Aula: Fatorial e binomial BINOMIAIS E TRIÂNGULO DE PASCAL Professora Adriana Massucci Fatorial e binomial Fatorial de um número inteiro e não negativo n se define como sendo a expressão: n! = n(n – 1) . (n – 2) . (n – 3) . (n – 4) ... 2 . 1 Indicação: n! (n fatorial) Exemplos: a) 2! = 2 . 1 = 2 b) 5! = 5 . 4 . 3 . 2 . 1 = 120 c) 8! = 8 . 7 . 6 . 5 . 4 . 3 . 2 . 1 = 40.320 Professora Adriana Massucci Observações: Definimos: 0! = 1 e 1! = 1 Convém notar que: 7 = 7 . 6! 9 = 9 . 8 . 7! n! = n . (n – 1)! (n + 1)! = (n + 1) . n! (n – 2)! = (n – 2) . (n – 3)! Podemos desenvolver o fatorial até que ele se torne conveniente para resolvermos um exercício. Professora Adriana Massucci Exemplos: 1) Simplifique as expressões: 7! 7.6.5! 𝑎) = = 42 5! 5! 𝑛! 𝑛. 𝑛 − 1 . 𝑛 − 2 ! 𝑏) = = 𝑛. (𝑛 − 1) 𝑛−2 ! 𝑛−2 ! Professora Adriana Massucci 𝑛! − 𝑛 + 1 ! 𝑛. 𝑛 − 1 ! − 𝑛 + 1 . 𝑛. 𝑛 − 1 ! 𝑐) = 𝑛−1 ! 𝑛−1 ! 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑐𝑜𝑚𝑢𝑚 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑐𝑜𝑚𝑢𝑚 𝑛 𝑛 − 1 ! − 𝑛 + 1 . 𝑛. 𝑛 − 1 ! 𝑂𝑏𝑠𝑒𝑟𝑣𝑒 𝑞𝑢𝑒: 𝑛−1 ! 𝑛 𝑛 − 1 !. 1 − (𝑛 + 1) 𝐸𝑛𝑡ã𝑜: = 𝑛. −𝑛 = −𝑛2 𝑛−1 ! Professora Adriana Massucci Equações: Resolva as equações: 𝑎) 𝑛! = 24 Solução: 𝑛! = 4! 𝑛=4 𝑉= 4 Professora Adriana Massucci ∎𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑚𝑜𝑠: 24! 𝑒𝑚 4! Ainda em equações... 𝑏) 𝑛 − 1 ! = 10. 𝑛 − 2 ! Solução: 𝑛 − 1 . 𝑛 − 2 ! = 10 𝑛 − 2 ! 𝑛 − 1 = 10 𝑛 = 11 𝑉 = 11 Professora Adriana Massucci Números binomiais Número binomial é todo número na forma: 𝑛! 𝑛 𝑝 = 𝑝! 𝑛 − 𝑝 ! 𝑠𝑒𝑛𝑑𝑜: 𝑛, 𝑝 ∈ 𝑁 𝑒 0 ≤ 𝑝 ≤ 𝑛) Obs.: n é o numerador do binomial e p é o denominador. 7! 7! 7.6.5.4! 7 Exemplo: = = = = 7.5 = 35 3! 7−3 ! 3!.4! 3.2.1.4! 3 Professora Adriana Massucci Binomais importantes: 𝑛 𝑛! 𝑛! 1 = = = =1 0!.(𝑛−0)! 0!.𝑛! 1 0 𝑛 = 𝑛!. 𝑛 𝑛! 𝑛−𝑛 ! 𝑛 = 1!. 1 𝑛! 𝑛−1 ! = 𝑛! 𝑛!0! = 𝑛.(𝑛−1)! 1! 𝑛−1 ! 5 Exemplos: =1 0 Professora Adriana Massucci =1 = 𝑛 1 =𝑛 7 =7 1 8 =1 8 Binomiais consecutivos: Dois binomiais são consecutivos se têm o mesmo numerador e denominadores consecutivos. Ou seja: 𝑛 𝑛 e ⇒ 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑒𝑐𝑢𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠 𝑝 𝑝+1 Exemplos: 7 2 Professora Adriana Massucci 𝑒 7 3 𝑜𝑢 8 1 𝑒 8 2 . Propriedades: Relação de Stifel: a soma de dois binomiais consecutivos resulta num binomial cujo numerador é uma unidade maior que o numerador dos binomiais somados, e cujo denominador é o maior dos denominadores envolvidos na soma. 