apostila-matematicabasica
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Técnico em AdministraçãoMatemática Básica
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo - IFSP
Luis Américo Monteiro Jr.
2011
Caraguatatuba - SP
Presidência da República Federativa do Brasil
Ministério da Educação
Secretaria de Educação a Distância
Equipe de ElaboraçãoIFSP
Coordenação InstitucionalCampus São João da Boa Vista
Professor-autorAdriana Carniello
Comissão de Acompanhamento e ValidaçãoGustavo Aurélio Prieto
Yara Maria Guisso de Andrade Facchini
Projeto GráficoEduardo Meneses e Fábio Brumana
DiagramaçãoJuliana Ayres
RevisãoElizabeth Gouveia da Silva Vanni
Este Caderno foi elaborado em parceria entre o Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo - Campus São João da Boa Vista e o Sistema Escola Técnica Aberta do Brasil – e-Tec Brasil.
Amigo(a) estudante!
O Ministério da Educação vem desenvolvendo Políticas e Programas para expan-sãoda Educação Básica e do Ensino Superior no País. Um dos caminhos encontra-dospara que essa expansão se efetive com maior rapidez e eficiência é a moda-lidade adistância. No mundo inteiro são milhões os estudantes que frequentam cursos a distância. Aqui no Brasil, são mais de 300 mil os matriculados em cursos regulares de Ensino Médio e Superior a distância, oferecidos por instituições públi-cas e privadas de ensino.
Em 2005, o MEC implantou o Sistema Universidade Aberta do Brasil (UAB), hoje, consolidado como o maior programa nacional de formação de professores, em nível superior.
Para expansão e melhoria da educação profissional e fortalecimento do Ensino Médio, o MEC está implementando o Programa Escola Técnica Aberta do Brasil (e-TecBrasil). Espera, assim, oferecer aos jovens das periferias dos grandes centros urbanose dos municípios do interior do País oportunidades para maior escolarida-de, melhorescondições de inserção no mundo do trabalho e, dessa forma, com elevado potencialpara o desenvolvimento produtivo regional.
O e-Tec é resultado de uma parceria entre a Secretaria de Educação Profissionale Tecnológica (SETEC), a Secretaria de Educação a Distância (SED) do Ministério da-Educação, as universidades e escolas técnicas estaduais e federais.
O Programa apóia a oferta de cursos técnicos de nível médio por parte das esco-laspúblicas de educação profissional federais, estaduais, municipais e, por outro lado,a adequação da infra-estrutura de escolas públicas estaduais e municipais.
Do primeiro Edital do e-Tec Brasil participaram 430 proponentes de ade-quaçãode escolas e 74 instituições de ensino técnico, as quais propuseram 147 cursos técnicosde nível médio, abrangendo 14 áreas profissionais. O resultado desse Edital contemplou193 escolas em 20 unidades federa-tivas. A perspectiva do Programa é que sejam ofertadas10.000 vagas, em 250 polos, até 2010.
Apresentação e-Tec Brasil
Assim, a modalidade de Educação a Distância oferece nova interface para amais expressiva expansão da rede federal de educação tecnológica dos úl-timos anos: aconstrução dos novos centros federais (CEFETs), a organização dos Institutos Federaisde Educação Tecnológica (IFETs) e de seus campi.
O Programa e-Tec Brasil vai sendo desenhado na construção coletiva e par-ticipaçãoativa nas ações de democratização e expansão da educação profis-sional no País,valendo-se dos pilares da educação a distância, sustentados pela formação continuadade professores e pela utilização dos recursos tec-nológicos disponíveis.
A equipe que coordena o Programa e-Tec Brasil lhe deseja sucesso na sua formação-profissional e na sua caminhada no curso a distância em que está matriculado(a).
Brasília, Ministério da Educação – setembro de 2008.
Sumário
Apresentação e-Tec Brasil 3
Outros - instituição validadora 6
Unidade 1 - Potenciação, radiciação, razão, porcentagem e proporção. 8
Unidade 2 - Equação do 1º e Equação do 2º grau 22
Unidade 3 - Função do 1º e função do 2º grau 34
Unidade 4 - Exponencial e Logaritmo 54
Unidade 5 - Teorema de Pitágoras e Trigonometria no Triângulo Retângulo 72
Unidade 6 -Tópicos de Geometria Plana e Espacial 88
Anotações 105
Outros - instituição validadora
O Decreto presidencial nº 7.566, de 23 de setembro de 1909, institucionalizou o ensino profissional no
Brasil. Em 1910 surgiu a Escola de Aprendizes e Artífices de São Paulo, assemelhando-se a das criadas
em outras capitais de Estado. Ela se destinava inicialmente as camadas mais desfavorecidas, aos “de-
serdados da fortuna e menores marginalizados”, ministrando o ensino elementar. Em 1937 passou a
denominar-se Liceu Industrial de São Paulo, oferecendo ensino equivalente ao de primeiro ciclo.
Em 1942 foi promulgada a Lei orgânica do ensino industrial. A nova orientação visava à prepara-
ção profissional dos trabalhadores da indústria, dos transportes, das comunicações e da pesca.
Em 1976, procedeu-se à mudança para a nova sede e, em 1978, criaram-se os cursos de eletrôni-
ca, telecomunicações e processamento de dados. Em 1981, instalam-se os cursos complementa-
res de mecânica, eletrotécnica e edificações, destinados à clientela, em grande parte integrada
ao mercado de trabalho, mais que necessitava de uma formalização profissional por meio de
disciplinas de nível técnico de 2º grau. Estes cursos técnicos tinham a duração de dois anos,
prevendo um estágio obrigatório.
No ano de 1987 foi implantada a primeira Unidade de Ensino Descentralizada (UNED) no Municí-
pio de Cubatão e, em 1996, ocorreu o início do funcionamento da UNED Sertãozinho. Em 1999, a
Escola Técnica Federal de São Paulo, foi transformada em Centro Federal de Educação Tecnológica
de São Paulo – CEFET, conforme Decreto de 18 de janeiro de 1999. No ano de 2005, foi autorizado
o funcionamento da UNED Guarulhos. As UNED de São João da Boa Vista e Caraguatatuba foram
autorizadas a funcionar a partir do 1º semestre do ano de 2007, enquanto que as UNED de Bragan-
ça e Salto passaram a funcionar no 2º semestre do ano de 2007.
Em 2008 foram criadas as unidades de São Carlos, São Roque e Campos do Jordão. No mesmo
ano o CEFET-SP se transformou no Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia pela Lei
11.892 de 29 de Dezembro de 2008, que instituiu a rede federal de educação profissional, cien-
tífica e tecnológica. De acordo com esta lei os institutos federais (IF) tornaram-se instituições
de educação superior, básica e profissional, pluricurriculares e multicampi, especializados na
oferta de educação profissional e tecnológica nas diferentes modalidades de ensino, com base
na conjugação de conhecimentos técnicos e tecnológicos com as suas práticas pedagógicas.
A expansão do CEFET-SP tem ainda previstas os Campus de Araraquara, Avaré, Barretos, Birigui, Cam-
pinas, Catanduva, Itapetininga, Piracicaba, , Presidente Epitácio, Registro, Suzano e Votuporanga.
Técnico em Administração6
A Unidade de Ensino Descentralizada de São João da Boa Vista é uma unidade educacional su-
bordinada ao Centro Federal de Educação Tecnológica de São Paulo, autorizada pela Portaria nº
1715 do Ministro da Educação, publicada no Diário Oficial da União de 20/10/2006. Tem estrutura
administrativa definida pela resolução nº 136/06 de 16/11/2006 do Conselho Diretor do CEFET-SP.
A história do campus se inicia no ano de 1998 quando é formulado o projeto para a criação do
CEPRO em São João da Boa Vista. No ano seguinte o anteprojeto é aprovado pelo Programa de
Expansão da Educação Profissional (PROEP). No mesmo ano se dá o início das obras para cons-
trução do prédio em terreno doado por Paulo Roberto Merlin e Flávio Augusto Canto. Em 2004,
o prédio é entregue com 2529m², sendo constituído de onze laboratórios, seis salas de aulas, um
auditório com capacidade para 150 lugares, sala de multimídia e demais dependências. As ativi-
dades do Centro de Educação Profissional são iniciadas em 2005. Em 2006 é firmado o convênio
entre o CEPRO e CEFET-SP, com apoio da prefeitura municipal para a federalização da unidade.
Em Janeiro de 2007 o CEFET-SP / UNED SBV iniciou suas atividades no município.
O IFSP, no município de São João da Boa Vista, veio para atender a necessidade de educar os
jovens são joanenses e da região, a fim de habilitá-los para o ingresso nos setores de indústria
e informática, os quais demandam trabalhadores capacitados para o progresso no desenvolvi-
mento econômico e para o fortalecimento do pólo educacional na região leste do estado.
Atuação do IFSP na Educação a Distância
No contexto da política de expansão da educação superior no país, implementada pelo MEC,
a EaD coloca-se como uma modalidade importante no seu desenvolvimento. Nesse sentido,
criou-se uma direção para EaD dentro do IF SP.
No âmbito da política de expansão da educação profissionalizante, o Ministério da Educação,
por meio da articulação da Secretaria de Educação a Distância e Secretaria de Educação Pro-
fissional e Tecnológica, lança o Edital 01/2007/SEED/SETEC/MEC, dispondo sobre o Programa
Escola Técnica Aberta do Brasil (e-Tec Brasil).
Tal iniciativa constitui-se uma das ações do Plano de Desenvolvimento da Educação.
Visando oferta de cursos da educação técnica e profissional o IF SP foi selecionado pelo progra-
ma e-Tec Brasil para iniciar suas atividades em 2009.
Tais atividades foram efetivamente implantadas em agosto de 2009 com a criação de dois cur-
sos técnicos – a saber: técnico em informática para internet e técnico em administração – atin-
gindo 5 municípios do estado de São Paulo (Araraquara, Barretos, Itapevi, Franca e Jaboticabal)
e ampliando em 500 a oferta de vagas do Instituto.
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UNIDADE 1 - POTENCIAÇÃO, RADICIAÇÃO, RAZÃO, PORCENTAGEM E PROPORÇÃO
Objetivos da aula
Nesta unidade estudaremos cinco temas básicos, porém muito impor-tantes da matemática: potenciação, radiciação, razão, porcentagem e proporção. Vamos desenvolvê-los apresentando primeiramente algu-mas definições, em seguida suas propriedades e alguns exemplos e por fim os exercícios. Bom estudo!
