13 17
32 11 28
34 3 31
36 1 32
n = 32

Resolução:

O número de elementos é 32.

32 32 + 2
k1 = = 16 k2 = = 17
2 2

Neste caso, procurando estes valores, na coluna Fi encontramos o número 17. Um


dos valores que vai entrar no cálculo da mediana é x17 = 30 .
O outro valor, x16 , será também determinado na mesma linha (16 > 4 e 16 < 17).
Logo, os termos a considerar são x17 = 30 e x18 = 32 .
~ x16 + x17 30 + 30
Logo, x = = = 30
2 2

122 Marisa Oliveira, Susana Araújo


7. Determinação da mediana: dados classificados em classes

A tabela seguinte mostra os resultados de um estudo estatístico sobre as


distâncias percorridas pelos táxis de uma companhia durante um ano. Calcule a
classe mediana desta distribuição.

Distância [80,85[ [85,90[ [90,95[ [95,100[ [100,105[


(milhares de km)
Frequência 18 25 30 22 5

Resolução:

Para determinar a mediana, construamos uma tabela de frequências absolutas e


acumuladas.

Classe fi Fi

[80,85[ 18 18

[85,90[ 25 43

[90,95[ 30 73

[95,100[ 22 95

[100,105[ 5 100

n = 100

Como a distribuição apresenta os dados agrupados em classes, admite-se que os


valores da variável se distribuem igualmente em cada uma delas e considera-se a
n
mediana o termo de ordem , não se fazendo distinção se n é par ou ímpar.
2
100
Como o número de elementos é 100, a ordem do termo mediano é t = = 50 . A
2
mediana é o termo de ordem 50, que, apesar de não aparecer na coluna Fi ,

corresponde a F3 = 73 . Então, x50 ∈ [90,95[ .

Logo, [90,95[ é a classe mediana.

123 Marisa Oliveira, Susana Araújo


6.2.3 Moda

Definição: A moda, mo, é a observação mais frequente, se existir.


Caso discreto – é o valor que ocorre com maior frequência.
Caso contínuo – só faz sentido definir-se sobre dados agrupados – é um valor do
intervalo de classe com maior frequência.

Exercícios Resolvidos

1. Determine a moda para cada um dos conjuntos de dados.

1.1
1 3 5 3 5 6 8 5

Resolução:
A moda é 5;

1.2
1 3 2 3 2 7

Resolução:
Há duas modas: 2 e 3;

1.3
1 2 3 4 5

Resolução:
O conjunto de dados não tem moda; é, portanto, amodal.

124 Marisa Oliveira, Susana Araújo


2. Pediu-se aos 21 alunos de uma turma para indicarem o género de leitura que preferem:
livros de cowboys (C); aventuras (A); ficção (F); viagens (V); animais (Na); outros (O). Os
resultados obtidos foram os seguintes:

F A An F C O A
V C F F A F F
F F A An F O V

Qual é a moda?

Resolução:

Por observação directa, verificamos que o valor mais frequente é F.


Logo, a moda é F. Assim, podemos dizer que para este grupo de alunos os livros
preferidos são os de ficção.

3. Observe a seguinte tabela:

Temperatura mínima (ºC) Número de dias


em Julho, xi ni

12 3
14 4
15 6
16 7
17 5
18 6

Qual é a moda?

Resolução:

Por observação da tabela conclui-se que o valor da variável xi que aparece com
maior frequência é 16. Logo a moda é 16.

125 Marisa Oliveira, Susana Araújo


4. Pesaram-se 100 sacos de arroz embalados por uma máquina programada para produzir
embalagens com 1 kg. A tabela seguinte sintetiza os resultados da observação.

Peso (g) Nº de sacos


[994,996[ 4

[996,998[ 15

[998,1000[ 35

[1000,1002[ 40

[1002,1004[ 6

n = 100

Qual é a classe modal?

Resolução:
A classe [1000,1002[ tem maior frequência. Logo, podemos dizer que a moda pertence à

classe [1000,1002[ e que esta é a classe modal.

Exemplos:
1. Um agricultor estudou o crescimento de plantas da mesma espécie em ambiente
de estufa:

Crescimento em, cm, de 11 plantas


3 5 6 8
6 9 4 7
7 10 6

Calculou o crescimento médio das plantas em estudo e dividiu pelo nº total de


plantas:
3+6+7+5+9+10+6+4+6+7+8
11

Concluiu que o crescimento médio é de 6.5 cm.

126 Marisa Oliveira, Susana Araújo


2. Observou-se o nº de cartões amarelos mostrados por um árbitro em 12 jogos de
futebol consecutivos
Nº de cartões amarelos
3 5 6 1
6 9 8 6
1 8 3 6

A medida mais simples que se usa para representar este conjunto de dados é a
moda, ou seja, o valor da variável que ocorre com maior frequência.
Nos dados apresentados verifica-se que o dado que aparece com maior
frequência é o 6. Logo a moda é o 6.
Para um conjunto de dados, pode existir mais do que uma moda ou até
nem existir moda.
Se o conjunto de dados tiver uma única moda, esse conjunto diz-se unimodal;
Se o conjunto de dados tiver duas moda, esse conjunto diz-se multimodal;
Se o conjunto de dados não tiver moda diz-se amodal.

