Funções.saa
- 1. F u n ç õ e s
- 2. FUNÇÃO DO 1º GRAU Definição Chama-se função polinomial do 1º grau, ou função afim, a qualquer função f de IR em IR dada por uma lei da forma f(x) = ax + b, onde a e b são números reais dados e a ≠ 0. Na função f(x) = ax + b, o número a é chamado de coeficiente de x e o número b é chamado termo constante. Veja alguns exemplos de funções polinomiais do 1º grau: f(x) = 5x - 3, onde a = 5 e b = - 3 f(x) = -2x - 7, onde a = -2 e b = - 7 f(x) = 11x, onde a = 11 e b = 0
- 3. GRÁFICO O gráfico de uma função polinomial do 1º grau, y = ax + b, com a ≠ 0, é uma reta oblíqua aos eixos Ox e Oy. Exemplo: construir o gráfico da função y = 3x - 1 Como o gráfico é uma reta, basta obter dois de seus pontos e ligá-los com o auxílio de uma régua: a)Para x = 0, temos y = 3 · 0 - 1 = -1; portanto, um ponto é (0, -1) b) Para y = 0, temos 0 = 3x - 1; portanto, e outro ponto é . Marcamos os pontos (0, -1) e no plano cartesiano e ligamos os dois com uma reta.
- 4. COEFICIENTE ANGULAR E LINEAR O coeficiente de x, a, é chamado coeficiente angular da reta, a está ligado à inclinação da reta em relação ao eixo Ox. O termo constante, b, é chamado coeficiente linear da reta. Para x = 0, temos y = a · 0 + b = b. Assim, o coeficiente linear é a ordenada do ponto em que a reta corta o eixo Oy. 0,b
- 5. ZERO OU RAIZ DA FUNÇÃO Chama-se zero ou raiz da função polinomial do 1º grau f(x) = ax + b, a ≠ 0, o número real x tal que f(x) = 0. Temos: f(x) = 0 ax + b = 0 Vejamos alguns exemplos: 1- Obtenção do zero da função f(x) = 2x - 5: f(x) = 0 2x - 5 = 0 2- Cálculo da raiz da função g(x) = 3x + 6: g(x) = 0 3x + 6 = 0 x = -2
- 6. 3- Cálculo da abscissa do ponto em que o gráfico de h(x) = -2x +10 corta o eixo das abscissas: O ponto em que o gráfico corta o eixo dos x é aquele em que h(x) = 0; então: h(x) = 0 -2x + 10 = 0 x = 5
- 7. CRESCIMENTO E DECRESCIMENTO Função Crescente: A função do 1º grau f(x) = ax + b é crescente quando o coeficiente de x é positivo (a > 0); Justificativa: para a > 0: se x1 < x2, então ax1 < ax2. Daí, ax1 + b < ax2 + b, de onde vem f(x1) < f(x2). x -3 -2 -1 0 1 2 3 y -10 -7 -4 -1 2 5 8 Função Decrescente: A função do 1º grau f(x) = ax + b é decrescente quando o coeficiente de x é negativo (a < 0); Justificativa: para a < 0: se x1 < x2, então ax1 > ax2. Daí, ax1 + b > ax2 + b, de onde vem f(x1) > f(x2). x -3 -2 -1 0 1 2 3 y 8 5 2 -1 -4 -5 -10 y diminui
- 8. ESTUDO DO SINAL DA FUNÇÃO Estudar o sinal de uma função qualquer, y = f(x) é determinar os valores de x para os quais y é positivo, os valores de x para os quais y é zero e os valores de x para os quais y é negativo. Consideremos uma função afim y = f(x) = ax + b vamos estudar seu sinal. Já vimos que essa função se anula pra raiz . Há dois casos possíveis:
- 9. 1º) a > 0 (a função é crescente) y > 0 ax + b > 0 x > y < 0 ax + b < 0 x < Conclusão: y é positivo para valores de x maiores que a raiz; y é negativo para valores de menores que a raiz.
- 10. 2º) a < 0 (a função é decrescente) y > 0 ax + b > 0 x < y < 0 ax + b < 0 x > Conclusão: y é positivo para valores de x menores que a raiz; y é negativo para valores de x maiores que a raiz.