Potenciação
Definição:Sendo “a” um número real e “n” um número inteiro, tem-se:
Exemplos: Calcule as seguintes potências.
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 8
(Obs.: na prática inverte-se a base e troca-se o sinal do expoente: )
Propriedades das potências:
Dados dois números reais “a” e “b”, e os números inteiros “m” e “n” tem-se:
Exemplos:
Reduza a uma só potência.
Potências de 10 e a notação científica
Para escrever grandes números e operar com eles, recorremos às potências de base 10. Assim, por exemplo:
102 = 100 (dois zeros)
103= 1.000 (três zeros)
106 = 1.000.000 (1 milhão – seis zeros)
109 = 1.000.000.000 (1 bilhão – nove zeros)
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Desse modo podemos escrever, 6 trilhões como sendo 6∙1012. Essa forma de escrever é denominada notação científica: ela tem coeficiente (6) e expoente da potência de base 10 igual a 12. O coeficiente deve ser um número compre-endido entre 1 e 10, podendo ser igual a 1, mas menor que 10.
notação científica: a x 10n, sendo 1< a < 10Exemplos:
340.000.000 = 3,4 ∙ 108
1.613.000.000 = 1,613 ∙ 109
Também recorremos às potências de 10 e à notação científica para escrever e operar com números de valor absoluto muito pequeno:
10-2 = 0,01 (dois zeros)
10-3 = 0,001 (três zeros)
10-6 = 0,000001 (1 milionésimo – seis zeros)
10-9 = 0,000000001 (1 bilionésimo – nove zeros)
Por exemplo, em notação científica o número cinco bilionésimos se escreve como sendo: 5∙10-9 e na forma decimal: 0,000000005
Exemplos:
Escreva os números decimais usando a notação científica.
a) 0,00026 = 2,6 ∙ 10-4-4
b) 0,0000000000525 = 5,25 ∙ 10-11
Radiciação
Definição: Sendo “a” um número real e “n” um inteiro positivo define-se:
Obs.: em um radical , “a” é chamado de radicando e “n” é o índice.
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Exemplos:
Calcule
a)
a)
a)
b)
b)
b)
c)
c)
d)
d)
e)
e)
f )
(Não existe número real cujo quadrado é igual a -9. Não existe, em R , radical de índice par e radicando negativo).
Propriedades dos radicaisDados dois números reais “a” e “b”, tais que a > 0 e b > 0 e k e n inteiros po-sitivos, temos:
para b = 0)
Exemplos:Aplique as propriedades dos radicais e escreva as expressões com apenas um radical:
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c)
d)
e)
Simplificação de radicais:
Para simplificar um radical usamos a decomposição em fatores primos do radi-cando e em seguida aplicamos propriedades dos radicais.
Exemplos:
Simplifique os seguintes radicais:
a)
b)
Resolução:
Resolução:
Logo,
Logo,
Operações com Radicais
Vamos desenvolver as operações através dos seguintes exemplos:
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Resolução:
Efetue:
a) adição e subtração de radicais semelhantes (mesmo radicando)
b) adição e subtração de radicais usando simplificação para se obter o mes-mo radicando
Resolução:
decompondo os radicandos 18 e 8, temos:
Desse modo:
logo:
c) multiplicação de radicais de mesmo índice
d) divisão de radicais de mesmo índice
Potência de expoente racional
Se “a” é um número real qualquer e “m” e “n” são inteiros positivos, definimos:
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i)
ii) se a = 0, então
Exemplos:
Escreva as expressões abaixo na forma de um radical (use a potência de expo-ente racional).
a)b)
c)
d)
Terminamos aqui nossos estudos sobre potenciação e radiciação. Está na hora de você praticar.
HORA DE PRATICAR
Exercícios:
1. Calcule o valor das potências:
2.Aplique as propriedades e reduza a uma só potência:a)b)c)
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d)
e)
f )
3. Complete a tabela:
Forma decimal Notação Científica4.500.000.000
0,0000032
5,2.1088
2,3.10-6
4. Calcule as raízes:
5. Simplifique os radicais:
6. Efetue as seguintes expressões envolvendo radicais:
7. O valor de é:
a) 0,0264 b) 0,0336 c) 0,1056 d) 0,2568 e) 0,6256
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RAZÃO
Observe a seguinte situação:
Em uma empresa Marcos ganha R$750,00, João ganha R$1.500,00 e Mônica R$3.000,00.
Podemos então afirmar que:
- João ganha o dobro do salário de Marcos, ou seja,
- Mônica ganha o quádruplo do salário de Marcos, ou seja,
Em termos matemáticos podemos dizer que :
- A razão entre o salário de João e o salário de Marcos é 2, isto é,
-A razão entre o salário de Mônica e o salário de Marcos é 4, isto é,
Assim podemos afirmar que:
A razão entre dois números não-nulos é o quociente entre eles.
Notação Matemática: Sejam os números “a” e “b”, sendo . A razão entre os números “a” e “b”, ou ainda, a razão de um número “a” para um número “b”, é indicada por:
Exemplo1: Num vestibular com 40 questões, Luciano acertou 10. Qual a razão entre o número de questões corretas e o número total de questões?
Resposta: razão: ( lê-se 1 para 4)
ou seja, Luciano acerta 1 questão para cada 4 questões resolvidas.
Exemplo 2: Foi feita uma pesquisa com 500 alunos de uma academia e che-gou-se aos seguintes resultados:
250 alunos praticam musculação.
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 16
100 alunos praticam ginástica.
150 alunos praticam pilates.
Determine:
a) A razão entre o número de alunos que praticam musculação e o número total de alunos da academia.
Resposta:
b) A razão entre o número de alunos que praticam ginástica e o número total de alunos da academia.
Resposta:
c) A razão entre o número de alunos que praticam ginástica e o número de alunos que praticam musculação.
Resposta:
d) A razão entre o número de alunos que praticam pilates e o número total de alunos da academia.
Resposta:
PORCENTAGEM (%)
É uma razão centesimal ou percentual na qual o denominador da sua forma fracionária é igual a 100.
Assim temos:
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Forma percentual Forma fracionária Forma decimal
25%
135%
1,34%
7%
2%
0,25
0,07
0,02
1,35
0,0134
Exemplo 1: Calcule 37% de R$ 740,00.
Vamos resolver usando a forma decimal.
Exemplo 2: Um colégio tem 2.000 alunos. Quanto representa percentualmente a 5ª Série A, que tem 40 alunos?
Resolução:
PROPORÇÃO
A razão entre os números 3 e 6 é igual a
A razão entre os números 250 e 500 é igual a
Logo, podemos dizer que
e neste caso dizemos que 3, 6, 250 e 500, formam, nessa ordem uma proporção.
Assim, concluímos que:
Uma proporção é uma igualdade entre duas razões.
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Definição: os números “a”, “b”, “c” e “d” formam, nessa ordem, uma proporção se, e somente se, sendo “b” e “d” não nulos.
Notação: (lê-se: “a” está para “b” assim como “c” está para “d”)
Numa proporção os números “a” e “d” são chamados de extremos e os números “c” e “b” são chamados de meios.
Exemplo: Os números 30, 40, 12 e 16 formam uma proporção?
Vamos verificar:
e assim
PROPRIEDADE FUNDAMENTAL DAS PROPORÇÕES.
Em toda proporção o produto dos meios é igual ao produto dos extremos.
Exemplos: Verifique se as seguintes razões formam uma proporção (utilize a propriedade fundamental das proporções):
a)
b)
Terminamos aqui nossos estudos sobre razão, porcentagem e proporção. Está na hora de você praticar. Não desanime!
Hora de praticar
1. Determine a razão entre os números 10 e 50.
2. Em uma reunião de negócios eram esperadas 10 pessoas, porém 2 não con-
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seguiram participar devido à problemas pessoais. Determine a razão entre o número de participantes e o total de pessoas esperadas para essa reunião.
3. Calcule 5% de R$ 850,00.
4. Dentre os 1250 médicos que participam de um congresso, 48% são mulhe-res. Dentre as mulheres, 9% são pediatras. Quantas mulheres pediatras partici-param desse congresso?
5. O preço de certa mercadoria sofre um reajuste de 15%. Supondo que o pre-ço da mercadoria era de R$ 500,00 calcule o reajuste sofrido.
6. Verifique se os seguintes números formam uma proporção:
a. 3, 4, 6 e 8 b. 12, 15, 4 e 3 c. 6, 9, 12 e 27
7. Pedro e Marcos trabalham em uma fábrica. Pedro recebe R$ 900,00 ao mês e Mar-cos recebe R$ 1.200,00. Determine a razão entre os salários de Pedro e de Marcos.
Fórum - Potenciação, radiciação, razão, porcentagem e proporção.
Nesta unidade foram estudados vários assuntos básicos da matemática. Agora que você já tem um conhecimento do assunto e de algumas aplicações faça uma pesquisa na Internet (ou em outros meios - Jornais - Revistas) e troque informações com seu tutor e seus colegas sobre:
“A utilização das potências, raízes, razão, porcentagem e proporção no cotidiano”.
Vamos lá.....participe!
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 20
BIBLIOGRAFIA DE REFERÊNCIA:
GIOVANNI, José Ruy; BONJORNO, José Roberto; GIOVANNI JR, José Ruy. Matemática Fundamental – Uma nova abordagem. São Paulo: FTD, 2002. Volume único.
IEZZI, Gelson; DOCE, Osvaldo; DEGENSZAJN, David; PÉRIGO, Roberto. Matemática. São Paulo: Atual, 2002. Volume único.
DANTE, Luís Roberto. Matemática – Contexto e Aplicações. São Paulo: Ática, 2003. 3V.
PAIVA, Manoel. Matemática. Coleção Base. São Paulo: Moderna, 1999. Volume único.
SMOLE, Kátia Cristina Stocco; DINIZ, Maria Ignez de Souza Vieira. Matemática Ensino Médio. São Paulo: Saraiva, 2005. 3V.
BARRETO FILHO, Benigno; SILVA, Cláudio Xavier da. Matemática Aula por Aula . São Paulo: FTD, 2003. 3V.
