ESCOLA DR. ALFREDO JOSÉ BALBI UNITAU APOSTILA PROF. CARLINHOS NOME: N O :

Transcrição

1 ESCOLA DR. ALFREDO JOSÉ BALBI UNITAU APOSTILA INTRODUÇÃO AO ESTUDO DAS FUNÇÕES PROF. CARLINHOS NOME: N O : 1

2 FUNÇÃO IDÉIA INTUITIVA DE FUNÇÃO O conceito de função é um dos mais importantes da matemática. Ele está sempre presente na relação entre duas grandezas variáveis. Assim são exemplos de funções: - O valor a ser pago numa corrida de táxi é função do espaço percorrido; - A área de um quadrado é função da medida do seu lado; - O consumo de combustível de um automóvel é função, entre outros fatores, da velocidade. Observe que as relações que vimos a seguir têm duas características em comum: - A todos os valores da variável independente estão associados valores da variável dependente; - Para um dado valor da variável independente está associado um único valor da variável dependente. As relações que têm essas características são chamadas de funções. Exemplos: 1) Nos itens abaixo, estão descritas algumas relações entre variáveis. Em cada caso, identifique a variável independente e a dependente. a) O número de refrigerante que uma pessoa compra e a quantia a ser paga. b) A duração de uma chamada telefônica e o custo da chamada. 2) O preço a ser pago por uma corrida de táxi inclui uma parcela fixa de R$ 6,00, denominada bandeirada mais uma parcela variável de R$ 0,90 por km rodado. Determine: a) A função que representa o preço P de uma corrida em função de x quilômetros rodados. b) O preço de uma corrida de 12 km. c) A distancia percorrida por um passageiro que pagou R$ 96,00 pela corrida. 2

3 DEFINIÇÃO MATEMÁTICA DE FUNÇÃO Sendo A e B dois conjuntos não vazios e uma relação f de A em B, essa relação f é uma função quando cada elemento x do conjunto A está associado a um, e somente um, elemento y do conjunto B. Indica-se por: f: A B Quando estas condições descritas na definição não forem satisfeitas, existirá apenas uma relação (R). Daí, concluímos que toda função é uma relação mas, nem toda relação e uma função. Observe os exemplos com diagramas: As figuras 1, 2 e 3 representam funções. Note que cada elemento do conjunto domínio A tem uma única chegada no conjunto contradomínio B. Chamamos de conjunto imagem (Im) aos elementos de B que se relacionaram com os elementos de A. No conjunto contradomínio pode sobrar elemento. A letra f acima do diagrama indica que a relação especial é uma função. fig.1 fig.2 fig.3 As figuras 4, 5 e 6 representam apenas relações. Note que na fig. 4 alguns elementos de A têm duas chegadas em B, na fig. 5 sobrou um elemento de A sem relacionar-se com B e, finalmente, na fig. 6 um único elemento de A têm várias chegadas em B. A letra R acima do diagrama indica ser apenas uma relação. Exemplos fig.4 fig.5 fig.6 1) Dados A = { -3, -2, 0, 3 } e B = { - 1, 0, 1, 2, 4, 5, 7 } e uma relação expressa pela fórmula y = x + 2, com x pertencendo a A e y pertencendo a B. a) Faça o diagrama e verifique se f é uma função de A em B. b) Se for uma função de A em B, determine o domínio, a imagem e o contra-domínio de f. 2) Seja a função f: definida por f(x) = x 2-7x + 9. Determine: 3

4 a) O valor de f(-1) b) Os valores de x para que se tenha f(x) = -1. 3) Dadas as funções f(x) = 4x + 3 e g(x) = x 2 + a. Sabendo que f(2) - g(1) = 3, calcule o valor de a. 4) Dada a função f: definida por f(x) = ax + b, com a e b R. Determine a e b, sabendo que f(1) = 3 e f(2) = 5. DOMINIO DE UMA FUNÇÃO REAL DE VARIÁVEL REAL Quando trabalhamos com uma função, é importante sabermos qual o domínio dessa função, pois é ele que vai determinar os valores possíveis para a variável independente. Em muitos casos, o domínio e o contradomínio não vêm explicitados, devemos, então, considerar como domínio o conjunto de todos os números reais que podem ser colocados no lugar da variável independente na fórmula da função, obtendo, após os cálculos, um número real, já, o contradomínio será os números reais. Exemplos 1) Encontrar o domínio das funções: a) f(x) = 3x 2-4x + 2 3x 5 b) f(x) = 2x 4 x 5 c) f(x) = 4x 4 d) f(x) = + x + 2 3x 3 x 4 4

