CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS C C u u r r s s o o P P r r ó ó - - T T é é c c n n i i c c o o Disciplina: Matemática Texto Experimental – 1 a Edição Antonio José Bento Bottion e Paulo Henrique Cruz Pereira Varginha – Minas Gerais Dezembro de 2006
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Curso Pró-Técnico - Disciplina: Matemática – Professores Antonio José B. Bottion e Paulo Henrique C. Pereira
MATEMÁTICA I Prof. Antônio José Bento Bottion
ÍNDICE
1. TEORIA DOS CONJUNTOS.................................................................................................................... 6
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3.10. NÚMEROS PRIMOS ENTRE SI .............................................................................................................. 32
8. TEORIA DAS FUNÇÕES ....................................................................................................................... 77
8.1. FUNÇÃO DE A EM B .......................................................................................................................... 77
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8.2. UMA OUTRA NOTAÇÃO....................................................................................................................... 78
8.3. DOMÍNIO DE UMA FUNÇÃO REAL DE VARIÁVEL REAL............................................................................. 80
8.4. CONJUNTO IMAGEM .......................................................................................................................... 81
10. A FUNÇÃO DO 2° GRAU .................................................................................................................. 94
10.1. FUNÇÃO DO SEGUNDO GRAU ............................................................................................................. 94
10.2. A PARÁBOLA..................................................................................................................................... 94
Repare que o produto cartesiano é uma operação não comutativa, isto é, AXB pode não
ser igual a BXA.
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2. Conjuntos numéricos
2.1. Números naturais e números inteiros
O conjunto dos números naturais { }0,1, 2,... , n, ... será representado por ℕ , e o
conjunto dos números inteiros { }..., 2, 1,0,1,2, ...− − , por ℤ . Repare que todo natural é inteiro,
isto é, ℕ éum subconjunto de ℤ .
2.2. Números racionais
Chamamos de número racional a todo número que pode ser expresso na forma a
b, onde
a e b são inteiros quaisquer, com b 0≠ .
Assim, os números 55
1
=
e -0,333333...1
3
− =
são dois exemplos de números
racionais.
O conjunto dos números racionais é expresso por ℚ .
Como todo inteiro é racional, podemos afirmar que ℤ ⊂ ℚ .
ℚ
ℕ
ℤ
Exemplo 1
Obter uma representação decimal para os números:
a) 3
16 b)
9
7
Resolução:
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a) 3, 16
30 0,1875
140
120
80
0
b) 9, 7
20 1,285714285714...285714...
60
40
50
10
30
20
Uma vez entendido o exemplo acima, é fácil concluir que todo número racional pode ser
expresso por uma dízima exata (existe um último algarismo à direita) ou por uma dízima periódica
infinita (não existe um último algarismo à direita, mas, sim, uma repetição indefinida de uma
seqüência de algarismos).
Exemplo 2
Representar as seguintes dízimas por frações de inteiros (frações geratrizes):
a) -1,23456 b) 5,644444...4... c) 5,645454545...45...
Resolução:
a) 1,23456 123456
f1 100000
− −= =
b) Seja f = 5,644444...4... (I); então, multiplicando por 10, segue que 10f = 56,44444...4... (II). Calculando a diferença (II) – (I):
10f 56,44444...4...
f 5,644444...4...
9f 50,8
=
= −
=
e, portanto, 50,8 508
f9 90
= =
c) Seja f = 5,6454545454545...45... (I); então, multiplicando por 100, segue que 100f=564,54545454... (II). Calculando a diferença (II) – (I): 100f 564,54545454...
f 5,64545454...
99f 558,9
=
= −
=
e, portanto, 558,9 5589
f99 990
= =
Resposta:
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a) 123456
100000
− b)
508
90 c)
5589
990
Com estes exemplos, podemos perceber que toda dízima periódica é um número racional.
Outro fato que pode chamar atenção é que a dízima periódica 0,999...9... é uma outra
representação do número 1 (um).
2.3. Números irracionais
Existem dízimas infinitas e não periódicas; são os números irracionais. Como exemplos de
números irracionais, podemos citar:
3,1415926535...
2 1,4142135623...
3 1,7320508075...
π=
=
=
Os números irracionais não podem ser expressos na forma a
b, com a e b inteiros e
b 0≠ .
2.4. Números reais
A reunião do conjunto dos números irracionais com o dos racionais é o conjunto dos
números reais (ℝ ).
Dada uma reta, podemos estabelecer uma relação entre seus pontos e os números reais,
de tal modo que a todo ponto corresponda um único real e a todo real corresponda um único
ponto. Desta maneira podemos identificar todos os números reais por pontos da reta dada. A idéia
é construir uma espécie de régua em que constam também os números negativos.
Chamamos esta régua de reta (ou eixo) real.
0
0,5 1
1,5 2
-0,5-1
2.5. Teoremas
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− Sendo m e n naturais quaisquer, tem-se que m+n, m ⋅ n e mn são todos naturais. (Lembre-se de que 00 = 1.)
− Sendo h e k inteiros quaisquer, tem-se que h + k, h - k, h ⋅ k são todos inteiros.
− Sendo r e s racionais quaisquer, r + s, r – s, r ⋅ s e r
s são todos racionais. (Em
r
s, devemos ter
s 0≠ .) − Sendo r um número racional e x um número irracional, tem-se que r + x é irracional. − Sendo r, r 0≠ , um racional e x um número irracional, tem-se que r ⋅ x é irracional.
− Sendo x um irracional qualquer não nulo, tem-se que 1
x é irracional.
− Entre dois números racionais existem infinitos outros números racionais e infinitos números irracionais.
− Entre dois números irracionais existem infinitos outros números irracionais e infinitos números racionais.
Exemplo 3
Quantos são os elementos do conjunto { }x /10 2 x 10 3∈ < <ℕ ?
Resolução:
2 1,41... 10 2 14,1... e
3 1,73... 10 3 17,3...
= ⇒ =
= ⇒ =
Entre 14,1... e 17,3... existem 3 números naturais, a saber 15, 16 e 17.
Resposta: 3
Exemplo 4
(G. V.) Quaisquer que sejam o racional x e o irracional y, pode-se dizer que:
a) x ⋅⋅⋅⋅ y é irracional b) y ⋅⋅⋅⋅ y é irracional c) x + y é racional
d) x y 2− + é irracional
e) x + 2y é irracional
Resolução:
Vejamos cada uma das alternativas:
a) (FALSA) Se x for igual a zero, x ⋅ y = 0, que é racional.
b) (FALSA) Se considerarmos, por exemplo, y 3= , segue que y ⋅ y = 3 que é racional.
c) (FALSA) Para qualquer x racional e para qualquer y irracional, x + y é irracional.
d) (FALSA) Se y 2= , x y 2 x− + = , que é racional.
e) (VERDADEIRA) Para qualquer irracional y, tem-se que 2y é irracional. Logo, x + 2y é irracional. Resposta: e
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Exemplo 5
Mostre que o número 3 2 2 3 2 2+ + − é irracional.
Resolução:
Seja x 3 2 2 3 2 2= + + − .
Observe que x é um número real positivo.
Segue que:
( ) ( )2x 3 2 2 3 2 2 2 3 2 2 3 2 2= + + − + + −
( )( )2x 6 2 3 2 2 3 2 2= + + −
2x 6 2 9 8= + −
2x 8=
E como x > 0, tem-se que x 2 2= , que é irracional.
2.6. Outras notações
Sendo A um dos conjuntos ℤ , ℚ ou ℝ , usaremos ainda as seguintes notações:
A∗ para indicar { }x A / x 0∈ ≠
A+ para indicar { }x A / x 0∈ ≥ (os não negativos)
A∗+ para indicar { }x A / x 0∈ > (os positivos)
A− para indicar { }x A / x 0∈ ≤ (os não positivos)
A∗− para indicar { }x A / x 0∈ < (os negativos)
Assim, por exemplo, +ℝ é o conjunto de todos os números reais não negativos, isto é, o
conjunto { }x / x 0∈ ≥ℝ .
2.7. Intervalos
Sendo a e b (a<b) números reais quaisquer, temos os seguintes subconjuntos de ℝ ,
chamados de intervalos:
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[ ] { }a, b x |a x b= ∈ ≤ ≤ℝ (intervalo fechado)
] [ { }a,b x |a x b= ∈ < <ℝ (intervalo aberto)
[ [ { }a, b x |a x b= ∈ ≤ <ℝ (intervalo fechado só à esquerda)
] ] { }a,b x |a x b= ∈ < ≤ℝ
[ [ { }a, x | x a+∞ = ∈ ≥ℝ
] [ { }a, x | x a+∞ = ∈ >ℝ
] ] { }, a x | x a−∞ = ∈ ≤ℝ
] [ { }, a x | x a−∞ = ∈ <ℝ
Exemplo 6
Obter [ ] ] [2,10 5,12∩ .
Resolução:
2 10
5 12
5 10
[ ]2,10 :
] [5,12 :
[ ] ] [2,10 5,12∩
Resposta: ] ]5,10
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3. Aritmética dos inteiros
3.1. Múltiplo e divisor
Dados dois números m e d, dizemos que m é um múltiplo de d se, e somente se, existir
um inteiro k tal que m = k ⋅ d.
Nestas condições, também se diz que d é um fator (ou divisor) de m.
3.2. Número par
Um número inteiro a é dito par se, e somente se, ele for múltiplo de 2.
Todo número inteiro que não é par é dito número ímpar.
Exemplo 1
Determinar quantos são os múltiplos de 7 compreendidos entre os números -50 e +500.
Resolução:
Se considerarmos estes números em ordem crescente, temos a P.A. (-49, -42, -35, ... , an), cujo
primeiro termo é a1 = -49, cuja razão é r = 7 e cujo último termo é an.
Precisamos obter o maior valor possível de n tal que seja satisfeita a condição na < 500.
Como ( )n 1a a n 1 r= + − ⋅ , segue que:
-49 + (n – 1) ⋅ 7 < 500
-49 + 7n < 556
O maior valor possível de n que satisfaz tal condição é 79.
Resposta: 79
Exemplo 2
Decompor o inteiro 1995 numa soma de cinco ímpares consecutivos.
Resolução:
Considere a seqüência destes ímpares em ordem crescente e seja x o termo médio. Deste modo,
tem-se que
( ) ( ) ( ) ( )x 4 x 2 x x 2 x 4 1995− + − + + + + + =
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5x 1995= , ou ainda, x = 399.
Resposta: 395 + 397 + 399 + 401 + 403
Exemplo 3
Seja um inteiro tal que a2 é ímpar. Prove que a é ímpar.
Demosntração:
(Método indireto) Suponhamos que a seja um número par, isto é, a = 2k, com k inteiro.
Segue que a2 = 4n2, ou seja, a2 é par, o que é ABSURDO, pois contraria a hipótese.
Observações importantes:
Todo número ímpar, isto é, um inteiro não múltiplo de 2, pode ser representado,
indiferentemente, pela expressão 2k + 1, ou por 2k – 1, com k inteiro, pois sempre existem dois
números pares tais que ele seja o sucessor de um deles e o antecessor do outro.
Assim, por exemplo, o número ímpar 17 é o sucessor de 16 e o antecessor de 18.
Consideremos, agora, um inteiro x, não múltiplo de 3.
Repare que há uma diferença entre afirmar que x é da forma 3k + 1 e afirmar que x é da
forma 3k – 1, onde k é um inteiro.
Assim, por exemplo, o número 4 é da forma 3k + 1 e não da forma 3k – 1, enquanto o
número 5 é da forma 3k – 1, sempre considerando k inteiro.
Observe que todo inteiro não múltiplo de 3, ou é da forma 3k + 1, ou é da forma 3k–1.
