CAPíTULO 2 • NOÇÃO DE CONJUNTO E CONJUNTOS 27 NUMÉRICOS • • •• Para resolver os exercícios 1 e 2 a seguir. use as convenções dadas na página ao lado. c) 17 pertence ao conjunto dos números primos. d) 15 não pertenceao conjunto dos númerosprimos. e) Pentágononão pertence ao conjunto dos quadriláteros. Escreva com símbolos: a) Espírito Santo pertence ao conjunto dos estados da região Sudeste. b) Bahia não pertence ao conjunto dos estados da região Sudeste. f) Losango pertence ao conjunto dos quadriláteros. 2. Classifique em verdadeiro Todo número primo maior do que 2 é ímpar? (V) ou falso (F): a) São Paulo E S f) paralelogramo E C b) Piauí fi S g) trapézio fi C c) Rio de Janeiro fi S h) hexágono E C d) 21 E B i) 29 e) 2 E B j) Venezuela E S fi Todo número ímpar maior do que 2 é primo? ~ B Representações de úm conjunto) Veja a seguir três formas de representar 1~) Citação ou enumeração Como foi apresentado um conjunto. de seus elementos no tópico anterior, cula e ter seus elementos envolvidos um conjunto pode ser representado por uma letra maiús- por chaves e separados por vírgula (ou ponto e vírgula). A = {a, e, i, o, u} possui cinco elementos e o conjunto = {1; 2; 3; 3; 3; 4; 5; 5; 6; 6; 6; 6; 5} possui seis elementos. Note que a repetição Por exemplo, o conjunto B conjunto B é desnecessária, por isso devemos escrever cada elemento 2~) Através de propriedade Consideremos Consideremos apenas uma vez. p: p: x é um número natural pode ser expressa pelo conjunto Assim, é indiferente I = dizer que x possui a propriedade ímpar {1, 3, 5, 7, 9, 11, ... }. p ou que x E I. agora a condição c: c: x é um número inteiro que satisfaz a condição x2 Essa condição pode ser expressa pelo conjunto Nesse caso, também é indiferente É mais simples trabalhar A = 4 - = O {-2, 2}. dizer que x satisfaz a condição c ou que x E A. com conjuntos do que com propriedades e condições. Além disso, podemos definir relações e operações entre conjuntos. Já com propriedades e condições isso A seria muito difícil. -2 3~) Através de diagramas Os elementos de um conjunto res a uma curva fechada mada diagrama conjuntos. no ou condição a propriedade Essa propriedade dos elementos podem ser representados não entrelaçada. de Euler-Venn, é muito Essa forma por pontos interio- de representação, útil na visualização _7 cha- da relação entre - 10 28 MATEMÁTICA. CONTEXTO & APLlCAÇÕE~ /~--------------------------------------------------------------------------~- • • •• d) Y é um número divisor de 16 tal que y3 = 8; 3. Escreva o conjunto expresso pela propriedade: a) x é um número natural par; . b) x é um número natural menor do que 8; c) x é um número natural múltiplo de 5 e menor do que 31; d) x é letra da palavra CONJUNTO; e) x é um quadrilátero que possui 4 ângulos retos. e) y é um número inteiro menor do que 6 e maior do que -2. 5. Escreva uma propriedade que define o conjunto: a) {O. 1.2.3.4.5.6.7.8. 9}; b) {O. 2. 4. 6}; c) {ll. 13. 15. 17}; d) {O. 1.2.3.4 Todo quadra:!-o é um retângulo? 99. 100}. 6. Escreva uma condição que define o conjunto: a) {-3.3}; 4. Escreva o conjunto dado pela condição: a) y é um número tal que y2 - 25 = O; b) y é um número tal que y2 - 5y + 6 = O; b) {1.2}; c) {5}; c) Y é um número maior do que zero tal que y2 - ..... d) {7,8.9.10.11 .... }. 3y - 10 = O; Conjuntos vazio, unitário, finito, infinito e universo Um conjunto interessante é o conjunto vazio, cuja notação é 0 ou { }. Uma propriedade contraditória qualquer pode ser usada para definir o conjunto vazio. Por exemplo: {números naturais ímpares menores do que 1} = {x I x é um número natural ímpar menor do que 1} = 0, Llê-se "tal que" pois não há número natural ímpar menor do que 1. Assim, o conjunto vazio não possui elementos. Outro conjunto interessante é o conjunto unitário, formado por um único elemento. o correto é escrever A = {números ímpares} e não A = {conjunto dos números ímpares}. Exemplo: {números naturais pares e primos} = {x I x é um número natural par e primo} = {2}, pois o único número natural par e primo é o 2. Como curiosidade, observe que 0 é diferente de {0}, pois {0} é um conjunto unitário que tem como único elemento o conjunto vazio. Todo conjunto que tem uma quantidade limitada de elementos é um conjunto finito. Considere A o conjunto formado por todos os estados do território brasileiro. Logo, A é um conjunto finito, pois possui 26 elementos. Já o conjunto formado por todos os números pares positivos poderia ser representado pelo conjunto B = {2, 4, 6, 8, ...