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UNIDADE 2 – EQUAÇÃO DO 1º GRAU E EQUAÇÃO DO 2º GRAU
Objetivos da aula
Nesta unidade vamos dar continuidade aos estudos com dois assuntos bastante interessantes da Matemática: equação do 1º grau e equação do 2º grau. Vamos desenvolvê-los apresentando primeiramente algu-mas definições, em seguida suas propriedades e alguns exemplos e por fim os exercícios. Bom estudo!
Equação do 1o grau
O estudo das equações objetiva determinar o valor de algo desconhecido, nor-malmente representado por uma ou mais variáveis ou incógnitas.
Vamos analisar a seguinte situação:
Observe a balança:
A balança está equilibrada. Em um dos pratos temos um peso de 14 Kg. No outro prato temos dois pacotes de arroz e um peso de 2 Kg. Qual o peso de cada pacote de arroz?
Vamos tentar resolver este problema juntos:
a) Use a variável “x” para indicar cada pacote de arroz e escreva uma sentença matemática que expresse a situação da balança em equilíbrio.
2x + 2 = 14 (obs.: lembre-se de que a igualdade representa a balança em equilíbrio)
b) Agora vamos tentar obter o valor de “x” levando-se em consideração que a
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 22
Resp.: cada pacote de arroz pesa 6 Kg.
O número 6 é chamado raiz (ou solução) da equação de tal modo que quando colocado no lugar da incógnita, transforma a equação em uma sentença verdadeira.
balança deve permanecer em equilíbrio.
As propriedades matemáticas que me permitem realizar este processo de re-solução são as seguintes:
Tendo uma sentença matemática expressa por uma igualdade (uma equação) pode-se:
• Adicionar ou subtrair valores iguais a ambos os membros de uma equação que a igualdade continua sendo válida. (A balança continua em equilíbrio).
• Pode-se multiplicar ou dividir ambos os membros de uma equação por um mesmo valor diferente de zero que a igualdade continua sendo válida. (A ba-lança continua em equilíbrio).
Desse modo, temos:
Ao resolver uma equação com uma incógnita, procuramos deixar os termos que contêm a incógnita no primeiro membro e os demais no segundo mem-bro. Quando chegamos a uma equação da forma
em que “a” e “b” são números reais conhecidos e , dizemos que se trata de uma equação do 1o grau.
Na equação , temos
e-Tec BrasilMatemática Básica 23
Na equação , temos:
“x” é a incógnita;
“a” é o coeficiente;
“b” é o termo independente.
sendo , a raiz é .
Uma equação com uma incógnita “x” é denominada equação do 1o grau, se puder ser reduzida através de operações elementares à forma , em que “a” e “b” são números reais e .
Exemplos:
a) 5x = 17 temos: a = 5 e b = 17
b) -2x = 23 temos: a = 5 e b = 17
Observe que, se a = 0, a equação fica reduzida a (não é equação de 1o grau) e, nesse caso, se , a equação é impossível e se , a equação é indeterminada.
De modo prático:
Vamos resolver juntos as equações abaixo de modo mais prático:
S = {3}
a)
Técnico em Administração24
b)
c)
S = {14}
S = {-2}
Primeiramente vamos multiplicar os dois membros da equação pelo mmc (mí-nimo múltiplo comum) entre os denominadores 3, 2, 4 e 12 que no caso é 12.
Vejamos alguns problemas que recaem em equação do 1º grau
1. Um carpinteiro cortou um caibro de 11m de comprimento em dois pedaços. Um dos pedaços tem 1m a menos que o dobro do outro. Qual é a medida do maior pedaço?
Resolução:
Chamamos de “x” o menor pedaço, assim o maior pedaço será representado por 2x – 1 (o dobro do menor pedaço menos 1m). Sabendo que o caibro tem 11m de comprimento chegamos à seguinte equação do 1º grau:
menor pedaço + maior pedaço = 11m
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Assim o pedaço menor tem 4m e o pedaço maior (2x – 1) tem 2.4 – 1 = 7m
2. A população de uma cidade “A” é o triplo da população da cidade “B”. Se as duas cidades juntas têm uma população de 100.000 habitantes, quantos habi-tantes têm a cidade B?
Resolução:
Chamamos de “x” a população da cidade “B”. Desse modo a população da ci-dade “A” fica representada por 3x (o triplo da cidade “B”). Assim, chegamos à seguinte equação:
Resposta: A cidade “B” tem 25.000 habitantes e a cidade “A” possui 75.000 ha-bitantes.
3. Carlos, Eduardo e André receberam juntos por um trabalho R$ 205,00. Carlos recebeu R$ 3,00 a mais do que Eduardo, e André recebeu R$ 15,00 a menos do que o triplo que Carlos. Quanto recebeu cada um?
Resolução:
Eduardo: x
Carlos: x + 3
André: 3.(x + 3) – 15
Eduardo + Carlos + André = 205
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Assim,
Eduardo recebeu R$ 41,60
Carlos recebeu 41,60 + 3,00 = R$ 44,60
André recebeu 3.(44,60) -15,00 = 133,80 – 15,00 = R$ 118,80
4. Calcule o valor de “x” na seguinte proporção:
Resolução: para resolver você deve lembrar-se da propriedade fundamentas das proporções (veja unidade 1).
Equação do 2° grau
Toda equação da forma ax² + bx + c = 0, em que “a”, “b” e “c” são núme-ros reais (coeficientes da equação) e a = 0 é chamada de uma equação do 2° grau na incógnita “x”.
Quando o coeficiente “b” ou “c” é igual a zero, a equação é dita incom-pleta:
ax² + bx = 0 (neste caso c = 0) ou
ax² + c = 0 (neste caso b = 0).
A resolução (encontrar as raízes) de uma equação do 2° grau é feita atra-
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(delta), também chamado de discriminante da equação, nos diz se a equa-ção terá solução real ou não e o número de soluções. Assim:
se > 0 , então a equação admite duas soluções reais e distintas;
se = 0 , então a equação admite duas soluções reais e iguais;
se < 0 , então a equação não tem solução real.
Vamos exemplificar:
Encontre as raízes das seguintes equações do 2° grau no conjunto dos números reais ):
a) 4y² - 25 = 0
Observe que esta é uma equação incompleta com b = 0 e pode ser resolvi-da isolando “y” no primeiro membro da equação. Não tem necessidade da utilização da Fórmula de Bháskara.
b) x² + 7x = 0
Observe que esta é uma equação incompleta com c = 0 e pode ser re-solvida usando fatoração (fator comum em evidência). Também não tem necessidade da utilização da Fórmula de Bháskara.
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Perceba que “x” é o fator comum e que se o produto de dois números reais é igual a zero então pelo menos um dos fatores é igual a zero. Assim temos:
c) x² - 7x + 10 = 0
Observe que esta é uma equação completa com a = 1, b = -7 e c = 10. Vamos resolvê-la usando a Fórmula de Bháskara.
d) 3x² + 5x + 6 = 0
Observe que esta é uma equação completa com a = 3, b = 5 e c = 6. Vamos resolvê-la usando a Fórmula de Bháskara.
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Perceba que < 0 (negativo), portanto a equação não admite solução real.
Conjunto Solução S = (conjunto vazio)
e) t² - 10t +25 = 0
Observe que esta é uma equação completa com a = 1, b = -10 e c = 25. Vamos resolvê-la usando a Fórmula de Bháskara.
Perceba que = 0, portanto a equação terá duas raízes reais e iguais.
Terminamos aqui nossos estudos sobre equações do 1º grau e equações do 2º grau. Está na hora de você praticar. Bom trabalho!
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 30
Hora de Praticar.....Exercícios
1. Resolva as seguintes equações do 1º grau dentro do conjunto dos núme-ros reais:
a) 5x + 1=36
b) 7x = 4x + 5
c) 9x – 7 = 5x + 13
d) 2(2x -1) – 6(1 – 2x) = 2 ( 4x – 5)
e)
2. Exercícios: Sendo , resolva as equações abaixo indicando o seu conjunto solução.
a)
b)
c)
d)
e)
EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO1)Subtraindo 25 de um certo número obtemos 11. Qual é esse número?
2)Qual o número que adicionado a 15 é igual a 31?
3)O triplo de um número menos 7 é igual a 80. Qual é esse número?
4)A soma de dois números é igual a 50. O número maior é o quádruplo do número menor. Calcule os números.
5)A soma de um número real positivo e o seu quadrado dá 30. Qual é esse número?
e-Tec BrasilMatemática Básica 31
Fórum – Equação do 1º grau e equação do 2º grau
Nesta unidade estudamos as equações do 1º grau e do 2º grau. Espero que você tenha gostado do assunto. Faça as suas pesquisas e discuta com seus colegas e com seu tutor os seguintes assuntos:
“Aplicações das equações do 1º grau e do 2º grau”
“Existe outra forma de resolver equação do 2º grau que não foi apresentada?”
Vamos lá: pesquise, participe, troque as informações
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 32
BIBLIOGRAFIA DE REFERÊNCIA:
GIOVANNI, José Ruy; BONJORNO, José Roberto; GIOVANNI JR, José Ruy. Matemática Fundamental – Uma nova abordagem. São Paulo: FTD, 2002. Volume único.
IEZZI, Gelson; DOCE, Osvaldo; DEGENSZAJN, David; PÉRIGO, Roberto. Matemática. São Paulo: Atual, 2002. Volume único.
DANTE, Luís Roberto. Matemática – Contexto e Aplicações. São Paulo: Ática, 2003. 3V.
PAIVA, Manoel. Matemática. Coleção Base. São Paulo: Moderna, 1999. Vo-lume único.
SMOLE, Kátia Cristina Stocco; DINIZ, Maria Ignez de Souza Vieira. Matemá-tica Ensino Médio. São Paulo: Saraiva, 2005. 3V.
BARRETO FILHO, Benigno; SILVA, Cláudio Xavier da. Matemática Aula por Aula . São Paulo: FTD, 2003. 3V.
e-Tec BrasilMatemática Básica 33
Objetivos da aula
Nesta unidade estudaremos dois temas muito importantes da ma-temática e muita aplicabilidade: Função do 1º grau e Função do 2º grau. Vamos desenvolvê-los apresentando um problema introdutó-rio, as definições (formalizando o conceito), em seguida suas proprie-dades e alguns exemplos e por fim os exercícios. Bom estudo!
UNIDADE 3 – Função do 1º Grau e Função do 2º Grau
Função do 1o grau ou Função Afim
Introdução:
Problema: A remuneração de um vendedor de uma loja de camisas (seu salário) é feita em duas parcelas: uma fixa, no valor de R$ 500,00 e a outra variável, correspondente a uma comissão de 12% sobre o valor total de vendas realizadas no mês.
