] MENSAGEM FINAL Conta-se que no século passado, um turista americano foi à cidade do Cairo, no Egito. Seu objetivo era visitar um famoso rabino. Lá chegando, o turista ficou surpreso ao ver que o rabino morava num quarto simples, cheio de livros. As únicas peças de mobília eram uma mesa e um banco. Onde estão os seus móveis? Perguntou o turista. E o rabino bem depressa, perguntou também: E onde estão os seus? Os meus? Perguntou o turista. Mas eu estou aqui só de passagem ! Eu também! Disse o rabino. A vida na Terra é somente uma passagem. No entanto, vivemos como se fôssemos ficar aqui eternamente ! ! ! 2 95 ] DOMÍNIO DE UMA FUNÇÃO 96. Obtenha o domínio mais amplo de f(x) = (x 2 1)( x 2 x 1). MENSAGEM INICIAL AVANCE UM QUILÔMETRO A MAIS ( Richard Carlson ) 97. Dê o domínio mais amplo da função cuja lei de formação é: a) f(x) = Todos nós já ouvimos dizer muitas vezes "Vai fundo". "Faça o máximo." " Aposte tudo". 1 " Avance um quilômetro a mais". Mas, como nem sempre temos certeza de quanto os nossos 1 x2 esforços vão "valer a pena", às vezes adotamos a atitude de dizer "Para quê" ? Descobri que é extremamente útil lembrar o seguinte: apesar de nem sempre saber o que vou ganhar, se é que vou ganhar alguma coisa em um projeto qualquer, estou certo de que quando me esforço ao máximo no que quer que seja, muitas vezes as recompensas surgem de fontes inesperadas. 98. Determine o domínio da função f definida por: Recebi uma história no meu correio eletrônico de uma pessoa anônima que demonstrou b) f(x) = x x 2 2 isso muito bem. 3x Um carpinteiro estava prestes a se aposentar. Contou para seu patrão que planejava deixar o negócio de construção para viver tranqüilo com sua mulher e aproveitar sua numerosa família. O salário ia fazer falta, mas precisava se aposentar. Dariam um jeito. 99. Qual o domínio de f(x) = x2 x O patrão lastimou a saída do bom profissional e perguntou se ele podia construir apenas 1 x2 mais uma casa como um favor pessoal para ele. O carpinteiro concordou, mas logo demonstrou 9 claramente que não estava se dedicando ao trabalho com o mesmo afinco de antes. O trabalho não era bem feito e ele usava materiais de qualidade inferior. Foi uma forma infeliz de terminar sua ótima carreira. Quando o carpinteiro terminou a obra, o empregador foi inspecionar a casa. Ele 100. Para que valores de x existe f(x) = x 1 x 2 4 x ? x entregou a chave da porta da frente para o carpinteiro. Essa casa é sua - disse ele. O meu presente para você. Foi um choque para o carpinteiro. Que pena ! Se soubesse que estava construindo a própria casa, teria feito tudo diferente. O mesmo acontece conosco. Construímos nossas vidas, um dia de cada vez, em geral sem fazer o melhor possível na obra. Então ficamos chocados quando descobrimos que temos de morar na casa que construímos. Se pudéssemos fazer tudo de novo, seria diferente. Mas não podemos voltar atrás. 94 3 ] Você é o carpinteiro. Cada dia você martela um prego, prende uma tábua, ou levanta uma parede. As suas atitudes e as escolhas que você faz hoje constroem a "casa" na qual vai morar amanhã. INEQUAÇÃO QUOCIENTE Dadas as funções f(x) e g(x), chamamos de inequação quociente toda inequação que pode assumir uma das seguintes formas: Eu não saberia explicar isso melhor, por isso quis contar essa história para você. Sendo um adolescente, você possui controle absoluto sobre o processo da construção da f(x) g(x) sua casa futura. Tem toda a vida pela frente. Se avançar um quilômetro a mais, se apostar tudo, f(x) g(x) 0 f(x) g( x) 0 0 f(x) g(x) 0 se viver com integridade, bondade, honestidade e consideração pelos outros, então poderá construir uma linda casa, da qual sentirá muito orgulho. EXERCÍCIOS 94. Resolva as inequações: a) b) 2 x 2 3x x 2 5x 2 6 0 (x 2 1)( 3x 2 x) 3 ( x 1) 4 0 95. (UE-RJ) No sistema de coordenadas cartesianas abaixo, estão representadas as funções f(x) = 4x – 4 e g(x) = 2x2 – 12x +10. Com base nos dados ao lado, determine: a) b) g(x) f(x) 4 as coordenadas do ponto P. o conjunto solução da inequação 0, f(x) 93 0. ] INEQUAÇÃO PRODUTO Dadas as funções f(x) e g(x), chamamos de inequação produto toda inequação que pode HISTÓRICO assumir uma das seguintes formas: DO PAPIRO ÀS FUNÇÕES DE 1º GRAU f(x) . g(x) > 0 f(x) . g(x) 0 f(x) . g(x) < 0 EXERCÍCIOS 93. Resolva as inequações: a) (x2 - 5x + 6) (x2 - 9) b) (-x2 + 2x - 1) (x2 - 4x) 0 f(x) . g(x) 0 O surgimento do conceito de função de 1º grau está diretamente ligado à evolução histórica dos processos de solução, da