𝑛 𝑛 𝑛+1 + = 𝑝 𝑝+1 𝑝+1 Exemplo: 8 4 Professora Adriana Massucci + 8 5 = 9 5 Ainda em propriedades... Igualdade: dois binomiais são iguais quando: 𝑛 𝑛 5 5 o São “exatamente” iguais: 𝑝 = 𝑝 . Ex: 3 e 3 o São complementares: Dois binomiais de mesmo numerador são complementares se a soma de seus denominadores resulta o numerador. Ex: 72 e 75 . Pois: 7 7! 𝟕! 7 7! 𝟕! = = 𝑒 = = 2 2!. 7 − 2 ! 𝟐!. 𝟓! 5 5!. 7 − 5 ! 𝟓!. 𝟐! Professora Adriana Massucci Exercícios: 1. Simplifique a expressão: 15 15 16 17 + + + 4 5 6 7 16 16 17 + + 5 6 7 17 17 + 6 7 18 7 Professora Adriana Massucci 2. Calcule x nas equações: 10 9 9 𝑎) = + 𝑥 2 3 10 10 11 𝑏) + = 5 𝑥 6 R: a) x = 3 ou x = 7 Professora Adriana Massucci b) x = 6 Triângulo de Pascal Quando expomos os 𝑛 binomiais em 𝑝 linhas e colunas, de modo que os de mesmo numerador fiquem em uma mesma linha e os de mesmo denominador fiquem em uma mesma coluna, estamos construindo o triângulo de Pascal: Professora Adriana Massucci Analisando os valores dos binomiais no△: Substituindo-se cada elemento do triângulo pelo seu resultado, o triângulo fica assim: Professora Adriana Massucci Propriedades do △: 𝑛 O primeiro elemento de cada linha é na forma 0 , logo é igual a 1; 𝑛 O último elemento de cada linha é na forma 𝑛 , logo é igual a 1; Em uma linha binomiais equidistantes são iguais: 5 5 5 5 5 5 0 1 2 3 4 5 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 1 5 10 10 5 1 Professora Adriana Massucci Ainda em propriedades do △... A soma de dois elementos consecutivos de uma mesma linha é igual ao elemento situado imediatamente abaixo do segundo elemento somado (relação de Stifel). Professora Adriana Massucci Teoremas... Teorema das Linhas: a soma de todos os elementos de uma mesma linha do triângulo de Pascal é igual a 2𝑛 , onde n corresponde a linha do triângulo. (linha 0, linha 1 e assim por diante). Professora Adriana Massucci Teorema das colunas: a soma dos elementos de uma mesma coluna do triângulo de Pascal, iniciando-se com o 𝑛𝑛 , é igual ao elemento situado na linha imediatamente abaixo e na coluna imediatamente à direita do último elemento somado. Professora Adriana Massucci Teorema das Diagonais: a soma dos elementos de uma mesma diagonal