apostila de matemática básica - parte 02.pdf

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Sumário PORCENTAGEM ......................................................................................................... 2 POTENCIAÇÃO ........................................................................................................... 4 POTÊNCIA DE BASE 10............................................................................................. 6 NOTAÇÃO CIENTÍFICA ............................................................................................ 7 FUNÇÃO ....................................................................................................................... 8 FUNÇÃO DO 1º GRAU ............................................................................................. 10 FUNÇÃO LINEAR ..................................................................................................... 11 FUNÇÃO CONSTANTE ............................................................................................ 12 FUNÇÃO DO 2º GRAU OU QUADRÁTICA ........................................................... 13 EQUAÇÃO EXPONENCIAL .................................................................................... 17 FUNÇÃO EXPONENCIAL........................................................................................ 20 LOGARITMO ............................................................................................................. 23

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  • Sumrio

    PORCENTAGEM ......................................................................................................... 2

    POTENCIAO ........................................................................................................... 4

    POTNCIA DE BASE 10 ............................................................................................. 6

    NOTAO CIENTFICA ............................................................................................ 7

    FUNO ....................................................................................................................... 8

    FUNO DO 1 GRAU ............................................................................................. 10

    FUNO LINEAR ..................................................................................................... 11

    FUNO CONSTANTE ............................................................................................ 12

    FUNO DO 2 GRAU OU QUADRTICA ........................................................... 13

    EQUAO EXPONENCIAL .................................................................................... 17

    FUNO EXPONENCIAL ........................................................................................ 20

    LOGARITMO ............................................................................................................. 23

  • PORCENTAGEM

    Porcentagem uma maneira de se representar uma razo em que o denominador igual a 100

    (Razo Centesimal).

    Exemplo:

    Denominador

    Com frequncia, h usos dessa representao no cotidiano, por isso sua abordagem merece uma

    ateno particular. Por exemplo, deixar expresso 5 % (cinco por cento) , na realidade, mostrar a

    frao 5/100, que representa cinco sendo dividido por cem, ou 0,05, que representa cinco

    centsimos.

    Vejamos outros exemplos:

    Exemplos Prticos:

    1) Um jogador de futebol, ao longo de um campeonato, realizou 50 cobranas de falta,

    transformando em gols 70%. Quantos gols de falta esse jogador fez?

    70% de 50 =

    x 50 =

    = 35 gols

    2) Se eu comprei uma ao de um clube por R$250,00 e a revendi por R$300,00, qual a taxa

    percentual de lucro obtida?

  • Inicialmente, vamos calcular a diferena entre o valor vendido e o valor comprado. Logo temos: R$

    300 R$ 250 = R$ 50.

    Agora, vamos descobrir quanto representa este valor em porcentagem, atravs da Regra de Trs.

    250 100%

    50 x

    250. x = 50.100 x =

    x = 20%

    Logo, a taxa percentual de lucro foi de 20%.

    #Dica: Fator de Multiplicao

    Se, por exemplo, h um acrscimo de 20% a um determinado valor, podemos calcular o novo valor

    apenas multiplicando esse valor por 1,20, que o fator de multiplicao. Se o acrscimo for de

    40%, multiplicamos por 1,40, e assim por diante. Veja a tabela abaixo:

    Para aumentar em: Multiplicar por:

    5% 1,05 (1 + 0,05)

    20% 1,2 (1 + 0,2)

    70% 1,7 (1 + 0,7)

    100% 2 (1 + 1)

    500% 6 (1 + 5)

    Exemplo: Aumentando 30% no valor de R$10,00 temos: 10 * 1,30 = R$ 13,00

    No caso de haver um desconto de 35% no valor de uma compra de R$ 500,00, o fator de

    multiplicao ser:

    Fator de Multiplicao = 1 - taxa de desconto (na forma decimal)

    Vejamos a tabela abaixo:

  • Para Reduzir em: Multiplicar por:

    5% 0,95 (1 - 0,05)

    12% 0,88 (1 - 0,12)

    20% 0,8 (1 - 0,2)

    40% 0,6 (1 - 0,4)

    100% 0 (1 - 1)

    POTENCIAO

    Em sua definio, potenciao significa multiplicar um nmero real (base) por ele mesmo n

    vezes, no qual n a potncia (nmero natural). Exemplo:

    3 = 3 x 3 = 9

    = 2 x 2 x 2 x 2 = 16

    Casos de Potenciao:

    a) Todo nmero diferente de zero e elevado a zero um.