3. Em cinco testes de Matemática o João obteve as seguintes classificações:


30% 50% 25% 80% 65%
Por ordem crescente as classificações são as seguintes:
25% 30% 50% 65% 80%
Mediana

Mais tarde o João fez um sexto teste e agora os dados são:


25% 30% 50% 65% 80% 85%
Valores centrais

50%+65%
Mediana = = 57,5
2

127 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exercícios Propostos:

1. Uma amostra de 25 caixas de bombons foi seleccionada de um stock de 100


caixas. O peso em gramas de cada caixa foi o seguinte:

93 100 106 104 98


97 98 104 92 94
101 103 96 100 108
100 108 97 103 100
94 104 95 101 102

a) Construa uma tabela de frequências, agrupando o peso das caixas em


intervalos de amplitude 5g.
b) Determine, em percentagem, as frequências relativas de cada classe.

2. As alturas, em centímetros, de um grupo de alunos são:

160 162 152 159 155


155 161 155 153 154

Determine a:

a) altura média;
b) altura mediana;
c) altura modal.

3. As classificações obtidas por uma turma de 24 alunos num teste de matemática,


cotado de 0 a 100 pontos, foram as seguintes:

46 64 50 35 85 42 47 72
31 42 53 47 51 31 15 81
80 72 60 52 53 47 32 50

128 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Determine:

a) A classificação média;
b) A classificação mediana;
c) A classificação modal.

4. As horas de sol por dia, registadas numa praia durante um período de 61 dias,
foram as seguintes

Horas de sol 5 6 7 8 9 10 11
Frequência
6 12 10 9 8 8 8
(dias)

a) Determine o número modal de horas de sol por dia;


b) Determine o número mediano de horas de sol por dia;
c) Determine o número médio de horas de sol por dia.

5. Pediu-se aos alunos de uma turma que contassem o número de objectos que
tinham nos seus bolsos. Os resultados obtidos apresentam-se na tabela seguinte

Nº de objectos [0,5[ [5,10[ [10,15[ [15, 20[ [ 20, 25[


Frequência 6 11 6 4 3

Determine o número médio de objectos e as classes modal e mediana.

Soluções:

129 Marisa Oliveira, Susana Araújo


6.3 Estatística e Probabilidades

Objectivos:

 Reconhecer que em determinados acontecimentos há um grau de incerteza.


 Identificar resultados possíveis numa situação aleatória.
 Calcular, em casos simples, a probabilidade de um acontecimento como
quociente entre número de casos favoráveis e número de casos possíveis.
 Compreender e usar escalas de probabilidades de 0 a 1 ou de 0% a 100%.
 Usar conscientemente as expressões “muito provável”, “improvável”, “certo”,
“impossível”,…
 Compreender e usar a frequência relativa como aproximação da probabilidade.

Competências Específicas:

o Sensibilidade para distinguir fenómenos aleatórios e fenómenos deterministas e


interpretar situações concretas de acordo com essa distinção.
o Aptidão para entender e usar de modo adequado a linguagem das probabilidades
em casos simples.

130 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Quando realizamos várias vezes a experiência deixar cair um prego para dentro de um
balde de água, verificamos que fatalmente o prego se afunda.

Existe, no entanto, outro tipo de experiências cujo resultado final não é assim tão certo.
A uma experiência cujo resultado depende do acaso, ainda que repetida nas mesmas
condições, chama-se experiência aleatória.

Exemplos: São experiências aleatórias:


- lançamento de uma moeda;
- lançamento de um dado;
- tirar ao acaso uma bola de um saco com bolas numeradas;
- tirar ao acaso uma carta de um baralho de 52 cartas.

Apesar de não sabermos qual vai ser o resultado de uma experiência aleatória, é
possível identificar quais são os resultados possíveis. Assim, no lançamento de um dado,
embora não se saiba qual será a face que ficará voltada para cima, conhecem-se todos
os resultados possíveis {1, 2,3, 4,5, 6}

Ao conjunto de todos os resultados possíveis numa experiência aleatória chama-se


espaço de resultados ou espaço amostral.

Acontecimentos certos são aqueles que se verificam sempre.


Exemplo:
No lançamento de um dado “sair número menor do que 7” é um acontecimento certo.

Acontecimentos impossíveis são aqueles que nunca se verificam.


Exemplo:
No lançamento de um dado “sair número negativo” é um acontecimento impossível.

Exemplo:
No lançamento de um dado é tão provável “sair número par” como “sair número ímpar”,
ou seja, são acontecimentos equiprováveis.

131 Marisa Oliveira, Susana Araújo


6.3.1 Probabilidade de um acontecimento

A probabilidade de um acontecimento A, P(A), é o quociente entre o número de casos


favoráveis e o número de casos possíveis

número de casos favoráveis


P( A) =
número de casos possíveis

Exemplo:
No jogo do dado, a probabilidade de “sair um número par” é:

3 1
P(“”sair nº par) = =
6 2
Acontecimentos equiprováveis
3 1
P(“”sair nº ímpar) = =
6 2
Exemplo:

No jogo do dado, a probabilidade de “sair um número negativo” é:

0
P(“sair nº negativo”) = =0 Acontecimento Impossível
6

Exemplo:
No jogo do dado, a probabilidade de “sair um número menor do que 7” é:

6
P(“sair nº < 7”) = =1 Acontecimento certo
6

A probabilidade de um acontecimento certo é 1 (100%)


A probabilidade de um acontecimento impossível é 0 (0%)
A probabilidade de um acontecimento pode variar entre 0 e 1 (entre 0% e 100%).

