Função quadrática: conceitos e aplicações 3. Função Quadrática Introdução A parábola é uma curva que possui uma propriedade de reflexão. A reta “n” normal num ponto P da parábola é bissetriz do ângulo FPM, onde F é o foco e PM é a semirreta paralela ao eixo de simetria da parábola. t F P Com base nessa propriedade, podemos citar algumas aplicações da parábola: A construção de faróis de automóveis, os espelhos de telescópios, pratos de satélites etc. As antenas parabólicas estão presentes na maioria dos aparelhos receptores ou coletores de ondas eletromagnéticas: antenas de comunicação por satélite, coletores de energia solar e antenas de radar. Farol de carro Antena parabólica 3.1 Função quadrática Chamaremos de função quadrática toda função cuja equação é dada por f(x) = ax2 + bx + c, onde a, b e c são números reais com a 0. A representação gráfica da função quadrática é uma curva chamada parábola. a<0 4a a>0 x1 c x2 b 2a 22 Função quadrática: conceitos e aplicações 3. 2 Pontos notáveis para construção do gráfico de uma parábola Vamos agora determinar alguns pontos que são importantes para a construção do gráfico de uma parábola. a) ponto onde a parábola intercepta o eixo y Como no eixo y temos x = 0, substituindo na equação da parábola encontramos y = c. b) pontos onde a parábola intercepta o eixo x Como no eixo x temos y = 0, teremos ax2 + bx + c = 0 x = b onde = b2 – 4ac. 2a Resolvendo a equação do 2° grau encontraremos as raízes da função: x1 e x2 c) vértice da parábola : xv = x x2 b e yv = ou então temos: xv = 1 e yv = f(xv) 2 4a 2a Exemplo: Utilizando os pontos notáveis, esboce o gráfico das funções abaixo: a) y = x2 – 6x + 5 b) y = - x2 + 4 c) p = t2 + 1 d) S = t2 – 4t + 4 3.3 Aplicações Problema 1. Uma bola é atirada para cima, do alto de um rochedo de 160 pés de altura. A velocidade inicial (componente vertical) da bola é de 48 pés/s. Sabendo que a altura S da bola, em cada instante t, é dada pela função horária S = So + vot + 1 2 gt onde g = 32 pés/s2 (aceleração da gravidade) determine: 2 a) A equação horária do movimento vertical dessa bola. b) A altura da bola 3s após o lançamento. c) O tempo que a bola leva para atingir o solo. d) A altura máxima alcançada pela bola. 23 Função quadrática: conceitos e aplicações Problema 2. Com uma folha de zinco de 60 cm de largura, pretende-se construir uma calha de secção transversal retangular conforme a figura abaixo: a) Determine a área da secção em função de x e o gráfico dessa função. b) Encontre o valor de x para que a vazão da calha seja máxima. Problema 3. Os cabos da ponte pênsil, indicada na figura abaixo, tomam a forma de arcos de parábola. As torres de suporte têm 24 metros de altura e há um intervalo entre elas de 200 metros. O ponto mais baixo de cada cabo fica a 4 metros do leito da estrada. Considerando o plano horizontal do tabuleiro da ponte contendo o eixo dos x e o eixo de simetria da parábola como sendo o eixo dos y, perpendicular a x, determine o comprimento do elemento de sustentação AB, que liga verticalmente o cabo parabólico ao tabuleiro da ponte, situado a 50 m do eixo y. Problema 4. A corrente que circula por um resistor de 20 varia com o tempo de acordo com o gráfico abaixo: Sabendo-se que potência elétrica instantânea (P) absorvida pelo resistor em função do tempo é dada por P = Ri2, encontre a equação de P = f(t) para 2 ≤ t ≤ 6 e esboce seu gráfico. 24