Unidade II MATEMÁTICA APLICADA. Prof. Luiz Felix

Transcrição

1 Unidade II MATEMÁTICA APLICADA Prof. Luiz Felix

2 Equações do 1º grau Resolver uma equação do 1º grau significa achar valores que estejam em seus domínios e que satisfaçam à sentença do problema, ou seja, será preciso determinar, de forma correta, a raiz da equação. No método de resolução dos problemas que envolvem equações do 1º grau, sempre colocamos, de um lado, as incógnitas, e de outros, os números para que se tenha, assim, a solução da equação. Determine o valor de x: x + 5 = 10 x = 10 5 x = 5 V = {5}

3 Equações do 2º grau Denominamos equação do 2º grau toda equação do tipo ax² + bx + c com coeficientes numéricos a, b e c, sendo a 0 Exemplo: x² + 4x + 1 a = 1 b = 4 c = 1 Exemplo: 5x² + 3x 2 a = 5 b = 3 c = 2

4 Resolução da equação do 2º grau incompleta As equações do 2º grau podem ser completas ou incompletas. São chamadas de incompletas se um dos coeficientes (b ou c) for nulo. Caso 1: b = 0 x² 9 = 0 x² = 9 x = ± 9 x = ± 3 Caso 2: c = 0 x² 9x = 0 Basta fatorar o fator comum x: x(x 9)=0 x = 0 ou x = 9 Caso 3: b = c = 0 2x² = 0 x = 0

5 Resolução da equação do 2º grau completa As equações do 2º grau completas são do tipo ax² + bx + c = 0 com a, b e c diferentes de zero. Uma equação do 2º grau pode ter até 2 raízes reais, que podem ser determinadas pela fórmula de Bhaskara: x = b ± b² 4ac 2a ou x = b ± Δ 2a Δ = b² 4ac

6 Resolução da equação do 2º grau completa Resolver 3x² 7x + 2 = 0 a = 3, b = 7 e c = 2 x = b ± b² 4ac 2a x = ( 7) ± (-7)² x = 7 ± 25 = 7 ± = 12 = = 2 = 1 Logo, V = { 1, 2 }

7 Resolução da equação do 2º grau completa Resolver x² + 4x 4 = 0 a = 1, b = 4 e c = 4 Δ = b² 4ac = 4² (4). ( 1). ( 4) = = 0 x = b ± Δ 2a x = 4 ± 0 = 4 = 2 2. ( 1) 2 Neste caso, tivemos uma equação do 2º grau com duas raízes reais e iguais (Δ = 0)

8 Resolução da equação do 2º grau completa Resolver 5x² 6x + 5 = 0 a = 5, b = 6 e c = 5 Δ = b² 4ac = ( 6)² = = 64 Note que Δ < 0 e que não existe raiz quadrada de um número negativo. Assim, a equação não possui nenhuma raiz real. Logo: V = (conjunto vazio).

9 Gráficos da função Lembre-se: a é o coeficiente do x² (ax²) a > 0, concavidade voltada para cima. a < 0, concavidade voltada para baixo.

10 Relações Em matemática, uma relação é apenas um conjunto de pares ordenados. Se utilizamos { } como o símbolo para o conjunto, temos abaixo um exemplo de relação entre pares ordenados: {(0, 1), (5, 2), (- 3, 9)} Em uma relação entre pares ordenados, não há absolutamente nenhuma condição especial que a estabeleça, isto é, qualquer conjunto de números é uma relação, contanto que esses números sejam pares ordenados.

11 Funções Já para uma função, temos condições precisas que definem sua existência. Ainda assim, funções são um tipo especial da relação.

12 Interatividade Ache as raízes da equação x² x 20 = 0 a) V = { 1, 2 } b) V = { 5, 4 } c) V = { 5, 4 } d) V = { 1, 2 } e) V =

13 Funções Uma relação f: A B é chamada de função se: I. Não há elemento x em A sem correspondente y em B (não podem sobrar elementos de A). II. Qualquer elemento x de A tem um único correspondente y em B (não pode haver elemento de A associado a mais de um elemento de B).

14 Funções - exemplo Sendo A = -2, -1, 0, 1 B = 2, 3, 4, 5, 7, verifique se a relação f: A função. A B é uma B Sim, é uma função. Pode existir y B (contradomínio) que não esteja associado a nenhum elemento pertencente ao conjunto A (domínio da função f).