formalização e da representação gráfica de equação de 1º grau. Os primeiros registros de resoluções de equações de 1º grau são encontrados na civilização egípcia a constam do papiro de Ahmés, de aproximadamente 2 000 a.C. Também são dessa época processos de resolução de equações e de sistemas de 1º grau, encontrados na civilização babilônica. Entre os gregos, que davam ao estudo das equações um tratamento geométrico, destacam-se os trabalhos de Diofanto de Alexandria (300 d.C). Ele formulou métodos de solução de equações de 1º grau, com uma ou duas incógnitas, e de sistemas de equações de 1º grau. René Descartes (1596-1650) Nos séculos VI e VII, entre os matemáticos hindus, encontram-se indicados de regras para resolver problemas de 1º grau, especialmente nos trabalhos de Aryabhata e Brahmagupta. Entre os séculos IX e XII, os matemáticos árabes deram um impulso decisivo na solução de problemas algébricos. As técnicas algébricas desenvolvidas pelos árabes influenciaram sobremaneira os matemáticos europeus da Idade Média. Entre estes destacou-se também Fibonacci, que apresenta, em sua obra Liber Abacci, soluções para equações determinadas e indeterminadas de 1º grau, entre outros trabalhos. Após a sistematização da notação algébrica, encontramos na obra de René Descartes (1596-1650) a representação gráfica da equação ax + by + c = 0 por intermédio de uma reta. 0 (Extraído do livro Matemática Conceitos e Fundamentos - Vol. 1 - Editora Scipione) c) (x - 2)4 (-x2 + 3x)7 (x2 + 1)3 < 0 92 5 ] INEQUAÇÕES SIMULTÂNEAS DO 2º GRAU São inequações do tipo: g(x) < f(x) < h(x) g(x) f(x) Onde pelo menos uma dessas funções é do 2º grau. EXERCÍCIOS 91. Quantos números inteiros satisfazem o sistema de inequações: 2x 1 3x 2 x2 6x 8 0 92. Resolva as inequações: a) -1 x2 - 5x + 5 < 1 b) 2x2 - 12x + 16 6 x2 - 5x + 6 < 2 91 h(x) ] EXERCÍCIOS 87. Resolva as inequações: a) 2x2 - 5x +2 > 0 b) x2 - 2x c) -x2 + x - 1 d) x2 - 7x + 12 < 0 0 0 88. Determine m de modo que x2 + mx + 1 = 0 tenha raízes reais. 89. Determine K de modo que x2 + kx + k = 0 tenha raízes reais distintas. 90. Determine p de modo que x2 - px + 4 = 0 não tenha raízes reais. 90 7 ] 86. Um sitiante quer construir um galinheiro de forma retangular e para isto aproveita uma parede já construída. Sabendo que ele dispõe de um rolo de tela de 25 m de comprimento, quais devem ser as medidas do galinheiro para que sua área seja máxima? 11. INEQUAÇÃO SIMPLES DO 2º GRAU Dada f(x) = ax2 + bx + c, a f(x) > 0 0, toda inequação que adquire uma das formas: f(x) < 0 f(x) É chamada inequação do 2º grau. 8 89 0 f(x) 0 ] 85. Em um pomar em que existem 30 laranjeiras produzindo, cada uma 600 laranjas por ano foram plantadas n novas laranjeiras. Depois de um certo tempo constatou-se que, devido à competição por nutrientes do solo, cada laranjeira (tanto nova como velha) estava produzindo 10 laranjas a menos, por ano, por cada nova laranjeira plantada no pomar. Se f(n) é a produção anual do pomar, assinale na coluna I as afirmações verdadeiras e na coluna II as falsas. I 0 1 2 3 II 0 1 2 3 4 4 A função f é dada por f(n) = -10n2 + 300n - 1800. Se forem plantadas apenas 15 novas laranjeiras a produção do pomar será máxima. A produção máxima de laranjas é de 20150 unidades. Entre a primeira e a sexta, a cada nova laranjeira plantada pode-se prever um aumento na produção. Se forem plantados 60 novos pés de laranja a escassez de nutrientes fará com que a produção se anule. ÍNDICE Página 01 - Função constante 11 02 - Função polinomial do 1º grau 16 Gráfico Comportamento Sinal 03 - Funções lineares 35 Função identidade Função simétrico 04 - Inequações do 1º grau 40 Sistemas de inequações Inequações simultâneas Inequações produto e quociente 05 - Função racional 88 50 9 ] 83. O quadrado externo tem lados 4,2 cm. Em cantos opostos, temos dois quadrados com lados de x cm. Para que valor de x a área assinalada é máxima? 84. Um quadrado tem lados de 4 cm. Nele, será desenhado um triângulo, de acordo com a figura (as medidas estão em cm). a) Calcule x para que a área do triângulo assinalada seja máxima. b) Qual é essa área máxima? 10 87 ] FUNÇÃO POLINOMIAL DO 1º GRAU 81. Uma artista está planejando vender gravuras assinadas de seu mais recente trabalho. Se 50 gravuras forem oferecidas para venda, ela pode cobrar R$ 400,00 cada. Entretanto, se ela fizer mais de 50 cópias, ela tem que abaixar o preço em R$ 5,00 por cada cópia acima de 50. Quantas cópias a mais do que 50 deve colocar à venda para que o seu faturamento seja máximo ? 