132 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exemplo:
Num saco estão 10 bolas idênticas e numeradas de 0 a 9. Tira-se uma bola desse saco
ao acaso.
Qual a probabilidade da bola extraída:
A- “ser a bola com o número 7”?
B- “ser uma bola com número primo”?
C- “não ser uma bola com número par”?
D- “ser uma bola com número ímpar ou com número primo”?

1 4 5
P(A) = = 0,1 = 10%; P(B) = = 0,4 = 40%; P(C) = = 0,5 = 50%,
10 10 10

6
P(D) = = 0,6 = 60%
10

A contagem do número de casos favoráveis e do número de casos possíveis necessária


na determinação de uma probabilidade (aplicando a Lei de Laplace) nem sempre é tarefa
fácil. Nos problemas mais complexos é usual recorrer-se a esquemas que permitem
conhecer mais facilmente o número de casos favoráveis e o número de casos possíveis.
Entre estes esquemas destacam-se os:

- diagramas de Venn;
- diagramas de dupla entrada;
- diagramas de árvore.

Exemplo:
Utilização de um diagrama de Venn
Interrogaram-se os 80 trabalhadores de uma fábrica sobre o jornal que costumam ler
diariamente.
Dos 80, 25 declararam que lêem diariamente o jornal Alfa, 40 o jornal Beta e 10 afirmam
que lêem ambos.
Escolhem-se aleatoriamente um desses 80 trabalhadores.

133 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Elaborando o diagrama de Venn respectivo, temos

A 10 30
15

25

Ω = {trabalhadores da fábrica}

A = {trabalhadores que lêem o jornal Alfa}

B = {trabalhadores que lêem o jornal Beta}

Com a ajuda do diagrama de Venn facilmente se determinam as probabilidades:

30 3
P(“ler apenas o jornal Beta”) = =
80 8

25 5
P(“não ler nenhum dos jornais”) = =
80 16

55 11
P(“ler pelo menos um dos jornais”) = =
80 16

134 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exemplo:

Utilização de um diagrama de dupla entrada

Lançam-se dois dados equilibrados com as faces numeradas de 1 a 6. Qual a


probabilidade de a soma dos pontos saídos ser 5?

Dado 2
1 2 3 4 5 6
Dado1

1 (1,1) (1,2) (1,3) (1,4) (1,5) (1,6)

2 (2,1) (2,2) (2,3) (2,4) (2,5) (2,6)

3 (3,1) (3,2) (3,3) (3,4) (3,5) (3,6)

4 (4,1) (4,2) (4,3) (4,4) (4,5) (4,6)

5 (5,1) (5,2) (5,3) (5,4) (5,5) (5,6)

6 (6,1) (6,2) (6,3) (6,4) (6,5) (6,6)

Observando a tabela de dupla entrada facilmente se verifica que a probabilidade pedida


é:

4 1
P(“a soma dos pontos ser cinco”) = = = 0,1111 = 11,11%
36 9

135 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exemplo:

Utilização de um diagrama de árvore

Lança-se uma moeda equilibrada ao ar três vezes seguidas. Qual é a probabilidade de se


obter duas vezes euro e uma vez face?

E → (E E E )
E
F → (E E F )
E
E → (E F E )
F
F → (E F F )

E → (F E E )
E
F → (F E F )
F
E → (F F E )
F
F → (F F F )

Observando o diagrama de árvore, verifica-se que:

3
P(“obter duas vezes euro e uma face”) = = 0, 375 = 37, 5%
8

6.3.2 Frequência relativa e probabilidade

Lei dos grandes números: Para um número muito elevado de experiências, a


frequência relativa de um acontecimento é um valor muito aproximado da sua
probabilidade.

136 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exercícios Propostos:

1. Escreva alguns acontecimentos:

a) Prováveis;

b) Certos;

c) Impossíveis.

2. Quais dos seguintes valores não correspondem à probabilidade de um


2 7 9 1
acontecimento: ,1, , , 0, , 2 ?
3 8 8 2

3. Escolheu-se ao acaso um número entre 1 e 11. Qual a probabilidade de escolher


um número ímpar?

4. Qual é a probabilidade de escolher uma carta de copas num baralho de 52


cartas?

5. Lançou-se um dado perfeito. Calcule a probabilidade de obter:

a) O número 6;

b) Um número par;

c) Um número ímpar;

d) Um número menor que 5.

6. Uma caixa contém 6 bolas vermelhas, 5 verdes, 8 azuis e 3 amarelas. Determine


a probabilidade de, escolhendo uma bola ao acaso, ela ser:

a) Verde;

b) Vermelha;

c) Amarela;

d) Azul.

137 Marisa Oliveira, Susana Araújo


7. A professora de Matemática colocou 4 bolas pretas e 1 vermelha numa caixa.
Pediu aos alunos para determinarem a probabilidade de sair uma bola vermelha
quando se tira da caixa uma bola ao acaso.

1
A Maria disse que era , porque há uma bola vermelha e quatro pretas. O Miguel
4
1
disse , porque das 5 bolas só uma é vermelha.
5

a) Qual das respostas está correcta? Explique porque é que a outra está errada.

b) Qual é a probabilidade de sair uma bola preta?

8. Uma caixa contém 40 chocolates com a mesma forma e tamanho: 6 são de


chocolate com avelã, 15 de chocolate preto, 10 de chocolate de leite e os
restantes de chocolate branco. Retirando ao acaso um chocolate da caixa , qual a
probabilidade de:

a) Ser de chocolate com avelã?

b) Ser de chocolate de leite?

c) Ser de chocolate branco?

