FUNÇÃO MODULAR 1 1. MÓDULO – Definição Considerando a reta orientada que representa todos os números reais, conhecida como eixo real, com origem no ponto O, que é onde representamos o número real 0 (zero). -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 Dizemos que módulo de um número real x é a “distância” do ponto que representa x no eixo (afixo) à origem do eixo real. 3 3 (Comprimento do segmento de reta entre 0 e 3) 4 4 (Comprimento do segmento de reta entre 0 e -4) 0 0 (Comprimento do segmento de reta entre 0 e 0) 2 1. MÓDULO – Definição Perceba que se o número é positivo o módulo é ele mesmo, se é zero, o módulo é zero, se é negativo, o módulo é o oposto do número. Deste modo, podemos dizer que: x, se x 0 Sendo x ϵ R, temos: x x, se x 0 xele mesmo, se x 0se x for positivo ou zero x xo oposto dele, se x 0se x for negativo 3 1. MÓDULO – Definição Exemplo 1) defina os módulos a seguir. a) 3 3 b) 4 4 c) 0 0 d) 2 1 2 1, pois 2 1 é positivo. e) 32 3 2 3 2, pois 3 2 é negativo. Exemplo 2) Dê o valor da expressão: 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Cuidado! 2 2 é negativo! 2 2 2 2 2 2 4 1. MÓDULO – Definição Exemplo 3) defina o módulo a seguir: 3x 6 ele mesmo, se ele for positivo ou zero x o oposto dele, se ele for negativo 3x 6, se 3x 6 0 3x 6 3x 6, se 3x 6 0 3x 6 6 x 3 x 2 3x 6, se x 2 3x 6 3x 6, se x 2 3x 6 6 x 3 x 2 5 1. MÓDULO – Definição x, se x 0 Sendo x ϵ R, temos: x x, se x 0 Exemplo 4) Aplique a definição de módulo para a sentença: x 2 x 20 2 2 x x 20 , se x x 20 0 2 x x 20 2 2 x x 20 , se x x 20 0 x x 20 0 2 x1 5 x2 4 + + + + + + 5 – – – – – – 4 5 x 4 x 6 1. MÓDULO – Definição Agora que sabemos a parte positiva e a parte negativa da sentença estudada, temos: 2 x x 20, se x 5 ou x 4 2 x x 20 2 x x 20, se 5 x 4 De modo resumido podemos dizer: ela m esm a, se ela é positiva ou nula( 0) sentença o oposto dela, se ela é negativa( 0) 7 2. FUNÇÃO MODULAR Chamamos de função modular toda função definida pela forma: f x x O que aplicando a definição de módulo se reduz a: x, se x 0 f x x x, se x 0 Observe a função: 2 x 6, se 2 x 6 0 f x 2 x 6 2 x 6, se 2 x 6 0 2 x 6, se x 3 f x 2 x 6 2 x 6, se x 3 2x 6 6 x 2 x3 8 3. FUNÇÃO MODULAR – Gráfico EX.1) Construa o gráfico da função: f : 0,1 R f x 1 2 x 1 2 x 1, se 2 x 1 0 2x 1 2 x 1, se 2 x 1 0 1 x 2 1 x 2 f : 0,1 R 9 3. FUNÇÃO MODULAR – Gráfico 1 1 2 x 1, se 2 x 1 f x 1 2 x 1 1 1 2 x 1, se 0 x 2 1 x 1 2 f x 1 2 x 1 x y 1/ 2 1 1 0 0 x 1 0 1 2 1 1 2 f x 1 2 x 1 x y 0 0 1 / 2 110 3. FUNÇÃO MODULAR – Gráfico Ex.2) Construa o gráfico da função: f x x 2 6 x 9 x 6 x 9 x 2 x 3 3 x 3 2 2 2 2 f x x 6 x 9 2 f x x 3 f x x 3 2 11 x 3, se x 3 0 f x x 3 x 3, se x 3 0 x3 x3 se, x 3 se, x 3 f x x 3 x y f x x 3 x y 3 0 2 1 4 1 3 0 12 x y 2 1 3 0 x se, x 3 1 y 3 0 4 1 0 2 3 4 se, x 3 13 EX.3) Esboce, num mesmo plano cartesiano, os gráficos