5 GRÁFICO DE UMA FUNÇÃO Para construir o gráfico de uma função, utilizaremos o sistema de coordenadas cartesianas ortogonais. O sistema de coordenadas ortogonais é composto por: - Duas reta perpendiculares entre si, onde a reta horizontal é o eixo x (abscissas) e a reta vertical o eixo y (ordenadas). - O cruzamento das duas retas é a origem do sistema. - As retas dividem o plano em quatro partes iguais chamadas de quadrantes. O gráfico é conjunto de todos os pontos (x;y) do plano cartesiano, com x D e y Im. Para isso, consideremos os valores do domínio da função o eixo x e as respectivas imagens no eixo y. Exemplos: 1) Construir o gráfico das funções: a) f : A B, definida por f(x) = x + 2, sendo A = { -1; 0; 1; 2 } e B = { 1; 2; 3; 4; 5 } b) f: definida por f(x) = x + 2 5

6 ANALISANDO GRÁFICOS DE FUNÇÕES A partir do gráfico de uma função, podemos obter informações importantes sobre o comportamento dessa função, como: - O domínio e a imagem. - Os pontos onde o gráfico intercepta os eixos coordenados. - Os intervalos para os quais a função é crescente, decrescente ou constante. - Os intervalos para os quais a o valor da função é positivo e negativo. - O valor máximo ou mínimo que a função atinge. - O (s) valor (es) da(s) raiz(es) da função. Como reconhecer quando um gráfico representa uma função Como para cada valor de x do domínio devemos ter em correspondência um único y do contradomínio, é possível identificar se um gráfico representa ou não função, traçamos retas paralelas ao eixo y. Para ser função, cada reta vertical traçada por pontos do domínio deve interceptar o gráfico em um único ponto. Como determinar o domínio e a imagem da função - O domínio de uma função é obtido pela projeção dos pontos do gráfico sobre o eixo x (abscissas) - A imagem de uma função é obtida pela projeção dos pontos do gráfico sobre o eixo y (ordenadas) Exemplo D(f) = { x R/1 x 6} Im(f) = { y R / 2 y 5} 6

7 Como determinar as raízes ou os zeros de uma função Graficamente a(s) raiz(es) de uma função é(são) a(s) a(s) abscissa(s) do(s) ponto(s) onde o gráfico encontra o eixo x (abscissas). Exemplo Logo, os números 2 e 5 são as raízes ou os zeros da função Como determinar o intervalo onde a função é crescente, decrescente ou constante - Se aumentarmos o valor da variável independente e aumentar os valores da imagem, temos função crescente. - Se aumentarmos o valor da variável independente e diminuir os valores da imagem, temos função decrescente. Se aumentarmos o valor da variável independente e não alterar os valores da imagem, temos função constante. y constante crescente decrescente o x Valor máximo e Valor mínimo de uma função y máximo f(x 2) mínimo Valor máximo f(x 2 ) Valor mínimo f(x 1 ) f(x 1) o X 1 X 2 x 7

8 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO DA APRENDIZAGEM 1) (Unesp) Uma pessoa obesa, pesando num certo momento 156 kg, recolhe-se a um SPA onde se anunciam perdas de peso de até 2,5 kg por semana. Suponhamos que isso realmente ocorra. Nessas condições: a) Encontre uma fórmula que expresse o peso mínimo, P, que essa pessoa poderá atingir após n semanas. resp: 156 2,5n b) Calcule o número mínimo de semanas completas que a pessoa deverá permanecer no SPA para sair de lá com menos de 120 kg de peso. resp: 15 semanas 2) (Unicamp) Para transformar graus Fahrenheit em graus centígrados usa-se a fórmula: C = 5(F - 32)/9,onde F é o número de graus Fahrenheit e C é o número de graus centígrados. a) Transforme 35 graus centígrados em graus Fahrenheit. resp: 95 b) Qual a temperatura (em graus centígrados) em que o número de graus Fahrenheit é o dobro do número de graus centígrados? resp: 160 3) (Fuvest) A função que representa o valor a ser pago após um desconto de 3% sobre o valor x de uma mercadoria é: resp: b a) f(x) = x 3 b) f(x) = 0,97x c) f(x) = 1,3x d) f(x) = -3x e) f(x) = 1,03x 4) (Puccamp) Para produzir um número n de peças (n inteiro positivo), uma empresa deve investir R$200000,00 em máquinas e, além disso, gastar R$0,50 na produção de cada peça. Nessas condições, o custo C, em reais, da produção de n peças é uma função de n dada por: a) C(n) = ,50 resp: c b) C(n) = n c) C(n) = n/ d) C(n) = ,50n e) C(n) = ( n)/2 5) (Faap) A taxa de inscrição num clube de natação é de R$ 150,00 para o curso de 12 semanas. Se uma pessoa se inscreve após o início do curso, a taxa é reduzida linearmente. Expresse a taxa de inscrição em função do número de semanas transcorridas desde o início do curso: resp: a a) T = 12,50 (12 - x) b) T = 12,50x c) T = 12,50x -12 d) T = 12,50 (x + 12) e) T = 12,50x ) (Puccamp) Durante um percurso de x km, um veículo faz 5 paradas de 10 minutos cada uma. Se a velocidade média desse veículo em movimento é de 60 km/h, a expressão que permite calcular o tempo, em horas, que ele leva para percorrer os x km é: resp: b a) (6x + 5)/6 b) (x + 50)/60 c) (6x + 5)/120 d) (x/60) + 50 e) x + (50/6) 7) Examine cada relação e escreva se é uma função de A em B ou não. Em caso afirmativo determine o domínio, a imagem e o contradomínio. resp: a) R 1 é uma função de A em B, D = A, Im = {0; 4; 16} b) não é função 8