}, que não apresenta quantidade limitada de elementos e, portanto, é um conjunto infinito. Um conjunto importante é o conjunto universo, cuja notação é U. É o conjunto formado por todos os elementos com os quais estamos trabalhando num determinado assunto. Fixado o universo U, todos os elementos pertencem a U e todos os conjuntos são partes de U. É muito importante saber em qual universo estamos trabalhando. Por exemplo, se U é o conjunto dos números naturais, então a equação x + 5 = 2 não tem solução; porém, se U é o conjunto dos números inteiros, então a equação x + 5 = 2 tem como solução x = - 3. CAPíTULO 2 • NOÇÃO DE CONJUNTO E CONJUNTOS NUMÉRICOS ----------~------------------------------------------------------------------~, 31 •• 1. Dado o conjunto A = {1, 2, {3, 4}. {5}}. verifique se os itens abaixo são verdadeiros ou falsos: h) {5} E A a) O conjunto A tem 4 elementos. b) 1 E A i) {5} C A c) 1 C A j) d) {1} E A k) 2 E A e){l}CA I) {3, 4} E A {{5}} C A f)5EA m) {2} C A g) 5 C A n) {3, 4} C A Resolução: a) Verdadeiro, pois os elementos são 1, 2, {3, 4} e {5}. É importante notar que conjuntos podem ser elementos de outro conjunto. b) Verdadeiro, pois 1 é elemento de A. c) Falso, pois 1 é elemento e o símbolo C relaciona conjuntos. d) Falso, pois {1} é conjunto e o símbolo E relacíona elemento com conjunto. e) Verdadeiro, pois {1} é subconjunto de A (lá que 1 é elemento de A). f) Falso, pois 5 não é elemento de A. Não devemos confundir 5 com {5}. g) Falso, pois 5 é elemento e o símbolo C relaciona conjuntos. h) Verdadeiro, pois {5} é elemento de A. i) Falso,pois {5} não é subconjunto de A Oáque 5 não é elemento de A). j) Verdadeiro, pois {{5}} é subconjunto de A Oá que {5} é elemento de A). k) Verdadeiro, pois 2 é elemento de A. I) Verdadeiro, pois {3, 4} é elemento de A. m) Verdadeiro, pois {2} é subconjunto de A (jé que 2 é elemento de A). n) Falso, pois {3, 4} não é subconjunto de A Oá que 3 e 4 não são elementos de A). Exercícios prop~_sl~~ 9. Dado o conjunto A = {1, {2, 3}, {4}}, julgue se os itens abaixo são verdadeiros ou falsos: 12. Considerando que: a) 1 E A e) {2, 3} C A • A é o conjunto dos números naturais ímpares menores do que 1a; b){l}EA f) 0 E A • B é o conjunto dos dez primeiros números naturais; c) 1 C A g) 0 CA d) {1} C A • C é o conjunto dos números primos menores do que 9; verdadeiros ou falsos: use os símbolos C ou rt. e relacione esses conjuntos na ordem dada: a) A é o conjunto vazio a) Ae B b) A é um conjunto unitário. b) CeA c) 0 CA c) C e B d) 0EA d) Ae C 10. Dado o conjunto A = {0}, diga se os itens abaixo são e) {0} C A 13. Observe o diagrama a seguir. Os conjuntos X, Y e Z não 11. Dados os conjuntos A = {1, 2}. B = {1, 2, 3, 4, 5}, C = {3, 4, 5} e D = {a, 1, 2, 3, 4, 5}, classifique em são vazios. Escreva algumas relações verdadeiras entre eles usando os símbolos C ou rt.. verdadeiro (V) ou falso (F): a) A C B g) B C C b) C cA h) B C B i) 0 rt.A c) B C D D:)A d) De B e) C rt. A j) f) A C D I) C:) D k) 0 C B y o ~-----------------------z CAPiTULO 2 • NOÇÃO DE CONJUNTO E CONJUNTOS 35 NUMÉRICOS • • •• 17. Dados os conjuntos A = {a, 3, 4, 5, 6, 7, 8}, 19. Dados os conjuntos: • A = {x I x é um número naturalprimo menor do que 1O}; • B = {x I x é um número natural múltiplo de 2 menor B = {2, 4, 5, 6, 9} e C = {a, 3, 6, 9, 1a}, determine: n C) u B; a) A U B; g) (A b) A n B; h) (A n B)n C; c) A U C; d) A n C; n C; j) (A U C) n B; e) B n k) A U (B do que 9}; i) (A U B) C; f) (A n B) U C; n • C = {x I x é um número natural divisar de 12}; determine: C); I) A n (B n C). 18. Dado o diagrama, hachure os conjuntos, desenhando no caderno uma figura para cada item: U B) n a) A n B; b) A n C; f) (A c) B U C; h) (A U C) d) B C; g) (A U B) U C; n C; n B) n C; i) (A n n B; C) U B. e) (A 20. Indique simbolicamente a parte colorida no diagrama: a) A n a) c) b) d) B b) B U C c) (A U B) nC d)(BnC)UA e) A n f) (A (B U C) n B) U (A n C) Compare os diagramas obtidos em e e f. O que você pode concluir? ~ Diferença entre conjuntos Dados os conjuntos A = {O, 1, 3, 6, 8, 9} e B = {1, 4, 9, 90}, podemos escrever o conjunto C formadc pelos elementos que pertencem a A, mas que não pertencem a B. Assim, C = {O, 3, 6, 8}. O conjunto C é chamado diferença entre A e B e é indicado por A - B (lê-se A menos B). De modo geral, escrevemos: A - B = {x I x E A e x fi. B} Nos diagramas abaixo, a diferença A - B está colorida. o O 36 MATEMÁTICA· CONTEXTO & APLICAÇÕES • • •• 21. Dados os conjuntos A = {a. b. c. d. e. f. g}. B = (b, o, g. h. i} e C = {e. f m, n}, determine: a) A - B; b) A - C; • Quando as palavras são digitadas com um espaço entre elas. a busca é feita por uma palavra e a outra palavra. Por exemplo. digitando amor esperança serão procurados apenas os sites que contenham. ao mesmo tempo. a palavra "amor" e a palavra "esperança". c) B - C; d) B - A 22. Dado o diagrama. hachure os conjuntos. fazendo uma • Quando se usa um sinal de - na frente de uma determinada palavra. a busca é feita excluindo-se os sites que contenham tal palavra. Por exemplo. digitando amor - esperança serão procurados sites que contenham a palavra "amor". mas que não contenham a palavra "esperança". figura para cada item: Com base nessas regras. considere que um rapaz tenha feito a seguinte pesquisa no Google: amor - beleza - desespero. L--------------------------u a) A- B b) A - C 23. SelN ={O.1.2.3.4.5 No diagrama de Venn abaixo. considere que os sites com as palavras Amor, Beleza e Desespero estão representados como conjuntos com a inicial da palavra. ou seja. ao conjunto A pertencem todos os sites que contêm a palavra Amor, e assim por diante. Pinte as regiões que representam corretamente o resultado da busca feita pelo rapaz. d) B - A .c) B - C .... }eP={O.2.4.6.B.l0 .... }. determine IN - P. 24. Se L é o conjunto dos números naturais primos e P o conjunto dos números naturais pares. determine L - P. 25. Na internet. sites de busca permitem que o internauta faça combinações entre as palavras que devem ser pesquisadas para obter os resultados desejados. Em geral. as regras de procura são as seguintes: Número de elementos da reunião de conjuntos Sejam A = {1, 3, 5, 7, 9} e B = {O,2,4, 6, 8}. Observando os conjuntos, notamos que cada um tem cinco elementos. Representamos simbolicamente o número de elementos desses conjuntos da seguinte forma: n(A) = n(B) 5 = 5 Agora, veja: nB = 0 => n(A A U B = {O, 1,2,3,4,5,6, A n B) = O 7, 8, 9} => n(A U B) = 10 Observe que: 10 5 + n(A) n(A U B) Consideremos agora A o conjunto mos de O a 10. Então: A == {1,3, 5, 7, 9} => n(A) =5 B = {2, 3, 5, 7} => n(B) = 4 + + 5 + n(B) + dos números ímpares de O a 10 e B o conjunto A nB= {3, 5, 7} # 0 => n(A n B) = A U B := {1, 2, 3, 5, 7, 9} => n(A U B) dos números pri3 = 6 Observe que n(A U B) # n(A) + n(B), pois há três elementos comuns a ambos os conjuntos [n(A Assim: n B) = 3]. CAPíTULO 2 • NOÇÃO DE CONJUNTO E CONJUNTOS NUMÉRICOS ------------~------------------------------------------------------------------~, Observação: No caso de três conjuntos, A, B e C, a fórmula 39 que indica o número de elementos da união A U B U C é: n{A U B U C) = n{A) + n{B) + n{C) - n{A Assim, nos conjuntos n{F U B U V) = n B) - n{A n C) - n{B n C) + n{A n B n C) do exercício 7: 23 + 18 + 14 - 1a - 9 - 8+5 = 33 Podemos justificar essa fórmula fazendo: n{A U B U C) = n[{A U B) U C] = n{A U B) + n{C) - n[{A U B) n C] Como vale a propriedade distributiva da intersecção em relação à união (A U B) temos: n[{A U B) U C] = n{A) + n{B) - n{A n B) + n{C) - n[{A n C) U (B n C)] = = n{A) + n{B) + n{C) - n{A n B) - n{B n C) - n{A n C) + n{A n B n C) 26. Uma prova com duas questões foi dada a uma classe de 40 alunos. Dez alunos acertaram as duas questões, 25 acertaram a primeira questão e 20 acertaram a segunda questão. Quantos alunos erraram as duas questões? b) Quanto por cento lê os jornais A e B e não lê C? c) Quanto por cento lê pelo menos um jornal? 29. Em uma classe 30 alunos acertaram a primeira questão de uma prova e 25 alunos acertaram a segunda questão dessa prova. A prova continha apenas duas questões e todos os alunos da classe acertaram pelo menos uma questão. 27. Numa pesquisa feita com 1000 famílias para verificar a audiência dos programas de televisão, os seguintes resultados foram encontrados: 510 famílias assistem ao programa A, 305 assistem ao programa B e 386 assistem ao programa C. Sabe-se ainda que 180 farníliasassistem aos programas A e B, 60 assistem aos programas B e C, 25 assistem aos programas A e C, e 10 famílias assistem aos três programas. n C = (A n C) U (B n C), a) Qual é o máximo de alunos_que essa classe pode ter? Em que situação? b) Qual é o mínimo de alunos que essa classe pode ter? Em que situação? 30. A, B e C são conjuntos tal que nCAn B) = 8, n(C) = 10, n(A- C)=7,n(An B n C)=5,n(B n C)=6,n(B)=12, n(A n C) = 7 Determine o número de elementos de: a) Quantas famílias não assistem a nenhum desses programas? b) Quantas famíliasassistem somente ao programa A? a) B - C; c) A U B; b) A; d) A U B U C. c) Quantas famílias não assistem nem ao programa A nem ao programa B? 31. Classifique em verdadeiro (V) ou falso (F) e justifique: 28. Uma pesquisa mostrou que 33% dos entrevistados a) Se A tem 3 elementos e B tem 4 elementos, então A U B tem 7 elementos. leem o jornal A, 29% leem o jornal B, 22% leem o jornal C, 13% leem A e B, 6% leem B e C, 14% leem A e C e 6% leem os três jornais. b) Se A tem 2 elementos e B tem 3 elementos, então A n B tem 2 elementos. c) Se A n B = 0, A tem 5 elementos e B tem 4 elementos, então A U B tem 9 elementos. a) Quanto por cento não lê nenhum desses jornais? 11 Complementar r- de um COnjUnto) \ I O complementar de um Dado o universo U = {a, 1,2,3,4,5,6,7,8, 9} e o conjunto A = {1, 3, 5, 7}, conjunto só tem sentido quando dizemos que o complementar de A em relação a U é {a, 2,4, 6,8, 9}, ou seja, , fixamos um conjunto universo U. é o conjunto formado pelos elementos de U que não pertencem a A. De modo geral, dado um conjunto A, subconjunto de um certo universo U, chama-se complementar de A em relação a U o conjunto formado pelos elementos plementar Logo, de U que não pertencem de A em relação a U). AC = {x I x E U e x a A; indica-se tE A} = U - A. C~ ou AC ou A (lê-se com- i 40 MATEMÁTICA • CONTEXTO & APLICAÇÕES / ~ Propriedades É possível demonstrar 1!!) (AC)C = a validade das seguintes propriedades: A para todo A C U (o complementar do complementar de um conjunto A é o próprio con- junto A). 