das funções definidas por f x x 3 e g x x 3 e apresente os valores reais de x para os quais: f x g x x, se x 0 x x, se x 0 x 3, se x 3 0 x 3 x 3, se x 3 0 x3 x3 14 x 0 x x 3 x 3 x 3 x 3 3 0 se, x 0 se, 0 x 3 se, x 3 f x g x f x g x f x g x x 3 x 3 x 3 x 3 x 3 x 3 15 se, x 0 se, 0 x 3 se, x 3 f x g x f x g x f x g x x 3 x 3 x 3 x 3 x 3 x 3 x 3 x 3 x 3 x 3 x 3 x 3 3 3 2x 6 00 x x3 x 16 x, se x 0 Se, x x, se x 0 f x x 3 se, x 0 se, x 0 f x x 3 x y f x x 3 x y 3 0 3 0 1 2 1 2 17 x 3, se x 3 0 Se, x 3 x 3, se x 3 0 x3 x3 g x x 3 se, x 3 se, x 3 g x x 3 x y g x x 3 x y 3 0 2 1 4 1 3 0 18 f x x 3 se, x 0 se, x 0 x y x y 0 3 0 3 1 2 1 2 g x x 3 se, x 3 1 se, x 3 1 x y x y 0 2 3 0 2 1 3 4 1 3 0 1 2 3 4 19 Esboce o gráfico e determine o domínio e o 2 conjunto imagem da função: f x x 4 x . x, se x 0 x x, se x 0 f x x 4 x 2 se, x 0 se, x 0 f x x 4 x 2 f x x 4 x 2 20 se, x 0 se, x 0 f x x 4 x x y f x x 2 4 x 2 0 0 1 3 2 4 x 2 1 1 2 y 2 4 1 3 0 0 0 2 3 4 21 4. PROPRIEDADES DOS MÓDULOS P1. x 0 para x real e x 0 x 0 P2. x a x a ou x a P3. x y x y ou x y P4. x y x y P5. x y x y com y 0 P6. 2n x 2n x , para n N * P7. x a a x a P8. x a x a ou x a 22 5. EQUAÇÃO MODULAR Para entender o que é uma equação modular vamos observar a situação abaixo: Quais são os números que têm módulo igual a 2? (neste caso queremos saber quais os números cuja distância até o zero é 2) -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 Quais são os números que têm módulo menor que 2? (neste caso queremos saber que números cuja distância até o zero é menor que 2) -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 23 5. EQUAÇÃO MODULAR Para entender o que é uma equação modular vamos observar a situação abaixo: Quais são os números que têm módulo maior que 2? (neste caso queremos saber que números cuja distância até o zero é maior que 2) -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 24 5. EQUAÇÃO MODULAR Chamamos de equação modular toda equação definida pela forma: x a O que aplicando a definição de módulo se reduz a: x, se x 0 x x, se x 0 Substituindo essas sentenças teremos, duas equações: xa ou na equação, xa x a 25 5. EQUAÇÃO MODULAR Exemplo 1) Resolva a equação 2x 3 7 2 x 3, se 2 x 3 0 2x 3 2 x 3, se 2 x 3 0 3 2 x 3, se x 2 2x 3 3 2 x 3, se x 2 2x 3 3 x 2 S 2,5 Substituindo essas sentenças na equação, teremos, duas equações: 2x 4 2x 3 7 ou 2 x 3 7 2x 7 3 10 x5 x 2 2x 3 7 2x 7 3 2 x 4 2 x 2 26 5. EQUAÇÃO MODULAR Perceba o seguinte, a equação: 2x 3 7 Acabou se reduzindo a outras duas equações: 2x 3 7 ou 2 x 3 7 Assim podemos simplificar o processo, mas neste caso, não podemos deixar de observar se as respostas encontradas em cada equação verificam a condição de existência de cada uma delas (ou seja, se estão dentro do intervalo no qual elas estão definidas). 