15 Funções Na notação y = f(x), entendemos que y é a imagem de x pela função f, ou seja: y está associado a x através da função f f(x) = 4x+3 f(2) = = 11 Portanto, 11 é imagem de 2 pela função f f(5) = = 23 Portanto, 23 é imagem de 5 pela função f

16 Função constante É toda a função y = k, em que k é uma constante real. Verifica-se que o gráfico dessa função é uma reta horizontal, passando pelo ponto de ordenada k Exemplo: f(x) = 7 k y = f(x) = k

17 Função linear Sendo A e B conjuntos de números reais, e a uma constante real diferente de zero, dizemos que uma função f: A B com f (x) = a.x é uma função linear. Exemplo: f(x) = 7x

18 Função do 1º grau (ou função afim) Uma função é chamada de função 1º grau ou função afim se sua sentença for dada por y = a. x + b, sendo a e b constantes reais com a 0 Exemplo: y = 7x + 3 Neste exemplo, a = 7 e b = 3

19 Observações importantes da função do 1º grau 1ª) A constante b é chamada de coeficiente linear e representa, no gráfico, a ordenada do ponto de interseção da reta com o eixo y. 2ª) A constante a é chamada de coeficiente angular: quando a > 0, o gráfico corresponde a uma função crescente; quando a < 0, o gráfico corresponde a uma função decrescente.

20 Função do 1º grau (ou função afim) Sua sentença é dada por y = a. x + b, sendo a e b constantes reais com a 0 b b a > 0 a < 0

21 Observações importantes da função do 1º grau 3ª) Conhecendo-se dois pontos de uma reta, A (x 1, y 1 ) e B (x 2, y 2 ), o coeficiente angular a é dado por: a = y 2 y 1 x 2 x 1 4ª) Conhecendo-se um ponto P (x 0, y 0 ) de uma reta e seu coeficiente angular a, a função correspondente é dada por: y y 0 = a (x x 0 ) Ou seja, a equação da reta é: y = a (x x 0 ) + y 0

22 Interatividade Sendo f(x) = 3x + 5, calcule f( 4). a) 17 b) 17 c) 15 d) 7 e) 7

23 Função demanda de mercado A demanda (ou procura) de um determinado bem é a quantidade desse bem que os consumidores pretendem adquirir. Chama-se função de demanda a relação entre p (preço) e x (quantidade demandada), indicada por p = f(x) Qd = a. P + b, em que: Qd é a quantidade de demanda; P é o preço do bem. Essa função do 1º grau é decrescente pois a < 0

24 Função oferta de mercado A oferta de um bem é a quantidade de produtos que os vendedores desejam e podem produzir para vender em diversos níveis de preço. Chamamos de função de oferta a relação entre o preço do bem (p) e a quantidade ofertada (x) e a indicamos por p = g(x) Normalmente, o gráfico de p em função de x é o de uma função crescente, a>0, pois quanto maior o preço, maior a quantidade ofertada.

25 Preço e quantidade de equilíbrio É o ponto de interseção entre as curvas de demanda e oferta. Ocorre quando a demanda é igual à oferta: D(p) = S(p) Suponha que as funções demanda e oferta sejam dadas por funções lineares, tais que: D(p) = 34 5p e S(p) = 8 + 2p. Qual é o preço de equilíbrio de mercado para essas funções? 34 5p = 8 + 2p = 2p + 5p 42 = 7p p = 42 = 6 7

26 Receita total Seja x a quantidade vendida de um produto, chamamos de função receita o produto do preço de venda por x e indicamos por R: R(x) = P.x

27 Custo total Seja x a quantidade produzida de um produto, o custo total de produção, ou simplesmente custo, depende de x, e a relação entre eles chamamos de função custo total, ou simplesmente função custo, e a indicamos por C.

28 Custo total Existem custos que não dependem da quantidade produzida, tais como aluguel, seguros e outros. A soma desses custos chamamos de custo fixo e indicamos por C F A parcela do custo que depende de x chamamos de custo variável e indicamos por C V C(x) = C F + C V Para x variando dentro de certos valores, normalmente não muito grandes, o custo variável é, geralmente, igual a uma constante multiplicada pela quantidade x.