9. Um saco contém 3 bolas pretas e 2 brancas. Calcule a probabilidade de tirar (sem


reposição):

a) Uma bola branca;

b) Três bolas brancas (em 3 extracções consecutivas);

c) Três bolas pretas (em 3 extracções consecutivas);

d) Uma bola azul;

e) Uma bola branca ou preta (numa só extracção).

138 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Capítulo 7

FUNÇÕES REAIS DE
VARIÁVEL REAL: AFIM,
QUADRÁTICA E MÓDULO

139 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Funções reais de variável real
Gráfico cartesiano de uma função em referencial ortogonal

Definição de função, gráfico e representação gráfico de uma


função.

Estudo do domínio, contradomínio, pontos notáveis e extremos


relativos e absolutos.

Objectivos:

 Definir função;

 Identificar uma correspondência entre dois conjuntos que seja


uma função;

 Distinguir a variável dependente da variável independente;

 Usar a simbologia das funções;

 Identificar o domínio, o contradomínio, pontos notáveis, monotonia


e extremos (relativos e absolutos) de uma função quando
possível.

 Determinar o domínio de uma função quando definida para uma


expressão algébrica;

 Identificar uma função afim;

 Conhecer as designações função linear e função constante como


casos particulares de uma função afim.

 Definir zero, extremo absoluto, extremo relativo e intervalo de


monotonia de uma função.

Pré-requisitos:

 Definição de função

140 Marisa Oliveira, Susana Araújo


7. Funções

Na resolução de problemas práticos usamos muitas vezes relações entre


grandezas que variam. Por exemplo, a distância percorrida numa viagem e o
tempo gasto, o número de impulsos e o preço de uma chamada telefónica a
temperatura do ar e a altitude. Em Matemática estas grandezas que variam
damos o nome de variáveis e a algumas relações entre elas chamamos
funções.

7.1 Definição, domínio e contradomínio

Dados dois conjuntos A e B, uma função de A em B é uma correspondência


que associa a cada elemento a ∈ A um e um só elemento b ∈ B
(correspondência unívoca). É usual a notação

f :A→B

para representar uma função f de A em B. Para cada a∈ A o correspondente


elemento b ∈ B é a imagem de a por f e é usualmente representado por f(a).

O conjunto A é o domínio de f, também representado por Df .

O conjunto B é o conjunto de chegada de f.

O conjunto das imagens dos elementos de A por f, isto é, o conjunto

{f (a ) ∈ B : a ∈ A}

é o contradomínio de f, usualmente representado por CDf. Naturalmente, tem-


se que CDf ⊆ B.

Uma função está definida quando se conhece o seu domínio, o seu conjunto de
chegada e o modo de identificar ou calcular a imagem de cada elemento do
domínio.

141 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Uma função pode ser definida de diversas formas. Por exemplo, a função f de
A = {1, 2, 3, 4, 5} em B = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10} que a cada elemento de A
faz corresponder o seu dobro pode ser definida indicando explicitamente a
imagem f(a) de cada elemento a ∈A:

f :A→B
f (1) = 2
f (2) = 4
f (3) = 6
f (4) = 8
f (5) = 10

Observe-se que se tem CDf = {2, 4, 6, 8, 10}.

Pode também utilizar-se um diagrama:

Este tipo de diagrama designa-se usualmente por diagrama de Venn.

Pode também recorrer-se a uma expressão designatória, neste caso a


expressão designatória 2x, e escrever

f :A→B
f (x ) = 2 x para x ∈ A

Para simplificar pode omitir-se a referência “para x ∈A” e escrever

f :A→B
x → f (x ) = 2 x

142 Marisa Oliveira, Susana Araújo


ou ainda

f :A→B
x → 2x

Pode também recorrer-se a mais de uma expressão designatória para definir


uma função, caso em que se diz que a função está definida por troços ou
ramos.

Por exemplo, a função

associa a cada real não negativo x o seu quadrado e a cada real negativo x o
simétrico do seu quadrado.

Exemplo: Seja

f : IN → IN

a correspondência que a cada natural x ∈IN faz corresponder o


natural x ∈IN . Trata-se duma correspondência unívoca nos naturais, logo
temos uma função. Esta função é conhecida como função identidade nos
naturais. Neste caso, o domínio Df é o conjunto dos naturais e contradomínio
Df′ coincide com o conjunto de chegada , isto é

Df = CDf = IN

Ao gráfico desta função pertencem os pares (1,1), (2,2), (5,5), por


exemplo. Em geral, escrevemos para o gráfico

cuja representação gráfica (conjunto de pontos discretos) se vê na Fig.


1.

143 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Fig. 1. Representação gráfica da função f

Observe-se que é possível efectuar um teste simples à representação


gráfica para determinar se se trata da representação gráfica duma
função (teste do gráfico): se qualquer recta vertical intersectar o gráfico
em, no máximo, um ponto, pode concluir-se que se trata da
representação gráfica duma função.

Se se considerar

g : IR → IR

a correspondência que a cada real x ∈IR associa o real x ∈IR também


se obtém uma função, que é conhecida como função identidade nos
reais. Observe que neste caso, o domínio Dg é o conjunto dos números
reais, bem como o contradomínio CDg, e por isso f ≠g . A representação
gráfica desta função pode ver-se na Fig. 2.