01. FUNÇÃO CONSTANTE É toda função do tipo f(x) = K, que associa a qualquer número real x um mesmo número real K. Em símbolos: f:R x R f(x) = K K R ESQUEMA E REPRESENTAÇÃO GRÁFICA 82. No planejamento de um café, estima-se que, se houver 12 mesas, o lucro diário será de R$ 10,00 por mesa. Devido ao excesso de fregueses, para cada mesa adicional, o lucro por unidade (para cada mesa no café) será reduzido em R$ 0,50. Calcule o lucro total diário máximo que pode ser obtido acrescentando-se mesas. Quando o domínio for o conjunto dos reais a representação gráfica será sempre uma reta paralela ao eixo das abcissas, passando por (0;k). Nota: O domínio da função f(x) = k é D f = R. O conjunto imagem da função constante é Imf = {k} Exemplos: Construir o gráfico de f(x) = 86 1 se x 0 1 se x 0 11 ] Solução: 79. Sabe-se que o lucro de uma empresa é dado pela fórmula L = R - C onde L é o lucro total, R é a receita total e C é o custo da produção. Numa empresa que produziu x unidades, verificouse que R(x) = 6000x - x2 e C(x) = x2 - 2000x. Nessas condições, qual deve ser a produção x para que o lucro da empresa seja máximo? Esquema e representação gráfica: Df = IR Imf = { -1, 1} EXERCÍCIOS 80. Um menino está à distância de 6m de um muro de altura 3m e chuta uma bola que vai bater exatamente sobre o muro se a função da trajetória da bola em relação ao sistema de coordenadas indicado pela figura y = ax 2 + (1 - 4a) x,determine a altura máxima atingida pela bola. 01. Esboce o gráfico e analise as funções a seguir: a) f(x) = 2 12 85 ] 10. PROBLEMAS DE MÁXIMO E MÍNIMO DO SEGUNDO GRAU b) f(x) = -3 EXERCÍCIOS 75. O lucro de um empresa é dado por L(x) = -10x2 + 120x - 200, onde x é a quantidade vendida. Para que valor de x obtém lucro máximo? c) f(x) = 3 2 Nas questões 76 e 77 o enunciado é o seguinte: Uma bola é lançada ao ar. Suponha que sua altura h, em metros, t segundos após o lançamento, seja h = -t2 + 4t + 6. Pede-se: 76. Em que instante a bola atinge a sua altura máxima? d) g(x) = 77. Qual é a altura máxima atingida pela bola? 3 2 78. Sabe-se que o custo C para produzir x unidades de um produto é dado por C = x2 - 80x + 3000. Nestas condições, calcule o valor mínimo do custo. e) f(x) = 0 84 13 ] 02. Construir o gráfico e analisar as funções f : A a) f(x) = - 3 , em que A = {x 5 b) f(x) = 7 , em que A = {x IR x -1 IR definidas abaixo: b) -2}; x < 4} : c) d) c) f(x) = - , em que A = {x IR - 3 4 x 3 }: 4 14 83 ] 09. FATORAÇÃO DO TRINÔMIO DO 2º GRAU Se e 03. Construa, num sistema de coordenadas cartesianas ortogonais, o gráfico das seguintes funções: são raízes de uma Função Quadrática de coeficiente dominante a, então: a) f(x) = 2 se x 1 3 se x 1 b) f(x) = 1, se x 0, se x f(x) = a (x - ) (x - ) Pois: Sabemos que: f(x) = a (x2 - x - x + ) f(x) = a[x2 - ( + ) x + ] = b e + f(x) = a x 2 b x a a = c a c a Logo: f(x) 2 (x (x- ) ax bxc a - ) FORMA FATORADA FORMA POLINOMIAL 0 0 EXERCÍCIOS 74. Dados os gráficos de funções polinomiais do 2º grau, obtenha as suas Leis de Formação: a) 1, se 0 x 1 c) f(x) = 2, se 1 x 2 3, se 2 x 3 82 15 ] 66. Determine o valor de m, de modo que na equação x2 - 15x + m = 0 uma das raízes seja o dobro da outra. 0, se 0 x 1 d) f(x) = 1, par a x 1 67. Determine o valor de m, de modo que na equação 10x 2 - 19x + m = 0 o produto das raízes 3 seja igual a . 5 68. Determine o valor de m, de modo que na equação 64x 2 - 160x + m = 0 uma das raízes seja o triplo da outra. 69. Determine o valor de m, de modo que na equação 6x2 -2x + 2m + 1 = 0 o produto das raízes 1 seja igual a . 2 70.Determine o valor de m, de modo que na equação mx 2 + (m - 1) . x - (8m + 1) = 0, sendo m 0, as raízes sejam números opostos. 02. FUNÇÃO POLINOMIAL DO 1º GRAU 71. Determine o valor de m, de modo que na equação 2mx 2 - (4m - 1) . x + 12m = 0, sendo m a soma das raízes seja igual a 1. FUNÇÃO DO 1º GRAU OU AFIM 0, Função do 1º grau é toda função que associa a cada número real x o número real ax + b, a 0. 72.Determine o valor de m, de modo que na equação x2 - mx+3 = 0 uma das raízes seja igual a 1. Em símbolo: f:R x R f(x) = ax + b, a aeb R 0 a e b são números reais chamados, respectivamente, de coeficiente angular e coeficiente linear. 16 73. Calcule o valor de “c” na equação x 2 - 13x + c = 0, para que a soma dos quadrados das raízes seja 89. 81 ] CONSEQÜÊNCIAS DAS RELAÇÕES DE GIRARD GRÁFICO NO SISTEMA CARTESIANO ORTOGONAL A equação do segundo grau pode ser expressa sob a forma x2 - Sx + P = O O gráfico de uma função do 1º grau é uma reta não paralela a nenhum dos eixos do sistema cartesiano. (. 