Apostila matematica

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  • 1. (19) 3251-1012 www.elitecampinas.com.br AFA 2011/2012 – RESUMO TEÓRICO – MATEMÁTICA TEORIA BÁSICA DE FUNÇÕES APOSTILA DE REVISÃO MATEMÁTICA – FRENTE 1 Definição: dados dois conjuntos A e B, uma relação f: A→B é chamada função quando associa a cada elemento de A um único elemento de B. O domínio de f é o conjunto A, o contra-domínio de f é o conjunto B e a imagem de f é o subconjunto de B formado por todos os elementos que estão em correspondência com os elementos de A. CONJUNTOS 1 - Noções Básicas Classificações a) sobrejetora: conjunto-imagem = contradomínio. b) injetora: se x1,x2 ∈A, com x1≠x2, então f(x1)≠f(x2). c) bijetora: função injetora e sobrejetora d) função par: f(x) = f(-x) e) função ímpar: f(x) = -f(-x) obs: existem funções que não são nem pares nem ímpares. Conjunto: é uma coleção de elementos. a) vazio: não possui elementos b) unitário: possui um único elemento c) universo: conjunto que possui todos os elementos Relação de pertinência: se x é um elemento do conjunto A ⇒ x ∈ A . Caso contrário, x ∉ A . Função composta: chama-se função composta, ou função de uma função, à função obtida substituindo-se a variável independente x por uma outra função. Subconjunto: se todos os elementos de um conjunto A pertencem a um conjunto B então A é subconjunto de B, ou seja, A ⊂ B (A está contido em B). Operações com conjuntos: a) união: A ∪ B = { x, x ∈ A ou x ∈ B} b) intersecção: A ∩ B = { x, x ∈ A e x ∈ B} c) diferença: A − B = { x, x ∈ A e x ∉ B} Função inversa: se f:A→B é uma função bijetora, então existe uma função f-1:B→A tal que se f(x)=y ⇒ f-1(y)=x. Obs: para determinar a função inversa, escreve-se y = f(x), e troca-se x por y e y por x na expressão. Isolando-se y obtemos então a expressão da função inversa de f. Exemplo:Sendo f(x) = 3x + 6 e g(x) = log(x) − 1 encontre as inversas. y = 3x + 6 y = log(x) − 1 x = 3y + 6 x = log(y) − 1 3y = x − 6 log(y) = x + 1 1 y = 10 x +1 y = x−2 3 g−1(x) = 10 x +1 1 −1 f (x) = x − 2 3 Complementar: se A ⊂ B então o complementar de A com relação à B é o conjunto C B = B − A . A O número de elementos da união de dois conjuntos pode ser obtido pela seguinte relação: n( A ∪ B) = n( A ) + n(B) − n( A ∩ B) Conjunto das partes: dado um conjunto A, o conjunto das partes de A, P(A), é o conjunto de todos os possíveis subconjuntos de A. Se A possui n elementos, então P(A) possui 2n elementos. 2 – Conjuntos Numéricos Números naturais: N = {0, 1, 2, 3, ...} Função composta com a inversa: se f é uma função inversível então f f −1(x) = x. Números inteiros: Z = {..., -2, -1, 0, 1, 2, 3, ...} Números racionais: Q = {a/b, com a,b ∈ Z e b ≠ 0} Obs: o conjunto dos números racionais é formado por todas as frações e por dízimas periódicas. Números irracionais: são todos os números que não podem ser escritos como uma fração de dois números inteiros. É o conjunto I. Obs: todas as dízimas não-periódicas são irracionais. Números reais: R = {x, x é racional ou x é irracional}. 1
  • 2. (19) 3251-1012 www.elitecampinas.com.br AFA 2011/2012 – RESUMO TEÓRICO – MATEMÁTICA 4- Função exponencial FUNÇÕES E EQUAÇÕES 1- Função do 1o grau Definição: f(x) = ax, onde a é constante positiva. Definição: f(x) = a.x + b, com a ≠ 0. Seu gráfico sempre é uma reta. a) a > 1 f é crescente x2>x1 ⇒ y2>y1 Imagem = IR+ b) 0<a<1 Função decrescente f é decrescente x2>x1 ⇒ y2<y1 Imagem = IR+ Função crescente Zero da função do 1o grau: valores onde f(x) = 0. −b ax + b = 0 ⇒ x = a Equação exponencial: são equações que possuem termos com expoentes. Observe que a equação ax = 0 não tem solução, isto é, a função exponencial não possui raiz. a x > 0 ∀x ∈ o 2- Função do 2 grau Definição: f(x) = ax 2 + bx + c , com a ≠ 0. Seu gráfico é uma parábola. 