Chamando de “x” o valor total das vendas no mês e de “R(x)” a remunera-ção mensal do vendedor, temos:
R(x) = 500 + 0,12x obs.: 12% = 0,12
Assim, por exemplo: se o vendedor atingir vendas no valor de R$ 6.250,00 no mês, sua remuneração será de R$ 1.250,00. Veja:
R(x) = 500 + 0,12.6250,00
R(x) = 500 + 750
R(x) = 1250
Notamos que a remuneração mensal do vendedor, “R(x)” é calculada de acordo com o valor total de vendas realizadas no mês, ou seja, a remuneração é calcula-da em função do valor total de vendas no mês. Desse modo podemos pensar na seguinte tabela, supondo alguns valores totais de venda no mês.
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 34
Mês
Janeiro 2.000,00 740,00
947,60
4.240,00 1.008,80
1.208,80
3.730,00
5.900,00
Fevereiro
Março
Abril
Valor Total de Vendas (R$) Remuneração Mensal (R$)
Faça seus cálculos e verifique os dados da tabela acima.
Assim, chegamos a seguinte definição:
Chamamos função polinomial do 1o grau ou afim a qualquer função f:
definida por f(x) = ax + b, onde os coeficientes “a” e “b” são nú-meros reais e a = 0.
“a” é o coeficiente angular.
“b” é o coeficiente linear.
Exemplos:
• f(x) = 2x + 6, onde a = 2 e b = 6
• f(x) = - 3x , onde a = -3 e b =
• f(x) = 2x, onde a = 2 e b = 0
R R
Representação gráfica de uma função do 1o grauA representação gráfica de uma função do 1o grau, y = ax + b, pode ser feita seguindo os seguintes passos:
• Atribui-se alguns valores para “x” e calculam-se os correspondentes valo-res de “y”, organizando-os em uma tabela.
• Localizam-se no plano cartesiano os pontos (x, y) e traçando a reta que
e-Tec BrasilMatemática Básica 35
passa por eles.
Exemplo:
a) Vamos construir o gráfico da função f: definida por: y = 2x – 1
1° passo: tabela (atribuímos aqui os seguintes valores para x: -2, -1, 0, 1 e 2).
R R
x
-2
-1
0
1
2
y = 2x - 1 Ponto (x,y)
(-2, -5)
(-1, -3)
( 0, -1)
( 1, 1)
( 2, 3)
y = 2.(-2) -1 = - 4 - 1= -5
y = 2.(-1) -1 = - 2 - 1= -3
y = 2.( 0) -1 = 0 - 1= -1
y = 2.( 1) -1 = 2 - 1= 1
y = 2.( 2) -1 = 4 - 1= 3
2° passo: marcando pontos no referencial cartesiano e traçando a reta
Observe que o gráfico da função y = 2x – 1 é crescente, ou seja, para quais-quer elementos x1 e x2 do domínio de uma função f (-2, -1, 0, 1, 2), com x1 < x2, temos f(x1) < f(x2). De modo prático se o coeficiente a > 0
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 36
x
-2
-1
0
1
2
y = -3x + 1 Ponto (x,y)
(-2, 7)
(-1, 4)
( 0, -1)
(1, -2)
(2, -5)
y = -3.(-2) +1 = 6 +1= 7
y = -3.(-1) +1 = 3 +1= 4
y = -3.( 0) +1 = 0 +1= 1
y = -3.( 1) +1 = -3 +1= -2
y = -3.( 2) +1 = -6 +1= -5
então a função do 1° grau é crescente (no caso a = 2).
b) Vamos construir o gráfico da função f: definida por: y = - 3x + 1
1° passo: tabela (atribuímos, aqui, os seguintes valores para x: -2, -1, 0, 1 e 2).
2° passo: marcando pontos no referencial cartesiano e traçando a reta
Observe que o gráfico da função y = -3x + 1 é decrescente, ou seja, para quaisquer elementos x1 e x2 do domínio de uma função f (-2, -1, 0, 1, 2), com x1 < x2, temos f(x1) > f(x2). De modo prático se o coeficiente a < 0 então a função do 1° grau é decrescente (no caso a = -3).
e-Tec BrasilMatemática Básica 37
Considerações importantes:
1. Lembrando que o gráfico de uma função do 1º grau é uma reta, observa-mos que seu gráfico pode ser feito com base em apenas dois pontos.
2. O ponto onde o gráfico (reta) intercepta o eixo “x” é a raiz (ou zero) da função do 1º grau.
Características importantes da função do 1o grau (Resumo)
Conjunto domínio: o domínio da função do 1o grau é o conjunto dos números reais: D(f ) = R .
Conjunto imagem: o conjunto imagem da função do 1o grau é o conjunto dos números reais: Im(f ) = R .
Coeficiente angular: o coeficiente “a” é denominado coeficiente angular.
Coeficiente linear: o coeficiente “b” é denominado coeficiente linear.
A função do primeiro grau é crescente em R quando a > 0 e decrescente em quando a < 0.
Exemplos:
a. Para a função f(x) = 2x + 4:
• o coeficiente angular “a” é o número 2
• o coeficiente linear “b” é o número 4
Como a > 0, a função é crescente em R .
Casos particulares
Função linear: a função polinomial do 1o grau em que o termo “b” é nulo (b = 0) passa a ser chamada de função linear e tem a forma: f(x) = ax.
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 38
Exemplos:
• y = 3x
• y =
• y = x
• y =
Função identidade: a função polinomial do 1o grau em que o termo “b” é nulo (b = 0) e a = 1 passa a ser chamada de função identidade e tem a forma f(x) = x e a oposta da função identidade f(x) = -x.
Função Constante: Caso o termo a seja nulo (a = 0) na expressão f(x) = ax + b e b ,a função do 1o grau, passa a ser chamada função constante e tem a forma f(x) = b.
Exemplos:
• f(x) = 5
• f(x) =
• y = 0
Raiz ou zero da função polinomial do 1o grau
Dada a função do 1° grau y = f(x) = ax + b, chama-se raiz ou zero da função o valor de “x” que anula a função. Relembrando, graficamente a raiz é o ponto onde o gráfico intercepta o eixo x. Vejamos a forma de cálculo da raiz da fun-ção do 1º grau.
Sendo y = f(x) = ax + b, com a = 0, temos:
“x” é zero ou raiz de “f” f(x) = 0
R
e-Tec BrasilMatemática Básica 39
De modo prático: igualamos a zero e resolvemos a equação do 1° grau.
Obs.: a função do 1o grau tem uma só raiz.
Exemplo:
Seja a função y = 3x – 27.
Para obtermos sua raiz ou zero, faremos y = 0.
Assim, 9 é a raiz da função y = 3x -27.
Exercícios: vamos treinar juntos.......
Considerando a função f(x) = 3x + 1, determinar:
a. os coeficientes angular e linear
Resposta:
coeficiente angular: a = 3.
coeficiente linear: b = 1
b. se a função é crescente ou decrescente
Resposta:
A função é crescente, pois a = 3 (positivo).
c. f(2) e f(-3)
Resposta: basta substituir “x” pelo valor dado na função.
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 40
d. representação gráfica
Resposta: como já vimos, o gráfico de uma função do 1º grau é uma reta e para construí-lo bastam dois pontos quaisquer, por exemplo, 0 e 1.
Temos a tabela:
x
0
1
(0, 1)
(1, 4)
y = 3x +1 Ponto (x, y)
y = 3.(0) + 1= 0 + 1 = 1
y = 3.(1) + 1 = 3 +1 = 4
Gráfico:
e-Tec BrasilMatemática Básica 41
e. a raiz.
Resposta: igualando a zero
Função quadrática ou do 2º grau
Introdução:
O gráfico de uma função do 2º grau é uma curva plana denominada de pará-bola. A parábola é composta por dois ramos simétricos em relação a uma reta chamada de eixo de simetria. O ponto “V” da parábola é chamado de Vértice da parábola. Veja a figura abaixo.
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 42
A parábola pode ser notada em várias situações, por exemplo:
• na antena parabólica;
• no lançamento de uma bola;
• no farol do carro: quando acendemos o farol, os raios de luz provenientes da lâmpada incidem num espelho parabólico e são refletidos paralelamente ao eixo de simetria.
Definição:
Chama-se função quadrática ou função do 2º grau a função f:
que associa a cada número real “x”, o número real y = ax2 + bx + c, com “a”, “b” e “c” reais e a = 0.
Exemplos:
• f(x) = 2x2 + 5x + 6, onde a = 2, b = 5 e c = 6;
• y = 3x² - x – 2 , onde a = 3, b = -1 e c = -2;
• f(x) = - x2 + x – 1, onde a = - 1, b = 1 e c = - 1;
• f(x) = x2 + , onde a = , b = 0 e c =
Como já vimos, o gráfico de uma função quadrática é representado por uma curva à qual damos o nome de parábola.
Vamos esboçar o gráfico das seguintes funções quadráticas:
a) y = x2 – 2x – 3
Para isso, atribuímos valores para “x” e obtemos valores para “y”, organizando--os com o auxílio de uma tabela.
R Rg
Gráfico da função quadrática
e-Tec BrasilMatemática Básica 43
x y = x² - 2x – 3 Ponto (x,y)
(-2, 5)
(-1, 0)
(0, -3)
(1, -4)
(2, -3)
(3, 0)
(4, 5)
y = (-2)² - 2.(-2) – 3 = 4 + 4 – 3 = 5
y = (-1)² - 2.(-1) – 3 = 1 + 2 – 3 = 0
y = (0)² - 2.(0) – 3 = 0 + 0 – 3 = -3
y = (1)² - 2.(1) – 3 = 1 - 2 – 3 = - 4
y = (2)² - 2.(2) – 3 = 4 - 4 – 3 = -3
y = (3)² - 2.(3) – 3 = 9 - 6 – 3 = 0
y =(4)² - 2.(4) – 3 = 16 - 8 – 3 = 5
-1
-2
0
1
2
3
4
Veja o gráfico representado no plano cartesiano.