1) Exemplos: Façamos o gráfico de f: R Dada a equação do 2° grau na forma geral A tabela mostra-nos alguns pontos do gráfico, que é uma reta. Basta marcar esses pontos e traçar a reta que passa por eles. ax2 + bx + c = O Dividindo ambos os membros pelo coeficiente dominante (a x2 + b x a c a O como: R definida por f(x) = 2x + 1. x’ + x” = - b a 0): S E x’ +x” = c a P Então teremos: x 0 1 2 -1 y = 2x + 1 y= 2.0 + 1 = 1 y = 2.1 + 1 = 3 y = 2.2+ 1 = 5 y = 2.3 + 1 = 7 ponto (0,1) (1,3) (2,5) (-1,-1) 1 x2 - Sx + P = O Eis o gráfico de f(x) = -x + 2 PRODUTO DAS RAÍZES SOMA DAS RAÍZES x y = -x + 2 0SOMAy DAS = -0 RAÍZES +2=2 1 y = -1 + 2 = 1 ponto (0,2) (1,1) EXERCÍCIOS 64. Forme uma equação do 2° grau cujas raízes são: 1 a) x1 = 3 1 b) x1 = 4 3 e x2 = 2 e x2 = 3 Observe que: O gráfico da função afim, f: R R, f(x) = ax + b, com a 0 é uma reta. D = R e Im = R Intersecção com o eixo 0y. Fazendo x = 0, temos f(0) = a.0 + b f(0) = b. A intersecção com o eixo 0y é o par ordenado (0; b). 65. Calcule “n” de modo que soma das raízes da equação x2 - (2n - 1) x + n2 - n - 12 = 0 seja 9. 80 17 ] 08. RELAÇÕES DE GIRARD PARA EQUAÇÕES DO 2° GRAU Intersecção com o eixo 0x. Fazendo y = 0, temos 0 = ax + b b x=a b ; 0) a O valor de x para o qual a função f(x) = ax + b se anula, ou seja, f(x) = 0, denomina-se zero da função. O zero da função polinomial do 1º grau f(x) = ax + b é a abcissa do ponto de intersecção do gráfico da função com o eixo x. A intersecção com o eixo 0x é o par ordenado (- São relações estabelecidas entre coeficientes e raízes da equação. Dada uma equação do 2º grau indicada por ax2 + bx + c = 0 cujas raízes são representadas por x’ e x”, temos: Soma das raízes b S = x’+ x” = a b e a Veja a demonstração de que S = b Lembramos que x’ = Produto das raízes c P = x’. x” = a e x” = 2a P= c : a b 2a VARIAÇÃO DA FUNÇÃO DO 1º GRAU Soma das raízes Chamamos de coeficiente angular da reta r o número real a, tal que S= S= a = tg 2 b 2a + b 2b 2a b S=a b 2a Produto das raízes é orientado no sentido anti-horário e obtido a partir do semi-eixo positivo Ox, P= b2 4a 2 b2 b2 4ac c P= a 0< < 18 . P= P= Desse modo, temos sempre: 2a b 2a S= O ângulo até a reta r. b P= 79 4a 2 b 2a ] 62. O gráfico de f(x) = -x2 + x é: Exemplo 1 a) c) Exemplo 2 b) d) e) Assim: Para 0 < Para 2 < < 2 , m é positivo (a tangente é positiva no 1º quadrante) < , m é negativo (a tangente é negativa no 2º quadrante) 63. O gráfico de f(x)= x2 - 5x - 6 é: Dos exemplos dados, podemos concluir que: a) c) b) d) a>0 a<0 e) x1 < x2 f(x1) < f(x2) x1 < x2 f(x) é crescente 78 f(x1) > f(x2) f(x) é decrescente 19 ] ESTUDO DO SINAL DA FUNÇÃO DO 1º GRAU 61. Esboce os gráficos e dê o conjunto imagem das funções: Estudar os sinais de uma função y = f(x) significa estabelecer, para cada x das sentenças é verdadeira: D(f),qual a) f: f(x)=x² b) f: f(x)=x² c) f: f(x)=x² d) f:[-1;1] f(x)=x² e) f: [-1;2[ f(x)=x² f) f:[1;2] f(x)=x² y > 0, y = 0 ou y < 0 Para a função afim f(x) = ax + b temos dois casos a considerar. Caso a > 0 Seja f(x) = ax + b, a Caso a < 0 0. Observe que: a>0 a<0 Podemos, portanto, resumir a distribuição dos sinais de f das seguinte forma: 20 77 [1;4] ] EXERCÍCIOS b) f(x - 2) = x2 + 2x 04. Esboce o gráfico das funções dadas pelas leis de formação abaixo: a) f(x) = c) f(x) = x2 - 8x 3 - x 2 b) y = (x + 3)2 - (x - 2)2 c) fog se f(x) = 3x + 1 e g(x) = -2x +5 d) f(x) = -x2 + 9 76 21 ] d) f(x + 1) = - 3x + 2 p) x2 1 e) h(x) = x 1 f) f(x) = q) r) s) t) u) 2x 4 x 2 60. Esboce o gráfico e analise as funções abaixo: a) f(x) = x2 - 4x + 3 22 75 ] g) h) i) j) l) m) 05. Para cada gráfico abaixo, dar o sinal de a e b, sendo f(x) = ax + b. a) b) c) d) e) f) 06. Determine para quais valores de p as funções reais abaixo serão decrescentes: a) f(x) = (p - 1) x + 9 n) o) b) y =(6 + p) x + 3 74 23 ] 07. Determine para quais valores de p as funções reais abaixo serão crescentes: a) y = (5 - 3p) x - 1 59. Dados os gráficos de funções quadráticas e seguir avalie os sinais de “a”, “b”, “c” e “ “ (discriminante). Sendo as mesmas do tipo y = ax 2 + bx + c. a) b) c) d) e) f) b) f(x) = -2x + p c) f(x) = p + 3x 08. Determine a lei da função em cada um dos gráficos, e em seguida analise-as. a) 24 73 ] EXERCÍCIOS 54. Determine o conjunto imagem das funções reais: a) y = -2x2 + 5x – 4 b) b) f(x) = x2 – 2x + 1 55. Determine o valor máximo ou mínimo de cada um das funções em IR: a) f(x) = -3x2 + x + 2 b) f(x) = x2 - 2x + 4 c) 56. Para que valores de x IR, f(x) = -x2 – 4x – 12 é crescente ? 