5- Função logaritmo Logaritmo: se a > 0, a ≠ 1 e b > 0 então loga b = x ⇔ a x = b . Conseqüência lógica: aloga b = loga ab = b Definição: f(x) = loga x. a) a>1: f é crescente Imagem = IR Domínio = IR+ Zeros da função do 2o grau: ax2+bx+c=0 Δ = b 2 − 4.a.c x= −b± Δ 2.a b) 0<a<1: Aqui, temos: a) se ∆>0: duas raízes reais (o gráfico de f corta o eixo x em dois pontos distintos). b) se ∆=0: uma raiz real (o gráfico de f tangencia o eixo x) c) se ∆<0: duas raízes complexas conjugadas (o gráfico de f não passa pelo eixo x). ⎛ −b − Δ ⎞ Vértice: ⎜ ; ⎟ ⎝ 2a 4a ⎠ f é decrescente Imagem = IR Domínio = IR+ Função biquadrada: f(x) = ax 4 + bx 2 + c ⇒ f(x) = ay 2 + by + c | y = x 2 Propriedades dos logaritmos 3- Função modular 1) loga (b.c) = loga b + loga c Definição: f(x) = x 2 = x 2) logan bm = m .loga b n 4) loga b = logc b logc a 5) loga b = loga c ⇔ b = c ⎛b⎞ 3) loga ⎜ ⎟ = loga b − loga c ⎝c⎠ Quantidade de algarismos: tomando-se um número aleatório b com n algarismos, temos que: 10n-1 ≤ b < 10n log(10n-1) ≤ log(b) < log(10n) n - 1 ≤ log(b) < n n ≤ log(b) + 1 < n + 1 Assim, sendo c a parte inteira do log(b): n = c + 1. ⎧ x, x ≥ 0 f ( x) = ⎨ ⎩− x , x < 0 Equação modular: uma equação modular é uma equação do tipo f ( x ) = g( x ) , onde f(x) e g(x) são funções. Para resolver tais equações devemos estudar o sinal de f e aplicar a definição de módulo: ⎧f(x), quando f(x) ≥ 0 f(x) = ⎨ ⎩− f(x), quando f(x) < 0 Equação logarítmica: equação do tipo loga f ( x ) = g( x ) . Deve ser resolvida a partir das propriedades de logaritmos. Observação: resolver uma equação é o mesmo que encontrar os zeros de uma função. Normalmente, as equações são mistas, ou seja, são misturas de várias funções diferentes, o que torna difícil montar um modo de resolução específico para cada equação. ⎧f(x) = g(x), quando f(x) ≥ 0 f(x) = g(x) ⇒ ⎨ ⎩−f(x) = g(x), quando f(x) < 0 Inequação modular: sendo a ≥ 0 : f(x) < a ⇔ −a < f(x) < a f(x) > a ⇔ f(x) < −a ou f(x) > a 2
  • 3. (19) 3251-1012 www.elitecampinas.com.br AFA 2011/2012 – RESUMO TEÓRICO – MATEMÁTICA Inequações produto e quociente: são inequações que envolvem o produto e/ou quociente de funções. É preciso montar um quadro de estudo de sinais das funções envolvidas. Ex: Sejam a,b,c,x1,x 2 ,x 3 ,x 4 ∈ ; a,b > 0; c < 0; x1 < x 2 < x3 < x 4 ; INEQUAÇÕES Inequação do 2º grau: f(x) = ax 2 + bx + c , com a ≠ 0 f(x) < 0, ∀x ∈ f(x) > 0, ∀x ∈ f(x) ≤ 0, ∀x ∈ f(x) ≥ 0, ∀x ∈ f(x) < 0, ∀x ∈ [ −∞,x1] U [x 2 , +∞] a<0 a>0 a<0 a>0 ∆<0 ∆=0 a<0 f(x) = a.(x − x1 ) , g(x) = b.(x − x 2 ).(x − x 3 ) , h(x) = c.(x − x1 ).(x − x 4 ) q(x) = e f(x).g(x) h(x) x 1 - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + f(x) > 0, ∀x ∈ [x1,x2] f(x) > 0, ∀x ∈ [ −∞,x1] U [x 2 , +∞] f(x) < 0, ∀x ∈ [x1,x2] ∆>0 a>0 f(x) g( x ) x2 x3 ++++++++++++ ---------- +++++++++++ h( x ) x1 x4 - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - Δ<0 f ( x ).g( x ) h( x ) q( x ) = + a<0 x3 x1 x4 x2 ++++++++++++ ----------- ++++++ ------ _ a>0 Pelo quadro de sinais acima, sabemos que: • x ∈ ( −∞,x1 ) ∪ (x1,x 2 ) ⇔ q(x) > 0 • a>0 a>0 + + q(x) não está definida em x1 e x4 Inequações exponenciais e logarítmicas: a x > an ⇔ x > n se a > 1: loga f(x) > loga g(x) ⇔ f(x) > g(x) > 0 _ _ x ∈ {x 2 ,x 3 } ⇔ q(x) = 0 • Δ=0 x ∈ (x 3 ,x 4 ) ⇔ q(x) < 0 • loga f(x) > k ⇔ f(x) > ak e loga f(x) < k ⇔ 0 < f(x) < ak se 0 < a < 1: Δ>0 loga f(x) > k ⇔ 0 < f(x) < ak e loga f(x) < k ⇔ f(x) > ak a<0 + _ a>0 + x2 _ x1 a x > an ⇔ x < n loga f(x) > loga g(x) ⇔ 0 < f(x) < g(x) x1 _ SEQÜÊNCIAS + 1- Progressão aritmética x2 Definição: seqüência na qual a diferença entre dois termos consecutivos é sempre constante. Termo geral: a n = a1 + (n − 1).r Obs: generalizando para uma equação polinomial de grau n, ao percorremos os valores possíveis de x, temos que em toda raiz de multiplicidade ímpar há alteração do sinal da função, enquanto em raízes de multiplicidade par não há alteração do sinal. Inequação modular: se a ≥ 0 : se a<0: Soma dos n primeiros termos: S n = (a1 + a n ).n 2 2- Progressão geométrica f(x) > a ∀x ∈ Definição: seqüência na qual o quociente entre dois termos consecutivos é sempre constante. f(x) < a ⇔ −a < f(x) < a Termo geral: a n = a1qn−1 f(x) > a ⇔ f(x) < −a ou f(x) > a Soma dos n primeiros termos: S n = a1(1 − qn ) 1− q a1 , onde, |q| < 1 1− q Dica: representar os termos de uma PA como ..., x − r,x,x + r ,... ou Soma de uma PG infinita: ..., x − r r , x + ,... 2 2 e de S= uma PG como x ..., ,x,xq ,... q ou x. q x. q , x. q , x. q.q ,... pode facilitar a resolução de questões q2 q de geometria e polinômios onde alguns dados formam seqüências. ..., Somatório e Produtório: n ∑a i =1 3 i = a1 + a2 + a3 + ... + an n ∏a i =1 i = a1.a2 .a3 .....an