27 5. EQUAÇÃO MODULAR Exemplo 2) Resolva a equação x 2 5 x 3 3 2 2 x 5 x 3, se x 5 x 3 0 2 x 5x 3 2 2 x 5 x 3 , se x 5x 3 0 Substituindo essas sentenças na equação, teremos, duas equações: ou x2 5x 3 3 x 2 5x 3 3 x2 5x 6 0 2 5 4 1 6 49 x 5 49 x' 6 2 1 x " 1 x 5x 0 x x 5 0 x5 0 x0 x5 2 S 1,0,5,6 28 5. EQUAÇÃO MODULAR Exemplo 3) Resolva a equação x 5 2x 7 Para resolver este tipo de equação modular vamos primeiro lembrar de uma das propriedades estudadas anteriormente: x y x y ou x y Aplicando este conceito na nossa equação teremos: ou x 5 2x 7 x 5 2x 7 5 7 2x x 12 x x 5 2 x 7 x 2x 7 5 3x 2 2 S ,12 3 2 x 3 29 5. EQUAÇÃO MODULAR Exemplo 4) Resolva a equação x x 12 0 2 Para resolver este tipo de equação modular, vamos primeiro efetuar a seguinte substituição: x m Deste modo a equação se reduzirá a: 2 Agora basta fazer: m m 12 0 12 4 1 12 49 1 49 1 7 x 2 1 2 x' 3 x " 4 x 3 x 4 x 3 ou x 3 x R S 3,3 30 5. EQUAÇÃO MODULAR Exemplo 5) (UFT-2010) Resolva a equação x 2 x 1 5x 0 Para resolver este tipo de equação modular, vamos primeiro aplicar a definição de módulo para cada uma das sentenças modulares que aparecem na expressão: x2 x 2, se x 2 0 x2 x 2 , se x 2 0 x 1, se x 1 0 x 1 x 1 , se x 1 0 x2 x 1 x 1 Vamos agora, definir que sentença utilizar para cada intervalo de variação dos valores de x. Para isso construímos o quadro a seguir, chamado de QUADRO SOMA: 31 5. EQUAÇÃO MODULAR Exemplo 5) (UFT-2010) Resolva a equação x 2 x 1 5x 0 x 1 1 x 1 x 2 x 2 2 x 1 3 x 1 2 x2 2x 1 1 2 se, 1 x 2 se, x 2 2 x 1 5 x 0 3 5x 0 2 x 1 5x 0 7 x 1 5 x 3 se, x 1 1 x 7 3 x 5 3x 1 1 x 332 5. EQUAÇÃO MODULAR Exemplo 5) (UFT-2010) Resolva a equação x 2 x 1 5x 0 Perceba que a equação dada se transformou em outras três, e cada uma delas possui uma condição (intervalo de variação dos valores de x).Vamos rever os resultados encontrados e estas condições: 1 Resp.: x 7 3 Resp.: x 0, 6 5 1 Resp.: x 3 Cond.: se, x 1 Cond.: se, 1 x 2 Cond.: se, x 2 CONCLUSÃO: a resposta NÃO atende a condição. CONCLUSÃO: a resposta ATENDE a condição. CONCLUSÃO: a resposta NÃO atende a condição 3 S 5 33 5. EQUAÇÃO MODULAR Exemplo 6) Resolva a equação x 2 2x 1 x 6 0 Para resolver este tipo de equação modular, vamos primeiro aplicar a definição de módulo para cada uma das sentenças modulares que aparecem na expressão: x2 x 2, se x 2 0 x2 x 2 , se x 2 0 x2 1 x 2 x 1, se 2 x 1 0 2 2x 1 1 2 x 1 , se 2 x 1 0 x 2 Vamos agora, definir que sentença utilizar para cada intervalo de variação dos valores de x. Para isso construímos o quadro a seguir, chamado de QUADRO SOMA: 34 5. EQUAÇÃO MODULAR Exemplo 6) Resolva a equação x 2 2x 1 x 6 0 2 x 1 1 2 2x 1 x 2 x 2 3 x 1 x3 1 2 1 se, x 2 2x 1 2 3x 1 2 1 se, x 2 2 3x 1 x 6 0 x 3 x 6 0 4 x 5 0 x 5 4 3 0 x2 x R se, x 2 3x 1 x 6 0 2x 7 0 7 x 2 35 5. EQUAÇÃO MODULAR Exemplo 6) Resolva a equação x 2 2x 1 x 6 0 Perceba que a equação dada se transformou em outras três, e cada uma delas possui uma condição (intervalo de variação dos valores de x).Vamos rever os resultados encontrados e estas condições: 5 Resp.: x 4 1 Cond.: se, x 2 CONCLUSÃO: a resposta ATENDE atende a condição. 