2!!) Se A C B, então AC ::J BC (se um conjunto está contido em outro, seu complementar contém o complementar desse outro). Escrevendo de outra forma: É possível provar que a recíproca de A C B ~ BC C AC também dadeira e escrevemos: é verAe: ou seja, as afirmações" A está contido de A" são equivalentes. em B" e "complementar Be: 111111 de B está contido no complementar 3!!) Leis de De Morgan Dados A e B subconjuntos de um universo U, tem-se: (A U B)C = AC n BC (O complementar da reunião é igual à intersecção dos complementares.) (A n B)C = AC U BC (O complementar da intersecção é igual à reunião dos complementares.) Por exemplo, se U A U B = (A U B)C = {a, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}, A = {1, 3, 5, 7} e B = {2, 4, 6}, temos: {l, 2, 3, 4, 5, 6, 7} = {a, 8, 9} AC = {a, 2, 4, 6, 8, 9} BC = {a, 1,3, 5, 7, 8, 9} AC n BC = {a, 8, 9} Observe que (A U B)C = AC Logo, (A n B)C = n BC = {a, 8, 9}. Nesse caso, A n B = 0, (A n B)C = U e AC U BC = U. AC U BC. • • •• 32. Dados U = {a, 1,2,3,4,5,6,7, 8, 9}, A= {a, 2, 4, 6, 8}, q B = {1, 3, 5, 7, 9} e C = {2, 4}, determine: a) 33. C~; b) C~; c) C~; d) C~. Fique atento De modo geral, podemos considerar Dado o diagrama de Euler-Venn abaixo, hachure os Se A conjuntos, fazendo uma figura para cada item: a) C~ b) BC determinar - c) C u-------------------------, 34. Dados U = 35. podemos C;. {1, 2,3,4,5,6, BC = {5, 6, 7} e a) A; C; sempre que A C B. ct B não 7}. C~ = {1, 2, 6, 7}, CG = {1, 3, 5, 7}, determine os conjuntos: b) B; c) C. Verifique com um exemplo a equivalência já apresentada: A C B Ç::> BC C AC 46 MATEMÁTICA • CONTEXTO & APLICAÇÕES Desigualdades entre números reais Dados dois números reais quaisquer a e b, ocorre uma e somente uma das seguintes possibilidades: < b ou a a Geometricamente, a desigualdade a = b ou a >b < b significa que a está à esquerda de b na reta real: -------La-----------+b----------· A desigualdade >b a a<b significa que a está à direita de b na reta real: ------~b--------------'-a----------· Aritmeticamente, • 2,195 .4,128 .3,267 • 5,672 < 3,189 < 4,236 < 3,289 < 5,673 a>b vamos analisar alguns exemplos: , pois 2 < 3 , pois 4 = 4 e 0,1 < 0,2 Ordenar os números reais aritmeticamente é como ordenar as palavras num dicionário . , pois 3 = 3; 0,2 = 0,2 e 0,06 < 0,08 , pois 5 = 5; 0,6 = 0,6; 0,07 = 0,07 e 0,002 < 0,003 / e assim por diante. a Algebricamente, a < b se, e somente se, a diferença d = b - a é um número positivo, ou seja, vale < b se, e somente se, existe um número real positivo d tal que b = a + d. Uma vez definida essa relação de ordem dos números reais, dizemos que eles estão ordenados. Usamos também a notação a :s; b para dizer que a < b ou a = b. Assim: a :s; b lê-se a é menor do. que ou igual a b b ~ a lê-se b é maior do que ou igual a a • • •• 36. Usando os símbolos C e ct., relacione os conjuntos numéricos a seguir: b) tU e IR a) IN e IN* 37. Com os conjuntos 41. numéricos dados, efetue as opera- ções de união e intersecção: a)ZetU 38. b)tUelR 42. Determine: c) (lN a) IN UZ b) (IN 39. n lU) U Z n Z) uu d) (Zn IN) n u c) 0,1231251271291211 ... e) 0,020020002 ... d) 0,26666 ... f) 0,789145 Dê a representação decimal ros racionais: 7 b) ~ a) 13 8 3 c) - Determine .'d.ICOS: no Classifique em verdadeira e) 1- 5 a geratriz ~ dos seguintes b 7 decimais c) 0,242424 . núme1 d) ~ 4 a) 0,333 . b) 0,1666 dos seguintes pe- . d) 0,125777 . (V) ou falsa (f): a) Todo número natural representa a quantidade de 43. Coloque em ordem crescente elementos de algum conjunto finito. - 1 0,5; b) Existe um número natural que é maior do que to- 4 os números reais: ~; 10 - 2"; "5; 0,52; 0,25. dos os demais. c) Todo número natural tem sucessor em IN. d) Todo número natural tem antecessor 40. 44. em IN. B = {x é irracional 45. a E A}, quais são B? Considere os conjuntos A = {x EZ Ix ~ -5} e B = {x E Z I x + 1 < O}. Quantos elementos tem o con- dos números a seguir: a) 0,555 I x = 18, com os elementos do conjunto Identifique como decimal exato (finito), decimal infinito periódico ou decimal infinito não periódico cada um Dados A = {-4, -1, O,1, 2, 6, 9} e b) 0,11454545 junto A n B? 50 MATEMÁTICA • CONTEXTO & APLICAÇÕES ••.. '1 •.