  • 4. (19) 3251-1012 www.elitecampinas.com.br AFA 2011/2012 – RESUMO TEÓRICO – MATEMÁTICA MATRIZES Definição: Uma matriz m x n é uma tabela de m.n números dispostos em m linhas e n colunas. Se m = n, a matriz é dita matriz quadrada de ordem n. Um elemento na i-ésima linha e na j-ésima coluna é indicado por aij . Assim, uma matriz Am x n é apresentada como: ⎛ a11 a12 ⎜ a a22 A = ⎜ 21 ⎜ ⎜ ⎜a ⎝ m1 am 2 C 0 ⎞ ⎛ 15 ⎞ ⎛ 4 ⎛ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ A = ⎜ 37 500!⎟ , B = ⎜ −23 ⎟ , C = ⎜ 2 − 1 ⎜ ⎝ ⎜1 − i π ⎟ ⎜ e2 ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ têm tamanhos n cij = ∑ aik ⋅ bkj = ai1 ⋅ b1 j + ai 2 ⋅ b2 j + k =1 ⎛2 ⎜ 0⎞ ⎛ 7 −3 ⎞ ⎟ −2 ⎟ e B = ⎜ ⎟ , então: ⎝2 1 ⎠ ⎜ −1 4 ⎟ ⎝ ⎠ Exemplo: Se A = ⎜ 3 ⎧m = n ⎪ ⇔ ⎨p = q ⎪a = b , ∀i, j ij ⎩ ij 2 ⋅ ( −3) + 0 ⋅ 1 ⎞ ⎛ 14 −6 ⎞ ⎛2 0⎞ ⎛ 2⋅7 + 0⋅2 ⎜ ⎟ ⎛ 7 −3 ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ A ⋅ B = ⎜ 3 −2 ⎟ ⋅ ⎜ ⎟ = ⎜ 3 ⋅ 7 + (−2) ⋅ 2 3 ⋅ (−3) + (−2) ⋅ 1⎟ = ⎜17 −11⎟ ⎜ −1 4 ⎟ ⎝ 2 1 ⎠ ⎜ (−1) ⋅ 7 + 4 ⋅ 2 ( −1) ⋅ (−3) + 4 ⋅ 1⎟ ⎜ 1 7 ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ Por outro lado, o produto B ⋅ A não está definido, uma vez que o número de colunas de B não é igual ao número de linhas de A. Exemplo: As matrizes P e Q abaixo, ambas quadradas de ordem 3, são iguais para todo valor real de x. 1 ⎛ ⎞ − sen 2 x + cos 2 x ⎟ ⎛ 20 ⎜1 2 ⎜ ⎜ ⎟ ⎟ e Q=⎜ 6 P = ⎜ 3! |1 − 2 | 1 ⎜ ⎜ ⎟ ⎜ 8 ⎜ 23 − 1 − 5 ⎟ | 5x | ⎝ ⎜ ⎟ 2 ⎝ ⎠ −1 log 9 3 2 −1 2 Matriz Nula: A matriz nula de tamanho m x n é a matriz que tem zeros em todas as suas entradas. 1 ⎞ ⎟ tg 45° ⎟ ⎟ 5x ⎟ ⎠ ⎛0 0 0⎞ ⎟. ⎝0 0 0⎠ Exemplo: A matriz nula 2 x 3 é ⎜ Matriz Identidade: A matriz identidade de ordem n é a matriz quadrada n x n que tem o número um em sua diagonal principal e zero em todas as outras entradas. Adição de matrizes: Dadas duas matrizes A e B, de mesmo tamanho m x n, definimos a soma A + B como sendo outra matriz, também de tamanho m x n, cujos termos são a soma dos termos correspondentes das matrizes A e B. Assim: ⎛ a11 a12 ⎜ a a22 A + B = ⎜ 21 ⎜ ⎜ ⎜a ⎝ m1 am 2 ⎛ a11 + b11 a12 + b12 ⎜ a +b a22 + b22 = ⎜ 21 21 ⎜ ⎜ ⎜a + b ⎝ m1 m1 am 2 + bm 2 Exemplo: Sejam a1n ⎞ ⎛ b11 b12 ⎟ ⎜ a2 n ⎟ ⎜ b21 b22 + ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ amn ⎟ ⎜ bm1 bm 2 ⎠ ⎝ ⎛1 0 0⎞ ⎜ ⎟ Exemplo: A matriz identidade de ordem 3 é ⎜ 0 1 0 ⎟ . ⎜0 0 1⎟ ⎝ ⎠ b1n ⎞ ⎟ b2 n ⎟ = ⎟ ⎟ bmn ⎟ ⎠ Matriz Inversa: Dizemos que uma matriz quadrada A, de ordem n, admite inversa, ou é inversível, quando existe uma outra matriz B, também quadrada de ordem n, tal que A ⋅ B = B ⋅ A = I n , onde In denota a matriz identidade de ordem n. Quando tal matriz B existe, ela é dita matriz inversa de A e denotada por B = A–1. a1n + b1n ⎞ ⎟ a2 n + b2 n ⎟ ⎟ ⎟ amn + bmn ⎟ ⎠ ⎛1 A=⎜ ⎜ −2 ⎝ π ⎞ ⎛ 7 5−π ⎞ ⎟ ⎟,B=⎜ ⎜ −4 ⎟ 5⎠ 20 ⎟ ⎝ ⎠ +ain ⋅ bnj Em outras palavras, o elemento da matriz produto C, na i-ésima linha e na j-ésima coluna, é obtido multiplicando-se os elementos correspondentes na i-ésima linha da matriz A e na j-ésima coluna da matriz B, e depois somando esses n produtos. 0 ⎞ ⎛4 ⎟ 37 1 − i ⎞ 500!