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 44
x y = - x² + 2x + 8 Ponto (x,y)
(-2, 0)
(-1, 5)
(0, 8)
(1, 9)
(2, 8)
(3, 5)
(4, 0)
y = - (-2)² + 2.(-2) + 8 = - 4 - 4 + 8 = 0
y = - (-1)² + 2.(-1) + 8 = - 1 - 2 + 8 = 5
y = - (0)² + 2.(0) + 8 = 0 + 0 + 8 = 8
y = - (1)² + 2.(1) + 8 = - 1 + 2 + 8 = 9
y = - (2)² + 2.(2) + 8 = - 4 + 4 + 8 = 8
y = - (3)² + 2.(3) + 8 = - 9 + 6 + 8 = 5
y = - (4)² + 2.(4) + 8 = - 16 + 8 + 8 = 0
-1
-2
0
1
2
3
4
b) y = - x² + 2x + 8
Construímos a tabela:
Veja o gráfico:
e-Tec BrasilMatemática Básica 45
Obs.: os valores atribuídos a “x” são aleatórios, entretanto, para uma boa vi-sualização da parábola escolhemos valores de “x” em torno da posição “x” do vértice (no caso dos itens a e b ) como veremos mais adiante.
Relação entre a concavidade de uma parábola e o coeficiente “a”
O gráfico de uma função quadrática é sempre uma parábola e essa parábola terá a concavidade voltada para cima quando a > 0 (exemplo a) e terá a conca-vidade voltada para baixo quando a < 0 (exemplo b).
Exemplos:
Determine a concavidade do gráfico das seguintes funções quadráticas (parábolas):
a) y = x² - 2x - 3 resposta: concavidade voltada para cima a = 1.
Para mais detalhes veja o gráfico do exemplo a.
b) y = - x² + 2x + 8 resposta: concavidade voltada para baixo a = -1.
c) y = - 2x² + 5x – 7 resposta: concavidade voltada para baixo a = -2.
d) y = resposta: concavidade voltada para cima a =
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 46
Raízes ou zeros da função quadrática
Para encontrarmos as raízes (ou zeros) da função quadrática, fazemos ax2 + bx + c igual a zero, isto é, y = f(x) = 0. Em algumas situações não é possível encon-trar raízes reais para a função do 2º grau. Você verá mais adiante.
Para fazer referência a essas raízes, costumamos usar símbolos tais como x’ e x” ou x1 e x2.
Então, se y = 0, temos que ax2 + bx + c = 0.
A fórmula resolutiva da equação do 2º grau, conhecida como Fórmula de Bháskara nos fornece x’ = e x” = , mas devemos considerar os
casos em que o discriminante ( ) seja:
• > 0
Neste caso a função tem raízes reais e diferentes, portanto a parábola determi-na dois pontos distintos no eixo dos “x”: (x’, 0) e ( x”, 0).
• = 0
Neste caso a função tem raízes reais e iguais : x’ = x”, portanto a parábola tan-gencia o eixo dos “x”.
e-Tec BrasilMatemática Básica 47
• < 0
Neste caso a função não tem raízes reais, portanto a parábola não determina nenhum ponto no eixo dos x.
Vértice da Parábola
O vértice da parábola pertence ao eixo de simetria. As coordenadas do vértice são dadas pelas seguintes fórmulas:
Vamos fazer um estudo do vértice:
o Se a parábola está voltada para cima (a > 0), então o vértice é um ponto de mínimo da função é o menor valor que a função atinge é dado pelo .
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 48
o Se a parábola está voltada para baixo (a < 0), então o vértice é um ponto de máximo da função é o maior valor que a função atinge é dado pelo .
Exemplo:
1. Faça um esboço do gráfico da função y = x² - 6x +5 determinando:
a) as raízes
Resposta: as raízes são 1 e 5
b) as coordenadas do vértice;
e-Tec BrasilMatemática Básica 49
c) a classificação do vértice (ponto de máximo ou mínimo);
O vértice é um ponto de mínimo da função, pois a = 2 (positivo) e o menor valor que a função atinge é .
d) intersecção da curva com o eixo y.
A parábola intercepta o eixo x no ponto (0, c) = (0, 5)
Vejamos o gráfico:
2. O custo diário da produção de uma indústria de aparelhos de telefone é dado pela função C(x) = x² - 86x + 2.500, onde “C(x)” é custo em reais e “x” é o número de unidades fabricadas. Pergunta-se:
a. Quantos aparelhos devem ser produzidos diariamente para que o custo seja mínimo?
Resposta:
A função custo “C(x)” é do 2º grau com coeficiente a = 1 (positivo), então a pará-bola terá concavidade voltada para cima e o vértice será um ponto de mínimo da função “C(x)”. Desse modo o número de aparelhos produzidos com custo
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 50
mínimo será dado por:
b. Qual é o valor mínimo do custo?
Resposta:
O valor mínimo do custo será dado por
Custo mínimo é de R$ 651,00.
Hora de Praticar
Exercícios
1. Considere a função do 1º grau h(x) = 4x – 20 e determine:
a. os coeficientes angular e linear;
b. se a função é crescente ou decrescente;
c. h(2) e f(-6);
d. a raiz;
e. representação gráfica.
2. Com relação à função y = -x² + x + 6 determine:
a. as raízes;
b. as coordenadas do vértice;
c. a concavidade da parábola;
d. se o vértice é ponto de máximo ou mínimo;
e-Tec BrasilMatemática Básica 51
e. a intersecção da parábola com o eixo y;
f. faça um esboço do gráfico.
3. Na produção de um determinado objeto uma empresa gastou R$ 400,00 com o molde da peça e mais R$ 2,00 por peça produzida. Nessa situação determine:
a. Chamando de “x” o número de peças produzidas e “C(x)” a função custo, en-contre “C(x)”;
b. Calcule o custo para produzir 300 peças.
4. Sabe-se que, sob certo ângulo de tiro a altura atingida por uma bala, em me-tros, em função do tempo, em segundos, é dada por h(t) = -20t² + 200t. Nessa situação, pergunta-se:
a. Qual a altura máxima atingida pela bala?
b. Em quanto tempo após o tiro a bala atinge a altura máxima?
Fórum - Função do 1º grau e Função do 2º GrauTerminamos nossos estudos sobre função do 1º e função do 2º grau. Você deve ter encontrado algumas situações onde usamos as funções do 1º e do 2º graus. Agora é hora de você pesquisar e compartilhar com seus colegas.
“Dê um exemplo prático do uso de funções do 1º e do 2º grau. Será que existe função do 1º grau em uma padaria, por exemplo?”
Vamos lá: pesquise, participe, troque as informações.........
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 52
BIBLIOGRAFIA DE REFERÊNCIA:
GIOVANNI, José Ruy; BONJORNO, José Roberto; GIOVANNI JR, José Ruy. Matemática Fundamental – Uma nova abordagem. São Paulo: FTD, 2002. Volume único.
IEZZI, Gelson; DOCE, Osvaldo; DEGENSZAJN, David; PÉRIGO, Roberto. Matemática. São Paulo: Atual, 2002. Volume único.
DANTE, Luís Roberto. Matemática – Contexto e Aplicações. São Paulo: Ática, 2003. 3V.
PAIVA, Manoel. Matemática. Coleção Base. São Paulo: Moderna, 1999. Volume único.
SMOLE, Kátia Cristina Stocco; DINIZ, Maria Ignez de Souza Vieira. Matemática Ensino Médio. São Paulo: Saraiva, 2005. 3V.
BARRETO FILHO, Benigno; SILVA, Cláudio Xavier da. Matemática Aula por Aula . São Paulo: FTD, 2003. 3V.
e-Tec BrasilMatemática Básica 53
Objetivos da aula
Nesta unidade estudaremos dois temas muito importantes da ma-temática e de muita aplicabilidade: Exponencial e Logaritmo. Vamos desenvolvê-los apresentando as definições (formalizando o conceito), em seguida suas propriedades e alguns exemplos e por fim os exercí-cios e aplicações. Bom estudo!
UNIDADE 4 – Exponencial e Logaritmo
ExponencialPara iniciar os estudos referentes a esta unidade convém ao aluno repassar a unidade 1 referente a potências e radicais.
i. Conceituação
Chama-se função exponencial de base “a”, a uma função f de , tal que , onde a é um número real dado, a >0 e .
Exemplos: a) b) c) d)
ii. Gráfico da função exponencial
a) Vamos construir o gráfico da função exponencial
Atribuímos valores a “x” e montamos a seguinte tabela:
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 54
x
y =
y =
y =
y =
y =
y =
y =
-2
-3
-1
0
1
2
3
Assim, temos o seguinte gráfico:
Observe que neste caso a função é crescente
e-Tec BrasilMatemática Básica 55
b) Vamos construir o gráfico da função exponencial
Atribuímos valores a “x” e montamos a seguinte tabela:
x
-2
-3
-1
0
1
2
3
Assim, temos o seguinte gráfico:
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 56
Observe que neste caso a função é decrescente (
De modo geral, podemos concluir que, sendo tem-se:
a) Se a > 1, tem-se uma função crescente (exemplo a).
b) Se 0< a < 1, tem-se uma função decrescente (exemplo b).
c) Se x = 0 tem-se f(0) = 1, isto é, o gráfico sempre intercepta o eixo y no ponto (0,1).
Veja os gráficos das funções
representados em um mesmo referencial cartesiano:
xaxf =)(
Observe que todos gráficos passam pelo ponto (0, 1).
iii. Equação Exponencial
Definição: toda equação em que a incógnita aparece como expoente de uma ou mais potências de base positiva e diferente de 1 é chamada de equação exponencial.
Exemplos:
e-Tec BrasilMatemática Básica 57
A resolução de uma equação exponencial baseia-se na seguinte propriedade:
Exemplos:
Resolva as seguintes equações exponenciais:
a)
Vamos utilizar a decomposição em fatores primos do número 8 para obtermos bases iguais e aplicar a propriedade descrita acima.
Assim, temos:
b)
Neste exemplo, vamos decompor os números 125 e 625.
Assim, temos
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 58
Vejamos algumas aplicações das funções exponenciais:
1) O número de bactérias de uma cultura, “t” horas após o início de certo ex-perimento, é dado pela expressão . Nessas condições, quanto tempo após o início do experimento a cultura terá 38.400 bactérias?
Resolução
Como temos
Resposta: Teremos 38.400 bactérias após 12,5 horas (12h 30min) do inicio do experimento.