57. Determine o intervalo de domínio no qual a função f(x) = 2x 2 + 8x – 9 é decrescente. 09. É dado o gráfico da função horária de um ponto material em movimento retilíneo uniforme, que se move ao longo de uma trajetória: Pede-se: a) a função horária deste movimento. b) o instante (em horas), em que o ponto material passa pela origem. 58. (MACK-SP) O vértice da parábola y = x2 + kx + m é o ponto V(-1, -4). O valor de k+m é: a) b) c) d) e) -2 -1 0 1 2 72 25 ] 10. Determine a lei de formação das funções cujos gráficos são dados abaixo: ORDENADA DO VÉRTICE: IMAGEM DA FUNÇÃO QUADRÁTICA a) A imagem da função quadrática é obtida projetando ortogonalmente os pontos da parábola no eixo y. Desse modo, a ordenada yv, do vértice sempre será um dos extremos do intervalo do conjunto imagem. É o intervalo real que tem como um dos extremos o valor máximo ou mínimo. Se a > 0, então Im = b) Im (f) y 26 - - 4a 4a y IR y - 4a Se a < 0, então Im = , Im (f) é o valor mínimo da função y 71 - - 4a , - y IR y - 4a 4a é o valor máximo da função ] Se a > 0 A função é crescente para qualquer x > xv A função é decrescente para qualquer x < xv d) e) Se a < 0 A função é crescente para qualquer x < xv A função é decrescente para qualquer x < xv f) 70 27 ] 11. Um caminhão (C) e um automóvel (A) movimentam-se segundo as seguintes funções horárias: SC = 20 + 5t e SA = 15t . Determine o instante (em horas) e a posição (em quilômetros) em que os veículos se encontram. Para o cálculo de yv devemos substituir este valor de x na função y = ax2 + bx + c. yv = a . b 2a b2 4a b2 2a yv = Como 2 +b c b 2a yv = 2 +c yv = ab2 4a 2 b2 2b2 4ac 4a = b2 - 4ac; então: b2 2a yv = yv = c b2 4ac 4a yv = (b2 4ac) 4a 4a Logo: O vértice da parábola é o ponto V b ; 2a 4a abscissa do vértice ordenada do vértice 12. A reta do gráfico abaixo indica a quantidade de soro (em ml) que uma pessoa deve tomar, em função de seu peso (dado em kgf), num tratamento de imunização. A quantidade total de soro a ser tomada será dividida em dez injeções idênticas. Quantos ml de soro receberá em cada aplicação um indivíduo de 80 kgf? 07. APLICAÇÕES DAS COORDENADAS DO VÉRTICE ABSCISSA DO VÉRTICE: CRESCIMENTO E DECRESCIMENTO DA FUNÇÃO O ponto-limite entre o crescimento e o decrescimento de uma função é obtida projetando ortogonalmente o vértice sobre o eixo das abcissas. 28 69 ] 53. A parábola no gráfico ao lado é dada pela função f(x) = x 2 – 4x + 3. A reta e a parábola cruzam os eixos cartesianos nos mesmos pontos, conforme mostra o gráfico. Qual é a lei de formação da função do 1° grau cuja representação analítica é a reta dada no gráfico ? 13. A figura 1 mostra uma mola de 5 cm. Ao dependurarmos em sua extremidade um bloco de massa M, o comprimento da mola aumenta (figura 2) linearmente em função da massa. A tabela a seguir mostra os valores de para alguns valores de M. M (gramas) (cm) 0 5 100 8 200 11 300 14 400 17 Com base nos dados da tabela: a) Determine a função que fornece em função de M. b) Calcule o comprimento da mola para M = 250g 06. COORDENADAS DO VÉRTICE DA PARÁBOLA O vértice da parábola é um ponto do plano cartesiano dado pelas coordenadas xv e yv do ponto V: b ; 2a O vértice da parábola é o ponto V 4a abscissa do vértice xv = b 2a 14. Em 1998, um paciente pagou R$ 300,00 por dia pelo uso de um quarto semi-privativo de hospital e R$ 1.500,00 por uma operação de apêndice. Expresse o total pago pela cirurgia como função do número de dias em que o paciente ficou internado. ordenada do vértice yv = 4a No gráfico, notamos que o vértice da parábola é um ponto localizado sobre o eixo de simetria; logo: xv = x" x' 2 b a 2 b 2a xv = b 2a A abscissa do vértice (xv) é a média aritmética das raízes. 68 29 ] 15. Entre as escalas usadas para a graduação de um termômetro, as mais usadas são: a escala Fahrenheit, usada principalmente nos países de língua inglesa (Estados Unidos e Inglaterra), e a escala Celsius, usada no restante do mundo. Para graduar um termômetro na escala Celsius, escolhem-se duas temperaturas determinadas: a da fusão do gelo, à qual se atribui o valor zero, e a da ebulição da água, à qual se atribui o valor 100. Dividindo-se o intervalo entre os dois pontos fixos (0 e 100) em 100 partes iguais, obtém-se o termômetro graduado na escala Celsius ou centesimal. Na escala Fahrenheit, divide-se o intervalo entre os pontos fixos em 180 partes iguais. Atribui-se ao nível inferior o valor 32 e, ao superior, o valor 212; então, o zero dessa escala está 32 graus Fahrenheit abaixo da temperatura de fusão do gelo. Observando a figura ao lado, pode-se estabelecer entre as duas escalas uma função polinomial do primeiro grau para se obter a temperatura, em Fahrenheit conhecida a temperatura em Celsius. Obter a lei de formação da função. 