⎟ ⇔ AT = ⎜ ⎜ 0 500! π ⎟ ⎟ ⎝ ⎠ π ⎟ ⎠ Igualdade entre matrizes: Duas matrizes são iguais quando têm o mesmo número de linhas, o mesmo número de colunas, e seus termos correspondentes são iguais. Assim: Am x n = Bp x q π ⎞ Produto de duas matrizes: Dadas duas matrizes A e B, sendo A de tamanho m x n, e B de tamanho n x p (ou seja, o número de colunas de A deve ser igual ao número de linhas de B), definimos o produto A.B como sendo uma matriz de tamanho m x p (ou seja, com o número de linhas de A e o número de colunas de B), onde cada elemento do produto C = A.B é dado por: ⎞ −17 2 + 6i ⎟ ⎟ ⎠ Matriz Transposta: Dada uma matriz A, de tamanho m x n, definimos a matriz transposta de A, representada por AT, como a matriz de tamanho n x m, obtida de A transformando suas m linhas em colunas, ou de modo equivalente, suas n colunas em linhas. ⎛ 4 ⎜ Exemplo: A = ⎜ 37 ⎜1 − i ⎝ ⎟ ⎟ λ ⋅ amn ⎟ ⎠ ⎛ 4 4π ⎞ e a matriz ⎟ , então 4 ⋅ A = ⎜ ⎟ ⎜ −8 4 5 ⎟ ⎟ 5⎠ ⎝ ⎠ ⎛ −1 −π ⎞ oposta a A é a matriz A = ⎜ . ⎜ 2 − 5⎟ ⎟ ⎝ ⎠ ⎛1 ⎜ −2 ⎝ Exemplo: Se A = ⎜ abaixo 3 2 λ ⋅ a1n ⎞ ⎟ λ ⋅ a2 n ⎟ Em particular, a matriz (–1).A é dita matriz oposta a A e representada por – A. a1n ⎞ ⎟ a2 n ⎟ ⎟ ⎟ amn ⎟ ⎠ Exemplo: As matrizes A, B e respectivamente, 3 x 2, 3 x 1 e 1 x 4. a1n ⎞ ⎛ λ ⋅ a11 λ ⋅ a12 ⎟ ⎜ λ ⋅ a21 λ ⋅ a22 a2 n ⎟ ⇒λ⋅A=⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎜λ ⋅ a λ ⋅ am 2 amn ⎟ m1 ⎠ ⎝ ⎛ a11 a12 ⎜ a a22 A = ⎜ 21 ⎜ ⎜ ⎜a ⎝ m1 am 2 ⎛ ⎜ ⎜ ⎜ Exemplo: As matrizes A = ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ .Então, 5 ⎞ ⎛8 A+ B =⎜ ⎜ −6 3 5 ⎟ ⎟ ⎝ ⎠ 1 2 3 2 0 − 3 2 1 2 0 ⎛ 1 ⎞ 0⎟ ⎜ ⎜ 2 ⎟ ⎜ ⎟ 3 0⎟ e B = ⎜ − ⎜ 2 ⎟ ⎜ 3⎟ ⎜ 0 ⎟ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ ⎛1 0 0⎞ ⎜ ⎟ são inversas uma da outra, pois A ⋅ B = B ⋅ A = ⎜ 0 1 0 ⎟ = I 3 . ⎜0 0 1⎟ ⎝ ⎠ Multiplicação de uma matriz por um número: Dados um número λ e uma matriz A, de tamanho m x n, definimos o produto λ.A como sendo outra matriz, também de tamanho m x n, onde cada termo é o produto do número λ pelo elemento correspondente da matriz A. Assim: 4 3 2 1 2 0 ⎞ 0⎟ ⎟ ⎟ 0⎟ ⎟ 1⎟ ⎟ 3⎟ ⎠
  • 5. (19) 3251-1012 www.elitecampinas.com.br AFA 2011/2012 – RESUMO TEÓRICO – MATEMÁTICA DETERMINANTES SISTEMAS LINEARES Menor complementar: chamamos de menor complementar relativo a um elemento aij de uma matriz M, quadrada e de ordem n>1, o determinante Dij , de ordem n - 1, associado à matriz obtida de M quando suprimimos a linha e a coluna que passam por aij. Sistemas lineares: são sistemas de equações onde o maior expoente é 1: ⎧a11 x1 + a12 x2 + ... + a1n xn = b1 ⎪a x + a x + ... + a x = b ⎪ 21 1 22 2 2n n 2 ⎨ ⎪ ⎪am1 x1 + am 2 x2 + ... + amn xn = bm ⎩ Cofator ou complemento algébrico: número relacionado com cada elemento aij de uma matriz quadrada de ordem n dado por Aij = (-1)i+j .Dij. Teorema de Laplace: O determinante de uma matriz M, de ordem n≥2, é a soma dos produtos de uma fila qualquer (linha ou coluna) pelos respectivos cofatores. A solução de um sistema linear é uma n-upla (r1, r2, ..., rn) que satisfaz as m equações acima. Forma matricial Cálculo do determinante para ordens 1 e 2 A = (a ) ⇒ det A = a = a ⎛ a11 ⎜ ⎜ a21 ⎜ ⎜ ⎜a ⎝ m1 a b ⎛a b⎞ A=⎜ ⎜ c d ⎟ ⇒ det A = c d = ad − bc ⎟ ⎝ ⎠ Cálculo do determinante para ordem 3 (Regra de Sarrus) I - Repetem-se as duas primeiras colunas (ou linhas); II - Multiplicam-se os elementos com direções iguais à da diagonal principal, atribuindo a estes produtos sinais positivos; III - Multiplicam-se os elementos com direções iguais à da diagonal secundária, atribuindo a estes produtos sinais negativos; IV - A soma algébrica de todos os produtos obtidos corresponde ao determinante procurado. A= − + + ... ... am 2 ... a1n ⎞⎛ x1 ⎞ ⎛ b1 ⎞ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ a2 n ⎟⎜ x2 ⎟ ⎜ b2 ⎟ ⎟⎜ ⎟ = ⎜ ⎟ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ amn ⎟⎜ xn ⎟ ⎜ bn ⎟ ⎠⎝ ⎠ ⎝ ⎠ Sistema Homogêneo: o sistema é chamado homogêneo quando b1=b2=...