do triângulo de Pascal, iniciando-se com o 𝑛 é igual ao elemento 0 situado na mesma coluna e na linha imediatamente abaixo do último elemento somado. Professora Adriana Massucci Ampliando os horizontes..... Somatório: É indicado pela letra grega ∑ (sigma) e representa a soma de um determinado números de parcelas com uma característica comum. Observe: Limite superior 3 𝑖 2 , 𝑜𝑛𝑑𝑒: 𝑖=0 3 𝑖2 𝑖=0 Limite inferior Professora Adriana Massucci Isto quer dizer que.... 3 𝑖 2 = 02 + 12 + 22 + 32 = 0 + 1 + 4 + 9 = 14 𝑖=0 Mais um exemplo: 4 2𝑛 − 1 = 2.1 − 1 + 2.2 − 1 + 2.3 − 1 𝑛=1 + 2.4 − 1 = 1 + 3 + 5 + 7 = 16 Professora Adriana Massucci Agora com equações... Resolva a equação na variável n: 2 𝑖=0 𝑛 = 29 𝑖 𝑛 𝑛 𝑛 ⇒ + + = 29 0 1 2 ⇒ 1 + 𝑛+1 = 29 2 Professora Adriana Massucci 𝑛+1 ⇒ = 28 2 ⇒ 𝑛 − 1! ⇒ = 28 2! 𝑛 − 1 − 2 ! 𝑛 − 1! ⇒ = 28 2! 𝑛 − 3 ! 𝑛−1 . 𝑛−2 . 𝑛−3 ! ⇒ = 28 2.1. 𝑛 − 3 ! 𝑛 − 1 . (𝑛 − 2) ⇒ = 28 ⇒ 2 𝑛 − 1 . 𝑛 − 2 = 56 ⇒ 𝑛2 − 3𝑛 + 2 = 56 ⇒ 𝑛2 − 3𝑛 − 54 = 0 ⇒ 𝑉 = 9 Professora Adriana Massucci Desenvolvimento do binômio (𝑎 + 𝑏)𝑛 (𝑎 + 𝑏)0 = 1 (𝑎 + 𝑏)1 = 1𝑎 + 1𝑏 (𝑎 + 𝑏)2 = 1𝑎2 + 2𝑎𝑏 + 1𝑏 (𝑎 + 𝑏)3 = 1𝑎3 + 3𝑎2 𝑏 + 3𝑎𝑏 2 + 1𝑏 3 ... e assim por diante... Observe que: Os coeficientes que aparecem nos desenvolvimentos de cada binômio acima correspondem a cada linha do triângulo de Pascal; Professora Adriana Massucci Enquanto que os expoentes do 1º termo do binômio (a) cresce, os expoentes do 2º termo (b) decrescem; Cada desenvolvimento tem um termo a mais que seu expoente. Ex: (𝑎 + 𝑏)𝟐 = 𝑎2 + 2𝑎𝑏 + 𝑏2 𝟑 𝒕𝒆𝒓𝒎𝒐𝒔 Professora Adriana Massucci Isto quer dizer que.... Para determinar os termos do desenvolvimento de um binômio elevado a n, temos: 𝑎+𝑏 𝑛 𝑛 𝑛 0 𝑛 0 𝑛 𝑛 𝑛−1 1 𝑛 𝑛−2 2 = 𝑎 𝑏 + 𝑎 𝑏 + 𝑎 𝑏 +...+ 𝑎 𝑏 0 𝑛 1 2 Ou utilizando somatório, temos que: 𝑛 (𝑎 + 𝑏)𝑛 = 𝑘=0 Professora Adriana Massucci 𝑛 𝑛−𝑘 𝑘 𝑎 𝑏 𝑘 𝐨𝐛𝐬: 𝑠𝑒 𝑎 − 𝑏 𝑛 = 𝑎 + −𝑏 𝑛 Termo geral do binômio: Se quisermos “conhecer” um termo qualquer do binômio, basta utilizarmos o termo geral do binômio: 𝑇𝑘+1 𝑛 = . 𝑎𝑛−𝑘 . 𝑏𝑘 𝑘 𝑜𝑛𝑑𝑒: Para termos o 1º termo (𝑇1 ) k deve ser igual a zero, pois: 𝑇𝑘+1 = 𝑇1 𝑘 + 1 = 1𝑘 = 0 Professora Adriana Massucci Fontes: http://produvasf.webs.com/Mat_em/BINOMIO_D E_NEWTON.pdf http://www.cci401.com.br/Util/HandlerArquivoBibl ioteca.ashx?arq=129 Livro: Matemática ciência e aplicações – Gelson Iezzi. Professora Adriana Massucci