05. INTERCEPTO DA PARÁBOLA COM O EIXO DAS ORDENADAS Toda parábola que é gráfico de uma função polinomial do 2° grau intercepta o eixo das ordenadas em um único ponto. Observe que: Fazendo x = 0 em y = (x) = ax2 + bx + c, temos: y = (0) = c Isso significa que a parábola intercepta o eixo Oy no ponto cuja ordenada é igual ao termo independente c do trinômio. EXERCÍCIOS 52. Calcule o valor de m na função f(x) = 4x 2 – 2x + (3m + 6) para que uma das raízes da função seja zero. 30 67 ] EXERCÍCIOS 47. Estude o sinal da função dada por f(x) = x 2 – 4x – 5. 16. Determine o valor de p de modo que o gráfico da função f(x) = 3x + p - 2 intercepte o eixo y no ponto de ordenada 4. 48. Para quais elementos de domínio a função g dada pela lei g(x) = -x2 + 4x – 4 é positiva? 17. Determine m de modo que o gráfico da função f(x) = -2x + 4m + 5 intercepte o eixo x no ponto de abcissa 3. 49. Analise o sinal de f(x) = x2 + x + 3. 50. Determine os valores do parâmetro m que obrigam a função dada por f(x) = (m – 1) x2 – 6x – 2 a ser uma função estritamente negativa. 18. (FGV-SP) Numa determinada localidade, o preço da energia elétrica consumida é a soma das seguintes parcelas: a) parcela fixa de R$ 10,00; b) parcela variável que depende do número de quilowatts-hora (kWh) consumidos; cada kWh custa R$ 0,30. Se, num determinado mês, um consumidor pagou R$ 31,00, então ele consumiu: 51. Ache os valores reais de p para os quais a função g(x) = (p – 1)x2 + (2p – 2)x + p + 1 é positiva para qualquer valor de x. 66 a) 100,33 kWh b) mais de 110 kWh c) menos de 65 kWh d) entre 65 e 80 kWh e) entre 80 e 110 kWh 31 ] 19. O gráfico mostra a temperatura de uma região do Rio Grande do Sul desde as 5h até as 11h. 2º) Se a) Em que horário desse período a temperatura atingiu 0o C ? = 0, a parábola intercepta o eixo x em único ponto. A função é não-negativa. A função é não-positiva. b) Durante quanto tempo desse período a temperatura esteve negativa ? c) Durante quanto tempo desse período a temperatura esteve positiva ? 3º) Se < 0, a parábola não intercepta o eixo dos x, pois a função não possui zero real: A função é estritamente positiva. 32 A função é estritamente negativa. 65 ] 46. Quais os valores de k para os quais a função dada pela lei de formação f(x) = (k – 1)x2 – 2x + 4 admite raízes reais. 20. (FAAP-SP) "Admitindo que em uma determinada localidade uma empresa de táxi A cobra R$ 2,00 a bandeirada e R$ 2,00 por quilômetro rodado e outra empresa B cobra R$ 3,00 por quilômetro rodado e não cobra bandeirada." Determine o número de quilômetros rodados para que o valor a ser pago seja o mesmo independentemente de qual seja a empresa. Faça um gráfico ilustrando a situação. 04. ESTUDO DO SINAL (APLICAÇÃO DAS RAÍZES) O discriminante (que posiciona a parábola em relação ao eixo das abcissas) e o coeficiente dominante (que posiciona a concavidade) nos permite fazer a análise do sinal da função quadrática: Assim: 1º) Se > 0, a parábola intercepta o eixo x em dois pontos distintos. A função é positiva extra-raízes e negativa intra-raízes. A função é positiva intra-raízes e negativa extra-raízes. 64 33 ] 21. O custo de transporte de uma certa carga por ferrovia é composto de uma quantia fixa de R$ 10.000.00 mais R$ 500,00 por quilômetro rodado. A mesma carga, transportada por rodovia, tem um custo fixo de R$ 6.000,00 mais R$ 600,00 por quilômetro rodado. Acima de m quilômetros rodados o custo por ferrovia é inferior ao custo por rodovia. Podemos afirmar que: a) m = 5 b) m = 10 c) m = 20 d) m = 30 e) m = 40 Com relação ao sinal do discriminante teremos as seguintes conseqüências: ALGÉBRICA ∆ > 0: A função possui duas ANALÍTICA A parábola é: raízes reais desiguais ∆ = 0: A função possui duas raízes reais e iguais. ∆ < 0: A função possui duas raízes imaginárias (não possui raízes reais). EXERCÍCIOS 43. Determine os valores de k para os quais a função dada pela lei de formação f(x) = x2 – 2x + k possui raízes reais e diferentes. Esboce o gráfico que ilustra a situação do problema. 44. Calcule os valores de m que obrigam a função dada pela lei de correspondência f(x) = (m - 1)x2 – 2x + 1 a não possuir raízes reais. 