- 11. FUNÇÃO QUADRÁTICA Definição: Chama-se função quadrática, ou função polinomial do 2º grau, qualquer f de IR em IR dada por uma lei da forma f(x) = ax2 + bx + c, onde a, b e c são números reais e a≠0. Vejamos alguns exemplos de função quadráticas: 1) f(x) = 3x2 - 4x + 1, onde a = 3, b = - 4 e c = 1 2) f(x) = x2 -1, onde a = 1, b = 0 e c = -1 3) f(x) = 2x2 + 3x + 5, onde a = 2, b = 3 e c = 5 4) f(x) = - x2 + 8x, onde a = 1, b = 8 e c = 0 5) f(x) = -4x2 , onde a = - 4, b = 0 e c = 0
- 12. GRÁFICO O gráfico de uma função polinomial do 2º grau, y = ax2 + bx + c, com a≠ 0, é uma curva chamada parábola. Vamos construir o gráfico da função y = x2 + x: Primeiro atribuímos a x alguns valores, depois calculamos o valor correspondente de y e, em seguida, ligamos os pontos assim obtidos. X Y -3 6 -2 2 -1 0 -1/2 -1/4 0 0 1 2 2 6 •se a > 0, a parábola tem a concavidade voltada para cima; •se a < 0, a parábola tem a concavidade voltada para baixo;
- 13. ZERO OU RAIZ DA FUNÇÃO QUADRÁTICA Chama-se zeros ou raízes da função polinomial do 2º grau f(x) = ax2 + bx + c , a ≠ 0, os números reais x tais que f(x) = 0. Então as raízes da função f(x) = ax2 + bx + c são as soluções da equação do 2º grau ax2 + bx + c = 0, as quais são dadas pela chamada fórmula de Bhaskara: Temos:
- 14. ZERO OU RAIZ DA FUNÇÃO QUADRÁTICA Observação: A quantidade de raízes reais de uma função quadrática depende do valor obtido para o radicando ,chamado discriminante, a saber: Quando ∆ é positivo, há duas raízes reais e distintas; Quando ∆ é zero, há só uma raiz real; quando ∆ é negativo, não há raiz real.
- 15. COORDENADAS DO VÉRTICE DA PARÁBOLA Quando a > 0, a parábola tem concavidade voltada para cima e um ponto de mínimo V; quando a < 0, a parábola tem concavidade voltada para baixo e um ponto de máximo V. Em qualquer caso, as coordenadas de V são Veja os gráficos:
- 16. IMAGEM DA FUNÇÃO O conjunto-imagem Im da função y = ax2 + bx + c, a 0, é o conjunto dos valores que y pode assumir. Há duas possibilidades: 1ª) quando a > 0, a > 0
- 17. IMAGEM DA FUNÇÃO 2ª) quando a < 0, a < 0
- 18. CONSTRUÇÃO DA PARÁBOLA É possível construir o gráfico de uma função do 2º grau sem montar a tabela de pares (x, y), mas seguindo apenas o roteiro de observação seguinte: 1) O valor do coeficiente a define a concavidade da parábola; 2) Os zeros definem os pontos em que a parábola intercepta o eixo dos x; 3) O vértice V indica o ponto de mínimo (se a > 0), ou máximo (se a< 0); 4) A reta que passa por V e é paralela ao eixo dos y é o eixo de simetria da parábola; 5) Para x = 0 , temos y = a · 02 + b · 0 + c = c; então (0, c) é o ponto em que a parábola corta o eixo dos y.