9 8) Dados os conjuntos A = {-1; 0; 1; 2} e B = {-1; 0; 1; 2; 3; 4; 5}, faça o diagrama das relações abaixo, e diga, qual delas é uma função A em B. resp: b a) R 1 = {(x;y) AxB/ y = x 2 2 } b) R 1 = {(x;y) AxB/ y = 2x + 1 } 9) Dado o conjunto A = { -2; -1; 0; 1}, determine o conjunto imagem da função f: A R definida por f(x) = 1 x 2. resp: Im = { -3; 0; 1} 10) Seja a função f: R R definida por f(x)= x 2-10x+8. Calcular: a) f(4) resp: -16 b) Os valores de x de modo que f(x)=-1. resp: 1 e 9 11) Dadas as funções f(x)= 2 1 x + 1 e g(x) = x 2-1, calcule f(6)+g(-2). resp: 7 12) São dadas as funções f(x)= 3x+1 e g(x)= 5 4 x + a. Sabendo que f(1)-g(1)= 3 2, calcule o valor de a. resp: 38/15 13) Dada a função f: R R definida por f(x)= ax + b, com a, b R, calcule: a) a e b sabendo que f(1)=4 e f(-1)= -2; resp: a=3 e b=1 b) f(4). resp: 13 14) Dada a função f: R R definida por f(x)= x 2 -x-12, determine a de modo f(a+1) = 0. resp: -4 ou 3 15)Encontrar o domínio das funções: a) y=3x+4 resp: D=R b) f(x)=x 2-3x+6 resp: D=R c) f(x)= d) f(x) = 2x + 5 4x x 7 x + 3 resp: D=R-{-3;-2} e) f(x)= f) f(x)= 3x 6 resp: D={x R/ x 2} g) f(x)= 3x + 9 x + 4 x x 2 81 x x x + 4 x ) Construa os gráficos das funções, e dê o domínio e a imagem: a) f: A B, definida por f(x) = x 2 +1, sendo A={-1,0,1} e B={1,2,3,4} b) f: A B, definida por f(x) = 3x+1, sendo A=[-1,2] e B=[-4;8] c) f: A B, definida por f(x)=-4x, sendo A=]-2,1/2] e B= [-10,5] resp: resp: D=R-{-4} x resp: D=R-{-9;-7;9} resp: D={x R/ x 5} a) y b) y c) y o 1 x x -2 0 x -2-2 D={-1,0,1} e IM={1,2} D=[-1,2] e IM=[-2,7] D=]-2,1/2] IM=[-2,8[ 9

10 17) Os gráficos abaixo representam gráficos de funções. a) y b) y c) y o x o x o x Resp: a, b e c 18). (Ufes) O preço de uma certa máquina nova é R$10.000,00. Admitindo-se que ela tenha sido projetada para durar 8 anos e que sofra uma depreciação linear com o tempo, ache a fórmula que dá o preço P(t) da máquina após t anos de funcionamento, 0 t 8, e esboce o gráfico da função P. Resp: P(t) = t ( 0 t 8 ) 19) (Ufpe) Na(s) questão(ões) a seguir escreva nos parênteses a letra (V) se a afirmativa for verdadeira ou (F) se for falsa. O gráfico a seguir fornece o perfil do lucro de uma empresa agrícola ao longo do tempo, sendo 1969 o ano zero, ou seja, o ano de sua fundação. Analisando o gráfico, podemos afirmar que: ( ) 10 foi o único ano em que ela foi deficitária. ( ) 20 foi o ano de maior lucro. ( ) 25 foi um ano deficitário. ( ) 15 foi um ano de lucro. ( ) 5 foi o ano de maior lucro no período que vai da fundação até o ano Resp: F V F F V 10

11 20) (Uff) O gráfico da função f está representado na figura: Sobre a função f é FALSO afirmar que: a) f(1) + f(2) = f(3) b) f(2) = f(7) c) f(3) = 3f(1) d) f(4) - f(3) = f(1) e) f(2) + f(3) = f(5) Resp: e Prof. Carlinhos Bibliografia: Curso de Matemática Volume Único Autores: Bianchini&Paccola Ed. Moderna Matemática Fundamental - Volume Único Autores: Giovanni/Bonjorno&Givanni Jr. Ed. FTD Contexto&Aplicações Volume Único Autor: Luiz Roberto Dante Ed. Ática 11