45. Para quais valores de p a função dada por f(x) = 4x 2 – 4x – p tem por gráfico uma parábola que tangencia o eixo das abcissas. 34 63 ] 03. RAÍZES DA FUNÇÃO QUADRÁTICA CASOS PARTICULARES 03. FUNÇÕES LINEARES Toda função polinomial do segundo grau possui duas raízes. Na função real f(x) = ax + b, com a função f de R em R é linear quando, a cada x Se a lei de formação é f(x) = ax2 + bx + c f: R Logo, fazendo: x ax2 + bx + c = 0 f(x) = 0 0, f(x) = ax é denominado função linear. Uma R, associa o elemento ax, a 0: R f(x) = ax, a 0 Exemplos: 1 x 2 01) f(x) = 2x 03) f(x) = 02) f(x) = -3x 04) f(x) = - Então: obter as raízes é resolver a equação: ax2 + bx + c = 0 x 3 Se multiplicamos os dois membros por 4a, temos: 4a2x2 + 4abx + 4ac = 0 Se somamos - 4ac aos dois membros, temos: 4a2x2 + 4abx = -4ac Se somamos b2 aos dois membros, ficamos com: Em toda Função Linear 4x2x2 + 4abx + b2 = b2 - 4ac (trinômio quadrado perfeito) TQP f(kx) = k . f(x) (2ax +b)2 = b2 - 4ac 2ax + b = f(a + b) = f(a) + f(b) b2 4ac UMA RAIZ Logo: x= b b2 2a 4 ac FÓRMULA DE BHÁSKARA Fazendo b 2 x1 = 4ac DISCRIMINANTE DA EQUAÇÃO 62 b 2a OUTRA RAIZ x2 = Numa função f(x) = ax, D(f) = Im (f) = R. b 2a O gráfico da função linear f(x) = ax é uma reta que passa pela origem (0,0) do sistema cartesiano. 35 ] 39. Determine m para que a parábola que é gráfico da função quadrática f(x) = (2m–5)x2 + 6x + 3 tenha concavidade voltada para cima. FUNÇÃO IDENTIDADE Na função f(x) = ax, se a = 1, f(x) = x é denominada função identidade. Uma função f de R em R é identidade quando, a qualquer x R, associa o próprio x. f: R x R f(x) = x 40. Determine o valor de m para que o gráfico da função do 2° grau f(x) = (3m + 4)x2 + 3x tenha concavidade voltada para baixo. Numa função f(x) = x, D f(x) = Im (f) = R. O gráfico da função identidade é a reta suporte das bissetrizes do 1º e 3º quadrantes. 41. Para quais valores de k e m a função cuja lei de formação f(x) = (2k + 4)x2 + (m +3)x + 4 é uma: FUNÇÃO SIMÉTRICO Na função f(x) = ax, se a = -1, f(x) = -x denominada função simétrico. Uma função f de R em R é simétrico quando, a qualquer x R, associa o simétrico x: f: R x a) função quadrática b) função afim c) função constante R f(x) = -x Numa função f(x) = -x, D (f) = Im (f) = R. 42. Para quais valores de p a função f, dada por f(x) = (4 + 2p)x2 + 9 possui ponto de máximo ? O gráfico da função simétrico é a reta suporte das bissetrizes do 2º e 4º quadrante. 36 61 ] 02. POSICIONAMENTO RELATIVO DA CONCAVIDADE EXERCÍCIOS 22. Esboce o gráfico e analise as funções abaixo: a) f(x) = 3 x 2 b) f(x) = 3 x Se o coeficiente de x2 (coeficiente dominante) for positivo (a > 0), a parábola tem concavidade voltada para cima. Se o coeficiente de x2 (coeficiente dominante) for negativo (a < 0), a parábola tem a concavidade voltada para baixo. EXERCÍCIOS 38. Determine os valores de p para os quais a função f(x) = (4 – 8p)x2 + x – 7 é quadrática. c) f(x) = 2x 60 37 ] FUNÇÃO POLINOMIAL DO 2° GRAU d) f(x) = - 3x 01. FUNÇÃO POLINOMIAL DO 2º GRAU (FUNÇÃO QUADRÁTICA) Uma função de em é chamada quadrática ou polinomial do 2º grau se, amplamente definida, definir-se como: : x (x) = ax2 + bx + c , a 0 23. Um botânico mede o crescimento de uma planta, em cm, todos os dias. Ligando-se os pontos colocados por ele no gráfico, resulta a figura abaixo: O gráfico de uma função quadrática é sempre uma curva cônica denominada parábola, com eixo de simetria paralelo ao eixo das ordenadas. Se for mantida sempre esta relação entre tempo e altura, determine a altura que a planta terá no 30º dia. Secção: PARÁBOLA A intersecção do eixo de simetria com a parábola é um ponto chamado vértice. 38 59 ] 24. (Vunesp-SP) O gráfico mostra o resultado de uma experiência relativa à absorção de potássio pelo tecido da folha de um certo vegetal, em função do tempo e em condições diferentes de luminosidade: Nos dois casos, a função linear y = mx ajustou-se razoavelmente bem aos dados, daí a referência a m como taxa de absorção (geralmente medida em micromols por unidade de peso por hora). Com base no gráfico, se m1 é a taxa de absorção no claro e m2 a taxa de absorção no escuro, a relação entre essas duas taxas é: a) m1 = m2 b) m2 = 2 m1 c) m1m2 = 1 d) m1m2 = -1 e) m1 = 2m2 25. O gráfico abaixo é formado por dois segmentos de reta e relaciona o valor de uma conta de água e o correspondente volume consumido. a) Calcule qual será o valor da conta quando o consumo for: 1) 20 m3 2) 70 m3 b) Calcule o volume consumido quando o valor da conta for R$ 18,00. 