7 Resp.: 3 0 Resp.: x 2 1 Cond.: se, x 2 Cond.: se, x 2 2 CONCLUSÃO: não existe valor de x. 5 7 S , 5 2 CONCLUSÃO: a resposta ATENDE atende a condição 36 6. INEQUAÇÃO MODULAR Para entender o que é uma inequação modular vamos observar as situações abaixo: Quais são os números que têm módulo menor que 2? (neste caso queremos saber que números cuja distância até o zero é menor que 2) -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 Quais são os números que têm módulo maior que 2? (neste caso queremos saber que números cuja distância até o zero é maior que 2) -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 37 6. INEQUAÇÃO MODULAR Podemos enunciar o que vimos através de duas propriedades que já estudamos: P7. x a a x a P8. x a x a ou x a 38 6. INEQUAÇÃO MODULAR Exemplo 1) Resolva a inequação x 7 Neste caso, estamos nos perguntando quem tem módulo menor que 7, o que aplicando a propriedades estudada, resulta: -7 0 7 7 x 7 S x R 7 x 7 39 6. INEQUAÇÃO MODULAR Exemplo 2) Resolva a inequação x 3 Neste caso, estamos nos perguntando quem tem módulo maior ou igual a 3, o que aplicando a propriedades estudada, resulta: -3 0 3 x 3 ou x 3 S x R x 3 x 3 40 6. INEQUAÇÃO MODULAR Exemplo 3) Resolva a inequação 2x 3 5 Neste caso, nos interessa que o módulo seja menor que 5, o que aplicando a propriedades estudada, resulta: 5 2 x 3 5 Esta sentença é uma inequação simultânea (sistema de inequações) do 1º grau, que pode se resolvida de modo direto: 5 3 2 x 3 3 5 3 Soma-se 3 a todos os membros. 2 2 x 8 2 2x 8 2 2 2 1 x 4 divide-se todos os membros por 2 S 1, 4 41 6. INEQUAÇÃO MODULAR Exemplo 4) Resolva a inequação 3x 5 1 Neste caso, nos interessa que o módulo seja maior ou igual a 1, o que aplicando a propriedades estudada, resulta: 3x 5 1 ou 3x 5 1 Perceba que são duas sentenças, ambas inequações do 1º grau: 3x 5 1 3x 1 5 4 x 3 3x 5 1 3x 1 5 6 4 x S x R x ou x 2 3 3 x2 42 6. INEQUAÇÃO MODULAR Exemplo 5) Resolva a inequação x 2 x 2 Neste caso, nos interessa que o módulo seja maior ou igual a 2, o que aplicando a propriedades estudada, resulta: x2 x 2 ou x2 x 2 Perceba que são duas sentenças, ambas inequações do 2º grau: x x20 x x2 0 Raízes: Raízes: 2 x2 x 2 0 7 x R Est. do sinal: + + + 2 x2 x 2 0 x' 2 x ' 1 Est. do sinal: + + + + + + + + + 1 – – – 2 x 1 ou x 2 43 6. INEQUAÇÃO MODULAR Exemplo 5) Resolva a inequação x 2 x 2 Pronto, agora basta fazer a UNIÃO das duas respostas encontradas (união por causa do “ou”): x R x 1 ou x 2 1 2 1 2 S x R x 1 ou x 2 44 6. INEQUAÇÃO MODULAR Exemplo 6) Resolva a inequação x 2 4 x 3 3 Neste caso, nos interessa que o módulo seja menor que 3, o que aplicando a propriedades