=bn=0. Classificação de sistemas lineares a) possível e determinado: só possui 1 solução; b) possível e indeterminado: possui infinitas soluções; c) impossível: não possui soluções. Obs: se m≠n, o sistema jamais será possível e determinado. ⎡a b c ⎤ a b c a b ⎢ ⎥ ⎢d e f ⎥ ; d e f d e ⇒ ⎢g h i ⎥ g h i g h ⎣ ⎦ − − a12 a22 Sistema de Cramer (ou Normal) É todo aquele em que a matriz incompleta dos coeficientes A’ é quadrada (m = n) e também det A’ ≠ 0 (D ≠ 0) + Regra de Cramer: Todo sistema normal é possível admitindo uma e só uma solução, ⇒ det A = aei + bfg + cdh - bdi - afh - ceg Di , onde Di é o determinante da matriz obtida pela D substituição da i-ésima coluna pela coluna dos termos constantes. dada por: α i = Propriedades 1) somente as matrizes quadradas possuem determinantes. 2) det(A) = det(At). Sistemas equivalentes: sistemas que possuem o mesmo conjuntosolução. 3) o determinante que tem todos os elementos de uma fila iguais a zero, é nulo. Propriedades: 1) trocando de posição as equações de um sistema, obtemos outro sistema equivalente; 2) multiplicando uma ou mais equações de um sistema por um número real K≠0 obtemos um sistema equivalente ao anterior. 4) se trocarmos de posição duas filas paralelas de um determinante, ele muda de sinal. 5) o determinante que tem duas filas paralelas iguais ou proporcionais é nulo. Escalonamento: método para resolver sistemas lineares de qualquer ordem. Para escalonar um sistema adotamos o seguinte procedimento: a) Fixamos como 1º equação uma das que possuem o coeficiente da 1º incógnita diferente de zero. b) Utilizando as propriedades de sistemas equivalentes, anulamos todos os coeficientes da 1ª incógnita das demais equações. c) Repetimos o processo com as demais incógnitas, até que o sistema se torne escalonado. 6) det(A-1) = 1/det A. 7) det(A.B) = det A.det B 8) se A é matriz quadrada de ordem n e k é real então det(k.A) = kn. det A Existência da matriz inversa: Uma matriz A possui inversa se e somente se tem determinante não-nulo. Exemplo de sistema escalonado possível e determinado: ⎧a11x1 + a12 x 2 +...+ a1n x n = b1 ⎪ a 22 x 2 +...+ a 2n x n = b 2 ⎪ ⎨ ................................ ⎪ ⎪ a mn x n = b n ⎩ em que aii ≠ 0 , ∀i , 1 ≤ i ≤ n Observa-se que a matriz incompleta A’ é tal que: ⎡ ⎢ ⎢ det A’ = det ⎢ ⎢ ⎣ a11 a12 ... a1n ⎤ 0 a 22 ... a 2n ⎥ ⎥ = a . a ..... a ≠ 0 11 22 nn .........................⎥ ⎥ 0 0 ... a mn ⎦ Logo o sistema é normal e pela regra de Cramer, (S) é possível e determinado. 5
  • 6. (19) 3251-1012 www.elitecampinas.com.br AFA 2011/2012 – RESUMO TEÓRICO – MATEMÁTICA Grandezas diretamente proporcionais: duas grandezas são diretamente proporcionais quando, aumentando-se ou diminuindo-se uma delas, a outra aumenta ou diminui na mesma proporção. X =K Y APOSTILA DE REVISÃO MATEMÁTICA – FRENTE 2 Grandezas inversamente proporcionais: duas grandezas são inversamente proporcionais quando, aumentando uma delas, a outra diminui na mesma proporção, ou, diminuindo uma delas, a outra aumenta na mesma proporção. X.Y = K MATEMÁTICA BÁSICA 1- Potenciação Definição: seja n um número inteiro diferente de zero. Assim, dado um número real a, temos a n = a × a × ... × a . Regra de três simples direta: uma regra de três simples direta é uma forma de relacionar grandezas diretamente proporcionais. X W X W Y.W =K = ⇒ = ⇒X= Y Z Y Z Z n vezes Propriedades 1) se a ≠ 0 ⇒ a 0 = 1 1 2) a −n = an 5) a n .a m = a n + m 3) (a.b)n = a n .b n 7) (a n )m = a n.m 6) an Regra de três simples inversa: uma regra de três simples inversa é uma forma de relacionar grandezas inversamente proporcionais. = an − m am A.B = K = C.D A.B = C.D ⇒ n an ⎛a⎞ 4) ⎜ ⎟ = ⎝b⎠ bn A C = D B Regra de três composta: regra de três composta é um processo que relaciona grandezas diretamente proporcionais, inversamente proporcionais ou uma mistura dessas situações 2- Radiciação Situação Definição: radiciação é a operação inversa da potenciação. Assim, se 1 2 n é um inteiro tal que n > 1, temos: b n = a ⇒ b = n a Grandeza 1 A1 A2 Grandeza 2 B1 B2 ........... ........... ........... Grandeza n X1 X2 Propriedades Aqui, temos dois casos: 1) se todas as grandezas são diretamente proporcionais à grandeza n, basta resolvermos a proporção: X1 A1.B1.C1.D1..... = X2 A 2.B2.C2.D2..... 