Fig. 2. Representação gráfica da função g

144 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Vamos considerar a correspondência h que a cada x ∈IR0+ associa e

. Trata-se duma correspondência que não é unívoca. Por exemplo,


temos que a x = 1 corresponde o valor 1, mas também o valor -1, logo
não temos uma função. Conforme se pode ver na Fig.3, a curva
representada não é o gráfico duma função (observe que falha o teste do
gráfico).

Fig. 3. Representação gráfica da correspondência h

7.2 Funções reais de variável real

Funções reais de variável real são funções cujo domínio é um subconjunto de


IR e o conjunto de chegada é IR.

Ao definir uma função real de variável real f através de uma expressão


designatória f(x), se não se indicar explicitamente o domínio de f deve sempre
assumir-se que este é o conjunto de todos os reais a tais que f(a) representa
um número real. Por exemplo, quando se diz “f é a função real de variável real
definida por no seu domínio” tal significa que f é a função

pois é precisamente o conjunto dos reais a para os quais


representa um número real.

145 Marisa Oliveira, Susana Araújo


De igual modo, quando se diz “f é a função real de variável real definida por

no seu domínio” tal significa que f é a função

dado que é o conjunto dos reais a para os quais representa


um número real.

7.2.1 Gráfico

Seja f uma função real de variável real.

O gráfico de f é o conjunto

A representação gráfica de G é constituída pelos pontos do plano cartesiano


que representam os pares (x, f(x)) com x Df . É usual designar a
representação gráfica do gráfico de f simplesmente por representação gráfica
de f ou gráfico de f.

Considerando o sistema de eixos Oxy na Fig. 2,

Fig. 2. Sistema de eixos Oxy

a recta Ox é usualmente designada eixo das abcissas ou eixo dos xx e a


recta Oy é usualmente designada eixo das ordenadas ou eixo dos yy.

146 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Note-se que Df se identifica graficamente com o conjunto das abcissas dos
pontos do gráfico (a azul na Fig. 2) e que CDf se identifica graficamente com o
conjunto das ordenadas dos pontos do gráfico (a cor de laranja na Fig. 2).

Fig. 2. Representação gráfica do gráfico G de uma função f com Df a cor azul e


CDf a cor de laranja.

7.2.2 Igualdade de funções

Duas funções reais de variável real f e g são iguais se

• Df = Dg
• f(x) = g(x) para cada x Df .

7.2.3 Zeros e sinal de uma função

Seja f uma função real de variável real a ∈Df . Diz-se que

• a é um zero de f se f(a) = 0
• f é positiva em a se f(a) > 0
• f é não negativa em a se f(a) 0
• f é negativa em a se f(a) < 0
• f é não positiva em a se f(a) 0

147 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Diz-se que a função f é positiva num subconjunto A de Df se f é positiva em a
para cada a ∈ A. De igual modo se define função não negativa, negativa e não
positiva em A.

Fig. 3. Gráfico de uma função f

Na Fig. 3 encontra-se o gráfico de uma função f real de variável real, com


domínio Df=[-2,11/2[. Observe-se que

• -2 e 2 são zeros da função f


• f é positiva em ]2,11/2[
• f é não negativa em [2,11/2[
• f é negativa em ]-2,2[
• f é não positiva em [-2,2]

7.2.4 Monotonia de uma função

Seja f uma função real de variável real e seja A um subconjunto de Df .

Diz-se que

• f é uma função crescente em A se

f(a) > f(b) para cada a, b ∈A tal que a > b

• f é uma função crescente em sentido lato em A se

f(a) f(b) para cada a, b ∈A tal que a > b

148 Marisa Oliveira, Susana Araújo


• f é uma função decrescente em A se

f(a) < f(b) para cada a, b ∈A tal que a > b

• f é uma função decrescente em sentido lato em A se

f(a) f(b) para cada a, b ∈A tal que a > b

Designa-se também por estritamente crescente e estritamente decrescente


em A uma função crescente e decrescente em A, respectivamente.

A função f diz-se monótona em A se for crescente em A ou se for decrescente


em A.

Quando A = Df, pode omitir-se a referência a A. Neste caso, fala-se então


simplesmente de função crescente, função decrescente, função monótona, etc.

Fig. 4. Gráfico de uma função f

Na Fig. 4 encontra-se o gráfico de uma função f real de variável real, com


domínio Df=[-2,11/2[, decrescente em [-2,0] e em [4,11/2[ (a cor de laranja na
Fig. 4) e crescente em [0,4] (a azul na Fig. 4).

149 Marisa Oliveira, Susana Araújo


7.2.5 Extremos de uma função

Vizinhança

Recorde que uma vizinhança de a ∈ IR é um intervalo com ∂∈IR + .

Seja f uma função real de variável real, a Df.

• Extremos relativos

– f tem um máximo relativo em x = a se existir uma vizinhança I de a tal


que para todo o

– f tem um mínimo relativo em x = a se existir uma vizinhança I de a tal


que para todo o

• Extremos absolutos

– f tem um máximo absoluto em x = a se para todo x Df ; f(a) é


o maior valor de CDf e é o maior dos máximos relativos

– f tem um mínimo absoluto em x = a se para todo x Df ; f(a) é


o menor valor de CDf e é o menor dos mínimos relativos

Fig. 5. Gráfico de uma função f

150 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Na Fig. 5 encontra-se o gráfico de uma função f real de variável real, com
domínio Df=[-2,11/2[. A função f tem um mínimo absoluto com valor -2 em x=0
e um máximo absoluto com valor 3 em x=4.