58 39 ] 26. (Uneb-BA) Uma torneira enche um reservatório de água com capacidade de 1500 litros. Estando aberta a torneira, o volume da água do reservatório aumenta em função do tempo, de acordo com o gráfico acima. ÍNDICE O tempo necessário para que o reservatório fique completamente cheio é igual a: a) 2h30min b) 3h c) 3h30min d) 4h e) 4h30min Página 04. INEQUAÇÕES DO 1º GRAU Chama-se inequação do 1º grau na variável x toda inequação se reduz a uma das formas: ax + b com a,b IR e a ax + b > 0 0 ax + b 0 ax + b < 0 0. Resolve-se uma inequação do 1º grau aplicando-se as propriedades da desigualdade. 40 01 - Função polinomial do 2° grau 59 02 - Posicionamento relativo da concavidade 60 03 - Raízes da função quadrática 62 04 - Estudo do sinal 64 05 - Intercepto da parábola com o eixo das ordenadas 67 06 - Coordenadas do vértice 68 07 - Aplicações das coordenadas do vértice 69 08 - Relações de Girard 79 09 - Fatoração do trinômio do 2° grau 82 10 - Problemas de máximo e mínimo 84 11 - Inequação do 2° grau 88 57 ] EXERCÍCIOS 27. Resolva as inequações: a) 4(x + 2) 2(x – 1) + 3(x + 1) b) (3x – 2)2 + (x – 1)2 > (3x - 1)2 + (x + 2)2 c) 56 x 3 x -1 2 x x-2 x -3 5 4 41 ] SISTEMA DE INEQUAÇÕES DO 1º GRAU Duas ou mais inequações que devem ser satisfeitas ao mesmo tempo formam o que denominamos sistema inequações. O conjunto solução de um sistema de inequação é determinado pela intersecção dos conjuntos soluções de cada inequação do sistema. EXERCÍCIOS 28. Resolva os sistema de inequações: a) b) 2x 1 3x 2 x 1 x 2 3 x 2 1 1 3x 1 2 5 2 0 2x 1 42 55 ] INEQUAÇÕES SIMULTÂNEAS São inequações do tipo: ou g(x) < f(x) < h(x) g(x) EXERCÍCIOS 29. Resolva, em R, as seguintes inequações: a) - 4 < 4 – 2x b) x + 1 54 3 7 – 3x < x -1 2 43 f(x) h (x) ] INEQUAÇÃO PRODUTO E INEQUAÇÃO QUOCIENTE d) f(x) Há certas inequações dispostas em forma de produto ou em forma de quociente cuja resolução é baseada no estudo da variação do sinal de uma função do 1º grau e nas regras dos sinais do produto e do quociente de número reis. 4 x INEQUAÇÃO - PRODUTO Para resolvermos uma inequação do tipo: f(x) . g(x) > 0 f(x) . g(x) < 0 f(x) . g(x) 0 f(x). g(x) 0 Procedemos da seguinte forma: - determinamos os zeros de f e g; estudamos os sinais de f e g; efetuamos o produto dos sinais de f por g; damos, como resposta, os valores de x que satisfazem o sinal de inequação. Exemplo: Resolver a inequação (2x -5) (10 - 3x) 0. e) g(x) Note que Como queremos f(x) . g(x) 0, o conjunto-verdade é x IR | 5 2 x 5 2 10 3 2 2 x 10 3 . EXERCÍCIOS 30. Resolva as inequações: a) (x - 1) (x - 2) (x+4) > 0 44 53 ] EXERCÍCIOS b) (2x - 1) (-3x + 2) (-x + 3) < 0 37. Esboce o gráfico e analise as funções e determine seus domínio e contra-domínio mais amplos. a) f(x) 2x 4 -x 3 c) b) f(x) 3x 1 2x 4 31. Qual o domínio de f(x) = c) f(x) x(x 1)(x 2) ? 4x - 2 - 2x 1 52 45 ] 32. Para que valores de x existe f(x) = 3 (x 1)(x 3) . Exemplo 3: FUNÇÃO RECÍPROCA f : IR * IR 1 f(x) x 33. Resolva em IN a inequação (x + 2) (x- 3) < 0. CASOS PARTICULARES Inequação do tipo: Exemplo 4: (ax + b)n > 0 Com n IN* e n ocorrer dois casos. (ax + b)n 0 (ax + b)n < 0 (ax + b)n 0 1, são resolvida examinando-se inicialmente o expoente n. Podem 1º) Se n é par, (ax + b) n 2º) Se n é ímpar, (ax + b)n é sempr e positivo , desde que ax é nulo quando ax b 0 é positivo par a ax é negativo par a ax é nulo par a ax 46 f : IR * f(x) b 0 b 0 b 0 b 0 51 IR * -3 x ] 05. FUNÇÃO RACIONAL EXERCÍCIOS 34. Resolver a inequação: É toda função definida amplamente como: f:- ax f(x) = cx a, b, c a) (2x + 1)5 . (x - 3)8 > 0. d c b d 0 e d a c com b d EXEMPLOS DE GRÁFICOS DAS FUNÇÕES RACIONAIS: b) (x - 2)8 (3 - x)5 (4x + 1)7 > 0 Exemplo 1: f : IR - {2} f(x) IR 3x 1 x -2 35. Determine o conjunto solução do sistema: (x 1)6 (x 2(x 4)(x 2)7 3) 0 0 Exemplo 2: f :R - 1 f( x) 50 R- - 3 2 3x - 1 - 2x 2 47 ] INEQUAÇÕES - QUOCIENTE c) 2x 3 x 2 1 d) 3x 1 x 1 2 Lembrando que a regra de sinais para o produto de dois números reais é a mesma que para a divisão, que numa fração o denominador tem que ser diferente de zero, temos: f(x) f(x) 0 f(x).g(x) 0 0 f(x).g(x) 0 e g(x) 0 g(x) g(x) f(x) g(x) 0 f(x).g(x) f(x) g(x) 0 0 f(x).g(x) 0 e g(x) 0 Portanto, em termos de resoluções quociente, a única diferença às do tipo produto e que os zero das funções que estiverem no denominador devem ser sempre excluído da resposta. EXERCÍCIOS 36. Resolva as inequações: a) b) (x 1)(x 3) x 5 1 x -1 0 2 3 x-2 x-3 e) 0 f) 48 (1 x)6 (x (7 x 1 x-4 4 1) (2 3)5 4 x)3 0 2 x 3 49