2) se algumas das grandezas são inversamente proporcionais à grandeza 1 1) a n = n a n.p 2) n a m.p = a m 3) n a.b = n a .n b 4) mn a = m⋅n a n, basta invertermos a posição dessa grandeza. Suponha, por exemplo, que a grandeza 2 é inversamente proporcional à grandeza n: Racionalização de denominadores: a racionalização de denominadores consiste em transformar um denominador irracional, indicado por um radical, em um denominador racional, sem alterar sua fração. 1) 1 n p = a 2) 3) n n−p 1 n p . a- b 1 = 1 a+ b = a a 1 a n n−p a- b = ⋅ 1 a+ b X1 A1.B2.C1.D1..... = X2 A 2.B1.C2.D2..... 6- Matemática financeira Aqui, j simboliza juros, i simboliza a taxa de juros, t é o tempo, C é o capital aplicado e M é o montante final (capital + juros). n n−p a a a+ b a+ b ⋅ = a+ b ( a) - ( b) a- b a- b 2 = 2 = a- b ( a) - ( b) 2 Juros Simples: somente o capital inicial aplicado rende juros. j = C.i.t M = C + c.i.t = C + j a+ b a−b 2 = a- b a−b Juros Compostos: após cada período, os juros são incorporados ao capital, proporcionando juros sobre juros. M = C.(1 + i) t j = M−C 3- Produtos Notáveis a 2 − b 2 = (a + b)(a − b) BINÔMIO DE NEWTON (a + b) 2 = a 2 + 2.a.b + b 2 Fatorial: Define-se o fatorial de um número natural n de maneira recursiva: (a − b) 2 = a 2 − 2.a.b + b 2 (a + b) 3 = a 3 + 3.a 2 .b + 3.a.b 2 + b 3 3 3 2 2 (a − b) = a − 3.a .b + 3.a.b − b ⎧0! = 1 ⎨ ⎩n ! = n ⋅ (n − 1)!, n ≥ 1 3 Assim, n! = n ⋅ (n − 1) ⋅ a 3 − b 3 = (a − b)(a 2 + ab + b 2 ) 3 3 2 2 ⋅ 3 ⋅ 2 ⋅1 . a + b = (a + b)(a − ab + b ) Exemplo: 5! = 5 ⋅ 4 ⋅ 3 ⋅ 2 ⋅ 1 = 120 . 4- Aritmética Número binomial: Dados dois números naturais n e k, definimos o Teorema fundamental da aritmética: todo número inteiro pode ser decomposto como produto de seus fatores primos. número binomial ⎜ ⎟ = ⎨ k !(n − k )! ⎛n⎞ ⎝k⎠ Máximo divisor comum: maior número inteiro que divide simultaneamente uma série de números dados. Mínimo múltiplo comum: menor número que é múltiplo simultaneamente de uma série de números dados. ⎛ 3⎞ ⎝ 5⎠ ⎧ ⎪ ⎪0, ⎩ ⎛ 4⎞ ⎝ 2⎠ Exemplo: ⎜ ⎟ = 0 e ⎜ ⎟ = Propriedade: a.b = mdc(a; b).mmc (a; b) ⎛n⎞ ⎝k⎠ ⎛n ⎞ ⎝ p⎠ n! , se n ≥ k se n < k 4! =6 2!(4 − 2)! Propriedade: ⎜ ⎟ = ⎜ ⎟ ≠ 0 ⇒ k = p 5- Regra de Três 6 ou k + p = n
  • 7. (19) 3251-1012 www.elitecampinas.com.br AFA 2011/2012 – RESUMO TEÓRICO – MATEMÁTICA Triângulo de Pascal: Colocando-se os números binomiais não-nulos de maneira organizada, segundo a qual os binomiais de mesmo termo superior estão na mesma linha, e os binomiais de mesmo termo inferior estão na mesma coluna, formamos o triângulo de Pascal. 1 1 1 1 2 1 1 3 3 1 1 4 6 4 1 Combinações: Faz distinção apenas em relação à natureza dos elementos, mas não leva em conta a ordem em que os mesmos são dispostos no problema. ⎛n⎞ n! Cn , k = ⎜ ⎟ = k ⎠ k !(n − k )! ⎝ Exemplo: O número de maneiras de escolher 2 alunos dentre os 40 ⎛ 40 ⎞ presentes em uma sala de aula é dado por ⎜ ⎟ = 780 ⎝2 ⎠ PROBABILIDADE Relação de Stifel: Se somarmos dois termos consecutivos numa mesma linha do triângulo de Pascal, o resultado dessa adição é o número binomial imediatamente abaixo da segunda parcela, ou seja, Definição: A probabilidade de um evento E ocorrer é a razão entre o número de casos favoráveis e o número de casos possíveis. N p( E ) = F NP ⎛n ⎞ ⎛ n ⎞ ⎛ n +1 ⎞ ⎜ ⎟+⎜ ⎟=⎜ ⎟ ⎝ p ⎠ ⎝ p + 1⎠ ⎝ p + 1 ⎠ Como 0 ≤ N F ≤ N P , temos que 0 ≤ p( E ) ≤ 1 . Esta relação nos dá um método extremamente rápido e eficiente para construir o triângulo de Pascal até a linha desejada. Exemplo: Ao lançarmos um dado com seis faces, vamos denotar os seguintes eventos: A – sair o número 2; B – sair um número ímpar; C – sair o número 7; D – sair um número menor que 10. 