Verifique a seguinte afirmação, com k inteiro:
- Todo inteiro não múltiplo de 5 é de uma e apenas uma, das seguintes formas:
5k + 1, 5k – 1, 5k + 2, 5k - 2
Exemplo 4
Sendo a um inteiro, não múltiplo de 5, mostre que o antecessor de a2 ou o sucessor de a2
é um múltiplo de 5.
Demosntração:
Tem-se que a é da forma 5k + 1 ou da forma 5k + 2.
No primeiro caso, tem-se que:
2 2a 25k 10k 4= + + , isto é, ( )2 2a 1 5 5k 2k− = +
No segundo caso, tem-se que:
2 2a 25k 10k 4= + + e, portanto:
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Sejam x, y e d inteiros. Se d é divisor de x, e d é divisor de (x + y), então d é divisor de y.
Justificativa:
Existe um inteiro k1 tal que x = d ⋅ k1
Existe um inteiro k2 tal que x + y = d ⋅ k2
Logo, d ⋅ k1 + y = d ⋅ k2
y = d ⋅ k2 - d ⋅ k1
y = d ⋅ (k2 – k1)
Como k2 – k1 é inteiro, tem-se que d é divisor de y.
(c.q.d.)
Exemplo 5
Obter os valores inteiros de n de modo que n + 3 seja um divisor de n + 13.
Resolução:
n + 3 é divisor de n + 11
n + 3 é divisor de n + 3 + 8 (*)
n + 3 é divisor de n + 3 (**)
De (*) e (**) segue que:
n + 3 é divisor de 8
Portanto,
{ }n 3 1,2, 4,8, 1, 2, 4, 8+ ∈ − − − −
{ }n 2, 1,1,5, 4, 5, 7, 11∈ − − − − − −
Resposta: -2, -1, 1, 5, -4, -5, -7 e -11.
Exemplo 6
Mostre que um inteiro ℕ com quatro algarismos é múltiplo de 3 se, e somente se, a soma
dos algarismos for múltiplo de 3.
Demosntração:
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Seja ( )a, b,c,d=ℕ , isto é, a é o algarismo dos milhares, b o das centenas, c o das
dezenas e d o das unidades.
1000a 100b 10c d= + + +ℕ
999a 99b 9c a b c d= + + + + + +ℕ
( )3 333a 33b 3c a b c d= + + + + + +ℕ
1a parte: se a + b + c + d = 3m, então ℕ é obviamente múltiplo de 3.
2a parte: se ℕ for um múltiplo de 3, isto é, ℕ = 3h, então
( )3h 3 333a 33b 3c a b c d= + + + + + +
( )3h 3 333a 33b 3c a b c d− + + = + + +
Logo, a + b + c + d é múltiplo de 3. (c.q.d.)
Observação:
Esta regra de divisibilidade por 3 vale para todos os inteiros, independentemente do
número de algarismos. A mesma regra vale para a divisibilidade por 9.
3.4. Número primo
Um inteiro p é dito número primo, ou simplesmente primo, se, e somente se, ele possuir
quatro e apenas quatro divisores distintos. (Os quatro divisores em questão são 1, -1, p e –p.)
3.5. Número composto
Os números inteiros não nulos que têm mais do que 4 divisores distintos são chamados de
números compostos.
Observações:
− Os números 1, -1 e 0 não são primos nem compostos. − Os números 2 e -2 são os únicos números primos e pares. − Todo inteiro k positivo e diferente de 1 admite pelo menos um divisor primo positivo.
3.6. Teorema
Existem infinitos números primos.
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Demosntração:
Suponhamos que exista só um número finito de primos positivos p1, p2, p3, ... , pn e
consideremos o número p = p1 ⋅ p2 ⋅ p3 ... ⋅ pn + 1.
Como p é maior que qualquer um dos números primos enumerados, segue que p é um
número composto e, portanto, um destes primos deve ser o divisor de p.
Seja pk, com 1<k<n, este divisor.
Como pk é divisor de p1 ⋅ p2 ⋅ p3 ... ⋅ pn e pk é divisor de p, conclui-se que pk é divisor de 1,
o que é absurdo, pois os únicos divisores de 1 são os números 1 e -1. (c.q.d.)
Exemplo 7
Verificar se 251 é primo.
Resolução:
O seguinte procedimento de verificar a primalidade de um número é conhecido como o
crivo de Erastótenes.
Constrói-se uma tabela de todos os inteiros maiores que 1 cujos quadrados não superem
o número 251.
2
2 3 4 5
6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 (Note que 16 251)>
O próximo passo consiste em verificar se um dos números desta tabela é um divisor do
número 251. Isto pode ser feito de maneira relativamente rápida, pois se um dado número não for
divisor, então seus números também não o serão.
Note que 2 não é divisor de 251 e, portanto, os números 4, 6, 8, 10, 12 e 14 também não
serão. Vamos “eliminar” o número 2 e todos os seus múltiplos.
2 3 4 5
6 7 8 9 10
11 12 13 14 15
Note que 3 não é divisor de 251 e, portanto, também podemos “eliminar” todos os
múltiplos de 3.
Prosseguimos desta maneira até encontrar um divisor, ou então até “eliminar” todos os
números da tabela. Se for encontrado um divisor, então o número em questão é composto; caso
contrário, o número é primo.
2 3 4 5
6 7 8 9 10
11 12 13 14 15
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Resposta: 251 é primo
Observação:
A elegância deste procedimento chama a atenção pelo seguinte:
Consideremos o produto d1 ⋅ d2.
Se d1 > 15 e d2 > 15, então d1 ⋅ d2 > 251.
Logo, se 251 admitisse um divisor d1, d1 > 15, deveríamos ter um inteiro d2, d2 < 15, de
modo que d1 ⋅ d2 = 251, isto é, 251 teria um divisor menor ou igual a 15.
Porém, isto é absurdo, pois, como foi verificado na tabela, 251 não admite divisor menor
ou igual a 15.
Exemplo 8
Obter todos os inteiros a tais que a4 + a2 + 1 seja um número primo.
Resolução:
( )( )( )
4 2 4 2 2
22 2
2 2
a a 1 a 2a 1 a
a 1 a
a 1 a a 1 a
+ + = + + −
= + −
= + − + +
Repare que para este produto ser um número primo é necessário (mas não sufuciente) que um
dos seus fatores seja igual a 1 ou igual a -1. Vejamos:
2
2
2
2
a 1 a 1 a 1 ou a 0
a 1 a 1 a não é int eiro
a 1 a 1 a 1 ou a 0
a 1 a 1 a não é int eiro
+ − = ⇒ = =
+ − = − ⇒
+ + = ⇒ = − =
+ + = − ⇒
Os valores encontrados foram 1, -1 e 0.
Substituindo, conclui-se que a4 + a2 + 1 é primo somente para a = 1 ou a = -1.
Resposta: 1 e -1
3.7. Forma fatorada
Todo inteiro a, não nulo, diferente de 1 e diferente de -1, pode ser expresso na forma:
31 2 n
1 2 3 na p p p ...p , se a 0αα α α= + > , ou
31 2 n
1 2 3 na p p p ...p , se a 0αα α α= − <
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onde p1, p2, ... e pn são primos positivos e dois a dois distintos, e os expoentes α1, α2, ...,
αn são números naturais não nulos.
Exemplo 9
Qual a forma fatorada de 528?
Resolução:
528 2
264 2
132 2
66 2
33 3
11 11
1
Resposta: 24 ⋅ 3 ⋅ 11
Exemplo 10
Quantos divisores possui o número 53 ⋅ 114?
Resolução:
Consideremos os conjuntos:
{ }0 1 2 3
1D 5 ,5 ,5 ,5= e
{ }0 1 2 3 4
2D 11 ,11 ,11 ,11 ,11=
Repare que todo produto do tipo d1 ⋅ d2 com 1 1d D∈ , 2 2d D∈ e apenas estes produtos são
divisores positivos de 53 ⋅ 114.
Para d1, temos (1 + 3) opções, e para d2 há (1 + 4) opções.
7) Transformar cada expressão abaixo numa única potência de base 2.
a) 5 4 22 2 2−⋅ ⋅ d) 48
b) 62
2 e) 4 28 : 2−
c) ( )432 f)
3
3 18 :
2
−−
8) Transformar cada expressão abaixo em uma única potência de base 10.
a) 310 100⋅ c)
200
500 110
100
− ⋅
b) ( )2 3100 :10 d) 2310
9) Calcular o valor de cada expressão.
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a) ( )2 20,001 100
0,1
⋅
b) ( )231000 0,001⋅
10) A expressão ( )1992005 0,2⋅ é equivalente a:
a) 5 d) 1
10
b) 10 e) 100
c) 1
5
11) Assinalar V (verdadeira) ou F (falsa)
a) 3 4 122 2 4⋅ = ( )
b) 2 2 45 5 5+ = ( )
c) 8 4 210 :10 10= ( )
d) ( )32 610 10= ( )
e) 32 810 10= ( )
12) Assinalar V (verdadeira) ou F (falsa)
a) x 3 x2 8 2+ = ⋅ ( )
b) x
x 1 22
2
− = ( )
c) ( )3 32x 8x= ( )
13) Se 62,4 a= e 72,4 b= , então 132,4 é igual a:
a) a + b d) a – b
b) a ⋅ b e) 42
c) 6a + 7b
5.5. Equações exponenciais
Sendo b > 0 e b 1≠ , tem-se 1 2x x
1 2b b x x= ⇔ =
Exemplo 8
x 52 2 x 5= ⇔ =
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Exemplo 9
Resolver em ℝ
a) 2x 1 73 3− =
Solução:
Sendo 3 > 0 e 3 1≠ , temos que:
2x 1 7 2x 8 x 4− = ∴ = ∴ =
Logo: S = {4}
b)
x 3 21 1 1
2 2 2
= ⋅
Solução:
x 51 1
2 2
=
Sendo 1
02
> e 1
12
≠ , temos que x = 5.
Logo: S = {5}
c) x9 9 27⋅ = Solução:
( )1 x1 x 2 3 2 2x 3 1
9 27 3 3 3 3 2 2x 3 x2
++ += ∴ = ∴ = ∴ + = ∴ =
Logo: S = 1
2
d) 2
x
13
3
−=
Solução:
2 x 2
x
13 3 3
3
− − −= ⇔ =
Sendo 3 > 0 e 3 1≠ , temos que:
x 2 x 2− = − ∴ =
Logo: S = { }2
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OBSERVAÇÃO
Se a base for zero, um ou negativa, não se poderá concluir a igualdade entre os
expoentes. De fato:
1) 4 71 1= e no entanto 4 7≠
2) 3 50 0= e no entanto 3 5≠
3) ( ) ( )2 41 1− = − e no entanto 2 4≠
EXERCÍCIOS
14) Resolver em ℝ
a) x 35 5= f) x 19
3=
b) x 35 5− = g) x3 3 27= ⋅
c) x5 25= h) x8 8 4⋅ =
d) x25 125= i) x 1 x3 6 3 27+ + ⋅ =
e)
x1
55
− =
j) 2x 2x 22 4 −=
5.6. Notação científica
Todo número N, não nulo, pode ser representado numa das formas:
mN a 10= ⋅ ou mN a 10= − ⋅
( )1 a 10≤ ≤ e ( )m∈ℤ
conforme N seja positivo ou negativo, respectivamente. Essa forma de se escrever um número é
chamada de notação científica e é bastante utilizada na Química, Física, Matemática, etc.
Por exemplo, os números 3 ⋅ 107 e -3 ⋅ 107 estão em notação científica.
Para se escrever um número em notação científica, devem-se observar as seguintes
propriedades:
1) Multiplicar um número por p10 , p > 0, é o mesmo que deslocar a vírgula para a direita de p “casas” decimais. Se p é negativo, desloca-se a vírgula para a esquerda.