29 Ponto crítico (break even point) ou ponto de nivelamento O ponto de nivelamento é o valor de x tal que R(x) = C(x)

30 Ponto crítico (break even point) ou ponto de nivelamento - exemplo Uma editora vende um certo livro por R$60,00 a unidade. Seu custo fixo é de R$10.000,00 por mês, e o custo variável, por unidade, é de R$ 40,00. Qual o ponto de nivelamento? Neste caso, temos: Função receita: R(x) = 60.x Função custo: C(x) = x Sendo R(x) = C(x), temos: 60.x = x 60.x 40.x = x = x = 500

31 Função lucro A função lucro é definida como a diferença entre a função receita R e a função custo C. Indicando a função lucro por L, teremos: L(x) = R(x) C(x)

32 Função lucro - exemplo O custo fixo mensal de uma empresa é de R$ ,00, o preço unitário de venda é R$ 8,00, e o custo variável por unidade é de R$ 6,00. Qual a função lucro? R(x) = P.x = 8.x C(x) = C F + C V = x L(x) = R(x) C(x) L(x) = 8.x ( x) = L(x) = 8.x x L(x) = 2.x 30000

33 Interatividade O custo fixo mensal de uma empresa é de R$5.000,00, o custo variável por unidade produzida é de R$ 30,00, e o preço de venda é R$ 40,00. Indique a alternativa que apresenta, respectivamente, a função receita total e a função custo total: a) R(x) = 30.x e C(x) = x b) R(x) = 30.x e C(x) = x c) R(x) = 40.x e C(x) = x d) R(x) = 40.x e C(x) = x e) R(x) = 40.x e C(x) = x

34 Ajuste de curvas É um método que consiste em encontrar uma curva que se ajuste a uma série de pontos e que, possivelmente, cumpra uma série de parâmetros adicionais. Custo Total X Quantidade Custo Total em R$ Quantidade em unidades

35 Ajuste de curvas Teoria de interpolação: obtenção de funções que passem exatamente pelos pontos dados. Teoria de aproximação: obtenção de funções que se aproximem ao máximo dos pontos dados.

36 Método dos mínimos quadrados Consiste em um dos mais simples e eficazes métodos da análise de regressão. É utilizado quando temos uma distribuição de pontos e precisamos ajustar a melhor curva para esse conjunto de dados.

37 Regressão linear - equação da reta y = A.x + B n = número de pontos observados x = soma dos valores de x y = soma dos valores de y x.y = soma dos produtos entre x e y x 2 = soma dos quadrados dos valores de x x = x e y = y (médias de x e y) n n

38 Regressão linear exemplo Uma empresa produz uma determinada quantidade de produtos (x) e tem seu custo (y) de acordo com a tabela abaixo. Qual a curva que se adapta melhor ao conjunto de pontos e qual a previsão de custo para 10 unidades do produto? x y

39 Regressão linear - exemplo y = A.x + B x y x.y x =10 =690 = 1992 =30

40 Regressão linear - exemplo y = A.x + B Sendo x = 10 e y = 690, temos: x = 10 = 2,5 y = 690 = 172,5 4 4 A = (2,5).172,5 = = 53,4 30 4(25) 4.(2,5)

41 Regressão linear - exemplo B = y A.x B = 172,5 53,4. 2,5 = 172,5 133,5 = 39 y = A.x + B y = 53,4.x + 39 Para 10 unidades, o custo será: y = 53,4.x + 39 y = 53, = 573

42 Matemática financeira Divisão da matemática aplicada que estuda o comportamento do dinheiro ao longo do tempo. Juro (J) é a remuneração gerada por um capital aplicado ou emprestado. Taxa de juros (i) é a forma de se estipular o montante de juros, ou seja, o valor percentual a ser pago pelo uso do capital emprestado durante um tempo determinado. 20% a.m = 20 = 0,20 (forma unitária) % a.a = 3 = 0,03 (forma unitária). 100

43 Capitalização O prazo da capitalização e a taxa de juros devem estar expressos, necessariamente, na mesma unidade de tempo. Para juros simples, podemos observar os seguintes exemplos: 24% a. a. = 24/12 = 2% ao mês. 24% a. a. = 24/6 = 4% ao bimestre.

44 Capitalização Capitalização simples é aquela em que a taxa de juros incide somente sobre o capital inicial; não incide, pois, sobre os juros acumulados. O uso de juros simples restringe-se, principalmente, às operações praticadas no âmbito de curto prazo. O montante de capital e juros se comporta como uma progressão aritmética. Capitalização composta é aquela em que a taxa de juros incide sobre o principal acrescido dos juros acumulados até o período anterior. O montante de capital e juros se comporta como uma progressão geométrica.

45 Capitalização simples - fórmulas J = C.i.n, em que: J = juros i = taxa de juros C = principal (capital) n = número de períodos Ao somarmos os juros ao valor principal, temos o montante (M): M = C + J M = C (1 + i.n)

46 Interatividade Uma pessoa aplicou a juros simples R$ 3.000,00 à taxa de 2% ao mês durante 5 meses. Quanto receberá de juro ao fim dessa aplicação? a) R$ 300,00 b) R$ 400,00 c) R$ 500,00 d) R$ 600,00 e) R$ 700,00

47 ATÉ A PRÓXIMA!