2) Chamamos de montante “M” a quantia que uma pessoa deve receber após aplicar um capital “C”, a juros compostos, a uma taxa “i” (decimal) durante um tempo “t”. O montante pode ser calculado pela fórmula . Supondo que o capital aplicado é de R$ 200.000,00 a uma taxa de 12% ao ano durante 3 anos, qual o montante no final da aplicação?
e-Tec BrasilMatemática Básica 59
Resolução:
Dados: Capital: C = 200.000,00
Taxa: i = 12% = 0,12 (usar a forma decimal)
Período: t = 3 anos.
Resposta: o montante no final da aplicação será de R$ 280.985,60
Logaritmos1. Definição:Sejam “a” e “b” números reais positivos e b ≠ 1. Chama-se logaritmo de “a” na base “b’ o expoente “x” tal que
Onde : “a” é o logaritmando;
“b” é a base;
“x” é o logaritmo de “a” na base “b”.
Exemplo: Calcule os seguintes logaritmos.
Resolução:
Obs.: lembre-se de que 8 = 2³ (decomposição em fatores primos)
então
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 60
a)
Resolução:
Obs.: lembre-se de que
então
c)
Resolução:
Obs.: lembre-se da potência de expoente negativo (unidade 1).
então
d)
obs.: quando a base do logaritmo for 10 podemos omiti-la. Assim
Resolução:
Então
Propriedades dos logaritmos
a)
b)
c) = com
d)
e-Tec BrasilMatemática Básica 61
e) com N > 0, M > 0, a > 0 e
f ) Mudança de base
com as condições de existência dos logaritmos respeitadas.
Exemplo
Sabendo que log 2 = 0,3010 e log3 = 0,4771, aplique as propriedades dos logaritmos e calcule:
Assim
Temos
Neste caso precisamos recorrer a uma mudança de base, já que os dados estão na base 10.
Equações Logarítmicas São equações em que a incógnita se apresenta no logaritmando ou na base de um logaritmo. Exemplo
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 62
Para resolvê-las usamos a propriedade (b) dos logaritmos verificando sempre a condição de existência (CE) dos logaritmos, vejamos:
Resolva as seguintes equações logarítmicas
a)
CE. x > 0
b)
CE
Assim, concluímos pela CE que x > 0 e x ≠ 1 e resolvemos como segue.
c)
CE
Assim, concluímos que pela CE x > 1. (intersecção entre as duas CE) e podemos resolver usando a propriedade ( c ) dos logaritmos (log do produto é igual ao log da soma).
e-Tec BrasilMatemática Básica 63
Função Logarítmica
Considere a função exponencial , com A sua inversa chama-se função logarítmica e indica-se por:
Gráfico da Função Logarítmica
Para construir o gráfico da função logarítmica atribuímos valores reais positi-vos a “x” e calculamos “y” em seguida montamos o gráfico em um referencial cartesiano. Veja os exemplos:
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 64
x
a)
48
É fuma função crescente em todo o seu domínio.
e-Tec BrasilMatemática Básica 65
b) x
48
É uma função decrescente em todo o seu domínio.
Vejamos uma aplicação:
A quantia de R$ 20.000,00 foi aplicada a uma taxa de 1% ao mês (no regime de juros compostos). Utilize as fórmulas apresentadas na aplicação 2 (função exponencial) e uma calculadora científica.
a) Qual será o saldo no final de 3 meses?
Dados: Capital: C = 20.000,00
Taxa: i = 1% = 0,01 (usar a forma decimal)
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 66
Período: t = 3 meses.
Resp.: ao final de 3 meses o montante será de R$ 20.606,02
b) Por quantos meses deve ser feita a aplicação para que o saldo seja de R$32.210,20.
Dados: Capital: C = 20.000,00
Taxa: i = 1% = 0,01
Montante: M = 32.210,20
Período: t
Resp.: a aplicação deve ser feita por um período de 48 meses.
e-Tec BrasilMatemática Básica 67
Hora de Praticar
Exercícios:1. Classifique as seguintes funções exponenciais em crescente ou decrescente
a.
b.
2. Resolva as equações exponenciais:
a.
b.
3. O número de bactérias de uma cultura, “t” horas após o início de certo expe-rimento é dado pela expressão . Nessas condições, determine:
a. A população inicial de bactérias (t = 0);
b. A população de bactérias após 2 horas de experimento;
c. Quanto tempo após o início do experimento, a cultura terá 64.800 bactérias?
4. Uma substância se decompõe aproximadamente segundo a lei , em que “k” é uma constante, “t” indica o tempo (em minutos) e “Q(t)” indica a quantidade de substância (em gramas) no instante “t”.
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 68
Considerando-se os dados desse processo de decomposição mostrados no gráfico, determine os valores de “k” e de “a”.
5. Classifique as seguintes funções logarítmicas em crescente ou decrescente:
a.
b.
6. Calcule os logaritmos:
a.
b.
7. Sendo
a.
b.
8. Resolva a equação logarítmica
9. A fórmula para o cálculo do Montante “M” de um capital “C” aplicado em um período “n” (dias, meses, anos,...) a uma taxa “i” por unidade de tempo é dada por , como visto no exemplo 2 (função exponencial). Encontre o tempo que um capital inicial de R$ 10.000,00 deve ser aplicado para se obter um montante de R$ 13.400,00 a uma taxa de 5% ao mês. (dados:
e-Tec BrasilMatemática Básica 69
Fórum - Exponencial e LogaritmoConcluímos nossos estudos sobre exponencial e logaritmos. Foi um assunto árduo, com muitas propriedades, mas depois de praticar você já deve estar mais habituado com esse tipo de cálculo. Agora é hora de você pesquisar e compartilhar com seus colegas.
“Procure aplicações da exponencial na biologia. Veja o que você pode acres-centar aos nossos estudos.”
“Procure também por aplicações dos logaritmos em terremotos por exemplo.”
Vamos lá: pesquise, participe, troque as informações
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 70
BIBLIOGRAFIA DE REFERÊNCIA:
GIOVANNI, José Ruy; BONJORNO, José Roberto; GIOVANNI JR, José Ruy. Matemática Fundamental – Uma nova abordagem. São Paulo: FTD, 2002. Volume único.
IEZZI, Gelson; DOCE, Osvaldo; DEGENSZAJN, David; PÉRIGO, Roberto. Matemática. São Paulo: Atual, 2002. Volume único.
DANTE, Luís Roberto. Matemática – Contexto e Aplicações. São Paulo: Ática, 2003. 3V.
PAIVA, Manoel. Matemática. Coleção Base. São Paulo: Moderna, 1999. Volume único.
SMOLE, Kátia Cristina Stocco; DINIZ, Maria Ignez de Souza Vieira. Matemática Ensino Médio. São Paulo: Saraiva, 2005. 3V.
BARRETO FILHO, Benigno; SILVA, Cláudio Xavier da. Matemática Aula por Aula . São Paulo: FTD, 2003. 3V.
e-Tec BrasilMatemática Básica 71
Objetivos da aula
Nesta unidade estudaremos os seguintes temas: Teorema de Pitágoras e Trigonometria no Triângulo Retângulo. A aplicabilidade do Teorema de Pitágoras e da Trigonometria está presente nos mais diversos cam-pos da ciência. Vamos desenvolvê-los apresentando as definições (for-malizando o conceito), em seguida suas propriedades e alguns exem-plos e por fim os exercícios e aplicações. Bom estudo!
UNIDADE 5 – Teorema de Pitágoras e Trigonometria no Triângulo Retângulo
Teorema de PitágorasIniciamos o estudo do Teorema de Pitágoras relembrando alguns concei-tos importantes:
• Triângulo retângulo: triângulo que possui um ângulo interno com medida igual a 90º (chamado ângulo reto);
• Hipotenusa: lado de um triângulo retângulo que se opõe ao ângulo reto;
• Catetos: lados de um triângulo retângulo que formam o ângulo reto.
Veja a figura:
Obs.: ângulo de 90º no
vértice A (ângulo reto)
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 72
Exemplo
Identifique a hipotenusa e os catetos nos seguintes triângulos retângulos:
a)
b)
c)
resposta: BC = hipotenusa
AB e AC = catetos
resposta: EF = hipotenusa
DE e DF = catetos
resposta: HI = hipotenusa
JH e JI = catetos
Agora que você já sabe identificar a hipotenusa e os catetos em um triângulo retângulo vamos enunciar o Teorema de Pitágoras:
“Em todo triângulo retângulo a soma das medidas dos quadrados dos catetos é igual ao quadrado da medida da hipotenusa
e-Tec BrasilMatemática Básica 73
Na figura acima temos:
a - representa a medida da hipotenusa;
b, c - representam as medidas dos catetos.
Exemplo:
Calcule o valor de “x” aplicando o Teorema de Pitágoras nos seguintes tri-ângulos retângulos:
a) Resolução:
b) Resolução:
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 74
c) Resolução:
Aplicação do Teorema de Pitágoras:
a. Diagonal de um quadrado.
Considere um quadrado de vértices ABCD, de lado medindo e de diagonal medindo “d” como mostra a figura abaixo.
Aplicando Pitágoras no , temos:
b. Altura de um triângulo equilátero.
Considere o triângulo equilátero ABC de lados medindo e de altura me-dindo . Quando traçamos a altura relativa à base , dividimos esta em duas partes iguais de medida . Veja a figura abaixo:
e-Tec BrasilMatemática Básica 75
Aplicando Pitágoras no , temos:
Exemplo:
a. Calcule a medida da diagonal de um quadrado de lado medindo 9 cm.
Usando a fórmula da diagonal do quadrado: , temos:
b. Encontre a altura do triângulo equilátero de lado medindo 8 cm.
Usando a fórmula da altura do triângulo equilátero: , temos:
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 76
Trigonometria no triângulo retângulo
Razões trigonométricas no triângulo retângulo
Num triângulo retângulo podemos estabelecer razões entre as medidas dos seus la-dos: catetos (que formam o ângulo reto) e hipotenusa (que se opõe ao ângulo reto).
Considere um triângulo “ABC” retângulo em “A” e um ângulo agudo “B” de me-dida , como mostra a figura a seguir:
Onde:
“a” é a medida da hipotenusa;
“b” é a medida do cateto oposto ao ângulo “α”;
“c” é a medida do cateto adjacente ao ângulo “α”.
Obs.: Todas as medidas devem estar na mesma unidade.