    = 1

    = 1

    b) Todo nmero diferente de zero e elevado a um o prprio nmero.

    = 45

    = 125

    c) Base zero e qualquer nmero no expoente, o resultado ser zero.

    = 0

    = 0

    d) Base negativa e expoente mpar, resultado negativo.

    = (-5) x (-5) x (-5) x (-5) x (-5) = - 3.125 (atentar-se para a regra de sinais)

    = (-4) x (-4) x (-4) = - 64 (atentar-se para a regra de sinais)

  • e) Base negativa e expoente par, resultado positivo.

    = (-2) x (-2) x (-2) x (-2) = 16 (atentar-se para a regra de sinais)

    = (-7) x (-7) = 49 (atentar-se para a regra de sinais)

    f) Base um nmero racional (frao): devemos elevar ao expoente indicado o numerador e o

    denominador da frao.

    g) Quando o expoente um nmero negativo: invertemos a base e mudamos o sinal do

    expoente para positivo.

    h) Quando o expoente uma frao, siga a seguinte regra:

    1) A base da potncia ficar dentro do radical, esse nmero ser o radicando;

    2) O numerador do expoente ser o expoente do radicando;

    3) O denominador do expoente ser o ndice da raiz.

    =

    = 2

  • =

    = 3

    =

    =

    = =

    Propriedades da Potenciao:

    1) Multiplicao de Bases Iguais: Mantenha a base e some os expoentes.

    = =

    (

    )

    . (

    )

    = (

    )

    = (

    )

    2) Diviso de Bases: Mantenha a base e subtraia os expoentes:

    = =

    = =

    3) Potncia de Potncia: Mantenha a base e multiplique os expoentes.

    = =

    = =

    Observao:

    = =

    = (Primeiro, faz-se a potncia de = 64)

    POTNCIA DE BASE 10

  • As potncias de base 10 so talvez as potncias mais importantes, pois so muito usadas no estudo

    de outras cincias, como o caso da Fsica.

    Vamos ver o que acontece quando operamos a base 10:

    = 1

    = 10

    = 100

    = 1.000

    = 10.000

    As potncias de base 10 so formadas pelo algarismo 1 seguido de zeros da quantidade do nmero

    do expoente.

    Se tivermos o expoente negativo, basta que coloquemos esse resultado no denominador de uma

    potncia cujo numerador o 1. Podemos ainda escrev-lo na forma decimal, sendo que o nmero do

    expoente indica a quantidade de dgitos aps a vrgula. Por exemplo:

    =

    = 0,1

    =

    = 0,01

    =

    = 0,001

    =

    = 0,0001

    Exemplos:

    30 = 3.

    400 = 4.

    7.000.000 = 7.

    0,0002 = 2.

    0,278 = 278.

    NOTAO CIENTFICA

  • Notao Cientfica uma forma diferente de representar os nmeros reais. Atravs dela podemos

    abreviar a apresentao de um nmero muito grande ou pequeno.

    a . , tendo-se 1 a < 10; K Z

    Exemplos:

    a) 16.000.000 = 1,6.

    b) 0,0000078 = 7,8.

    c) 400 = 4.

    d) 500300 = 5,003.

    e) 0,0000007 = 7.

    f) 0,000000000054 = 5,4.

    g) 0,0000812 = 8,12.

    h) 1,3 = 1,3.

    FUNO

    Funo uma relao de dependncia entre duas variveis. Por exemplo: Corrida de Txi (O preo

    pago est em funo dos quilmetros rodados).

    Exemplo:

    Y = 10.x

    Domnio: Valores de x que a funo pode assumir.

    Contradomnio: Valores de y que a funo pode assumir.

    -1

    0

    2

    3

    4

    -10

    0

    20

    30

    40

    8

    9

    6

    A B

  • Imagem: Valores de y que a funo de fator assume.

    Para se estabelecer uma funo, os valores do Domnio podem assumir apenas uma imagem.

    No uma funo (Domnio apresenta duas imagens)

    Exemplos:

    1) Domnio da Equao:

    x 2 0 x 2

    Logo, na equao acima, x deve ser diferente de 2 ( j que o denominador (x 2 no pode ser zero,

    pois no existe diviso por nmero nulo).