- 19. SINAL DA FUNÇÃO Consideramos uma função quadrática y = f(x) = ax2 + bx + c e determinemos os valores de x para os quais y é negativo e os valores de x para os quais y é positivos. Conforme o sinal do discriminante ∆ = b2 - 4ac, podem ocorrer os seguintes casos:
- 20. y > 0 (x1 < x < x2) y < 0 (x < x1 ou x > x2) 1º caso) ∆ > 0 Nesse caso a função quadrática admite dois zeros reais distintos (x1 ≠ x2). A parábola intercepta o eixo Ox em dois pontos e o sinal da função é o indicado nos gráficos abaixo: y > 0 (x < x1 ou x > x2) y < 0 x1 < x < x2 quando a > 0 quando a < 0
- 21. 2º caso) ∆ = 0 quando a > 0 quando a < 0
- 22. 3º caso) ∆ < 0 quando a > 0 quando a < 0
- 23. FUNÇÃO MODULAR Módulo (ou valor absoluto) de um número O módulo (ou valor absoluto) de um número real x, que se indica por | x | é definido da seguinte maneira: Então: se x é positivo ou zero, | x | é igual ao próprio x. Exemplos: | 2 | = 2 ; | 1/2 | = | 1/2 | ; | 15 | = 15 se x é negativo, | x | é igual a -x. Exemplos: | -2 | = -(-2) = 2 ; | -20 | = -(-20) = 20 <− ≥ = 0se, 0se, xx xx x
- 24. O módulo de um número real é sempre positivo ou nulo. O módulo de um número real nunca é negativo. Representando geometricamente, o módulo de um número real x é igual a distância do ponto que representa, na reta real, o número x ao ponto 0 de origem. Assim: Se | x | < a (com a>0) significa que a distância entre x e a origem é menor que a, isto é, x deve estar entre –a e a, ou seja, | x | < a ⇔ -a < x < a. Se | x | > a (com a>0) significa que a distância entre x e a origem é maior que a, isto é, deve estar à direita de a ou à esquerda de –a na reta real, ou seja: | x | > a ⇔ x > a ou x < -a. -a a -a a
- 25. EQUAÇÕES MODULARES Toda a equação que contiver a incógnita em um módulo num dos membros será chamada equação modular. Exemplos: | x2 -5x | = 1 | x+8 | = | x2 -3 | Algumas equações modulares resolvidas: 1- Resolver a equação | x2 -5x | = 6. Resolução: Temos que analisar dois casos: caso 1: x2 -5x = 6 caso 2: x2 -5x = -6 Resolvendo o caso 1: x2 -5x-6 = 0 => x’=6 e x’’=-1. Resolvendo o caso 2: x2 -5x+6 = 0 => x’=3 e x’’=2. Resposta: S={-1,2,3,6}
- 26. 2- Resolver a equação | x-6 | = | 3-2x |. Resolução: Temos que analisar dois casos: caso 1: x-6 = 3-2x caso 2: x-6 = -(3-2x) Resolvendo o caso 1: x-6 = 3-2x => x+2x = 3+6 => 3x=9 => x=3 Resolvendo o caso 2: x-6 = -(3-2x) => x-2x = -3+6 => -x=3 => x=-3 Resposta: S={-3,3}
- 27. INEQUAÇÕES MODULARES Chamamos de inequações modulares as inequações nos quais aparecem módulos de expressões que contém a incógnita. Algumas inequações modulares resolvidas: Resolver a inequação | -2x+6 | < 2. Resolução: S = {x ∈ IR | 2<x<4} > < ⇒ > < ⇒ ⇒ <− +< ⇒ <+− +−<− ⇒<+−<−⇒<+ 2 4 42 82 42 262 262 622 26222|62x-| x x x x x x x x x
- 28. 2) Dê o conjunto solução da inequação |x2 -2x+3| ≤ 4. Resolução: |x2 -2x+3| ≤ 4 => -4 ≤ x2 -2x+3 ≤ 4. Então temos duas inequações (que devem ser satisfeitas ao mesmo tempo): Eq.1: -4 ≤ x2 -2x+3 Eq.2: x2 -2x+3 ≤ 4 Resolvendo a Eq.1: -4 ≤ x2 -2x+3 => -4-3 ≤ x2 -2x => -7 ≤ x2 -2x => x2 -2x+7 ≥ 0 => sem raízes reais Resolvendo a Eq.2: x2 -2x+3 ≤ 4 => x2 -2x-1 ≤ 0 }2121|{ 21'' 21' raízesassencontramoBhaskaraAplicando +≤≤−∈= += −= xIRxS x x