1 1 Então: p ( A) = , p ( B ) = , p(C ) = 0 e p ( D ) = 1 6 2 Propriedade: A soma dos elementos da n-ésima linha do triângulo é igual a 2n, ou seja, vale a identidade: n ⎛n⎞ ⎛n⎞ ⎛n⎞ ⎛ n⎞ ∑ ⎜ k ⎟ = ⎜ 0 ⎟ + ⎜1 ⎟ + + ⎜ n ⎟ = 2n k =0 ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ Binômios de Newton: são todas as potências da forma ( a + b) n , com n natural. Evento União: A probabilidade do evento união de dois eventos, A e B, é dada por p( A ∪ B) = p ( A) + p ( B) − p ( A ∩ B) . ⎛n⎞ (a + b) = ∑ ⎜ ⎟ a n − k b k k =0 ⎝ k ⎠ n n ⎛3⎞ ⎝0⎠ ⎛3⎞ ⎝0⎠ ⎛3⎞ ⎝ 0⎠ A ⎛3⎞ ⎝ 0⎠ Exemplo: ( a + b)3 = ⎜ ⎟ a 3b 0 + ⎜ ⎟ a 2b1 + ⎜ ⎟ a1b 2 + ⎜ ⎟ a 0b3 = B a 3 + 3a 2b + 3ab 2 + b3 ⎛n⎞ ⎝k ⎠ Termo geral do binômio: Tk +1 = ⎜ ⎟ a n − k b k S Quando p( A ∩ B) = 0 , temos que p( A ∪ B) = p ( A) + p ( B) , e nesse caso dizemos que os eventos A e B são disjuntos ou mutuamente exclusivos. Exemplo: Se queremos o terceiro termo do desenvolvimento de (a + b) 4 , fazemos k = 2 nessa fórmula para obter ⎛ 4⎞ T3 = ⎜ ⎟ a 4 − 2b 2 = 6a 2b 2 ⎝ 2⎠ Exemplo: No lançamento de um dado de seis faces, seja A o evento “número primo” e B o evento “número par”. Temos que A = {2,3,5} e ANÁLISE COMBINATÓRIA B = {2, 4,6} , de modo que A ∩ B = {2} . Assim, a probabilidade do 1 1 1 5 evento união é p ( A ∪ B ) = p ( A) + p ( B ) − p ( A ∩ B ) = + − = . 2 2 6 6 Permutações: Pn = n! Probabilidade do Evento Complementar: Se um evento E tem probabilidade p ( E ) de ocorrer, então seu evento complementar, Exemplo: O número de anagramas da palavra UNICAMP é 7! = 5040. Permutações circulares: denotado por E C , ocorre com probabilidade p ( E C ) = 1 − p ( E ) . Pn = (n − 1)! Exemplo: Refazendo o exemplo anterior de outro modo, considere o evento E em que o número que sai no dado não é nem primo nem par. Temos que E = {1} , e A ∪ B = E C , logo: Exemplo: O número de maneiras distintas de dispor sete pessoas numa mesa circular é (7 – 1)! = 720 Permutações com elementos repetidos: Pn a ,b , = p( A ∪ B) = p( E C ) = 1 − p( E ) = 1 − n! a !b! Probabilidade Condicional: É a probabilidade de ocorrer um certo evento A, sabendo já ter ocorrido um outro evento B, ou seja, é a probabilidade de ocorrer o evento A, dado que ocorreu B. Exemplo: O número de anagramas da palavra MACACA é: P63,2 = 6! = 60 3!2! Arranjos: Faz distinção tanto em relação à ordem quanto em relação à natureza dos elementos do conjunto. An , k = n! (n − k )! Exemplo: A quantidade de números de três algarismos que podemos formar com os elementos do conjunto {1, 3, 5, 7, 9} é 1 5 = 6 6 5! = 60 (5 − 3)! 7
  • 8. (19) 3251-1012 www.elitecampinas.com.br AFA 2011/2012 – RESUMO TEÓRICO – MATEMÁTICA Essa probabilidade é denotada por p( A | B ) , e vale: p( A | B) = GEOMETRIA ANALÍTICA p( A ∩ B) p( B) Distância de dois pontos y Exemplo: Ao lançarmos um dado de seis faces, a probabilidade de obtermos o número 2 (evento A), sabendo que saiu um número par (evento B) é: B yB d 1 p( A ∩ B) 6 1 p( A | B) = = = . 1 3 p( B) 2 yB − y A A yA x) + ( y ) 2 xB B yB yM yA M ⎛ x + xA y B + y A ⎞ M = ( xM , y M ) = ⎜ B , ⎟ 2 ⎠ ⎝ 2 A x xA xB xM Equações da reta y ax + by + c = 0 (eq. geral) B yB y − y A = m. ( x − x A ) y = m.x + q (eq. reduzida) A yA q x θ Ensaios de Bernoulli: Se um evento E tem probabilidade p de acontecer num determinado experimento, então ao realizarmos n experimentos idênticos, todos nas mesmas condições, a probabilidade de que o evento E ocorra exatamente k vezes é dada por: ⎧ x = x A + αt (eq. paramétrica) ⎪ ⎨ ⎪ y = y A + βt ⎩ xB xA p ( A ∩ B ) = p ( A) ⋅ p ( B) . m: coeficiente angular P ( x0 , y0 ) Exemplo: Ao lançar um dado de seis faces três vezes seguidas, a probabilidade de que o número 6 saia exatamente uma vez é dada por r ( ax + by + c = 0 ) d P ,r = Exemplo: Ao lançarmos um dado de seis faces três vezes seguidas, a probabilidade de que o número 6 saia pelo menos uma vez pode ser calculada de duas maneiras. A primeira é pensar que o número 6 sai pelo menos uma vez quando ele sai exatamente em uma das três vezes, ou quando ele sai exatamente em duas das três vezes, ou quando ele sai nos três lançamentos. Assim teríamos: 1 3 yB − y A β = xB − x A α q: coeficiente linear . 