7.2.6 Função par e função ímpar

Seja f uma função real de variável real tal que x Df se e só se −x Df , para


todo o x . Diz-se que

• f é uma função par se f(−a) = f(a) para todo a Df


• f é uma função ímpar se f(−a) = −f(a) para todo a Df

Fig. 6. Gráfico de uma função ímpar a preto e de uma função par a azul

Note que um gráfico de uma função par é sempre simétrico relativamente ao


eixo Oy.

7.2.7 Função injectiva, sobrejectiva e bijectiva

Seja f uma função real de variável real. Diz-se que

• f é uma função injectiva se

para quaisquer a, b Df tais que a b se tem f(a) f(b)

• f é uma função sobrejectiva se

151 Marisa Oliveira, Susana Araújo


para cada b existe a Df tal que f(a) = b

• f é uma função bijectiva se é injectiva e sobrejectiva

7.2.8 Função periódica

A função real de variável real f diz-se periódica se existe um número real P


diferente de 0 tal que para todo o x Df

• x + P Df e x − P Df
• f(x + P) = f(x)

Exemplo de funções periódicas são as funções trigonométricas seno, coseno e


tangente.

7.2.9 Função inversa

Seja f uma função real de variável real injectiva. Chama-se função inversa de f
à função que se designa por f−1 e é tal que

• Df−1 = CDf
• dado y CDf , ou seja y = f(x) então f−1(y) = x.

Observe-se que f(f−1(x)) = x para todo o x Df−1 e que f−1(f(x)) = x para todo x
Df. Note-se também que CDf−1 = Df.

Note-se ainda que (f−1)−1 = f.

152 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Fig. 7. Diagrama de Venn de uma função f (setas a preto) e de f-1 (setas a cor
de laranja).

7.2.10 Operações sobre funções

Sejam f e g função real de variável real.

• A função f + g é a função real de variável real tal que

– Df+g = Df Dg

– (f + g)(x) = f(x) + g(x).

• A função f − g é a função real de variável real tal que

– Df−g = Df Dg

– (f − g)(x) = f(x) − g(x).

• A função f × g é a função real de variável real tal que

– Df × g = Df Dg

– (f × g)(x) = f(x) × g(x).

A função f x g pode também ser designada por fg.

• A função fn, com n , é a função real de variável real tal que

– Dfn = Df

– (fn)(x) = (f(x))n.

153 Marisa Oliveira, Susana Araújo


• A função é a função real de variável real tal que

– .

• A função , com n ímpar, é a função real de variável real tal que

– .

• A função , com n par, é a função real de variável real tal que

7.2.10 Composição de funções

Sejam f e g função real de variável real. A função composta de g com f é a


função real de variável real que se designa por e é tal que


• .

As funções f e g dizem-se permutáveis se .

154 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Fig. 8. Diagrama de Venn de f e g (setas a preto) e da composição (setas as
cor de laranja).

7.2.11 Extensão e restrição de função

Seja f uma função real de variável real.

• Uma extensão, ou prolongamento, de f a um conjunto tal que


é uma função real de variável real g tal que

– g(x) = f(x) para cada .

Note que se existem muitas extensões de f a C, pois o valor de g(x)


quando pode ser um qualquer valor real.

• A restrição de f a um conjunto é a função real de variável real g tal


que

– g(x) = f(x) para cada .

É frequente usar a notação para representar a restrição da função f ao


conjunto C.

7.3 Funções cujos os gráficos são rectas. Função afim.

Existem muitas situações que podem ser traduzidas e resolvidas por


funções lineares ou afins. Estas funções constituem uma família e a
representação gráfica de cada elemento dessa família é sempre uma
recta.

155 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Qual o significado do número 4 nas expressões que definem as
funções?

As rectas que representam as funções intersectam o eixo dos yy no


ponto de ordenada 4.

Qualquer das funções representadas tem a designação de função afim.

Uma função afim é definida por uma expressão algébrica do tipo


y = ax + b, a, b ∈IR ou y = mx + b , m designa o declive da recta e
b a ordenada na origem.

O gráfico de uma função afim é uma recta.

1 1
y=x y = −4 x y = x y =− x
3 3

7.4 Função Módulo

O valor absoluto ou módulo de x representa-se por x e é definido do


seguinte modo:

 x se x > 0
 x se x ≥ 0  x se x > 0 
x = ou x =  ou x = 0 se x = 0
− x se x < 0 − x se x ≤ 0 − x se x < 0

A função real de variável real, f :→ y = x é chamada a função módulo ou valor

absoluto.

156 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Outra forma de encontrar o valor absoluto de um número é elevar o
número ao quadrado e em seguida determinar a raiz quadrada.

y = x2

x = x2

Exercícios Resolvidos:

Escreva a expressão algébrica das funções representadas.

Resolução:

2
g (x ) = x − 4 + 3 ; h (x ) = − x;
3

i ( x ) = −( x + 6 ) − 2 ; j (x ) = − 2(x − 7 ) − 2 .

157 Marisa Oliveira, Susana Araújo


7.4.1 Gráfico da função f (x ) .

O que poderá acontecer ao gráfico de uma função se substituirmos


f (x ) por f (x ) ?

Nas funções y = x as imagens são sempre positivas. A parte do gráfico da

função y = x que estava “abaixo” do eixo dos xx aparece simetricamente


colocada relativamente ao eixo dos xx.
158 Marisa Oliveira, Susana Araújo
7.4.2 Gráfico de função f (x )

Quando se substitui x por x , na expressão designatória de unma função,

obtém-se uma nova função que é necessariamente uma função par.