    D = { x R | x 2}

    2) Domnio da Equao:

    3x 9 > 0

    3x > 9

    x >

    x > 3. O denominador, por ser raiz, no pode ser negativo (precisa ser maior do que

    zero). Por isso, x deve ser maior do que 3.

    D = { x R | x > 3}

    1

    2

    6

    5

    4

  • FUNO DO 1 GRAU

    Chama-se funo do 1 grau, ou funo afim, qualquer equao que possa ser reduzida a forma y =

    ax + b, onde a e b so nmeros reais dados e a 0.

    Na funo y = ax + b, a chamado de coeficiente angular e o b coeficiente linear.

    O coeficiente angular indica se a funo crescente ou decrescente (se a > 0, a funo crescente;

    se a < 0, decrescente). J o coeficiente linear indica o ponto onde a reta corta o eixo y do grfico.

    Exemplo:

    y = 2.x + 3

    0 = 2.x + 3 x = -

    Para montar o grfico, precisamos de dois pontos:

    Quando x = 0 e y = 0;

    Quando x = 0; tem- se:

    y = 2.x + 3

    y = 2.0 + 3 y = 3, logo temos o par ordenado (0;3)

    Quando y = 0, tem-se

    y = 2.x + 3

    0 = 2.x + 3 x = -

    , logo temos o par ordenado ( -

    , 0)

    0

    0,5

    1

    1,5

    2

    2,5

    3

    3,5

    -2 -1,5 -1 -0,5 0

    Grfico: y = 2.x + 3

    x

    y

  • Exemplo Prtico:

    Se um estacionamento cobra R$ 5 pela hora inicial e R$ 3 por cada hora adicional. Quanto pagarei

    por 5h?

    A Equao do 1 Grau formada: y = a.x + b. De acordo com o exemplo, temos:

    y = 5 + 3(x - 1)

    y = 5 + 3x 3 y = 2 + 3x

    Substituindo x por 5, temos:

    y = 2 + 3.5 y = 17

    FUNO LINEAR

    um tipo de funo do 1 Grau cuja lei de formao do tipo f(x) = a.x (a R e 0). No grfico, a

    reta sempre passar pela origem (0;0).

    Vejamos os exemplos:

    1) F(x) = 2x

    -10

    -8

    -6

    -4

    -2

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    -6 -4 -2 0 2 4 6

    Funo Linear: y = 2x

  • Como a = 2 e a > 0, Logo, temos uma Funo Linear Crescente.

    2) F(x) = -

    Como a = -1/2 e a < 0, Logo, temos uma Funo Linear Decrescente.

    FUNO CONSTANTE

    A funo constante diferencia-se das funes do 1 Grau por no poder ser caracterizada como

    crescente ou decrescente, sendo, por isto, constante.

    Lei de Formao da Funo Constante: F(x) = c, c R.

    O grfico sempre uma reta paralela ou coincidente ao eixo x.

    Exemplos:

    1) f(x) = 2

    -3

    -2

    -1

    0

    1

    2

    3

    -6 -4 -2 0 2 4 6

    Funo Linear: y = 2x

  • 2) f(x) =

    FUNO DO 2 GRAU OU QUADRTICA

    Toda funo estabelecida pela lei de formao f(x) = ax + bx + c, com a, b e c nmeros reais e a

    0, denominada funo do 2 grau.

    Vejamos alguns exemplos de funo quadrtica:

    a) y = x 5x + 6, na qual a = 1, b = -5 e c = 6

    b) y = - x + x + 4, na qual a = - 1, b = 1 e c = 4

    c) y = 3x 4x, na qual a = 3, b = -4 e c = 0

    0

    0,5

    1

    1,5

    2

    2,5

    -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

    Grfico: y = 2

    -2,5

    -2

    -1,5

    -1

    -0,5

    0

    -3 -2 -1 0 1 2 3

    Grfico: y = (-2.x - 8) / (x+4)

    y

    x

    x

    y

  • d) y = 2x 1, na qual a = 2, b = 0 e c = -1

    No grfico, a funo do 2grau representada por uma parbola. Se a > 0, ento a parbola ter

    concavidade para baixo. Quando a < 0, a parbola ter concavidade para baixo.

    Ao resolver uma Equao do 2 Grau, encontramos as razes, que so os pontos onde a funo vai

    cortar o eixo x do grfico.