estudada, resulta: 3 x2 4 x 3 3 Perceba que são duas sentenças, ambas inequações do 2º grau: 3 x 2 4 x 3 x 4x 3 3 x2 4 x 6 0 x2 4 x 0 Raízes: Raízes: x 4x 6 0 12 x R 2 Est. do sinal: - - - 2 x 4x 0 2 x' 0 x' 4 + + + + + + 0 – – – 4 0 x4 Est. do sinal: - - - 45 6. INEQUAÇÃO MODULAR Exemplo 6) Resolva a inequação x 2 4 x 3 3 Pronto, agora basta fazer a INTERSECÇÃO das duas respostas encontradas (intersecção por causa do “e”): x R 0 x4 0 4 0 4 S x R 0 x 4 46 6. INEQUAÇÃO MODULAR Exemplo 7) Resolva a inequação 2x 4 x 2 5 Neste caso, primeiro devemos definir cada um dos módulos: 2 x 4, se 2 x 4 0 2x 4 2 x 4, se 2 x 4 0 2 x 4, se x 2 2x 4 2 x 4, se x 2 x 2, se x 2 0 x2 x 2, se x 2 0 Agora, vamos construir um QUADRO SOMA para que possamos obter a sentença resultante da soma dos módulos. x 2, se x 2 x2 x 2, se x 2 47 6. INEQUAÇÃO MODULAR Exemplo 7) Resolva a inequação 2x 4 x 2 5 x2 2 x2 2x 4 2x 4 3x 2 x6 2 x 2 3x 2 5 3x 3 1 3x 3 x 1 x2 2 2x 4 3x 2 2 2 x 2 x2 x65 x 1 1 x 1 3x 2 5 3x 7 x 7/3 48 6. INEQUAÇÃO MODULAR Exemplo 7) Resolva a inequação 2x 4 x 2 5 Perceba que a inequação dada se transformou em outras três, e cada uma delas possui uma condição (intervalo de variação dos valores de x).Vamos rever os resultados encontrados e estas condições: Resp.: x 1 Cond.: x 2 CONCLUSÃO: faça a interseção dos dois intervalos, e perceba que a resposta é VAZIO (conjunto vazio). Resp.: x 1 Resp.: x 7 / 3 Cond.: 2 x 2 Cond.: se, x 2 CONCLUSÃO: faça a interseção dos dois intervalos, e perceba que resposta é: CONCLUSÃO: faça a interseção dos dois intervalos, e perceba que resposta é: 1 x 2 7 2 x 49 3 6. EQUAÇÃO MODULAR Exemplo 7) Resolva a inequação 2x 4 x 2 5 Agora basta fazer a UNIÃO dos intervalos encontrados. 1 x 2 7 2 x 3 1 2 2 1 7 3 7 3 7 S 1 x 3 50 6. INEQUAÇÃO MODULAR Exemplo 8) Resolva a inequação 2 x 3 x Neste caso, primeiro devemos definir o módulo: 2 x 3, se 2 x 3 0 2x 3 2 x 3 , se 2 x 3 0 Agora, substitua na expressão 3 original o módulo por cada uma das 2 x 3, se x 2 sentenças obtidas, gerando assim 2x 3 2 x 3, se x 3 duas inequações, cada uma delas 2 com seu respectivo intervalo de 2 x 3 x 2 x 3 x variação (condição). 2x x 3 x3 2 x x 3 3 x 3 x 1 51 6. INEQUAÇÃO MODULAR Exemplo 8) Resolva a inequação 2 x 3 x Perceba que a inequação dada se transformou em duas, e que você já resolveu cada uma delas. E AGORA? Agora você precisa perceber que cada uma dessas respostas possui uma condição (intervalo de variação dos valores de x) e que você precisa “cruzar” os dois: 2x 3 x 2x x 3 x3 3 Cond.: x 2 CONCLUSÃO: fazendo a interseção dos dois intervalos: 3 2 x3 2 x 3 x 2 x x 3 3 x 3 x 1 3 Cond.: x 2 CONCLUSÃO: fazendo 3 a interseção dos dois 1 x 52 intervalos: 2 6. EQUAÇÃO MODULAR Exemplo 8) Resolva a inequação 2 x 3 x Agora basta fazer a UNIÃO dos intervalos encontrados. 3 1 x 2 3 x3 2 3 2 1 3 2 1 3 3 S 1 x 3 53