Seja f :→ y = x

O domínio da função f é ℜ0+ .

Seja g : x → y = x

O domínio da função g é ℜ

7.4.3 Generalização dos gráficos das funções f (x ) e f (x )

a) Valor absoluto de variável dependente

159 Marisa Oliveira, Susana Araújo


O gráfico da função y = f (x ) obtém-se do gráfico da função

y = f (x ) mantendo os pontos de ordenada positiva ou nula e


transformando os pontos de ordenada negativa por uma simetria
em relação ao eixo dos xx.

O gráfico de f (x ) está “acima” ou “sobre” o eixo dos xx.

f (x ) ≥ 0

b) Valor absoluto de variável independente

O gráfico da função y = f (x ) obtém-se do gráfico de f (x )

mantendo os pontos de abcissa positiva e transformando os


pontos de abcissa negativa de modo a que pontos de abcissas
simétricas sejam simétricas em relação ao eixo dos yy.

160 Marisa Oliveira, Susana Araújo


7.4.4 Resolução de equações com módulos

+4 =4
Note que
−4 =4

a > 0, x = a ⇔ x = a ∨ x = −a

x = 4 ⇔ x = 4 ∨ x = −4

P →4
A distância de P a Q é de 6 unidades
Q→2

Utilizando a definição de módulo, vem:

Representa a distância do ponto de abscissa x


x = x −0
ao ponto de abscissa 0 (de origem)

x−y Representa a distância do ponto de


abscissa x ao ponto de abscissa y.

Assim, a distância entre P e Q é:

− 3 − 2 = 5 2 − (− 3 ) = 5

De um modo geral, se a > 0

x − y = a ⇔ x − y = a ∨ x − y = −a

161 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Exemplo:

Resolver a equação com módulos 2 x + 2 = 12

2 x + 2 = 12 ⇔ x + 2 = 6
⇔ x + 2 = 6 ∨ x + 2 = −6
⇔ x = 4 ∨ x = −8

Graficamente:

Considerem-se as funções y = x + 2 e y = 6 .

As soluções da equação
são as abcissas dos
pontos de intersecção: -
8e4.

Exemplo:

Resolva a equação x − 3 = 2x + 3

x − 3 = 2 x + 3 ⇔ x − 3 = 2 x + 3 ∨ x − 3 = −2 x − 3
⇔ − x = 6 ∨ 3 x = 0 ⇔ x = −6 ∨ x = 0

162 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Graficamente:

7.4.5 Inequações com módulos

x − y < a ∧ a > 0 ⇔ x − y < a ∧ x − y > −a

x − y > a ∧ a > 0 ⇔ x − y > a ∧ x − y < −a

Exemplo:

x − 3 < 2 ⇔ x − 3 < 2 ∧ x − 3 > −2


⇔ x < 5∧ x >1

A condição é uma conjunção de inequações.

S = ]1,5[

163 Marisa Oliveira, Susana Araújo


7.5 Função Quadrática

Uma função real de variável real f definida para cada x ∈ IR por

f(x) = ax2 + bx + c

com a ∈ IR \ {0} e b, c ∈ IR , designa-se função quadrática. Recorde que esta


função tem as seguintes propriedades, onde ∆ = b2 - 4ac (binómio
discriminante):

• Domínio: IR
• Zeros e Sinal:
o se ∆ < 0:

não tem zeros

se a > 0 é sempre positiva

se a < 0 é sempre negativa

o se ∆ = 0:

164 Marisa Oliveira, Susana Araújo


−b
tem um zero em z =
2a

se a > 0 é positiva em IR \{z}

se a < 0 é negativa em IR \{z}

o se ∆ > 0:

− b − b 2 − 4ac − b + b 2 − 4ac
tem dois zeros em z1 = e z2 =
2a 2a

se a> 0 é positiva em ] - , z1[ ]z2, + [ e negativa em ]z1, z2[

se a< 0 é positiva em ]z1,z2[ e negativa em ] - , z1[ ]z2, + [

165 Marisa Oliveira, Susana Araújo


• Extremos e Monotonia:
o se a < 0:

não tem mínimos

∆ b
tem um máximo absoluto de valor − em m = −
4a 2a

crescente em ] - ,m] e decrescente em [m, + [

o se a> 0:

não tem máximos

∆ b
tem um mínimo absoluto de valor − em m = −
4a 2a

crescente em [m, + [ e decrescente em ] - ,m]

• Contradomínio:
 ∆
o se a< 0:  − ∞,− 
 4a 

 ∆ 
o se a> 0: − ,+∞ 
 4a 
• A função é contínua no seu domínio
• A função é par se b=0
• A função não é injectiva e não é sobrejectiva
• Gráfico é uma parábola com:
 b ∆ 
o vértice no ponto do plano de coordenadas  − ,− 
 2a 4a 

166 Marisa Oliveira, Susana Araújo


o concavidade voltada para cima se a > 0 e voltada para baixo se a
<0

Nas figuras Fig. 1, Fig. 2 e Fig. 3 encontram-se representados os gráficos de


três funções quadráticas.