Assim:
a) 40,00037 10 3,7⋅ =
b) 32500 10 2,5−⋅ =
2) O valor de um número não se altera ao ser multiplicado por p p10 10−⋅ . De fato: p p 010 10 10 1−⋅ = = .
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As duas propriedades acima permitem escrever um número em sua notação científica.
Exemplo 10
a) 6 6 65000000 5000000 10 10 5 10−= ⋅ ⋅ = ⋅
b) 5 5 5170000 170000 10 10 1,7 10−= ⋅ ⋅ = ⋅
c) 4 4 460200 60200 10 10 6,02 10−− = − ⋅ ⋅ = − ⋅
d) 4 4 40,00032 0,00032 10 10 3,2 10− −= ⋅ ⋅ = ⋅
EXERCÍCIOS
15) Escrever em notação científica os números
a) 230 e) 8000
b) 23 f) 8237
c) 2 g) -354,2
d) 0,2 h) 0,01
16) A carga de um elétron é 0,0000000000000000016 C. Escreva este número em notação científica.
17) A vida na terra existe há aproximadamente 10 bilhões de anos. Escreva este número em notação científica.
5.7. Resumo
DEFINIÇÕES OBSERVAÇÕES
b , n∈ ∈ℝ ℕ
1) n
n fatores
b b b b ... b , n 2= ⋅ ⋅ ≥�����
2) 1b b=
3) 0b 1=
4)
n
n
n
1 1b , b 0
b b
− = = ≠
1) ( )22 4− =
2) 22 4− = −
3) a) ( )n1 1− = , se n é par
b) ( )n1 1− = , se n é ímpar
PROPRIEDADES OBSERVAÇÕES
A , b , m e n int eiros∈ ∈ℝ ℝ
1) 2 22 3 13+ =
2) ( )22 3 25+ =
3) ( )25 103 3=
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( )
( )
m n m n
mm n
n
nm m n
m m
m
m m m
P1. a a a
aP2. a , a 0
a
P3. a a
a aP4. , b 0
b b
P5. a b a b
+
−
⋅
⋅ =
= ≠
=
= ≠
⋅ = ⋅
4) 25 253 3=
EQUAÇÃO EXPONENCIAL OBSERVAÇÃO
b 0, b 1> ≠
1 2x x
1 2b b x x= ⇔ =
Se a base for zero, um ou negativa, nada
se poderá concluir.
NOTAÇÃO CIENTÍFICA
mN a 10= ⋅ ou mN a 10= − ⋅
( )1 a 10≤ < e ( )m∈ℤ
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6. Radiciação
6.1. Introdução
Consideremos o seguinte problema:
Qual é a medida do lado de um quadrado com 5 cm2 de área?
Para resolvermos esse problema, vamos supor que a medida do lado do quadrado seja x
(x>0).
x
x x
x
A área desse quadrado é dada por x2, e pelo enunciado devemos ter:
2x 5=
Nessas condições, o problema estará resolvido somente quando determinarmos o valor
positivo de x que torne verdadeira a sentença x2 = 5.
O número x, não negativo, cujo quadrado é igual a 5, será indicado por 2 5 , que deve ser
lido: “raiz quadrada de cinco”. Assim,
2x 5=
Portanto, o lado do quadrado mede 2 5 cm.
6.2. Generalização
Suponhamos a sentença xn=a onde n ∗∈ℕ e a 0≥ . O valor não negativo que satisfaz tal
igualdade será indicado por n a e deve ser lido: “raiz enésima de a”. Adotaremos a seguinte
nomenclatura para o novo símbolo apresentado:
n a é o radical
n é o índice do radical
a é o radicando
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Exemplos
Leitura Radical Índice Radicando
5 4 Raiz quinta de
quatro 5 4 5 4
3 8 Raiz terceira ou
Raiz cúbica de oito 3 8 3 8
2 9
Raiz segunda ou
Raiz quadrada de
nove
2 9 2 9
Observação
Devido à raiz quadrada de um número não negativo a, isto é, 2 a , ser utilizada com muita
freqüência, é comum denotá-la simplesmente, por a , suprimindo-se por comodidade, o índice 2.
6.3. Definição
Sendo a 0≥ e n ∗∈ℕ , tem-se:
nn a b b a= ⇔ = e b 0≥
onde b é um número real chamado raiz enésima de a.
Exemplo 1
Usando a definição temos:
a) 9 3= , pois 23 9= e 3 0≥
b) 3 64 4= , pois 34 64= e 4 0≥
c) 4 16 2= , pois 42 16= e 2 0≥
d) 1 7 7= , pois 17 7= e 7 0≥
e) 4 2
9 3= , pois
22 4
3 9
=
e 2
03
≥
Exemplo 2
O volume de um cubo de aresta x é dado por x3.
x
x
x
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Calcular a medida da aresta de um cubo de volume 64 cm3.
Solução:
Sendo x a medida da aresta do cubo, devemos ter:
3x 64= e x 0> .
Pela definição de raiz, temos:
3x 64 4= = , pois 34 64= e 4 0≥ .
Portanto a aresta do cubo mede 4 cm.
Exemplo 3
Obter a medida do lado de um quadrado de área 25 cm2.
Solução:
Sendo x a medida do lado do quadrado, devemos ter: 2x 25= e x 0> .
Pela definição de raiz, temos que:
x 25 5= =
Portanto, a medida do lado do quadrado é 5 cm.
Observação
Existem dois valores de x que tornam verdadeira a sentença x2=25:
5 ou -5
O valor positivo 5 é indicado por 25 , e o valor negativo -5 é indicado por 25− .
Assim,
2x 25 x 25= ⇒ = ±
De modo geral, para a 0≥ e n par:
n nx a x a= ⇒ = ±
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Exercícios
1) Calcular, usando a definição, o valor de cada uma das raízes.
a) 1 3 e) 5 1
b) 25 f) 6 0
c) 3 8 g) 9
4
d) 4 16
2) Obter a medida, em cm, do lado de um quadrado de área:
a) 36 cm2 b) 64 cm2 c) 81 cm2
3) Obter a medida, em cm, da aresta de um cubo de volume:
a) 8 cm3 b) 27 cm3 c) 125 cm3
4) Assinalar V (verdadeiro) ou F (falso)
a) 9 3= ( )
b) 9 3= − ( )
c) 9 3= ± ( )
d) 2x 9 x 9= ⇒ = ± ( )
e) 3 3x 8 x 8= ⇒ = ± ( )
f) 3 3x 8 x 8= ⇒ = ( )
6.4. Propriedades dos radicais
Sendo a e b números reais não negativos, e os índices números naturais não nulos,
temos:
( )
n n n
n
nn
np mp mn
mmnn
n m nm
P1. a b a b
a aP2. b 0
bb
P3. a a
P4. a a
P5. a a
⋅ = ⋅
= ≠
=
=
=
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Exemplo 4
a) P1
3 3 3 32 5 2 5 10⋅ = ⋅ =
b) 5 P2
555
8 82
44= =
c) P3
27 27 99 9 9 35 5 5÷ ÷= =
d) ( )P4 P312
3 3 312 12 3 43 2 2 2 2÷ ÷= = =
e) P5
3 4 122 2=
f) 3P2
33
1 1 1
125 5125= =
g) ( )P4 5
3 5 538 8 2= =
Exercícios
5) Simplificar as expressões:
a) 5 52 3⋅ f)
3
31
2
b) 5 52 2 3⋅ g) 31
8
c) 5 52 2 6 3⋅ h) 16
9
d) 3 310 : 5 i) ( )515 2
e) 3 318 10 :3 5 j) ( )84 3
6) Simplificar os radicais:
a) 12 62 c) 3 35
b) 84 3 d) 3 64
Exemplo 5
Simplificar os radicais:
a) 3 320 b) 32 c) 4 160
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Soluções:
a) Decompondo 320 em fatores primos, temos:
320 2
160 2
80 2
40 2
20 2
10 2
5 5
1
6320 2 5= ⋅
Assim,
33 16 6 23 3 3 3320 2 5 2 5 2 5 4 5= ⋅ = ⋅ = ⋅ =
b) Decompondo 32 em fatores primos, temos 532 2= . Assim,
5 4 232 2 2 2 4 2 4 2= = ⋅ = ⋅ =
c) Decompondo 160 em fatores primos, temos 5160 2 5= ⋅ . Assim,
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1. RAZÕES E PROPORÇÕES:
Revisar o estudo de proporções é neste momento muito importante, já que todos os temas a serem trabalhados ao longo do curso se baseiam nas grandezas proporcionais. Mas para compreendermos o que é uma proporção, necessitamos, primeiramente, recordar o conceito de razão em Matemática.
1.1. Razão
Você já deve ter ouvido expressões como: “De cada 20 habitantes, 5 são analfabetos”, “De cada 10 alunos, 2 gostam de Matemática”, “Um dia de sol para cada dois dias de chuva”.
Em cada uma dessas frases está sempre clara a comparação entre dois números. No
primeiro caso, destacamos 5 entre 20, no segundo, 2 entre 10, e no terceiro, 1 para cada 2.
Todas as comparações são matematicamente expressas por um quociente chamado razão.Temos, então:
1) De cada 20 habitantes, 5 são analfabetos. Razão =20
5=4
1
2) De cada 10 alunos, 2 gostam de Matemática. Razão = 10
2 =
5
1
3) Um dia de sol, para cada dois de chuva. Razão = 1/2
Portanto, razão entre dois números a e b (com b ≠0) é o quociente entre a e b.
Indica-se: b
a ou a : b e lê-se a para b.
O número a é chamado antecedente e o número b, conseqüente.
Exemplos:
1. A razão de 3 para 12 é: 12
3= ¼
2. A razão de 20 para 5 é: 5
20= 4
3. A razão de 5 e ½ é = 5 . 1
2= 10
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1.2. Razão de duas grandezas:
Considerando grandeza como tudo o que pode ser medido, podemos dizer que a razão entre duas grandezas, dadas em uma certa ordem, é a razão entre a medida da primeira grandeza e a medida da segunda grandeza.
- Se as grandezas são da mesma espécie, suas medidas devem ser expressas na mesma unidade. Neste caso, a razão é um número puro.
Exemplos:
1. A razão de 2 m para 3 m é: =m
m
3
2
3
2
2. A razão de 30 dm para 6 m = m
dm
6
30 =
m
m
6
3 = ½
- Se as grandezas não são da mesma espécie, a razão é um número cuja unidade depende das unidades das grandezas a partir das quais se determina a razão.
Exemplo:
Um automóvel percorre 160 Km em 2 horas. A razão entre a distância percorrida e o tempo gasto em percorrê-la é:
h
km
2
160= 80 Km/h
ATIVIDADES:
1.Calcule a razão entre as grandezas:
a) 256 e 960 b) 1,25 e 3,75 c) 5 e 1/3 d) 1/2 e 0,2 e) 27 m³ e 3 l de
álcool f) 24 Kg e 80 000 g g) 40 g e 5 cm³ h) 20 cm e 4 dm i) 20 d e 2 me 15 d
2.No vestibular de 2005 da Faculdade concorreram, para 50 vagas da opção Administração,150 candidatos. Qual a relação candidato vaga para essa opção?
3.Tenho duas soluções de água e álcool. A primeira contém 279 litros de álcool e 1 116 litros de
água. A segunda contém 1 155 litros de álcool e 5 775 litros de água. Qual das duas soluções tem
maior teor alcoólico?