    Exemplo:

    F(x) = x - 4.x + 3

    Resolvendo por frmula de Bhaskara:

    a = 1; b = -4 e c = 3

    = b - 4.a.c

    = (-4) - 4.1.3

    = 4

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    -5 0 5

    y = x+4

    -30

    -25

    -20

    -15

    -10

    -5

    0

    5

    10

    -5 0 5

    y = -2x +4

    a > 0 a < 0

  • Logo, as razes so 3 e 1.

    #Dica:

    Quando > 0, teremos duas solues reais (duas razes);

    Quando = 0, teremos apenas uma soluo real (uma raiz);

    Quando < 0, teremos nenhuma soluo real (no existe raiz).

    Resolvendo por Soma e Produto:

    Soma (S) =

    S =

    S = 4

    Produto (P) =

    P =

    P = 3

    ______ + ______ = 4

    ______ X _______ = 3

    Logo, as razes so 3 e 1.

    Veja o grfico:

    1 3

    3 1

    -10

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011

    y = x-4x+3

  • Vrtice

    O que vrtice de uma parbola? o ponto em que a parbola atinge seu valor mximo ou mnimo.

    O vrtice de todas as parbolas tem uma caracterstica prpria, ele sempre se encontra

    "equidistante" de ambas as razes, ou seja, a coordenada "x" do vrtice fica exatamente no meio das

    coordenadas das duas razes.

    Para encontr-lo, precisamos descobrir o par ordenado (x, y) que o relaciona. Vejamos:

    Xv =

    Yv =

    No exemplo anterior, temos: x - 4x + 3, calculemos os pontos do vrtice da parbola:

    Xv =

    Xv = 2

    Yv =

    Yv =

    Yv = -1

    -30

    -25

    -20

    -15

    -10

    -5

    0

    5

    10

    -5 0 5

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    -5 0 5

    Este o Vrtice (Valor Mnimo)

    Este o Vrtice (Valor Mximo)

  • Assim, temos o par ordenado do vrtice (2; 1). Vamos verificar no grfico:

    EQUAO EXPONENCIAL

    Equao Exponencial aquela em que a incgnita se encontra no expoente de pelos uma potncia.

    Regra: Se a base a mesma, os expoentes so iguais, desde que a base seja maior que zero e

    diferente de 1

    Exemplos de Equaes Exponenciais:

    x = 2

    X = 3

    -1,5

    -1

    -0,5

    0

    0,5

    1

    1,5

    2

    2,5

    3

    3,5

    0 1 2 3 4 5

    y = x-4x+3

  • X = 2

    X =

    X = -5

    (

    )

    (

    )

    (

    ) (

    )

    (

    ) (

    )

    (

    ) (

    )

    X = 2

  • f) = 1

    =

    =

    x - 5x + 6 = 0

    Resolvendo esta equao do 2 grau, encontramos as razes, a saber: 2 e 3.

    g) = 0

    = 0

    Chamando = y, temos:

    y - y 2 = 0

    Resolvendo esta equao do 2 grau, encontramos as razes, a saber: -1 e 2.

    (No convm)

    Logo:

    X = 1

    g) (

    x - x = 2

    x - x 2 = 0

  • FUNO EXPONENCIAL

    f: R R*+, definida por f(x) = com a R*+ e a 1.

    f(x) = a (A varivel independente x est no expoente).

    Representao da Funo Exponencial no Plano Cartesiano

    Exemplo:

    f(x) =

    Funo Exponencial Crescente

    f(x) =

    Se a > 1, temos uma funo exponencial crescente, qualquer que seja o valor real de x. Em outras

    palavras, medida que x aumenta, tambm aumenta f(x) ou y.

    x

    -6 0,03

    -3 0,17

    -1 0,56

    0 1,00

    1 1,80

    2 3,24

    -

    0,50

    1,00

    1,50

    2,00

    2,50

    3,00

    3,50

    -8 -6 -4 -2 0 2 4

    y = 1,8

  • Exemplo de Funo Exponencial Crescente:

    Funo Exponencial Decrescente

    f(x) =

    Se 0 < a < 1, temos uma funo exponencial decrescente, ou seja, medida que x aumenta, y

    diminui.