•••••.. , •••.. " 46. Efetue as operações indicadas. do na forma algébrica z = a + i) + a) (-2 b) (2 47. + o resulta- 48. + bi: (-3 - 6i) 5i) - (1 escrevendo + 3i) a) x2 c) (4 + d) (1 + i)3 2i) . (5 + 3i) 49. (C as Resolva em 2x - +4 equações: 1+5i b) 1~2i a) -- 2+3i c) i400 b) i101 d) i25 - + 50. j150 i16 - 4x +5 = O Efetue as divisões indicadas: Efetue: a) i60 b) x2 = O i 1- i c) -- I d) 3i 1+2i 1+ i 1- i • Calcule --, - --, e de a resposta na forma 1- I 1+ I Z = a + bi Intervalos Certos subconjuntos de IR, determinados por desigualdades, têm grande importância ca: são os intervalos. Assim, dados dois números reais a e b, com a < b, tem-se: na Matemáti- a) Intervalo aberto ------~o~---a ~o~--------_ b (a, b) = {x E IR I a < x < b} (A bolinha vazia (o) indica que os extremos a e b não pertencem ao intervalo.) b) Intervalo fechado • ~ [a, b] = {x E IR I a ~ x ~ b} (A bolinha cheia (.) indica que os extremos a e b pertencem ao intervalo.) c) Intervalo fechado à esquerda e aberto à direita • d) ~ [a, b) = {x E IR I a ~ x = {x E IR I a < b} Intervalo fechado à direita e aberto à esquerda ~ ~ (a, b] < x ~ b} e) Semirreta esquerda, fechada, de origem b b f) (-00, b] = {x E IR I x ~ b} (-00, b) = {x E IR I x [a, +00) = {x (a, +00) = Semirreta esquerda, aberta, de origem b ------------------~O~--------_ b < b} g) Semirreta direita, fechada, de origem a a E IR I x ~ a} h) Semirreta direita, aberta, de origem a __ --~O i) __------------------~ {x E IR I x > a} Reta real . (-00, +00) , = IR Observações: 1~) -00 e +00 não são números reais; apenas fazem parte das notações de intervalos ilimitados. 2~) Qualquer intervalo de extremos a e b, com a ~ b, contém números racionais e irracionais. 3~) Há outra forma de representar intervalos abertos, usando colchetes em vez de parênteses. Por exemplo: • (a, b] = [a, b] • (a, b) = ]a, b[ 51 CAPíTULO 2 • NOÇÃO DE CONJUNTO E CONJUNTOS NUMÉRICOS ----------~-------------------------------------------------------------------~, • • •• 51 Represente graficamente c) ~ na reta real os seguintes intervalos: a) {x E IR 1 1<x - < 3} d) . e) . b) ]-00. 2] c) [-3. +] 53. • • \Í3 ]-.J5 . .J5[ < g) {x E IR 1 x Associe V ou F a cada uma das seguintes afirmações: a) 2 E [2.6] e) {x E IR 1 2 ~ x < 7} b) -1 E ]-5. -1[ c) O E {x E IR -4} d) 3 h) [O. 6[ 52. 1 2 -\Í3 d) {x E IR 1 x ;;. 6} f) •3 o Escreva os intervalos representados 1 f) [O. 2] 2 < x < l} < x < 4} = {x E IR 1 O ~ x ~ 2} g) -3 E ]-00.-1] 0--------_ b) • {x E IR 3 1 e) {2. 5} C [O. +oo[ graficamente: a)------ __ ----~----_ -4 fi- 1 - h) (1 + -J2) E {x E IR 1 O ~ x ~ 1} Operações com intervalos Como intervalos secção, união, 13. Dados A são subconjuntos diferença = de IR, e complementar {x E IR 1 - é possível fazer operações serão apresentadas 1 < x < 1} e B = [O. 5[. com eles. As operações de inter- por meio de exercícios. c) A - B determine: n B c) A - B b)A U B d) B - A a) A -1 ·· · Resolução: a) A n 1 A~--------~D------------------ ·· , , B Vamos fazer a representação A-B~----------------------o gráfica: -1 A- B = {x E IR 1-1 < x < O} = ]-1. O[ 5 r---~--~------------~O---- A nB= {x E IR 1 O ~ x < 1} = [O. 1 [ d) B - A -1 1 A~'--------~?------------------ b)A U B . -1 A~'--------~o------------------ · B~·---+:----·~-----------------~ : o 5 ·· AUB~·-----------------------~ -1 AU B = {x E IR 1 - 1 < x < 5} = ]- B~'--------~--~'~----------o • 5 : . B-A~.------------,~~------------&--5 5 1. 5 [ B- A = {x E IR 1 ~ x 1 < 5} = [1. 5[ 52 MATEMÁTICA e) C~ não se define. pois A ct B. b) • CONTEXTO & APLlCAÇÕL B B~'----------~9----------~'-------3 6 B-·----------------------~O., _ - , Analise os possíveis significados de {3. 5}. ]3. 5[ e [3, 5]. 6 B= 14. Dados os conjuntos A = [2.5] e B = c) ]3. 6]. calcule para U = IR: A A c) A U B b) B d) A U B a) B Observação: C~ = IR - A também pode ser repreAUB sentado por C A ou A. A = {x E , , 2 S o 2 S < 2 ou x > 5} = U ]6. +oo[ , , S ç , 3 6, . . • = 6 {x E IR I 2 ,,; x ,,; 6} = [2. 6] d) A U B AUB-·------oo--------------~o .. , ·· o·· IR I x = ]-00. 3] 2 a) A Ã • 6} 2 . A U B . > AU B . Resolução: A {x E IR I x"; 3 ou x __ -- 2 A U B = {x E IR 1 x x> ]-00. 2[ U ]5. +oo[ _ 6 < 2 ou 6} = ]-00. 2[ U ]6. +oo[ • • •• 54. Dados os conjuntos pede: a seguir. determine d) A o que se ~ : = ]- 2, 1 [ e B = [- 3, O]: A. B, A e) A= ]-00.3] e B = ]2.5]: a) A = [2. 4] e B = [3. 6]: A n B. A U B. A - = {x E IR I x 55. < 4} e B = {x E IR I x < l): ia B) e B. B - A. Dados A = (-5.2]. B = [-6. 6] e C = (-00. 2]. calcule: a) A U B U C A U B. BnA·C~eC~· c) A = [-2. a[ e B = [-'. A. B. C1An U B. B-AeC~· b) A nBeA c) +00[:A U B e A n B. nBnC (A U B) n C A n (B U C) b) A d) Coordenadas cartesianas ) A notação (a, b) é usada para indicar o par ordenado de números reais a e b, no qual o número a é a primeira coordenada e o número b é a segunda coordenada. Observe que os pares ordenados (3,4) e (4, 3) são diferentes, pois a primeira coordenada de (3, 4) é 3, enquanto a primeira coordenada de (4,3) é 4. 