4.Numa prova de matemática, um aluno acertou 20 questões e errou 5. Escreva a razão entre:
a) o número de acertos e o número de questões
b) o número de acertos e o número de erros
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1.3. Proporção:
Existem situações em que as grandezas que estão sendo comparadas podem ser
expressas por razões com antecedentes e conseqüentes diferentes, porém com o mesmo
quociente. Assim, ao dizer que de 40 alunos entrevistados, 10 gostam de Matemática, poderemos
supor que, se forem entrevistados 80 alunos da mesma escola, 20 deverão gostar de Matemática.
Na verdade, estamos afirmando que 10 estão representando em 40 o mesmo que 20 em 80.
Escrevemos: 40
10=
80
20
A esse tipo de igualdade entre duas razões dá-se o nome de proporção.
Portanto:
Dadas duas razões a/b e c/d com b e d ≠ 0, teremos uma proporção se a/b = c/d
A proporção também pode ser representada como a : b : : c : d
* Lê-se: a está para b assim como c está para d
* a e d são chamados extremos e b e c são chamados meios.
Propriedade fundamental das proporções:
Exemplo:
4
2= 18
9 2 : 4 : : 9 : 18 2. 18 = 4. 9 36 = 36
Transformações de uma proporção:
Transformar uma proporção é escrever seus termos em uma ordem diferente de modo que a igualdade dos produtos dos meios e extremos não sofra alteração.
Exemplo:
Dada a proporção 5/8 = 20/32, podemos transformá-la :
Propriedade fundamental para série de razões iguais ( ou proporção múltipla):
Exemplo:
3
6
5
10
6
12
4
8
4653
812106
+++
+++ =
3
6 ou
5
10 ou
6
12 ou
4
8
ATIVIDADES:
1.Verificar se são ou não proporções as seguintes igualdades:
a) 4/15 = 72/270 b) 0,75/ 0,25 = 3 c) 2
82,45,9 − =
60
1,14 d)
3/2
9/5=
8,0
3/2
2.Encontrar o valor de x nas proporções:
a) x/20 = 4/10 b 12/121 = 6/x c) x
x 2+ =
3
2
−
−
x
3.Escreva quatro proporções utilizando os números 3,4, 6 e 8.
4.Calcular x e y na proporção x/7 = y/12, sabendo que x + y = 76.
5.Na série de razões x/10 = y/120 = z/14, calcular x, y e z, sabendo que x + y + z = 88.
Em uma série de razões iguais , a soma dos antecedentes está para a soma dos
conseqüentes assim como qualquer antecedente está para o seu respectivo conseqüente.
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2. GRANDEZAS PROPORCIONAIS
A maioria dos problemas que se apresentam em nosso dia-a-dia liga duas grandezas de
tal forma que, quando uma delas varia, como conseqüência varia também a outra.
Assim, a quantidade de combustível gasto por um automóvel depende do número de
quilômetros percorridos. O tempo numa construção depende do número de operários
empregados. O salário está relacionado aos dias de trabalho.
A relação entre duas grandezas estabelece a lei de variação dos valores de uma em
relação à outra. Existem dois tipos básicos de dependência entre grandezas proporcionais: a
proporção direta e a proporção inversa.
2.1. Proporção Direta ou Grandezas Diretamente Proporcionais:
Se analisarmos duas grandezas como trabalho e remuneração, velocidade média e
distância percorrida, área e preço de um terreno, altura de um objeto e comprimento da sombra
projetada ..., veremos que aumentando ou diminuindo uma delas a outra também aumenta ou
diminui.
Então:
Exemplo 1:
Um grupo de pessoas se instalou num acampamento que cobra R$ 10,00, a diária
individual. Veja na tabela a relação entre o número de pessoas e a despesa diária.
Número de pessoas 1 2 4 5 10
Despesa diária 10,00 20,00 40,00 50,00 100,00
Percebemos que a razão de aumento do número de pessoas é a mesma para o aumento
da despesa. É, portanto, uma proporção direta. As grandezas número de pessoas e despesa
diária são diretamente proporcionais, ou seja, a razão entre o número de pessoas e a despesa
diária são iguais:
1/10 = 2/20 = 4/40 = 5/50 = 10/100
Duas grandezas variáveis são diretamente proporcionais quando, aumentando ou diminuindo uma delas numa determinada razão, a outra aumenta ou diminui nessa mesma razão. As razões de cada elemento da primeira por cada elemento correspondente da segunda são iguais, ou seja, possuem o mesmo coeficiente de proporcionalidade.
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↓ ↓ ↓ ↓ ↓
1/10 1/10 1/10 1/10 1/10
Exemplo 2:
Os números 3, 10 e 8 são diretamente proporcionais aos números 6, 20 e 16, nessa
ordem, porque possuem a mesma razão ou o mesmo coeficiente de proporcionalidade:
3/ 6 = 10/20 = 8/16
↓ ↓ ↓
½ = ½ = ½
2.2. Proporção Inversa ou Grandezas Inversamente Proporcionais:
Se analisarmos duas grandezas como tempo de trabalho e número de operários para a
mesma tarefa, velocidade média e tempo de viagem, número de torneiras e tempo para encher um
tanque..., veremos que aumentando uma grandeza , a outra diminuirá.
Então:
Exemplo 1:
Suponhamos que no exemplo analisado anteriormente (razão direta), a quantia gasta pelo
grupo de pessoas seja sempre R$ 200,00. Então, o tempo de permanência do grupo dependerá
do número de pessoas. Analise a tabela:
Número de pessoas 1 2 4 5 10
Tempo de permanência (dias) 20 10 5 4 2
Percebemos que, se dobrarmos o número de pessoas, o tempo de permanência se reduzirá à metade. É, portanto, uma proporção inversa. As grandezas número de pessoas e número de dias são inversamente proporcionais. A razão entre o número de pessoas é igual ao inverso da razão do tempo de permanência:
Duas grandezas são inversamente proporcionais quando, aumentando (ou
diminuindo) uma delas numa determinada razão, a outra diminui (ou aumenta) na mesma
razão. As razões de cada elemento da primeira pelo inverso de cada elemento
correspondente da segunda são iguais. Em outras palavras, duas grandezas são
inversamente proporcionais quando os elementos da primeira grandeza forem
diretamente proporcionais ao inverso dos elementos da segunda grandeza.
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20/1
1 =
10/1
2 =
5/1
4 =
4/1
5 =
2/1
10 = 20
Exemplo 2:
Os números 9, 6 e 2 são inversamente proporcionais aos números 4, 6 e 18, nessa ordem, porque a razão entre cada elemento da primeira sucessão e o inverso do elemento correspondentes na segunda sucessão são iguais.
4/1
9 =
6/1
6 =
18/1
2 = 16
ATIVIDADES:
1.Verificar se os números 18, 6 e 3 são ou não diretamente proporcionais aos números 6, 2 e 1.
2.Verificar se os números da sucessão (30,24,20) são ou não inversamente proporcionais aos números da sucessão (4,5,6)
3.Encontrar x e y, sabendo que os números 20, x, y são diretamente proporcionais aos números 4, 2 e 1.
4.Encontrar x, y e z sabendo que as sucessões (x, 3, z) e (9, y, 36) são inversamente proporcionais com coeficiente de proporcionalidade igual a 36.
5.O número de dias gastos na execução de uma obra é direta ou inversamente proporcional ao número de máquinas empregadas na obra? Por que?
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3. DIVISÃO PROPORCIONAL
3.1. Divisão em partes diretamente proporcionais:
Duas pessoas, A e B, trabalharam numa determinada tarefa, sendo que A trabalhou durante 6 horas e B durante 5 horas. Como elas irão dividir com justiça R$ 660,00 que serão pagos por essa tarefa?
Na verdade, o que cada uma tem a receber deve ser diretamente proporcional ao tempo gasto durante a realização da tarefa. Portanto:
No problema acima, devemos dividir 660 em partes diretamente proporcionais a 6 e 5 são as horas que as pessoas A e B trabalharam.
Chamamos de x o que A tem a receber e de y o que B tem a receber. Então:
x + y = 660 e x/6 = y/5
Aplicando as propriedades de proporção que vimos em aulas anteriores, podemos
resolver :
=+
+
56
yx 6
x=5
y
11
660 =
6
x =
5
y
Onde:
11
660 =
6
x
11
660=
5
y
x = 360 y = 300
Concluindo, A deve receber R$ 360,00, enquanto B receberá R$ 300,00.
3.2. Divisão em partes inversamente proporcionais:
E se tivéssemos que efetuar uma divisão em partes inversamente proporcionais?
Por exemplo: Duas pessoas A e B trabalharam durante um mesmo período para fabricar e
vender por R$ 160,00 um certo artigo. Se A chegou atrasado ao trabalho 3 dias e B, 5 dias, como
efetuar essa divisão com justiça?
Dividir um número em partes diretamente proporcionais a outros números dados significa
encontrar parcelas desse número que são diretamente proporcionais aos números dados e
que, somadas, reproduzam esse número.
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O problema agora é dividir R$ 160,00 em partes inversamente proporcionais a 3 e 5, pois
deve ser levado em consideração que aquele que se atrasa mais deve receber menos.
Nesse problema, temos que dividir 160 em partes inversamente proporcionais a 3 e 5, que
são os números de atraso de A e B. Para realizar essa divisão, chamaremos de x o que A tem a
receber e de y o que B tem a receber.
x + y = 160
3/1
x
5/1
y
5/13/1 +
+ yx =
15/8
160
15/8
160 =
3/1
x x = 100
15/8
160 =
5/1
y y = 60
Concluindo, A deve receber R$ 100,00 e B receberá R$ 60,00.
ATIVIDADES:
1. Dividir 720 em partes diretamente proporcionais a 4, 6 e 8. (160,240,320)
2. Dividir o número 260 em parte inversamente proporcionais aos números 2, 3 e 4. (120, 80 e
60)
3. Dois operários contratam um serviço por R$ 180,00. Como devem repartir essa quantia, se um
trabalhou 7 horas e o outro 8 horas, sendo a divisão diretamente proporcional ao tempo de
trabalho? (84 e 96)
4. A Federação Brasileira de futebol resolveu distribui prêmios num total de 320.000,00 para os quatro jogadores brasileiros que tiveram o melhor ataque durante a Copa do Mundo, ou seja, para aqueles que fizeram o maior número de gols na razão direta desses gols. Os jogadores premiados fizeram 9, 6, 3 e 2 gols. Quanto recebeu cada jogador? (144 000, 96 000, 48 000 e 32 000)
5. Um pai deixou R$ 2 870 00 para serem divididos entre seus três filhos na razão inversa de suas idades: 8, 12 e 28 anos. Quanto recebeu cada um? ( 1 470, 980, 420)
6. Um número foi dividido em partes diretamente proporcionais a 4 e 3. Sabendo que a parte correspondente a 4 era 2 000, encontre esse número. (3 500)
Dividir um número em partes inversamente proporcionais a outros números dados
é encontrar parcelas desse número que sejam diretamente proporcionais aos inversos
desses números dados.
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3.3. Divisão proporcional composta:
Vamos analisar a seguinte situação:
Uma empreiteira foi contratada para pavimentar uma rua. Ela dividiu o trabalho em duas turmas, prometendo pagá-las proporcionalmente. A tarefa foi realizada da seguinte maneira: na primeira turma, 10 homens trabalharam durante 5 dias; na segunda turma, 12 homens trabalharam durante 4 dias. Sabendo que a empreiteira tinha R$ 29 400,00 disponíveis, como dividir com justiça essa quantia entre as duas turmas de trabalho?
Essa divisão não é da mesma natureza das anteriores. Trata-se de uma divisão composta em partes proporcionais, pois os números obtidos deverão ser proporcionais a dois números de homens e também a dois números de dias trabalhados. Analisando veremos que:
- Na primeira turma: 10 homens em 5 dias produzem o mesmo que 50 homens em um dia (10 . 5).