    Exemplo de Funo Exponencial Decrescente:

    -

    0,50

    1,00

    1,50

    2,00

    2,50

    3,00

    3,50

    4,00

    4,50

    -8 -6 -4 -2 0 2 4

    -

    0,50

    1,00

    1,50

    2,00

    2,50

    -2 -1 0 1 2 3 4 5

  • Exemplo 1:

    A quantia de R$ 1.200 foi aplicada durante 6 anos em uma instituio bancria a uma taxa de 1,5%

    ao ms, no sistema de juros compostos.

    a) Qual ser o saldo no final de 12 meses?

    M = C.

    M = Montante

    C = Capital Inicial

    n = perodo

    M = C.

    M = 1200.

    M = 1.437, 74

    O saldo ser de R$ 1.437,74, aps 12 meses.

    b) Qual ser o montante final?

    M = C.

    M = 1200.

    M = 3.505,39

    O saldo ser de R$ 1.437,74, aps 6 anos (72 meses).

    Exemplo 2:

    Sob certas condies, o nmero de bactrias B de uma cultura, em funo do termo t, medido em

    horas, dado por B(t) =

    . Qual ser o nmero de bactrias 6 dias aps a hora zero?

    6 dias = 6 x 24 = 144 horas

    B(144) =

    B(144) = B(144) = 4.096 bactrias

    Exemplo 3:

    Suponha que, em 2003, o PIB de um pas seja de US$ 500 bilhes. Se o PIB crescer 3% ao ano, de

    forma cumulativa, qual ser o PIB do pas em 2023, dado em bilhes de dlares?

  • P(x) = P0.

    P(x) = 500.

    P(x) = 900 bilhes de dlares

    LOGARITMO

    Ao estudarmos a potenciao, aprendemos que, por exemplo, o produto de 4 por 4, que igual a 16,

    pode ser representado na forma de uma potncia pela seguinte sentena matemtica:

    Utilizando a notao dos logaritmos tambm podemos represent-la assim:

    = 2

    Pela nomenclatura dos logaritmos nesta sentena temos:

    2 o logaritmo de 16 na base ;

    4 a base do logaritmo;

    16 o logaritmando.

    Genericamente, de forma simblica, temos a seguinte definio de logaritmo:

    = x = a

    Para os nmeros reais positivos a e b, com b 1, denomina-se logaritmo de a na base b o expoente

    real x, tal que = a.

    Vejamos as sentenas abaixo:

    O expoente desta potncia, no caso 5, o logaritmo de 100000 que podemos representar assim:

    = 5

    Ao trabalharmos com logaritmos na base 10 normalmente a omitimos, ento em vez de

    utilizamos , que como voc pode notar, teve a base 10 omitida. Estas simplificaes

    tm por objetivo simplificar tanto a escrita, quanto a leitura de tais smbolos, facilitando assim a

    compreenso de tais expresses.

  • Assim sendo a expresso = 5 em geral escrita como = 5.

    Propriedades dos Logaritmos

    a) Propriedade 1: Logaritmo do produto.

    = +

    Exemplo:

    +

    2 + 3 = 5

    b) Propriedade 2: Logaritmo do quociente.

    =

    -

    Exemplo:

    =

    +

    = 5 - 6 = -1

    c) Propriedade 3: Logaritmo de uma potncia.

    = n.

    Exemplo:

    = 3.

    = 3.1 = 3

    d) Propriedade 4: Logaritmo de uma raiz.

    Essa propriedade uma extenso da propriedade 3, uma vez que toda raiz pode ser escrita na forma

    de uma potncia.

  • =

    =

    Exemplo:

    =

    =

    =

    =

    . 1 =

    e) Propriedade 5: Propriedade da mudana de base.

    =

    Essa propriedade utilizada quando o logaritmo a ser calculado apresenta uma base que torna os

    clculos mais complexos, e ela nos permite escolher a base que seja mais conveniente, tornando os

    clculos mais simples. A propriedade da mudana de base tambm fundamental para a

    simplificao de expresses que envolvem logaritmos com bases diferentes.

    Exemplo:

    Se desejarmos calcular o valor do logaritmo , nem com uso de uma calculadora cientfica

    seria possvel, pois ela trabalha com logaritmos na base 10 ou na base e. Nesse caso, seria

    necessrio fazer a mudana para uma dessas bases. Assim, teremos:

    =

    =

    =

    = 1,49