53 L:APíTULO 2 • NOÇÃO DE CONJUNTO E CONJUNTOS NUMÉRICOS ~ Sistema de eixos ortogonais Um sistema de eixos ortogonais perpendiculares, (eixo vertical ou eixo das ordenadas) é constituído y por dois eixos Ox e Oy, que têm a mesma origem O. Damos o nome de plano cartesiano a um plano munido de o plano cartesiano em um sistema de eixos ortogonais. Os eixos ortogonais quatro regiões x Ox e Oy dividem quadrantes, chamadas na ordem colocada o (eixo horizontal ou eixo das abscissas) (origem) no segundo gráfico ao lado. Usamos esse sistema para localizar pontos no plano. Dado um y b ponto P desse plano, dizemos que os números a e b são as coor- denadas cartesianas do ponto P, em que a é a abscissa e b é a ., P(a, b) (O, y) 22 quadrante 12 quadrante ordenada. Observe que a cada par ordenado ponde um ponto do plano cartesiano ponto do plano corresponde Essa correspondência reais corres- e, reciprocamente, um par ordenado biunívoca pontos do plano permite de números a cada pretar geometricamente entre pares de, números algébrica a reais e e, reciprocamente, 32 quadrante 42 quadrante geointer- relações entre números reais. Por exemplo, vamos localizar num plano cartesiano os pontos A(4, 1),8(1, 4),'C(-2, -3), D(2, -2), E(-1, O), F(O,3) Ponto A(4, 1) ~ ponto A de coordenadas a abscissa é 4 { a ordenada (x,O) de números reais. escrever conceitos e propriedades métricas em uma linguagem x o y e 0(0, O). cartesianas 4 e 4 - - -. , B 3 F 2 . 1 -4 -3 -2 -1 O , -1 , Ponto 8(1, 4) ~ ponto a abscissa é 1 { a ordenada 8 de coordenadas cartesianas 1 e 4 : A --~----------. , x O ' E é 1 , : , , , : 234 , , ,, -2 -------. D . ~----3 C é 4 • • •• 56. Dê as coordenadas cartesianas de cada ponto do plano cartesiano abaixo. 57. Assinale, num plano cartesiano, os seguintes pontos: a) A(- 1,3); d) E(3, - 1); b) D(4, O); e) c(%, 4} c) B(O, -2); f) F(+'-2} y 4 . A B 2 x C O -4 -3 -2 -1 -1 -2 F 2 3 4 . 58. Um ponto P tem coordenadas (2x - 6, 7) e pertence ao eixo das ordenadas. Determine x. E . D -3 -4 59. Os pares ordenados (2x, y) e (3y Determine x e y. - 9,8 - x) são iguais. 54 MATEMÁTICA. y ~ Distância entre dois pontos A pergunta mos exprimir CONTEXTO & APLlCAÇÕE' P, é: Se P(a, b) e Q(c, d), como pode- fundamental a distância do ponto P ao ponto Q com base nes- sas coordenadas? Assim, dados dois pontos P1(x" y,) e P2(X2, Y2)' vamos obter a expressão da distância d(P" P2) em termos das coordenadas de P1 e P2. Para isso, é preciso introduzir um novo ponto Q(x2, y.). P -------1 : ---------------~Q Y1 : O triângulo P,P2Q é retângulo em Q e o segmento de reta P'P2 é a sua hipotenusa. Seus catetos medem (x2 - x.) e (Y2 - y,), toma- x x, dos em valores absolutos. Usando a relação de Pitágoras temos: Essaexpressão geral obtida não depende da localizaçãodos pontos P, e Pr ou seja, •• 15. Calcule a distância entre os pontos A(l, -4) e 11 16. Demonstre que o triângulo com vértices B( -3,2). V(4, -3) e l(3, 4) é isósceles. Resolução: Resolução: d(A, B) d(X, Y) = ~r-(4---( --4-))-2-+-(--3---3)-2 = ~r(X-2---Xl-)2-+-(-y2---y-l)-2 = ~(-3 - 1)2+ (2 - (-4))2 = ~64 + 36 =.JlOO = = ~(-4)2 + (6)2 = J16 + 36 =.J52 Logo, d(A, B) =.j52 mento. = 7,2 unidades de compri- X( -4, 3). = 10 dcy,Z)=~(3 - 4)2+ (4 - (-3))2=.J1+49 d(X,Z)=~(3 - (-4))2+ (4 - 3i =J49+l =J50 =.j5õ Como dCY,Z) = d(X, Z), o triângulo XYZé isósceles. • ••• 60. Determine a distância entre os pontos A e B nos se- 61. Demonstre que a distância de um ponto P(x, y) à ori- guintes casos: gem 0(0, O) é igual a ~X2 + y2 . a) A(3, -4) e B( -1, 2) 62. Calcule o perímetro do triângulo cujos vértices são b) A(3, -3) e B( -3,3) A(2, 3), B(O, O) e C(3, 2). iijl Produto cartesiano Dados dois conjuntos os pares ordenados ) A e B não vazios, chama-se produto cartesiano de A por B o conjunto de todos (a, b), com a E A e b E B. Indicamos o produto cartesiano de A por B por A x B, que se lê A cartesiano U A x B = {(a, b) I a E A e b E B} B U • Assim: 56 63. MATEMÁTICA. Dados os conjuntos A = {-1, O, 1, 2} e B = {2, 3}, 69. CONTEXTO & APLlCAÇÕE Sejam A e B conjuntos não vazios. Se A x B tem 12 determine: elementos, então A U B pode ter, no máximo, um a) A X B; número de elementos igual a: b) B x A; a) 7. b) 8. c) N; c) 11. d) B2. d) 12. 64. co de A x B e de B2 65. e) 13. Com os dados do exercício anterior, construa o gráfi- 70. Se n(A x B) = 15 e B = {-3, gráficodeAx 1, 3}, quantos elemen- tos tem o conjunto A? 66. O gráfico Assinale a alternativa na qual está representado o a) 3 t-------,, , ----e--------., : .-------: 2 ,, ,, ,, .•. ---- , , --------~ , , , , : -2:, o -1 , .-------: -1 ,, ,,, ,1 , , , , , , , -2 . 2 , - - - - ~- - - - - - - I , ---~-------- -------- -3 SeA={xEIRI-1 t: < y 4 3 3 2 2 II o , ,, , , , ' 2 b) c :3 4 , --., D 3 x o 4 d) y 234 y 4 4 3 3 2 2 / x x .