- Na segunda turma:12homens trabalhando 4 dias equivale a 48 homens num único dia (12 . 4 ).
Portanto:
Resolvendo o problemas, temos:
5.10
x =
4.12
y ou
50
x =
48
y
4850 +
+ yx=
50
x
98
29400=50
x x = 15 000
Como x + y = 29 400 y = 19 400 – 15 000 = 14 400
Assim, a primeira turma deverá receber R$ 15 000,00 da empreiteira e a segunda R$
14.400,00.
ATIVIDADES:
1. Dividir o número 4 680 em partes diretamente proporcionais a 3 e 6 e, em seguida, diretamente
proporcionais a 5 e 4. ( 1 800 e 2 880)
2. Dividir o número 2 640 em partes diretamente proporcionais a ¾ e ½ e inversamente
proporcionais a 5/6 e 2/3. ( 1 440 e 1 200)
3. Um milionário resolveu dividir parte de sua fortuna entre três sobrinhas, de modo que a divisão
fosse diretamente proporcionais às suas idades e inversamente proporcionais a seus pesos. As
moças tinha 16, 18 e 21 anos e pesavam, respectivamente, 52, 48 e 50 quilos. A quantia a ser
dividida entre elas era de R$ 5 734 000, 00. Quanto cada uma recebeu? ( 1 600 000, 1 950 000, 2
184 000).
Para dividir um número em partes, de tal forma que uma delas seja proporcional a m e
n e a outra a p e q, basta dividir esse número em partes proporcionais a m . n e p . q.
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4. (BB)A importância de R$ 20 650,00 foi dividida entre duas pessoas. A primeira recebeu na
razão direta de 8 e na razão inversa de 3; a segunda recebeu na razão direta de 9 e na razão
inversa de 4. Quanto recebeu cada pessoa? ( 11 200 e 9 450)
5. (TTN) Um comerciante deseja premiar, no primeiro dia útil de cada mês, os três primeiros
fregueses que chegarem ao seu estabelecimento. Para tanto, dividiu R$ 507,00 em partes
inversamente proporcionais a 2 ¼ , 3
5 e 1,2. Nessas condições, qual o prêmio de menor valor a
ser pago? (120)
6. (TTN) Dividindo o número 570 em três partes, de tal forma que a primeira esteja para a segunda
como 4 está para 5 e a segunda esteja para a terceira como 6 está para 12. Qual o valor da 3ª
parte? (300)
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4. REGRA DE TRÊS
Chamamos de regra de três uma regra prática que permite, através da comparação de grandezas proporcionais, a resolução de diferentes situações-problema do dia-a-dia. Essas grandezas formam uma proporção em que, conforme o nome já diz, três termos são conhecidos e busca-se encontrar o quarto termo.
Temos dois tipos de regra de três: a simples, que trabalha com apenas duas grandezas, e a composta, que envolve mais de duas grandezas.
4.1. Regra de Três Simples
A regra de três simples, como vimos anteriormente, envolve apenas duas grandezas diretamente ou inversamente proporcionais. O processo consiste em montarmos uma tabela colocando em cada coluna, ordenadamente, os valores da mesma grandeza e, daí, obtermos uma equação através da aplicação da propriedade fundamental das proporções. Quando as grandezas forem diretamente proporcionais, essa equação terá a mesma forma da tabela.
No caso de grandezas inversamente proporcionais, a montagem da equação será feita invertendo-se a razão de uma das grandezas. Quando as grandezas forem diretamente proporcionais dizemos que a regra de três é direta. Quando forem inversamente proporcionais, dizemos que a regra de três é inversa.
Procedimentos para resolver problemas por regra de três simples:
1º) Montar a tabela: As quantidades correspondentes a uma mesma grandeza devem ser expressas sempre na mesma unidade de medida
Comprimento(m) Preço(R$)
5 80,00
9 x
2º) Verificar se as grandezas são diretamente ou inversamente proporcionais:
- Se as grandezas forem diretamente proporcionais, coloca-se uma seta vertical na coluna onde se encontra o x, na direção dele, e uma seta vertical de mesmo sentido na coluna dos outros dados.
- Se as grandezas forem inversamente proporcionais, procede-se da mesma forma na coluna do x, invertendo o sentido da seta na outra coluna.
3º) Determinar o valor de x, que é o termo procurado, através da propriedade fundamental das proporções.
Exemplo:
Cinco metros de um tecido custam R$ 80,00. Quanto pagarei por 9 metros do mesmo tecido?
Nesse exemplo temos uma regra de três simples e direta. Observe os procedimentos acima:
Comprimento(m) Preço(R$)
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5 80,00
9 x
9
5 =
x
80 x =
5
9.80 x = 144,00
ATIVIDADES:
1. Se 6 operários fazem certa obra em 10 dias, em quantos dias 20 operários fariam a mesma obra?
2. Uma viagem foi feita em 12 dias, percorrendo-se 150 Km por dia. Quantos dias seriam necessários para fazer a mesma viagem, percorrendo-se 200 Km por dia?
3. Três torneiras completamente abertas enchem um tanque em 1h30min. Quantas torneiras de mesma vazão seriam necessárias para encher o mesmo tanque em 54min?
4. Um corte de tecido de 2m x 2,5m custa R$ 100,00. Quanto deverá ser pago por um corte do mesmo tecido de 3m x 5 m?
5. Se 4/9 de uma obra foram feitos em 28 dias, em quantos dias a obra será concluída?
4.2. Regra de Três Composta
A regra de três composta envolve três ou mais grandezas relacionadas entre si. Os procedimentos de resolução serão os mesmos da regra de três simples. Quando há dependência inversa entre a grandeza que contém a variável com as demais grandezas, invertemos os elementos da respectiva coluna. A equação será montada, relacionando a grandeza que contém a variável com as demais grandezas.
Exemplo:
Três operários, trabalhando durante 6 dias, produzem 400 peças. Quantas peças desse mesmo tipo produzirão sete operários, trabalhando 9 dias?
Nº de operários Nº de dias Nº de peças
3 6 400
7 9 x
Comparando a grandeza que contém o x com as outras duas grandezas, verificamos que são diretamente proporcionais. Então:
x
400 =
9.7
6.3
x
400 =
63
18
x
400 =
7
2 2x = 2 800 x = 1.400 peças
ATIVIDADES:
1. Um ciclista percorre 120 Km em 2 dias, dirigindo 3 horas por dia. Em quantos dias percorrerá 500 Km, viajando 5 horas por dia?
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2. Numa fazenda, 3 cavalos consomem 210 Kg de alfafa durante 7 diais. Para alimentar 8 cavalos, durante 10 diais, quantos quilos de alfafa serão necessários?
3. Seis digitadores preparam 720 páginas em 18 dias. Em quantos dias 8 digitadores, de mesma capacidade, prepararão 800 páginas?
4. Um automóvel, com velocidade média de 60 km/h, roda 8 horas por dia e leva 6 dias para fazer certo percurso. Se a velocidade fosse 80 km/h e se rodasse 9 horas por dia, em quanto tempo ele faria o mesmo percurso?
5. Uma torneira enche um tanque em 20 horas, com uma vazão de 1 litro por minuto. Quanto tempo será necessário para que duas torneiras, com vazão de 2 litros por minuto, encham o mesmo tanque?
6. Trabalhando 6 horas por dia durante 10 dias, 10 engenheiros executam projetos de 5 pontes. Quantos engenheiros seriam necessários para projetar 8 pontes, trabalhando 8 horas por dia, durante 15 dias?
7. Um livro de 120 páginas, com 25 linhas, é impresso em 4 horas. Quantas horas seriam necessárias para imprimir um livro de 100 páginas com 30 linhas por página?
8. Uma pessoa que viajará para os Estados Unidos dispõe de R$ 2 500,00 para a viagem.Quantos dólares conseguirá comprar?
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5. PORCENTAGEM
Em nosso dia-a-dia estamos constantemente convivendo com expressões do tipo“ O índice de reajuste salarial de maio é de 9,8%.” “ O rendimento da poupança foi de 1,58%.” “ Liquidação de inverno com 30% de desconto”...
Essas expressões envolvem uma razão especial chamada porcentagem. Porcentagem, portanto, pode se definida como uma razão cujo conseqüente é 100 ou ainda como uma razão centesimal, onde o conseqüente é substituído pelo símbolo %, chamado “por cento“.
100
80 = 0,80 = 80%
5.1. Cálculos de Porcentagem:
Existem vários recursos para resolver cálculos que envolvem porcentagens:
1º) POR UMA FORMA DIRETA ENVOLVENDO O ENTENDIMENTO DE FRAÇÕES:
Exemplo: Quanto é 20% de 800?
20% de 800, é o mesmo que dividir 800 em 100 partes iguais e tomar 20 delas.
20 % de 800 = 20/100 de 800 800 : 100 . 20 = 160
ou usando taxa unitária:
20% de 800 = 2 0/100 = 0,20 800 . 0,20 = 160
2º) POR UMA REGRA DE TRÊS SIMPLES E DIRETA:
Exemplo 1: Um trabalhador cujo salário era de R$ 2 000,00, recebeu um aumento de 5%. Quanto passou a ser o seu novo salário?
Este problema pode ser resolvido por regra de três de dois modos:
1ª). 2000 100%
x 5% x = 100
5.2000 x = 100,00
Salário= 2 000,00 + 100,00 = 2 100,00
2ª) 2 000 100%
x 105% x = 100
105.2000
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x = 2 100,00
Salário: 2 100,00
Exemplo 2: Ao comprar um automóvel por R$ 15 000,00, obtive um desconto de R$ 1 800,00. Qual foi a taxa de desconto?
15 000 100%
1800 x x = 100
1800.100 x = 12%
Taxa de desconto: 12%
Exemplo 3: Uma taxa de 13% é aplicado num determinado capital, produzindo um valor porcentual de 5 200,00. De quanto era o capital?
13% 5 200
100% x x = 100
5200.100 x = 40.000
Capital: R$ 40 000,00
5.2. Elementos dos Cálculos Porcentual
Pelos exemplos anteriores observamos que são três os elementos envolvidos no cálculo de porcentagem:
Principal ou Capital: valor da grandeza da qual se calcula a porcentagem (P ou C)
Taxa porcentual: valor que representa a quantidade de unidades tomadas em cada 100 (i).
Porcentagem ou juros: resultado que se obtém quando se aplica a taxa de porcentagem ou taxa porcentual (p ou j)
Concluímos também que a resolução por regra de três permite chegarmos ao seguinte raciocínio:
Porcentagem = 100
.Pr taxaincipal p =
100
.iP , onde P =
i
p.100 e i =
P
p.100
Também poderemos encontrar em algumas literaturas:
100
.iCj = , onde
i
jC
100.= e
C
ji
.100=
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É mais prático usarmos a taxa unitária: 25% = 25/100 = 0,25
ATIVIDADES:
1. Calcular:
a) 20 % de 32 b) 3,5% de R$ 4 500 c) 4% de 550
2. Qual a taxa unitária de 20%?
3. Qual a taxa porcentual correspondente a 0,05?
4. Qual é o número principal em que 20 representa 3%?
5. Qual o número principal em que 800 representa 3/5%?
6. Qual a porcentagem em que 2 representa em 40?
7. Um comerciante vendeu um objeto por R$ 540,00 com um lucro de 15%. Quanto ganhou?
8. Em uma escola, as 1120 alunas representam 56% do total de alunos. Qual é esse total?
9. A média de reprovação em concursos públicos é de 82%. Quantos serão aprovados num concurso público com 6 500 inscritos?
10. Walter pediu aumento salarial na empresa em que trabalha, alegando que um simples reajuste (que naquele dissídio seria 7,5%) não cobriria suas reais necessidades. Na ocasião, seu salário era de R$ 2.850,00 e sua proposta foi uma correção de 9 %. No final do mês, ele recebeu R$ 3.092, 25. Calculando qual o índice de correção aplicado pela empresa, responda se o pedido foi atendido.