Assim, define-se:
• Razão 1 Seno de um ângulo agudo “α” (sen α)
Num triângulo retângulo, o seno de um ângulo é a razão entre as medidas do cateto oposto a esse ângulo e da hipotenusa.
e-Tec BrasilMatemática Básica 77
• Razão 2 Cosseno de um ângulo agudo (cos )
Num triângulo retângulo o cosseno de um ângulo agudo é a razão entre as medidas do cateto adjacente a esse ângulo e da hipotenusa.
• Razão 3 Tangente de um ângulo agudo (tg ).
Num triângulo retângulo a tangente de um ângulo agudo é a razão entre as medidas dos catetos oposto e do cateto adjacente a esse ângulo
Exemplos:
a) Considere o triângulo “ABC”, retângulo em “A” e determine sen , cos , tg , sen , cos e tg .
Com relação ao ângulo temos:
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 78
Com relação ao ângulo temos:
Obs.: Lembre-se o cateto oposto e o cateto adjacente dependem do ân-gulo em questão.
Os valores do seno, cosseno e da tangente dos ângulos agudos estão dis-postos em uma tabela de Razões Trigonométricas para facilitar cálculos. Aqui nós vamos reproduzir alguns valores. Você pode também usar uma calculadora científica para auxiliar nos cálculos.
Tabela de Razões Trigonométricas
Ângulos Seno Cosseno Tangente5º 0,087 0,996 0,087
0,1760,2680,3640,4660,5320,5770,7270,8391,0001,1921,4281,7322,7475,671
11,430
0,9850,9660,9400,9060,8830,8660,8090,7660,7070,6430,5740,5000,3420,1740,087
0,1740,2590,3420,4230,4690,5000,5880,6430,7070,7660,8190,8660,9400,9850,996
10º15º20º25º28º30º36º40º45º50º55º60º70º80º85º
Matemática Básica e-Tec Brasil79
Exemplo:
Calcule o valor de “x” em cada figura utilizando os dados da tabela acima:
Obs.: as figuras não estão em escala, são apenas representações de uma situ-ação problema.
a. Resolução: o lado 4 cm
corresponde a hipote-nusa e com relação ao ângulo de 28º, o lado de medida “x” é o cate-to oposto. Neste caso usamos seno para re-solver o problema
Resolução: o lado 10 cm
corresponde a hipote-nusa e com relação ao ângulo de 50º, o lado de medida “x” é o cateto ad-jacente. Neste caso usa-mos cosseno para resol-ver o problema
b.
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 80
Resolução: com relação ao ângulo
de 36º o lado de medida “x” é o cateto oposto e o lado de medida 20 cm é o cateto adjacente. Neste caso usamos a tangente para resolver o problema
Resolução: o lado 30 cm
corresponde a hipotenusa e com relação ao ângulo de “α”, o lado de medida 15 cm é o cateto oposto. Neste caso usamos seno para calcu-lar o ângulo “α”.
Resolução: com relação ao ângulo
de 30º o lado de medida “x” é o cateto adjacente e o lado de me-dida 40 cm é o cateto oposto. Neste caso usamos a tangente para calcular “x”.
c.
d.
e.
e-Tec BrasilMatemática Básica 81
Problema:
Uma pessoa com 1,60 m. de altura observa o topo do mastro de uma bandeira num ângulo de 400 com a horizontal a 8m do mastro. Determine a altura do mastro.
Resolução:
Para resolver o problema vamos fazer uma representação gráfica da situação. Não estamos preocupados com o rigor do desenho, mas sim com o entendi-mento da situação.
O modelo matemático que representa o problema fica melhor descrito no se-guinte triângulo retângulo:
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 82
Com relação ao ângulo de 40º o lado de medida “x” é o cateto oposto ao ângu-lo de 40º e o lado de medida 8m é o cateto adjacente ao ângulo de 40º. Neste caso usamos a tangente para calcular “x”.
No entanto calculamos apenas parte da altura do mastro. Para finalizar os cál-culos precisamos adicionar a altura do observador (1,6 m). Assim:
Ângulos Notáveis: 30º, 45º e 60ºOs ângulos de 30º, 45º e 60º devido ao seu constante uso ganharam um trata-mento especial. Apresentamos uma tabela de valores exatos do seno, cosseno e tangente desses ângulos.
30º
Seno
Cosseno
Tangente
45º 60º1
22
22
2
3
23
23
331
1
2
Os valores da tabela acima são obtidos a partir da diagonal do quadrado (divi-de o ângulo de 90º em duas partes iguais a 45º) e também da altura do triân-gulo eqüilátero (triângulo eqüilátero tem três ângulos internos de 60ª).
Pesquise na Internet sobre esses três ângulos e comente com seus colegas.
Exemplo: Use os valores dos ângulos notáveis e calcule a medida “x” nos se-guintes triângulos retângulos.
e-Tec BrasilMatemática Básica 83
a. Resolução:
b. Resolução:
Nesse exercício é preciso racionalizar o denominador como segue:
Pesquise sobre racionalização de denominadores.
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 84
Agora que fechamos mais uma unidade está na hora de praticar
Exercícios:1. Calcule o valor de “x” usando o Teorema de Pitágoras nos seguintes triângulos retângulos:
a.
b.
b.
d.
2. Determine o perímetro de um triângulo retângulo cujos catetos medem 12cm e 5cm.
3. Calcule a medida da diagonal de uma quadrado de lado 4 cm.
4. Encontre a medida da diagonal de um retângulo de dimensões 9cm e 12cm.
5. Utilize a tabela de valores aproximados do seno, cosseno e tangente e calcu-le “x” nos seguintes triângulos:
a.
c.
e-Tec BrasilMatemática Básica 85
6. Uma rampa lisa de 10m de comprimento faz ângulo de 30º com o plano hori-zontal. Uma pessoa que sobe essa rampa eleva-se quantos metros verticalmente?
Fórum - Teorema de Pitágoras e Trigonometria no Triângulo RetânguloEncerramos mais uma unidade e você pode estudar o Teorema de Pitágoras e Trigonometria no Triângulo Retângulo. Agora é hora de você pesquisar e com-partilhar com seus colegas.
“Pitágoras contribuiu com seu conhecimento em várias áreas. Pesquise por ou-tras contribuições de Pitágoras na música por exemplo.”
“Pesquise, também, por aplicações da trigonometria na engenharia”.
Vamos lá: pesquise, participe, troque as informações
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 86
BIBLIOGRAFIA DE REFERÊNCIA:
GIOVANNI, José Ruy; BONJORNO, José Roberto; GIOVANNI JR, José Ruy. Matemática Fundamental – Uma nova abordagem. São Paulo: FTD, 2002. Volume único.
IEZZI, Gelson; DOCE, Osvaldo; DEGENSZAJN, David; PÉRIGO, Roberto. Matemática. São Paulo: Atual, 2002. Volume único.
DANTE, Luís Roberto. Matemática – Contexto e Aplicações. São Paulo: Ática, 2003. 3V.
PAIVA, Manoel. Matemática. Coleção Base. São Paulo: Moderna, 1999. Volume único.
SMOLE, Kátia Cristina Stocco; DINIZ, Maria Ignez de Souza Vieira. Matemática Ensino Médio. São Paulo: Saraiva, 2005. 3V.
BARRETO FILHO, Benigno; SILVA, Cláudio Xavier da. Matemática Aula por Aula . São Paulo: FTD, 2003. 3V.
e-Tec BrasilMatemática Básica 87
Objetivos da aula
Nesta unidade estudaremos tópicos de Geometria Plana e de Geome-tria Espacial. Daremos ênfase maior às questões envolvendo o Teore-ma de Tales, o cálculo de área e de volume por envolver uma série de problemas do cotidiano. Vamos desenvolver os temas apresentando as definições (formalizando o conceito), em seguida suas propriedades e alguns exemplos e por fim os exercícios e aplicações. Bom estudo!
UNIDADE 6 – Tópicos de Geometria Plana e Espacial
Geometria PlanaIntrodução
Os estudos relacionados à Geometria Plana datam de antes de Cristo. A Geo-metria foi desenvolvida a partir da necessidade de medir terras, construir ca-sas, etc. Seus registros estão presentes nos legados de todas as civilizações: babilônios, egípcios, gregos, chineses, romanos, hindus e árabes. Eles utiliza-ram as formas geométricas no seu dia-a-dia. O matemático Euclides (Euclides de Alexandria 360 a.C. – 295 a.C.) foi quem organizou tal estudo. Daí o nome Geometria Euclidiana.
Em nosso estudo vamos desenvolver dois tópicos da Geometria Plana: o Teo-rema de Tales e Áreas de Figuras Planas.
Teorema de TalesMatemático e Filosofo grego (624 a.C. – 548 a.C) Tales de Mileto é considerado o primeiro homem da história a quem se atribuem descobertas matemáticas especificas. Uma de suas mais importantes contribuições é conhecida com Te-orema de Tales que vamos enunciar a seguir:
“Um feixe de retas paralelas interceptadas por duas transversais determinam seguimentos proporcionais.” Veja a figura:
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 88
Onde “r”, “s”, “t’ são retas paralelas (r // s // t) cortadas pelas retas transversais “u” e “v”.
Ou seja,
Exemplos :
Considere r//s//t e encontre a medida “x” em cada uma das figuras:
a.
e-Tec BrasilMatemática Básica 89
Resolução:
b.
Resolução:
Área de Figuras Planas
Neste tópico vamos relembrar as formas geométricas planas mais comuns, seus elementos importantes e as fórmulas para o cálculo de área. Lembramos que medir área de uma superfície significa compará-la com outra superfície
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 90
adotada como unidade de referência. Logo quando medimos a área de um galpão, por exemplo, e encontramos 50m², estamos querendo dizer que ca-bem nessa região 50 “quadradinhos” de 1m por 1m.
Fique atento às figuras e aos elementos que compõem o cálculo da área de cada uma delas.
Vejamos as figuras:
QUADRADO
l g lado
Área = l2
RETÂNGULO
TRIÂNGULO
b g base
h g altura
Área = b∙h
Área =
e-Tec BrasilMatemática Básica 91
PARALELOGRAMO
LOSANGO
TRAPÉZIO
CÍRCULO
Área = b∙h
d g diagonal menor
D g diagonal maior
Área =
Área = pi∙r2
Onde pi (π) é aproximadamente 3,141592...