- 29. MÓDULO E RAIZ QUADRADA Consideremos os números reais x e y. Temos por definição, que se e somente se, y2 = x e y≥0. Daí podemos concluir que só é verdadeiro se x≥0. Se tivermos x<0, não podemos afirmar que , pois isso contradiz a definição. Por exemplo, se x= -3, teríamos: o que é um absurdo, pois o primeiro membro é positivo e o segundo negativo. Usando a definição de módulo, podemos escrever: o que é verdadeiro para todo x real. Devemos proceder da mesma forma em relação a todas raízes de índice par: Com relação às raízes de índice ímpar, podemos escrever: yx = xx =2 xx =2 3)3( 2 −=− ||2 xx = *INneIRxcom|,||,||,| 2 26 64 4 ∈∈=== xxxxxx n n INneIRxcom,,, 12 125 53 3 ∈∈=== + + xxxxxx n n
- 30. FUNÇÃO MODULAR Chamamos de função modular f(x) = │x│ definida por: Observe , então, que a função modular é uma função definida por duas sentenças. <− ≥ = 0se, 0se, )( xx xx xf
- 31. Exemplo 2 – Determinar o domínio da função Resolução: |1|2)( −−= xxf 3}x1|IR{xD:Resposta 3x112x1221x2 21x22|1x|2|1x|0|1x|2:Então 0.|1x|2seIRempossívelésó|1x|2queSabemos ≤≤−∈= ≤≤−⇒+≤≤+−⇒≤−≤− ≤−≤−⇒≤−⇒−≥−−⇒≥−− ≥−−−− Determinação do domínio Exemplo 1 – Determinar o domínio da função Resolução: 3|| 1 )( − = x xf }3ou3|{:Resposta 3ou33||03||:Então .03||seIRempossívelésó 3|| 1 queSabemos −≠≠∈= −≠≠⇒≠⇒≠− ≠− − xxIRxD xxxx x x
- 32. GRÁFICO Vamos construir o gráfico da função f(x) = │x│: X y=f(x) -1 1 -2 2 0 0 1 1 2 2
- 33. EQUAÇÃO EXPONENCIAL Chamamos de equações exponenciais toda equação na qual a incógnita aparece em expoente. Exemplos de equações exponenciais: a) 3x =81 (a solução é x=4) b) 2x-5 =16 (a solução é x=9) c) 16x -42x-1 -10=22x-1 (a solução é x=1) d) 32x-1 -3x -3x-1 +1=0 (as soluções são x’=0 e x’’=1) Para resolver equações exponenciais, devemos realizar dois passos importantes: 1º) redução dos dois membros da equação a potências de mesma base; 2º) aplicação da propriedade: )0e1( >≠=⇒= aanmaa nm
- 34. FUNÇÃO EXPONENCIAL Chamamos de funções exponenciais aquelas nas quais temos a variável aparecendo em expoente. A função f:IRIR+ definida por f(x)=ax , com a ∈ IR+ e a≠1, é chamada função exponencial de base a. O domínio dessa função é o conjunto IR (reais) e o contradomínio é IR+ (reais positivos, maiores que zero).
- 35. GRÁFICO CARTESIANO DA FUNÇÃO EXPONENCIAL Temos 2 casos a considerar: quando a>1; quando 0<a<1. Acompanhe os exemplos seguintes:
- 36. X Y -2 ¼ -1 ½ 0 1 1 2 2 4 1) y=2x (nesse caso, a=2, logo a>1) Atribuindo alguns valores a x e calculando os correspondentes valores de y, obtemos a tabela e o gráfico abaixo:
- 37. 2) y=(1/2)x (nesse caso, a=1/2, logo 0<a<1) Atribuindo alguns valores a x e calculando os correspondentes valores de y, obtemos a tabela e o gráfico abaixo: X Y -2 4 -1 2 0 1 1 ½ 2 ¼
- 38. Nos dois exemplos, podemos observar que: o gráfico nunca intercepta o eixo horizontal; a função não tem raízes; o gráfico corta o eixo vertical no ponto (0,1); os valores de y são sempre positivos (potência de base positiva é positiva), portanto o conjunto imagem é Im=IR+ . Além disso, podemos estabelecer o seguinte: a>1 0<a<1 f(x) é crescente e Im=IR+ Para quaisquer x1 e x2 do domínio: x2>x1 ⇒ y2>y1 (as desigualdades têm mesmo sentido) f(x) é decrescente e Im=IR+ Para quaisquer x1 e x2 do domínio: x2>x1 ⇒ y2<y1 (as desigualdades sentidos diferentes)
- 39. INEQUAÇÕES EXPONENCIAIS Chamamos de inequações exponenciais toda inequação na qual a incógnita aparece em expoente. Exemplos de inequações exponenciais: Para resolver inequações exponenciais, devemos realizar dois passos importantes: 1º) redução dos dois membros da inequação a potências de mesma base; 2º) aplicação da propriedade: )32parasatisfeitaé(que03125150.5-254) -3)xparasatisfeitaé(que 5 4 5 4 3) real)xtodoparasatisfeitaé(que222) )4ésolução(a8131) x 3 12-2x 2 <<<+ ≤ ≥ ≤ >> − − x x x x x x a>1 0<a<1 am > an ⇒ m>n (as desigualdades têm mesmo sentido) am > an ⇒ m<n (as desigualdades têm sentidos diferentes)