11. Um comerciante comprou um automóvel de R$ 84 000,00 com desconto de 2%. Em seguida, vendeu o automóvel por um valor 3% acima desse preço(valor inicial do automóvel). Qual foi a taxa de lucro total, desde a venda até a compra, usada pelo comerciante?
12. Dois postos de abastecimento misturam água ao álcool que vendem. No primeiro deles foram encontrados 7,5 l de água em 300 l de álcool e, no segundo, 13,5 l de água em 500 l de álcool. Quanto por cento o álcool de um posto é mas aguado que o do outro/
13. Do que eu recebo, 30% vão para a poupança, 20% para o aluguel e 35% para a alimentação, restando-me apenas R$ 450,00. Qual é o meu salário?
14. Numa cidade, 45% da população é composta por homens. Qual a população total dessa cidade se nela residem 60 500 mulheres?
15. Uma certa quantia y tornou-se 2y após 1 ano e 3y após 2 anos. Com relação a quantia inicial, calcule a taxa aplicada no primeiro e no segundo ano.
16. Que taxa devemos utilizar para transformar uma quantia x em 3x?
17. Um vendedor ganha 3% de comissão sobre as vendas que realiza. Tendo recebido R$ 300,00 de comissões, qual o total vendido por ele?
18. Comprei uma casa cujo preço era R$ 200 000,00. Tendo gasto 5% desse valor em impostos e 3% de comissão para o corretor, quanto efetivamente tive que desembolsar?
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19. Uma turma tem 40 alunos. Destes, 60% são moças e 40% são rapazes. Em um determinado dia, compareceram às aulas 75% das moças e 50% dos rapazes. Quantos alunos foram às aulas nesse dia? Qual a porcentagem (taxa) que compareceu às aulas nesse dia?
20. Ao comprar uma automóvel por R$ 15 000,00 obtive um desconto de R$ 1 800,00. Qual foi a taxa de desconto?
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6. JUROS SIMPLES
6.1. Introdução
Juros simples é o regime de remuneração do capital onde a taxa de juros é aplicada
sempre sobre o capital inicial, tantas vezes quantos forem os períodos de aplicação.
Não se trata, portanto, de porcentuais acumulados, pois é calculado sempre sobre o
mesmo valor.
Exemplo: Um capital de R$ 1.000 é aplicado a 20% ao mês, durante o tempo de 4
meses. Quais os juros?
Solução: 20% de R$ 1.000 é igual a R$ 200. Como o capital foi aplicado por 4 meses, a
quantia total dos juros é de 4 x R$ 200 = R$ 800.
Podemos também calcular o porcentual total, ou 20% ao mês durante 4 meses resultam
80%. 80% de 1.000 resultam R$ 800.
O porcentual total é calculado portanto, multiplicando a taxa (i) pelo número de períodos
de tempo ( t ), tomados em unidades adequadas.
Exemplos:
a) i = 20% ao mês (a.m) t = 3 meses � it = 20 x 3 = 60%
b) i = 45% ao ano (a.a.) t = 8 meses � it = (45/12) x 8 = 30%
c) i = 25% ao mês (a.m.) t = 2 anos � it = 25 x 24 = 600%
d) i = 30% ao ano (a.a.) t = 4 meses � it = (3/12) x 4 = 1%
Observações: 1) Quando na taxa não vem explicando o período de tempo, considera-se o
período anual;
2) Para efeito comercial, considera-se: 1 mês = 30 dias e 1 ano = 360 dias
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6.2. Relação entre Capital, Juros Simples e Montante
Como o porcentual total (it) é aplicado sobre o capital (C), podemos montar as
seqüências diretamente proporcionais:
Capital C --------- 100%
Juros J ------- i t %
Montante M ---------- (100 + i t) %
lembrando que o montante M é a soma do capital mais juros.
6.3. Exercícios Resolvidos
a) Um capital de R$15.000 foi aplicado a uma taxa de 60% a.a., durante 4 meses. Quais os
juros?
Solução:
Calculando o porcentual total, temos: %20412
60== xit
Montando a proporção: 100
Citj = �
100
2015000xj = � 3.000
Resposta: Juros de R$ 3.000.
b) Um capital foi aplicado a 24% a.a. durante 8 meses, rendendo juros de R$ 1.600. Qual
o capital aplicado?
Solução:
Calculando o porcentual total, temos: %16812
24== xit
Montando a proporção: 100
Citj = �
it
jxC
100= � 000.10
16
1001600==
xC
Resposta: Capital de R$ 10.000.
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c) O capital de R$ 12.000 foi aplicado durante 9 meses, rendendo juros de R$ 4.320. Qual
a taxa de juros?
Solução:
Calculando porcentual total, temos: it = i x 9 = 9i%
Montando a proporção: 100
Citj = �
C
jxit
100= �
000.12
100320.49
xi = � 9i = 36 � i = 4% a.m.
Resposta: A taxa é de 4% ao mês (a.m.) ou 48%) ao ano (a.a.).
d) O capital de R$ 25.000 foi aplicado a 36% ao mês, rendendo juros de R$ 4.500. Qual o
tempo de aplicação?
Solução:
Calculando o porcentual total, temos: it = 36t.
Montando a proporção: 100
Citj = �
C
jxit
100= �
000.25
100500.436
xt = � 36t = 18 � t = ½ mês
Resposta: Tempo de 1/2 mês ou 15 dias.
e) Um capital foi aplicado a uma taxa de 18% a.m., durante 75 dias, gerando um montante
de R$ 7.250. Qual foi o capital aplicado?
Solução:
Calculando o porcentual total, temos: %457530
18== xit
Montando a proporção: M = C + j � 100
)100( itCM
+= �
it
MxC
+=100
100 �
45100
100250.7
+=
xC
C = 5.000
Resposta: O capital foi de R$ 5.000.
f) 1/4 de um capital foi aplicado a 10% a.m., durante dois meses. O restante foi aplicado a
5% a.m., durante o mesmo tempo. O total de juros obtidos foi de R$ 1.250. Qual o capital
aplicado?
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Solução:
Calculando os porcentuais totais, temos:
1) it= 10x2= 20%
2) it= 5x2= 10%,.
Vamos resolver o problema supondo o capital inicial de 100.
20%
1/4 25 � 5,0
100 12,5 (juros totais para 100)
3/4 75 � 7,5
10%
Ou seja, para um capital de 100 obtivemos juros totais de 12,5, que são números diretamente
proporcionais aos valores do problema.
100 -------------- 12,5
Por regra de 3 temos: donde: 5,12
100250.1 xx = = 10.000
X ------------- 1.250
Resposta: O capital total foi de R$ 10.000.
g) Dois capitais foram aplicados a 36% a.a. durante 4 meses. Os juros dos capitais diferem
de R$ 360. Qual a diferença entre os capitais?
Solução:
Se a diferença entre os juros é de R$ 360, esta foi devida à diferença dos capitais. Para
determinarmos a diferença dos capitais, basta determinar qual o capital que, na taxa e no tempo
dados, renderia juros de R$ 360.Temos portanto:
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Porcentual total: %12412
36== xit na proporção
100
Citj = �
it
jxC
100= �
000.312
100360==
xC
Resposta: A diferença entre os capitais é de R$3.000.
h) Qual a taxa necessária para que um capital, em 4 anos, triplique de valor?
Solução:
Supondo um capital 100, teremos um montante de 300.
M = C + j � 100
)100( itCM
+= �
it
MxC
+=100
100 �
i
x
4100
100300100
+= � 4i = 300 – 100 � i = 50
Resposta: A taxa necessária é de 50% ao ano.
ATIVIDADES
01) O capital de R$ 3.500, em 6 meses, a 4% a.a., produz juros, em Reais, de
a) 55. b)60. c) 65. d) 70. e) 75.
02) Um capital de R$ 1.500 produz juros de R$ 25, em 75 dias, a uma taxa de
a) 6% a.a. b) 7% a.a. c) 8% a.a. d) 9% a.a. e) 10% a.a.
03) O capital de R$ 48.000 produz R$ 11.160 de juros, a uma taxa de 9%, em
a) 2a 7m. b) 2a 6m. c) 2a 5m. d) 2a 4m. e) 2a 3m.
04) O capital que a taxa de 6,5% a.a., em 6 anos, produz um montante de R$ 2.085, em Reais, é
a) 1.350. b) 1.400. c) 1.450. d) 1.500. e) 1.600.
05) O capital que diminuído de seus juros de 5 anos, 4 meses e 12 dias, à taxa de .5% a.a., reduz-
se a R$ 96.580, em Reais, é
a) 128.000. b) 132.000. c) 135.000. d) 136.000. e) 144.000.
06) A taxa para que certo capital produza, em 5 anos, juros iguais a 2/3 de si mesmo, é
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a) 12 1/2%. b) 12 1/3%. c) 13 2/3%. d) 13 1/2%. e) 13 1/3%.
07) Um capital foi aplicado a 10% a.m. durante 5 meses. Findo este prazo, o montante foi
reaplicado por um mesmo período, à taxa de 8% a.m., resultando em um montante final de R$
21.000. O capital, em Reais, era de:
a) 9.000. b) 9.500. c) 10.000. d) 10.500. e) 11.000.
08) Coloquei 1/5 de meu capital a 10%, e o restante a 5%. Recebi juros anuais de RS 3.600. Em
Reais, meu capital era de
a) 50.000. b) 55.000. c) 60.000. d) 65.000. e) 70.000.
09) Sabendo-se que um capital foi duplicado em 8 anos a juros simples, a taxa anual empregada
foi de
a) 10%. b) 12,5%. c) 15%. d) 17,5%. e) 20%.
10) O tempo para que um capital triplique de valor a 20% ao ano, no regime de juros simples, em
anos, é
a) 5. b)8. c) 10. d) 12. e) 15.
11) Dois capitais aplicados a 5% ao mês, durante 5 meses, rendem juros que diferem de R$ 750.
A diferença entre os capitais, em Reais, é de
a) 2.500. b) 2.750. c) 3.000. d) 3.250. e) 3.500.
12) Depositei certa quantia em um banco e recebi o montante de RS 6.342 no fim de 40 dias. Se a
aplicação foi feita à taxa de 6% ao ano, os juros são, em Reais, de
a) 40. b) 42. c) 44. d) 48. e) 52.
13) Um certo capital aplicado durante 5 meses resulta em um montante de R$ 12.500 e aplicado
durante 6 meses resulta em outro montante de R$ 13.000. O capital, em Reais, é
a) 8.000. b) 9.000. c) 9.500. d) 10.000. e) 12.000.
14) Dividindo R$ 360 em duas partes de tal forma que a primeira produza em 6 meses os mesmos
juros que a segunda em 3 meses, ambas com a mesma taxa de aplicação, a maior parte vale,
em Reais,
a) 200. b)210. c) 220. d) 230. e) 240.
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7. SISTEMA MÉTRICO
7.1. Medidas de Comprimento
A unidade fundamental para medir comprimento é o metro e é representado pela letra
“m”. Outras unidades são:
1) Múltiplos do metro: quilômetro, hectômetro, decâmetro.
2) Submúltiplos do metro: decímetro, centímetro e milímetro.