Em nossos cálculo adotamos pi = 3,14.
b g base menor
B g base maior
h g altura
Área =
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 92
Exemplos:
1. A sala da casa de Carlos tem formato retangular medindo 3m de compri-mento por 2m de largura. Calcule a área da sala.
Resposta: sala retangular, o seja, A = 2 . 3 = 6 m²
Dica: procure sempre que possível fazer uma representação gráfica do problema. Ajuda a visualizar e reconhecer seus elementos importantes (base, altura, diagonal, etc.)
2. Calcule a área de um paralelogramo de base 12cm e altura 4cm.
Resposta: A = 12 . 4 = 48 cm²
3. Determine a área de círculo de raio igual a 4m.
Resposta: A = π.r² = π.4² = 16 π cm² 16 . 3,14 = 50,24 cm²
4. A base de um retângulo tem 3cm a mais que a altura. Determine a área desse retângulo, sabendo que o seu perímetro é 26cm.
Resposta:
Altura: x Base: x + 3
Perímetro = soma das medidas dos lados
Perímetro = 26cm
e-Tec BrasilMatemática Básica 93
Assim, a base terá: x + 3 = 5 + 3 = 8cm e a área será igual a:
5. Calcule a área da parte colorida da figura abaixo:
Resposta:
A área da parte colorida corresponde à metade da área do retângulo, já que a diagonal do retângulo divide-o em duas partes iguais.
Assim, temos:
Geometria Espacial
Introdução
“A Geometria espacial (euclidiana) funciona como uma ampliação da Geometria plana (euclidiana) e trata dos métodos apropriados para o estudo de objetos espaciais assim como a relação entre esses elementos. Os objetos primitivos do ponto de vista espacial são: pontos, retas, segmentos de retas, planos, curvas, ângulos e superfícies. Os principais tipos de cálculos que podemos realizar são: comprimentos de curvas, áreas de superfícies e volumes de regiões sólidas.” 1
As noções básicas para o estudo da geometria plana, tais como: ponto, reta, plano, ângulos, etc. são deixados para você pesquisar e compartilhar com seu tutor e seus colegas. Neste item vamos tratar de tópicos referentes a área de superfícies e volumes. Para tanto vamos estudar os sólidos geométricos: po-liedros e corpos redondos, em sequência identificar os seus elementos, e por fim calcular a área total de um paralelepípedo retângulo e de um cilindro, bem 1 Trecho extraído da Apostila de Geometria Plana e Espacial escrita pelo Prof. Dr. Antonio Carlos da Cunha Migliano
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 94
como o volume das duas figuras espaciais.
Veja alguns exemplos de sólidos geométricos:
Poliedros
Corpos Redondos
PoliedrosSão formas espaciais sólidas delimitadas por superfícies planas poligonais con-vexas. Os elementos importantes em um poliedro são: aresta, vértice, face e dia-gonal. Veja as figuras a seguir.
Na figura dada temos:
- 6 faces
- 12 arestas
- 8 vértices
- 4 diagonais
Vejamos outros exemplos de poliedros:
e-Tec BrasilMatemática Básica 95
Tetraedro: 4 faces, 4 vértices e 6 arestas
Hexaedro: 8 faces, 6 vértices e 12 arestas.
Nomenclatura dos poliedros:
Em função do número de faces, os poliedros recebem os seguintes nomes:
Número de Faces
4 faces
5 faces
6 faces
10 faces
12 faces
20 faces
Nome do Poliedro
Tetraedro
Pentaedro
Hexaedro
Decaedro
Dodecaedro
Icosaedro
Relação de EulerEm todo poliedro convexo o número de vértices (V) menos o número de ares-tas (A) mais o número de faces (F) é igual a 2.
Exemplo:
Vamos verificar o número de vértices, arestas e faces do poliedro abaixo:
Vértices = 8
Arestas =12
Faces = 6
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 96
Verificando a relação de Euler:
PrismaÉ um sólido geométrico delimitado por faces planas, em que as bases se si-tuam em planos paralelos. Um prisma pode ser reto ou obliquo. Veja a figura:
A. Prisma Reto B. Prisma Obliquo
Um prisma é regular se, e somente se, for reto e seus polígonos forem de bases regulares, como é o caso do exemplo A.
Paralelepípedo Reto RetânguloParalelepípedo reto-retâgulo é um prisma reto cujas bases são retângulos. Um caso particular dessa situação é o cubo. Veja a figura abaixo.
Para determinar a diagonal, a área total e o volume considere um paralelepí-pedo reto-retângulo da figura abaixo: de dimensões a (comprimento), b (lar-gura), c (altura) e D (diagonal).
e-Tec BrasilMatemática Básica 97
Onde a: comprimento
b: largura
c: altura
D: diagonal do paralelepípedo reto-retângulo
d: diagonal da base.
Diagonal de um Paralelepípedo Reto-RetânguloPara encontrar a diagonal do paralelepípedo reto-retângulo (D) vamos primei-ramente encontrar a diagonal da base (d).
Aplicamos Pitágoras no triângulo ABC (base da figura).
Aplicando novamente Pitágoras, mas agora no triângulo HCB teremos:
Substituindo d², temos
Assim a fórmula para calcular a diagonal do paralelepípedo reto-retângu-lo fica sendo:
Área Total de um Paralelepípedo Reto-Retângulo
A área total da superfície de um paralelepípedo reto-retângulo é a soma das áreas de 6 retângulos 2 a 2 congruentes. Veja a figura planificada abaixo.
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 98
AT = ab + ab + bc + bc + ac + ac
ou
AT = 2ab + 2bc + 2ac
ou ainda
AT = 2 (ab + bc + ac)Volume de um Paralelepípedo Reto-retânguloO volume de um prisma é igual ao produto da área da base (AB) pela al-tura (h), ou seja:
Assim, dado um paralelepípedo reto-retângulo cuja área da base é
e a altura h = c, então o seu volume será igual a:
Caso Particular - CUBONeste caso as arestas têm todas as medidas iguais (a) e a diagonal (D), a área total (AT) e o volume (V) tem desenvolvimento análogo ao feito anteriormen-te. Assim, temos:
Verifique as fórmulas anteriores.
Exemplo:
1. Dado um paralelepípedo reto-retângulo de dimensões 3m (altura), 4m (lar-gura) e 5m (comprimento), calcule:
a. Diagonal
Resposta:
Obs.: lembre-se de seus estudos sobre simplificação de radicais (unidade 1)
e-Tec BrasilMatemática Básica 99
b. Área total
Resposta:
c. Volume
Resposta:
2. Considere um cubo de aresta medindo 3cm e calcule:
a. Diagonal
Resposta:
b. Área total
Resposta:
c. Volume
Resposta:
Cilindro RetoElementos importantes:
r: raio da base;
h: altura do cilindro.
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 100
Área total de um Cilindro RetoA área total (AT) da superfície externa de um cilindro reto é a soma das áreas da base com a área lateral:
Obs.: lembre-se de que o cilindro é um sólido “fechado”, então a base e a “tam-pa” tem a mesma área.
Na composição da área total de um cilindro devemos considerar duas vezes a área da base (base = tampa) e mais a área lateral. Assim, temos:
Volume do Cilindro RetoSeja o cilindro reto de altura “h”, com base de raio “r”. Seu volume é dado pelo produto da área da base (AB) pela sua altura (h).
Ou seja:
Exemplo
Dado um cilindro reto de altura h = 10 cm e raio da base r = 4cm. Determine:
a. a área da base;
Resposta:
e-Tec BrasilMatemática Básica 101
b. a área lateral;
Resposta:
c. a área total;
d. o volume.
Hora de Praticar...
Exercício
1. Considere r//s//t e encontre a medida “x” em cada figura abaixo:
2. Calcule a área de uma losango de perímetro igual a 20cm e cuja diagonal maior mede 8cm.
3. Nas figuras abaixo, calcule a área da parte colorida (supondo-se os dados numéricos em cm):
Técnico em Administraçãoe-Tec Brasil 102
4. Quantas faces possui um poliedro convexo de 12 vértices e 20 arestas?
5. Um heptaedro convexo tem 1 face quadrangular, 2 faces pentagonais e 4 faces triangulares. Calcule e número de arestas e de vértice,
6. Encontre a medida da diagonal, a área total e o volume de um cubo de ares-ta medindo 4 cm.
7. Se o volume de um cubo é 27 cm³, calcule a aresta e a área total desse cubo.
8. Calcule a área da base, a área lateral, a área total e o volume de um cilindro reto de altura 3m e diâmetro da base 1m. (lembre-se diâmetro é igual ao dobro do raio)
9.Um produto é embalado em um recipiente com formato de cilindros retos. O cilindro “A” tem 20cm de altura e 5cm de raio da base. O cilindro “B” tem 10cm de altura e 10cm de raio da base. Nessas condições responda:
a. Qual é a área total de cada cilindro?
b. Qual é o volume de cada cilindro?
c. Em qual das duas embalagens gasta-se menos material?
d. Se o produto embalado no cilindro “A” custa R$ 5,00 e o produto embalado no cilindro “B” custa R$ 8,00, qual delas é mais vantajosa para se comprar?
Fórum - Tópicos de Geometria Plana e EspacialChegamos ao final da última unidade. Demos ênfase ao cálculo de áreas e vo-lume. Agora é hora de você pesquisar e compartilhar com seus colegas.
“Procure por sólidos geométricos e dê exemplos de sólidos presentes em seu cotidiano”.
Vamos lá: pesquise, participe, troque as informações.
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BIBLIOGRAFIA DE REFERÊNCIA:
GIOVANNI, José Ruy; BONJORNO, José Roberto; GIOVANNI JR, José Ruy. Matemática Fundamental – Uma nova abordagem. São Paulo: FTD, 2002. Volume único.
IEZZI, Gelson; DOCE, Osvaldo; DEGENSZAJN, David; PÉRIGO, Roberto. Matemática. São Paulo: Atual, 2002. Volume único.
DANTE, Luís Roberto. Matemática – Contexto e Aplicações. São Paulo: Ática, 2003. 3V.
PAIVA, Manoel. Matemática. Coleção Base. São Paulo: Moderna, 1999. Volume único.
SMOLE, Kátia Cristina Stocco; DINIZ, Maria Ignez de Souza Vieira. Matemática Ensino Médio. São Paulo: Saraiva, 2005. 3V.
BARRETO FILHO, Benigno; SILVA, Cláudio Xavier da. Matemática Aula por Aula . São Paulo: FTD, 2003. 3V.
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Anotações
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