Fig. 1. Gráfico da função quadrática f(x)=x2-2x-3

Fig. 2. Gráfico da função quadrática g(x)=-x2+2x-3

167 Marisa Oliveira, Susana Araújo


Fig. 3. Gráfico da função quadrática h(x)=x2+4x+4

Exercícios Propostos:

1. Faça um estudo completo da função definida por f (x ) = 4 x − 7 .

2. Represente graficamente, num mesmo referencial, as funções definidas em


IR por x: y = x; y = 2 x; y = 3 x; y = − x; y = - 2 x; y = −3 X

2.1 Indique as coordenadas do ponto comum aos gráficos de todas elas.

2.2 As funções representadas são todas do tipo y = mx . Relacione o valor


de m com a inclinação da cada recta.

2.3 Relacione m com a monotonia da função.

2.4 Indique para cada função os intervalos onde ela é positiva e onde é
negativa.

3.Considere a função definida por f (x ) = 4 x − 5

3.1 Calcule f (0 ); f (2,5 ); f (− 1)

3.2 Represente graficamente a função

3.3 Resolva as seguintes condições: f (x ) = 11; f (x ) ≤ −3; f (x ) > 4,5

4. Numa caçada assiste-se a certa altura a uma perseguição de um gato a um


rato que surge de repente e se lança em fuga. Quando o gato se apercebe da

168 Marisa Oliveira, Susana Araújo


persença do rato já este tem 11 metros de avanço. Sabe-se que a velocidade
média de fuga de um rato é aproximadamente de 10m/s e a do gato 12m/s.

4.1 Das expressões que se seguem identifique a que traduz a fuga do rato
e a que traduz a perseguição do gato:

e = 12t
e = 11 + 10t

4.2 Em que momento da perseguição o gato apanha o rato? Resolva


analiticamente e graficamente esta questão.

5. Represente no mesmo referencial os gráficos das seguintes funções:

f (x ) = x g (x ) = x + 2 h (x ) = x − 3

Que conclusões se podem tirar destes gráficos?

6. Represente no mesmo referencial os gráficos das seguintes funções:

f (x ) = x g (x ) = x − 5 h (x ) = x + 4

Que conclusões se podem tirar destes gráficos?

7. Represente graficamente a função m(x ) = 2x − 4 − 3 .

8. Resolve as seguintes condições:

8.1 9 x + 8 = 10

8.2 3 x − 4 < 5

8.3 5 − 4 x − 7 > 0

1
8.4 5 − x =
2

8.5 2 x + 1 ≥ −13

169 Marisa Oliveira, Susana Araújo


9. Representa graficamente a função y = 3 x − 6 − 1 a partir da função

y = 3x − 6 .

10. Esboça os gráficos das funções y = f (x ) e y = g (x ) e escreve as

respectivas expressões.

11. Defina por ramos as seguintes funções:

11.1 m(x ) = x − 3 + 1

11.2 p(x ) = 2 x − 10

11.3 t (x ) = 4 − 2 x − 5

12. Considere a função: f : x → y = x 2 − 3 x . Obtenha as representações


gráficas das funções:

12.1 f (x )

12.2 f ( x )

13. Diga qual o sentido e concavidade do gráfico das seguintes funções:

13.1 y = − x 2 + 3

2
13.2 y = −2(x − 1) + 3

13.3 y = 1 − x − x 2

14. Determine o eixo de simetria e o vértice da parábola que representa


graficamente a função:

170 Marisa Oliveira, Susana Araújo


14.1 y 1 = x 2 − 4 x + 3

14.2 y 2 = −2 x 2 − 4 x + 16

15. Determine os zeros das seguintes funções:

15.1 f1 (x ) = x 2 + 3 x − 10

15.2 f2 (x ) = − x 2 + 8 x + 30

15.3 f3 (x ) = − x 2 + 4 x − 4

16. A partir do gráfico da função y = x 2 , esboça o gráfico das seguintes


funções:

16.1 y = x 2 − 2

16.2 y = − x 2 + 2

16.3 y = 2 x 2 − 4

2
16.4 y = (x + 3 )

2
16.5 y = (x − 5 ) − 1

2
16.6 y = 2(x + 1) − 2

17. Observe os gráficos e faz corresponder a cada um deles a respectiva


expressão analítica:

17.1 y = x 2

17.2 y = x 2 − 3

17.3 y = x 2 + 3 x

2
17.4 y = (x + 3 )

171 Marisa Oliveira, Susana Araújo


18. Considere a seguinte função y = − x 2 − 3 x + 4 :

18.1 Quais são os zeros da função?

18.2 Quais são as coordenadas do vértice da parábola correspondente à


função?

18.3 Esboçe o gráfico da função

18.4 Indique o conjunto solução da condição y ≥ 0 .

18.5 Indique o extremo da função e os intervalos de monotonia.

19. Considere a função real de variável real definida por:

f (x ) = x 2 − 2 x − 3

2
19.1 Escreva f (x ) na forma (x − h ) + k , com h , k ∈ IR .

19.2 Indique as coordenadas do vértice e escreva a equação do eixo de


simetria da parábola que representa o gráfico da função.

19.3 Determine os zeros da função.

19.4 Para que valores de x a imagem da função é negativa?

20. No instante t=0, uma bola é lançada na vertical de um ponto situado a 1,5
metros do solo. Após t segundos, a distância da bola ao solo, em metros, é
dada por: h = −2t 2 + 6t + 1,5

20.1 Determine a altura máxima que a bola consegue alcançar.

20.2 Determine, a menos de uma décima de segundo, o instante em que a


bola atingiu o solo.

20.3 Determine, a menos de uma décima de segundo, quanto tempo a bola


permanece acima dos 3 metros de altura.

172 Marisa Oliveira, Susana Araújo

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