A tabela abaixo de unidades representa um exemplo de conversão
Km hm dam m dm cm mm
1.000m 100m 10m 1m 0,1m 0,01m 0,001m
Cada unidade de comprimento é igual a 10 vezes a unidade imediatamente inferior, ou seja,
12,45 dm = 124,5 cm ou 1,245 x 103 mm
8,73 dam = 0,873 hm
7.2. Unidades de Potência de 10
Para facilitar a representação de números múltiplos de 10 existe as potências de 10, ou seja, podemos substituir “os zeros” por letras que contenham a sua representação. As mais utilizadas são:
G = 109 = 1.000.000.000 = Giga
M = 106 = 1.000.000 = Mega
K = 103 = 1.000 = Kilo
m = 10-3 = 000.1
1 = mili
µ = 10-6 = 000.000.1
1= micro
n = 10-9 = 000.000.1
1= nano
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7.3. Medidas de Tempo
A unidade fundamental para medir tempo é o segundo e é representado pela letra “s”. Outras
unidades também utilizadas são:
a) Horas [h] = 3.600 s
b) Minutos [min] = 60 s
c) Dia = 24 h = 1.440 min = 86.400 s
d) Mês = 30 dias = 720 h (comercial)
e) Ano = 12 meses = 360 dias (comercial)
Observação: vale ressaltar que para o Sistema Internacional (SI) de medidas utilizamos o metro e o
segundo.
ATIVIDADES
1. Realize as seguintes conversões:
a) 12 m para hm, dm e mm
b) 15 Km para m, dam e cm
c) 10 m2 para cm2
d) 10 dm3 para m3
2. Realize as seguintes operações, em potência de 10:
a) 1,2G + 100M
b) 12m + 900µ
c) 1.200µ + 2m
d) 110K + 20.000
3. Realize as conversões de tempo:
a) 120 min = ? h
b) 2 h e 30 min = ? h
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c) 36 h e 40 min = ? h
d) 2,65 h = ? min
e) 465 s = ?? h e ?? min (resposta em XX h: YY min)
ATIVIDADES EM GERAL
01) Na fração a/b, o numerador vale um terço do denominador. Somando-se 10 ao numerador, a fração
torna-se equivalente a 1. Determine o valor de a + b.
02) Peguei 2/5 de R$ 10,20 e distribuí 1/3 para cada filho. Quanto recebeu cada um? 03) Certa chácara dista de São Paulo 2/5 da distância entre Rio e São Paulo. Quanto gasto em combustível para ir e voltar da chácara? Dados: Distância Rio-São Paulo: 425km; Consumo do carro: 11,1 / 3 km por litro; Preço do combustível: R$ 0,66 por litro. 04) A soma de três números é 98. A razão entre o primeiro e o segundo (nesta ordem) é 2/3, e entre o segundo e o terceiro é 5/8. O segundo número é: a) 15 b) 20 c) 30 d) 32 e) 33 05) Um motorista dirige um carro em velocidade constante, de uma cidade A para outra B. sabendo-se que faz 60km/h na ida e 80 km/h na volta e que gastou 9 horas e 20 minutos no percurso de ida e volta, determinar a distância entre A e B.
06) Um fenômeno foi observado desde o instante 2h 30 min até o instante 7h 45 min. Quanto tempo durou esse fenômeno? 07) Um livro possui 200 folhas, que totalizam uma espessura de 2cm. A massa de cada folha é de 1,2g e a massa de cada capa do livro é de 10g. a) Qual a massa do livro b) Qual a espessura de uma folha?
08) Uma pessoa ganha R$ 500,00 por 10 dias de trabalho, quanto receberá por 200 dias de trabalho? 09) No mesmo instante em que uma casa de 5m de altura projeta uma sombra de 20 cm, qual será a altura, em metros, de um prédio cuja sombra projetada mede 2m? 10) Para realizar uma obra, 20 operários levarão 150 dias, se o número de operários aumentar de 30, em quantos dias a obra ficará pronta? 11) Para forrar as paredes de um salão, são necessárias 30 peças de papel com 70cm de largura cada uma. Quantas peças seriam necessárias se as peças tivessem 1m de largura?
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12) Uma torneira aberta durante 4 horas enche uma banheira de 150 litros. Se a banheira tivesse metade do volume, em quantos minutos a banheira estaria cheia? 13) A água do mar contém 2,5g de sal para cada 100g de água. Quantos gramas de sal terão em 5 kg de água do mar?
14) Para cobrir 2m2
de uma parede precisamos de 16 azulejos. Quantos azulejos serão necessários para
cobrir uma parece de 8m2
? 15) Para realizar a metade de uma obra 10 operários levam 14 dias. Se forem empregados mais 18 operários, quantos dias levarão para terminar essa obra? 16) Uma roda de 20 dentes engrena com outra de 50 dentes. Quantas voltas darão esta última sabendo que a primeira deu 120 voltas? 17) Sabemos que a carga máxima de um elevador é de 7 pessoas adultas com 80kg cada uma. Quantas crianças, pesando 35 kg cada, atingiriam a carga máxima desse elevador? 18) Três torneiras completamente abertas enchem um tanque em 90 minutos. Quantas torneiras iguais a essa encheriam o mesmo tanque em 54 minutos? 19) Uma torneira enche um tanque em 6 horas. Outra enche o mesmo tanque em 4 horas. Em quantas horas as duas juntas encheriam o tanque? 20) Comprei 12 m de certo tecido e paguei R$ 48,00. Quanto cursta o metro do tecido? 21) 900 gramas de glicose contêm 360 gramas de carbono, 60 gramas de hidrogênio e 480 gramas de oxigênio. Calcule quantos gramas de carbono, hidrogênio e oxigênio têm, respectiva-mente, em 300 gramas de glicose.
22) Uma banheira tem três formas de ser cheia. Uma torneira que enche em 3 horas, outra que leva 4 horas para enchê-la e o chuveiro que demora 12horas para enchê-la. Se abrirmos tudo junto, em quanto tempo a banheira ficará cheia?
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8. GEOMETRIA
A Geometria está apoiada sobre alguns postulados, axiomas, definições e teoremas, sendo que
essas definições e postulados são usados para demonstrar a validade de cada teorema. Alguns desses
objetos são aceitos sem demonstração, isto é, você deve aceitar tais conceitos porque os mesmos parecem
funcionar na prática!
A Geometria permite que façamos uso dos conceitos elementares para construir outros objetos mais
complexos como: pontos especiais, retas especiais, planos dos mais variados tipos, ângulos, médias,
centros de gravidade de objetos, etc.
8.1. Definições
Polígono: É uma figura plana formada por três ou mais segmentos chamados lados de modo que cada lado
tem interseção com somente outros dois lados próximos, sendo que tais interseções são denominadas
vértices do polígono e os lados próximos não são paralelos. A região interior ao polígono é muitas vezes
tratada como se fosse o próprio polígono
Polígono convexo: É um polígono construído de modo que os prolongamentos dos lados nunca ficarão no
interior da figura original. Se dois pontos pertencem a um polígono convexo, então todo o segmento tendo
estes dois pontos como extremidades, estará inteiramente contido no polígono. Um polígono é dito não
convexo se dados dois pontos do polígono, o segmento que tem estes pontos como extremidades, contiver
pontos que estão fora do polígono.
Polígono No. de lados Polígono No. de lados
Triângulo 3 Quadrilátero 4
Pentágono 5 Hexágono 6
Heptágono 7 Octógono 8
Eneágono 9 Decágono 10
Undecágono 11 Dodecágono 12
Polígono não convexo: Um polígono é dito não convexo se dados dois pontos do polígono, o segmento
que tem estes pontos como extremidades, contiver pontos que estão fora do polígono.
Segmentos congruentes: Dois segmentos ou ângulos são congruentes quando têm as mesmas medidas.
Paralelogramo: É um quadrilátero cujos lados opostos são paralelos. Pode-se mostrar que num
paralelogramo:
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Os lados opostos são congruentes;
Os ângulos opostos são congruentes;
A soma de dois ângulos consecutivos vale 180o;
As diagonais cortam-se ao meio.
Losango: Paralelogramo que tem todos os quatro lados congruentes. As diagonais de um losango formam
um ângulo de 90o.
Retângulo: É um paralelogramo com quatro ângulos retos e dois pares de lados paralelos.
Quadrado: É um paralelogramo que é ao mesmo tempo um losango e um retângulo. O quadrado possui
quatro lados com a mesma medida e também quatro ângulos retos.
Trapézio: Quadrilátero que só possui dois lados opostos paralelos com comprimentos distintos,
denominados base menor e base maior. Pode-se mostrar que o segmento que liga os pontos médios dos
lados não paralelos de um trapézio é paralelo às bases e o seu comprimento é a média aritmética das
somas das medidas das bases maior e menor do trapézio.
Trapézio isósceles: Trapézio cujos lados não paralelos são congruentes. Neste caso, existem dois ângulos
congruentes e dois lados congruentes. Este quadrilátero é obtido pela retirada de um triângulo isósceles
menor superior (amarelo) do triângulo isósceles maior.
Pipa ou papagaio: É um quadrilátero que tem dois pares de lados consecutivos congruentes, mas os seus
lados opostos não são congruentes. Neste caso, pode-se mostrar que as diagonais são perpendiculares e
que os ângulos opostos ligados pela diagonal menor são congruentes.
8.2. Conhecendo a Geometria Plana
Para se chegar à compreensão da necessidade de classificação de figuras, da forma como é usual
na Geometria Euclidiana, é necessário obter compreendido as suas vantagens matemáticas. Sem esta
compreensão, parece um jogo de palavras ter ouvido o professor afirmar que um triângulo isósceles é o que
tem os lados iguais, e depois ver o professor permitir que um triângulo com os três lados iguais seja também
isósceles. Só após o conhecimento de algumas propriedades das figuras é que os alunos compreenderão
as vantagens de optar por uma classificação.
Vamos optar por apresentar os diversos tipos de figuras em separado apenas por uma razão de
"arrumação".
Chamamos polígonos a qualquer porção do plano limitada por segmentos de reta que forma uma
linha poligonal fechada.
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8.2.1. Triângulos
Os triângulos são polígonos de três lados. Iremos classificar os triângulos de duas maneiras: quanto aos
lados e quanto aos ângulos.
Quanto aos lados:
Equilátero Isósceles Escaleno
todos os lados iguais dois lados iguais todos os lados diferentes
Quanto aos ângulos:
Acutângulo Obtusângulo Retângulo
Um ângulo agudo Um ângulo obtuso Um ângulo reto
8.2.1.1. Algumas propriedades:
- Se o triângulo tem dois lados iguais, os ângulos que lhes são opostos também são iguais.
- Num triângulo, ou em triângulos iguais, a lados iguais opõem-se ângulos iguais.
- Num triângulo, ou em triângulos iguais, a ângulos iguais opõem-se lados iguais.
- Num triângulo, ao maior lado opõem-se o maior ângulo.
8.2.1.2. Área de um Triângulo
Considere as seguintes figuras:
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Observe que, em qualquer uma das três figuras, a área do triângulo destacada é igual à metade da
área do retângulo ABCD.
Assim, de modo geral, temos:
área do triângulo: S = (b.h)/2
Neste caso, podemos considerar qualquer lado do triângulo como base (b). A altura (l) a ser
considerada é a relativa a esse lado.
8.2.2. Quadriláteros
- Os quadriláteros podem ser trapézios (com dois lados paralelos) e não trapézios (quando não tem lados
paralelos).
- Os trapézios podem ser paralelogramos (com lados opostos paralelos) e trapézios propriamente ditos
(apenas com dois lados paralelos).