- 40. FUNÇÃO LOGARÍTMICA A função f:IR+ IR definida por f(x)=logax, com a≠1 e a>0, é chamada função logarítmica de base a. O domínio dessa função é o conjunto IR+ (reais positivos, maiores que zero) e o contradomínio é IR (reais). GRÁFICO CARTESIANO DA FUNÇÃO LOGARÍTMICA Temos 2 casos a considerar: quando a>1; quando 0<a<1. Acompanhe nos exemplos seguintes, a construção do gráfico em cada caso:
- 41. x 1/4 1/2 1 2 4 y -2 -1 0 1 2 1º Caso) a>1 y=log2x (nesse caso, a=2, logo a>1) Atribuindo alguns valores a x e calculando os correspondentes valores de y, obtemos a tabela e o gráfico abaixo:
- 42. 2º Caso) quando 0<a<1 y= log(1/2)x (nesse caso, a=1/2, logo 0<a<1) Atribuindo alguns valores a x e calculando os correspondentes valores de y, obtemos a tabela e o gráfico abaixo: x 1/4 1/2 1 2 4 y 2 1 0 -1 -2
- 43. Nos dois exemplos, podemos observar que o gráfico nunca intercepta o eixo vertical; o gráfico corta o eixo horizontal no ponto (1,0). A raiz da função é x=1; y assume todos os valores reais, portanto o conjunto imagem é Im=IR. Além disso, podemos estabelecer o seguinte: a>1 0<a<1 f(x) é crescente e Im=IR Para quaisquer x1 e x2 do domínio: x2>x1 ⇒ y2>y1 (as desigualdades têm mesmo sentido) f(x) é decrescente e Im=IR Para quaisquer x1 e x2 do domínio: x2>x1 ⇒ y2<y1 (as desigualdades têm sentidos diferentes)
- 44. EQUAÇÕES LOGARÍTMICAS Chamamos de equações logarítmicas toda equação que envolve logaritmos com a incógnita aparecendo no logaritmando, na base ou em ambos. Exemplos de equações logarítmicas: log3x=5 (a solução é x=243) log(x2 -1) = log 3 (as soluções são x’=-2 e x’’=2) log2(x+3) + log2(x-3) = log27 (a solução é x=4) logx+1(x2 -x)=2 (a solução é x=-1/3)
- 45. Alguns exemplos resolvidos: log3(x+5) = 2 Resolução: condição de existência: x+5>0 => x>-5 log3(x+5) = 2 => x+5 = 32 => x=9-5 => x=4 Como x=4 satisfaz a condição de existência, então o conjunto solução é S={4}. log2(log4 x) = 1 Resolução: condição de existência: x>0 e log4x>0 log2(log4 x) = 1 ; sabemos que 1 = log2(2), então log2(log4x) = log2(2) => log4x = 2 => 42 = x => x=16 Como x=16 satisfaz as condições de existência, então o conjunto
- 46. Resolva o sistema: Resolução: condições de existência: x>0 e y>0 Da primeira equação temos: log x+log y=7 => log y = 7-log x Substituindo log y na segunda equação temos: 3.log x – 2.(7-log x)=1 => 3.log x-14+2.log x = 1 => 5.log x = 15 =>log x =3 => x=103 Substituindo x= 103 em log y = 7-log x temos: log y = 7- log 103 => log y = 7-3 => log y =4 => y=104 . Como essas raízes satisfazem as condições de existência, então o conjunto solução é S={(103 ;104 )}.
- 47. INEQUAÇÕES LOGARITMÍCAS Chamamos de inequações logarítmicas toda inequação que envolve logaritmos com a incógnita aparecendo no logaritmando, na base ou em ambos. Exemplos de inequações logarítmicas: 1) log2x > 0 (a solução é x>1) 2) log4(x+3) ≤ 1 (a solução é –3<x≤1) Para resolver inequações logarítmicas, devemos realizar dois passos importantes: 1º) redução dos dois membros da inequação a logaritmos de mesma base; 2º) aplicação da propriedade: a>1 0<a<1 logam > logan ⇒ m>n>0 (as desigualdades têm mesmo sentido) logam > logan ⇒ 0<m<n (as desigualdades têm sentidos diferentes)
- 48. BIBLIOGRAFIA Matemática Fundamental – 2º grau – Volume único (Giovanni, Bonjorno, Giovanni Jr.) Matemática – Volume único – Facchini Cadernos do professor SEESP