•, o 71. ~x~2}e B = {x E IR I -2 ~ x X c) x Escreva os conjuntos C e D. a) A y e B={1,2}: 4 de C x D é dado por: D 67. BcomA=[2,3] 2 3 o 4 234 Assinale a alternativa na qual está representado o gráfico de A x B com A = ]-00,2] e B = [1,2]: a) y 4}, construa o gráfico de: c) y 4 4 B; b) B x A. 68. O gráfico 2 x x de E x F é dado por: o 2 3 4 3 4 F 4 b) ---------3 2 E -4 - 3 - 2 o -1 1 3 d) J y 4 x -1 ~ 2 -2 -3 ________ -=-4 72. Dados os conjuntos A e B abaixo, construa o gráfico deA X B a) A= {1, 4} e B= [1, 3] Escreva os conjuntos E e F. b) A = [1, 3] e B = ]-00, 3[ 58 MATEMÁTICA • CONTEXTO & APLiCAÇÕE ~ Relação inversa Dada uma relação binária R de A em B, definimos a relação inversa R-1 como o conjunto formado pel pares ordenados obtidos a partir dos pares ordenados de R invertendo-se a ordem dos termos em cada par Assim: R-1 Por exemplo, se R = = {(x, y) E B x A {(1, 2); (3, 4)}, então R-I = I (y, x) E R} {(2, 1); (4, 3)}. • • •• 73. Dados os conjuntos A = {1, 2} e B = {3, 4, 5}, indique 76. Considerando a relação R de A em B do exercício 75, quais desses conjuntos de pares ordenados representam uma relação entre os elementos de A e os elementos de B, ou seja, uma relação de A em B. determine a relação inversa R-I de B em A, expressando-a de acordo com o que se pede a seguir. a) r, = {(1, 3); (2,4); (2, 5)} b) F2 = {(2, 3); (2,5); (2, 6)} b) Faça o diagrama de flechas de R-I. c) F3 = {(1, 4); (1,5); (2, 4); (2, 5)} d) F4 = a) Escreva a relação R-I como um conjunto de pares ordenados. c) Construa o gráfico de R-I. {(1, 5); (O, 3); (2, 4)} d) Escreva o domínio e a imagem de R-I. 74. Considerando as relações do exercício anterior: a) construa o gráfico de cada uma delas; b) desenhe o diagrama de flechas de cada uma delas; 77. Dados os conjuntos A = {-1, l} e B = {-2, 2}, determine o número de relações binárias não vazias de A em B. c) escreva o domínio e o conjunto imagem. 78. Examine a relação R de A em B representada pelo 75. Dados A = {-1, O, 1, 2} e B = {2, 4, 6}, a relação R diagrama de flechas abaixo: definida de A em B tem o seguinte gráfico: 6 y - - - - --o , 5 4 --~ 3 , 2 t" -- __ . . : -1 ··· ·· ·· ·· ·· ·.·· ·· .. · . · . 1 o 1__ -. r r • r 2 A x 3 B a) Escreva a relação R como conjunto de pares ordenados. b) Escreva o domínio e o conjunto imagem de R. a) Escreva a relação R como um conjunto de pares ordenados. b) Faça o diagrama de flechas de R. c) Escreva o domínio e a imagem de R. c) Construa o gráfico de R. 79. Considerando a relação R de A em B do exercício 78, determine a relação inversa R-I de B em A, expressando-a de acordo com o que se pede a seguir. a) Escreva a relação R-I como um conjunto de pares ordenados. o gráfico de uma relação R entre os conjuntos . A e B é o subconjunto G(R) do produto cartesiano A x B formado pelos pares (x, y) tal que x R y, ou seja, G(R) = {(x, y) E A x B I x R y}. b) Faça o diagrama de flechas de R-I . c) Construa o gráfico de R-1 . d) Escreva o domínio e a imagem de R-I. 59 CAPíTULO 2 • NOÇÃO DE CONJUNTO E CONJUNTOS NUMÉRICOS =' Relacões definidas por certas condições entre x e y Entre as relações, que estabelecem Por exemplo, reais < -1, • -4 • 5 pois é não "menor por condições definidas y. com «) do que" entre números 3 - 2 > O. (-1) - (-4) pois De modo A a relação menor do que geral, 3, = 3 > O. 3 - 5 pois a condição A = {-1, Dados aquelas de IR em IR): (relação • 2 < 3, destacam-se se x está ou não relacionado 2, 5} e B que = B A é não maior nos permite escrever Diagrama O. do que x < y,com de flechas é Y - x > O. x E IR e y E IR, {1, 5}, temos: x B = {(-1, 1); (-1, 5); (2,1); (2, 5); (5,1); (5, 5)} e R = {(x, y) E A x B I x < y} Nesse ção x 8 caso, < y. (x, y), para um par ordenado pertencer pertencer a A Dados os conjuntos A = {l, 2, 3, 4} e B = {2, 3,5, 6}, determine: e satisfazer a condi- : 81. B= Dados os conjuntos A = {3, 4, 5} e {3, 4}, escreva as relações a seguir como conjunto de pares ordenados. Depois, faça o diagrama de flechas, determine o domínio, a) a relação R de A em B definida por E A x B Iy =x + 2}; o conjunto imagem e a sua respectiva relação inversa. x B I x = y} b) R2 = {(x, y) E A X B I x + 1 > y} a) R1 = {(x, y) E A b) o domínio e a imagem da relação R; c). a relação R-l inversa de R Acesse o Portal Pedagógico (veja instruções na seção" Conheça seu livro", capítulo. Selecione o capítulo 2 e você encontrará os seguintes materiais: • Atividades adicionais (Atividades página 5) e amplie o estudo deste para imprimir); • Operações com conjuntos (Slides para aula). • Relação de inclusão e implicação lógica e Contrapositiva (Textos complementares). 1. O diagrama de Euler-Venn para os conjuntos A, B e C decompõe o plano em oito regiões. Numere-as e exprima cada um dos conjuntos a) (AC U B)C b) (AC U B) de risco é a metade do número de pacientes que não pertencem Quantos n CC 3. (Uece) ficados em três grupos de risco: hernofüicos. hoe toxicômanos. 75 pacientes, verificou-se são toxicômanos; Num certo país, de que: 41 são homosse- xuais; 9 são homossexuais e hernofflicos, 7 são homossexuais manos, e não são hemofnicos; e toxicômanos, e não e toxicô- 2 são hernofflicos e não são homossexuais; 6 per- tencem apenas ao grupo de risco dos toxicômanos; o número de pacientes que são apenas hernofflicos é igual ao número de pacientes que são apenas homossexuais; que pertencem o número simultaneamente dos grupos de risco. pacientes pertencem simultaneamente aos três grupos de risco? (Vunesp) Considere os pacientes da Aids classimossexuais a nenhum abaixo como reunião de algumas dessas regiões. 