Paralelogramos
Retângulo Losango Quadrado Paralelogramo
8.2.2.1. Propriedades:
Retângulo: - lados opostos iguais
- quatro ângulos retos
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- diagonais iguais que se cortam ao meio (bissteriz)
- dois eixos de simetria
Losango: - quatro lados iguais
- ângulos opostos iguais
- diagonais perpendiculares que se cortam ao meio (bissetriz)
Em um retângulo de lados a e b, figura abaixo, onde:
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a = medida do comprimento ou base
b = medida da largura ou altura
S = área total
temos que: área do retângulo: S = b.h
8.2.2.3. Área do Quadrado
Considerando que o quadrado é um caso particular do retângulo, onde todos os lados são iguais,
figura abaixo:
l = medida do comprimento ou base
l = medida da largura ou altura
S = área total
temos que: área do quadrado: S = l . l ou S = l2
8.2.2.4. Área de um Losango
O quadrilátero abaixo é um losango onde vamos considerar:
1) O segmento PR representa a Diagonal Maior, cuja medida vamos indicar por “D”.
2) O segmento QS representa a Diagonal Menor, cuja medida vamos indicar por “d”.
Note que a área do losango PQRS é igual à metade da área do losango cujas dimensões são as
medidas D e d das diagonais do losango, então:
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área do losango: S = (D.d)/2
8.2.2.5. Área de um Trapézio
Considerando o Trapézio abaixo, podemos destacar:
1) MN é a base maior, cuja medida vamos representar por B.
2) PQ é a base menor, cuja medida vamos representar por b.
3) A distância entre as bases é a altura do trapézio, cuja medida indicaremos por h.
Se traçarmos a diagonal QN, por exemplo, obteremos dois triângulos, QPN e QMN, que têm a
mesma altura de medida h.
Da figura temos:
- área do trapézio MNPQ=área do triângulo QPN + área do triângulo QMN
- área do trapézio = (B.h)/2 + (b.h)/2
- área do trapézio = (B.h+b.h)/2
área do trapézio: S = (B + b).h/2
8.2.3. Polígonos
Pentágonos - São polígonos com cinco lados e cinco ângulos. Por exemplo:
Fonte: Matemática: Curso Completo – Nery, Chico e
Trotta, Fernando. Editora Moderna.1988.
Hexágonos - São polígonos de seis lados e seis ângulos. Por exemplo:
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Fonte: Matemática: Curso Completo – Nery, Chico e
Trotta, Fernando. Editora Moderna.1988.
Heptágonos - São polígonos de sete lados e sete ângulos. Por exemplo:
Fonte: Matemática: Curso Completo – Nery, Chico e
Trotta, Fernando. Editora Moderna.1988.
Octógonos - São polígonos de oito lados e oito ângulos. Por exemplo:
Fonte: Matemática: Curso Completo – Nery, Chico e
Trotta, Fernando. Editora Moderna.1988.
Os polígonos podem ser côncavos ou convexos.
Um polígono diz-se côncavo quando o prolongamento de pelo menos um dos seus lados corta o
polígono em duas partes.
Exemplo:
Fonte: Matemática: Curso Completo – Nery, Chico e
Trotta, Fernando. Editora Moderna.1988.
Um polígono diz-se convexo quando o prolongamento de qualquer dos segmentos que o determina
deixa o polígono de um só lado.
Exemplo:
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Fonte: Matemática: Curso Completo – Nery, Chico e
Trotta, Fernando. Editora Moderna.1988.
Os polígonos podem ser regulares ou não regulares.
Um polígono é regular se tem todos os lados e todos os ângulos iguais, caso contrário, diz-se não
regular.
Exemplo de polígonos regulares:
Fonte: Matemática: Curso Completo – Nery, Chico e
Trotta, Fernando. Editora Moderna.1988.
8.2.3.1. Área de um Polígono Regular
Considerando o polígono regular da figura abaixo, que é um pentágono.
A partir do centro vamos decompor esse pentágono em triângulos que são isósceles e congruentes,
em cada um desses triângulos temos:
1) base do triângulo, que corresponde ao lado do polígono e cuja medida vamos indicar por “l”.
2) altura relativa à base do triângulo, que corresponde ao apótema do polígono e cuja medida vamos
indicar por “a”.
A área de cada triângulo é dada por (l.a)/2.
Como são cinco triângulos, a área do polígono seria dada por: 5.(l.a)/2
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Logo, a área de um polígono regular, é dada por n.(l.a)/2, onde n = nº de lados do polígono.
área de um polígono regular = n.(l.a)/2
Sabendo, que 5.l representa o perímetro (2p) do pentágono regular considerado, a expressão 5.l/2
representa a metade do perímetro ou o semiperímetro (p) do pentágono.
Assim temos: área do pentágono = 5.l/2
Concluímos que para todos os polígonos regulares, podemos escrever:
área de um polígono regular = p.a
Observações:
1) O número de diagonais de um polígono convexo é determinado por: 2
)3( −=
nnd
Onde: d = diagonal
n = número de lados
2) A soma dos ângulos internos de um polígono convexo é Si = (n-2) . 1800
8.2.4. Circunferência (Círculo)
Circunferência é a figura geométrica formada por todos os pontos de um plano que distam
igualmente de um ponto fixo. Esse ponto fixo é denominamos de CENTRO da circunferência (ponto O). À
distância constante denominamos de RAIO (indicado por “r”).
Por exemplo:
Vejamos alguns elementos da circunferência:
1) Qualquer segmento que une o Centro a qualquer ponto da circunferência chama-se raio (r).
2) Qualquer segmento que une dois pontos quaisquer e distintos de uma circunferência chama-se CORDA.
r
o
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3) A corda que passa pelo centro da circunferência chama-se DIÂMETRO. Assim, o diâmetro é a maior
corda da circunferência e seu comprimento é igual ao dobro do comprimento do raio. Vamos indicar o
diâmetro por d, logo d=2r.
8.2.4.1. Área de um Circulo
Observe a seqüência de polígonos regulares inscritos numa Circunferência.
Fonte: Matemática: Curso Completo – Nery, Chico e
Trotta, Fernando. Editora Moderna.1988.
Repare que a medida que o número de lados aumenta, o polígono regular tende a se confundir com
a região limitada pela CINCUNFERÊNCIA, ou seja, o CÍRCULO.
Assim, termos:
1) O perímetro do polígono regular tende a se confundir com o comprimento da CIRCUNFERÊN-
CIA (C=2.pi.r).;
2) O semiperímetro do polígono tende ao valor 2.pi.r/2 = pi.r.;
3) O apótema do polígono tende a coincidir com a altura o raio do círculo, então:
área de um círculo: S = pi.r.r ou S = pi.r2
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ATIVIDADES
1. Coloque V (verdadeira) ou F (falsa), conforme as sentenças seguintes:
a) Em qualquer losango as diagonais, cortam-se mutuamente ao meio ( )
b) Em qualquer parelelogramo, as diagonais são congruentes ( )
c) Em qualquer paralelogramo, as diagonais são bissetrizes dos ângulos internos ( )
d) Todo quadrado é inscritível e circunscritivel ( )
e) Todo retângulo
2. As bases de um trapézio ABCD medem: AB = 4 cm e CD = 10 cm, e a altura mede 12 cm. Calcule a área deste trapézio.
3. Um triângulo ABC tem uma altura de 20 cm e sua base igual a 10 cm. Calcule sua área, em m2.
4. Um determinado círculo possui seu diâmetro igual a 24 cm. Calcule a área e o perímetro deste circulo.
8.2.5. Relações Métricas em um Triângulo
Seja um triângulo ABC retângulo em Â, e seja α a medida de um de seus ângulos agudos:
Temos:
a = hipotenusa c = cateto oposto b = cateto adjacente
Logo:
sen α = hipotenusa
opostocateto − ����
a
csen =α (seno)
cos α = hipotenusa
adjacentecateto − ����
a
b=αcos (cosseno)
tag α = adjacentecateto
opostocateto
−
− ����
b
csen =α (tangente)
A
B
C α
c a
b
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Também vale lembrar que: sen2 α + cos2 α = 1 e que
3) A soma dos ângulos internos de qualquer triângulo é 1800. â + ^b + ^c = 1800
4) Num triângulo qualquer, um ângulo extreno é igual a soma dos dois ângulos internos não adjacentes a ele.
ê = â + ^c
Nota: Tabela com alguns ângulos principais
Sen Cos Tag
300
2
1
2
3
3
3
450 2/2 2/2 1
600
2
3
2
1 3
900 1 0 infinito
ATIVIDADES
1. O lado de um triângulo eqüilátero mede a. Calcule a medida de sua altura. 2
3ah =
2. Calcule a medida do raio da circunferência inscrita num trapézio isóceles cujas bases medem 8 m e 18 m. (r = 6m)
3. Sabendo que o lado de um quadrado mede a, calcule a medida de sua diagonal. (d = a 2 )
A
C
B
b
c
a
e
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4. O triangulo ABC tem base de 18 cm e altura de 12 cm. Calcule o perímetro do quadro inscrito.
5. Em relação ao triângulo ABC, qualquer, sabemos que: AB = 5 cm , BC = 8 cm e ^
B = 600. Calcule:
a) A medida do lado AC (x=7cm)
b) A medida da altura AH.
(2
35=h cm)
6. Os lados do triângulo ABC medem: AB = 12 cm , BC = 4 7 cm e AC = 8 cm. Calcule a medida da projeção do lado AC sobre o lado AB (base). (x=4 cm)
8.2.6. Retas, Paralelas e Ângulos
Consideremos duas retas paralelas r e s, cortadas por uma transversal t, conforme a figura abaixo:
A
B C
B
A
C
H
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Onde: a1 é colateral de b4 e a1 + b4 = 1800
Pelo postulado de Euclides:
a1 = a2 = a3 = a4 (ângulos agudos)
e
b1 = b2 = b3 = b4 (ângulos obtusos)
Observação: Os ângulos a2 e a3 são chamados de alternados internos, assim como os ângulos b2 e b3.
Ângulos na Circunferência
Ângulo Central: possui o vértice no centro da circunferência e, portanto, seus lados são raios. O ângulo
central e o arco determinado por ele têm a mesma medida.
Ângulo Inscrito: possui o vértice na circunferência e os seus lados são cordas da circunferência.
α
α
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Teorema: Se um ângulo central e um ângulo inscrito estiverem determinado num mesmo arco, numa
mesma circunferência, o ângulo central vale o dobro do inscrito.
α = 2β
Exemplo:
(UFMG-97) Observe a figura. Suponha que as medidas dos ângulos PSQ, QSR, SPR, assinalados na
figura, sejam 45°, 18° e 38°, respectivamente. A medida do ângulo PQS, em graus, é:
a) 38
b) 63
c) 79
d) 87
β
β
α
β
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Sabemos que o perímetro de uma circunferência ‘é de 3600, portanto:
PS + 2020 = 3600 � PS = 3600 – 2020 � PS = 1580
Como a medida do arco é o dobro da medida do ângulo, que desejamos, teremos:
O ângulo PQS = 158/2 = 790, ou seja, letra C.
ATIVIDADES
1. Dois lados de um triângulo medem 4 cm e 5 cm, e o ângulo formado por eles mede 300. Calcule:
a) A área deste triângulo. (S = 5 cm2)
b) A altura relativa ao lado maior. (h = 2 cm)
2. Num losango, uma diagonal mede o triplo da outra. Calcule a área deste quadrilátero, sabendo que seu
perímetro é 40 m. (S=60m2)
3. Calcule a área da coroa circular seguinte, sabendo que seus raios medem 4 cm e 3 cm.
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Referências Bibliográficas
1. GUELLI, Oscar. Matemática: uma aventura do pensamento. São Paulo: Ática, 1999.
2. MORI, Iracema e ONAGA, Dulce Satiko. Matemática: idéias e desafios. São Paulo: Saraiva, 2000.
3. SPINELLI, Walter e SOUZA, Maria Helena. Matemática. São Paulo: Ática, 2001.
4. DANTE, Luiz Roberto. Tudo é Matemática. São Paulo: Ática, 2004.
5. NERY, Chico e TROTTA, Fernando. Matemática: Curso Completo. Rio de Janeiro: Moderna,