2. x B R = {(-1, 1); (-1, 5); (2, 5)}. Assim, R = {(x, y) a R,deve de pacientes aos três grupos Seja X o conjunto dos números da forma 31 754xy (x é o dígito das dezenas e y o dígito das unidades), que são divisíveis por 15. O número de ele- mentos de X b) 7 a) 6. 4. (ITA-SP) (X - Y) wn é: d) 9. Sejam X, V, Z, W subconjuntos nZ= {l, 2, 3, 4}, Y (X - Z) = {7, 8}. X conjunto c) 8. = nwn [X n (Z U W)] - [W Z = n Y = 0, {2, 4}. Então o n (Y U Z)] é igual a) {l, 2, 3, 4, 5} d) {l,3}. b) {l, 2, 3,4, 7} e) {7,8} c) {l, 3, 7, 8}. de IN tal que {5, 6}. Z a: 63 CAPíTULO 2 • NOÇÃO DE CONJUN TO E CONJUNTOS NUMÉRICOS ~ 1. QUESTÕES DE VESTIBULAR • (UTFPR) Uma classe de quarenta alunos realizou a prova de uma olimpíada contendo duas questões: uma de Matemática e outra de Física. Se 10 alunos acertaram as duas questões, 25 acertaram a questão de Matemática e 20 acertaram a questão de Física, pode-se afirmar que o número de alunos que erraram as duas questões foi de: a) 2. b) 3. c) 4. d) 5. e) Nenhum. 2. (Uece) Se P = {1, 2, 5, 7, 8}, então o número de elementos do conjunto W = {(x, y) E p2 1x < y} é: a) 8. b) 9. c) 10. d) 11. 3. eUFS-SE) Considere os conjuntos: A = {x E IR 1 1 < x ~ 3 ou 4 ~ x ~ 6} B = {x E IR 11 ~ x < 5 e x ~ 3} C = {x E IR 1 2 < x ~ 4} para analisar as afirmações que seguem. O - O) B 7. 8. 9. 5 eu FPB) Antes da realização de uma campanha de conscientização de qualidade de vida, a Secretaria de Saúde (Unitor-Cf) Considerando o universo das pessoas responderam a uma pesquisa, sejam: V o conjunto pessoas que têm mais de 20 anos, A o conjunto das soas que têm automóveis e M o conjunto das pessoas *' que das pesque (UFG-GO) Sejam os conjuntos A = {2n; n E g'} e B = = {2n - 1; n E g'} Sobre esses conjuntos, pode-se afirmar: I) AnB=0 Está correto o que se afirma em: a) I e li, apenas. d) 111,apenas. b) 11,apenas. e) I, II e 111. c) II e 111,apenas. 10. (Unifor-CE) Na figura abaixo tem-se onde aparecem têm motos. Admitindo que A C V, M C V e A n M 0, é correto afirmar que: a) Toda pessoa que não tem automóvel tem menos de 13+ destacados I V3+F2 I I I I ~ Se a distância entre 13 então o número X é: d) As pessoas que não têm automóveis não podem ter motos. e) Algumas pessoas que têm menos de 20 anos podem a) 513 -fi. c) 513 o conjunto de números y o maior elemento de M. Então, é correto afirmar que: 5 6. 4 3 4 a) x = e y = - . 11 7 c) x = - e y = -. 7 7 3 5 b) x = - e y = - . 7 9 5 5 d) x = e y = - . 11 9 (lTA-SP) Considere as seguintes afirmações sobre o conjunto U = {O, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}: I) 0EUen(U)=10. 111)5EUe{5}CU. 11)0 C U e n(U) = 10. IV) {O, 1,2, 5} n {5} = 5. Pode-se dizer, então, que é (são) verdadeira(s): a) apenas I e 111. d) apenas IV. b) apenas II e IV. c) apenas II e 111. b) 513 - racionais M = {5 -, -,3 -,5 -4} . Sejam x o menor elemento de M 9 7 117 e I I I fi e 13 -fi. 5 ter automóveis. Considere e) todas as afirmações. J3 - J2, X e I I I I I t x ter automóveis. (U FMG) uma escala linear os números fi. V3-F2 tu 20 anos. b) Toda pessoa que não tem moto não tem mais de 20 anos .. c) As pessoas que não têm mais de 20 anos não podem 5. ~x<y + Y = 9. s: - verso IR, então - E A. 3 4. d) x 11)A é o conjunto dos números pares. III)B U A = de A em relação ao uni- complementar ~y~4. b) x ~ 4. com essa redução, o número de pessoas sem qualquer um desses vícios passou a ser: a) 102. b) 104. c) 106. d) 108. e) 110. ::> C Aéo ~x=4ey=5. de um município fez algumas observações de campo e notou que dos 300 indivíduos analisados, 130 eram tabagistas, 150 eram alcoólatras e 40 tinham esses dois vícios. Após a campanha, o número de pessoas que apresentavam, pelo menos, um dos dois vícios sofreu uma redução de 20%. Com base nessas informações, é correto afirmar que, 1 - 1) A U B = [1,6] 2 - 23 A n C = ]2, 3] 3 - 3) B - C = {x E IR 11 ~ x ~ 2 ou 4 < x < 5} 4 - 4) Se (PUC-RJ) Sejam x e y números tais que os conjuntos {1, 4, 5} e {x, y, 1} sejam iguais. Então, podemos afirmar que: 11. 5fi. d) 13 + fi é e) igual a 15 u, 513 -5fi 5 . -5fi . 5 (U FCG-PB) A Universidade Federal de Campina Grande, criada em 12 de abril de 2002, a partir do desmembramento da Universidade Federal da Paraíba, possui atualmente 12 000 estudantes em seus 45 cursos de graduação. Destes, 35% são do sexo feminino, 1 300 são do sexo feminino e têm menos de 21 anos' e 28% têm menos de 21 anos. Uma empresa de consultaria realizará uma pesquisa, somente com estudantes do sexo masculino e com idade superior ou igual a 21 anos, para saber a opinião dos estudantes mero de ('Dados a) 7560 b) 4200 c) 5500 sobre o serviço militar obrigatório. O nú- estudantes participantes desta pesquisa será: aproximados) estudantes. d) 3360 estudantes. estudantes. e) 5740 estudantes. estudantes.