2 25 ⎛5⎞ ⋅⎜ ⎟ = 72 ⎝6⎠ 2 m = tg ( θ ) = Distância de Ponto a Reta ⎛n⎞ k n−k ⎜ ⎟ ⋅ p ⋅ (1 − p ) ⎝k ⎠ 2 2 y Independência de Eventos: Quando o evento A independe da ocorrência do evento B, dizemos que A e B são eventos independentes. Nesse caso, temos p ( A | B) = p ( A) , e portanto ax0 + by0 + c a 2 + b2 Posição relativa entre retas: - Retas paralelas: r s 0 ⎛ 3⎞ ⎛ 1 ⎞ ⎛ 5 ⎞ ⎛ 3 ⎞ ⎛ 1 ⎞ ⎛ 5 ⎞ ⎛ 3⎞ ⎛ 1 ⎞ ⎛ 5 ⎞ 91 ⎜ ⎟⋅⎜ ⎟ ⋅⎜ ⎟ + ⎜ ⎟⋅⎜ ⎟ ⋅⎜ ⎟ + ⎜ ⎟ ⋅⎜ ⎟ ⋅⎜ ⎟ = 1 ⎠ ⎝ 6 ⎠ ⎝ 6 ⎠ ⎝ 2 ⎠ ⎝ 6 ⎠ ⎝ 6 ⎠ ⎝ 3⎠ ⎝ 6 ⎠ ⎝ 6 ⎠ 216 ⎝ (r ) ∩ (s ) = ∅ r // s ⇔ mr = ms ⎧mr = ms ⎪ r =s⇔⎨ ⎪q r = q s ⎩ A segunda maneira é pensar no evento complementar. O evento complementar de “sair o número 6 pelo menos uma vez” é o evento “não sair o número 6 nenhuma vez”. A probabilidade deste último é 0 ( 2 Ponto médio 3 1 ⋅ 3 p( A ∩ B) 4 2 p( A | B) = = = 3 1 1 p( B) ⋅ + ⋅1 5 4 2 4 1 + ( yB − y A ) 2 x Exemplo: Tenho três moedas honestas e uma moeda com duas caras. Sorteio, ao acaso, uma dessas quatro moedas e verifico que o resultado é cara. Qual a probabilidade de eu ter sorteado uma das moedas honestas? Chamemos de A o evento sortear uma moeda honesta, e B o evento obter cara no lançamento de uma das moedas. Então: 1 d= ou xB − x A xA Olhando esse resultado sob outro aspecto, isso quer dizer que se já sabemos que saiu um número par, nosso espaço amostral não mais é o conjunto {1, 2, 3, 4, 5, 6}, mas sim o conjunto B = {2, 4, 6}, ou seja, o espaço amostral foi reduzido, e a probabilidade condicional nos indica a chance de obter a face com o número 2 não mais no espaço todo, mas no novo espaço amostral B. ⎛ 3⎞ ⎛ 1 ⎞ ⎜ ⎟⋅⎜ ⎟ ⎝1 ⎠ ⎝ 6 ⎠ ( xB − x A ) d= (r ) ∩ (s ) = r = s - Retas concorrentes (não perpendiculares) 3 ⎛ 3 ⎞ ⎛ 1 ⎞ ⎛ 5 ⎞ 125 . Logo, a probabilidade do evento 216 ⎝ ⎠ ⎝6⎠ ⎝6⎠ 125 91 complementar vale 1 − = 216 216 s dada por ⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟ = 0 θ r ( r ) ∩ ( s ) = {P} tg (θ ) = mr − ms 1 + mr .ms - Retas (concorrentes) perpendiculares s r . 8 ( r ) ∩ ( s ) = {P} r ⊥ s ⇔ mr .ms = −1
  • 9. (19) 3251-1012 www.elitecampinas.com.br AFA 2011/2012 – RESUMO TEÓRICO – MATEMÁTICA Área do triângulo Equações reduzidas – centro em (x0, y0) y A yA S ABC yC C yB B xA xB xA y A 1 1 = xB y B 1 2 xC yC 1 - A1A2 // Ox: - A1A2 // Oy: 2 + a2 ( y − y0 ) a 2 + 2 ( y − y0 ) ( x − x0 ) b - A1A2 // Ox: - A1A2 // Oy: ( x − x0 ) B2 ( −b,0 ) − ( y − y0 ) a 2 2 − ( y − y0 ) 2 =1 b2 ( x − x0 ) b 2 2 =1 PARÁBOLA: Dados um ponto F e uma reta d (F∉d). Uma parábola é o conjunto dos pontos P(x,y) eqüidistantes de F e d. A6 T6 2 a2 T5 A5 d y V ' V = VF = p SP = ST 1 + ST 2 + ST 3 + ST 4 + ST 5 + ST 6 V' Equação Da Circunferência (−p y r ( x − xC ) + ( y − yC ) 2 2 = r2 2,0 ) F ( p 2,0 ) V x e F: foco V: vértice V’F: p – parâmetro e: eixo de simetria Equações reduzidas – centro em (x0, y0) x - e // Ox: ( y − y 0 ) = 2p ( x − x 0 ) 2 xC - e // Oy: ( x − x 0 ) = 2p ( y − y 0 ) 2 Obs: uma equação na forma Ax 2 + Bxy + Cy 2 + Dx + Ey + F = 0 representa uma circunferência de centro E ⎞ ⎛ D ⎜ − 2A , − 2A ⎟ ⎝ ⎠ RECONHECIMENTO DE UMA CÔNICA Dada uma equação do 2o grau redutível à forma e raio (x - x 0 )2 + (y - y 0 )2 D2 + E2 − 4AF r= , desde que A = C ≠ 0, B = 0 e D2 + E2 − 4AF > 0 2A k1 O Elipse de eixo maior horizontal Elipse de eixo maior vertical k1>0 e k2<0 Hipérbole de eixo real horizontal k1<0 e k2>0 Hipérbole de eixo real vertical Rotação de eixos As coordenadas de um ponto P(x,y) após a rotação de eixos de um ângulo θ são dadas por (x`,y`) tais que x = x`.cosθ - y`.senθ y = x`.senθ + y`.cosθ x F1 ( −c,0 ) Circunferência k1>0, k2>0 e k1<k2 c e = <1 a a =1 k1>0, k2>0 e k1>k2 ELIPSE: Dados dois pontos F1 e F2 distantes 2c. Uma elipse de focos em F1 e F2 é o conjunto dos pontos P(x,y) cuja soma das distâncias a F1 e F2 é constante e igual a 2a, com 2a > 2c. y a2 = b2 + c 2 B1 ( b,0 ) a k2 k1 = k 2 CÔNICAS A1 ( −a,0 ) 2 e⊥d A4 yC F2 ( c,0 ) Equações reduzidas – centro em (x0, y0) T4 A3 x O: centro F1, F2: focos A1, A2: vértices e: excentricidade A1A2: eixo real (2a) B1B2: eixo imaginário ou conjugado (2b) F1F2: distância focal (2c) A7 T3 c 2 = a2 + b2 c e = >1 a A 2 ( a,0 ) O c SP = ST 1 + ST 2 + ST 3 + ... + STn A2 A1 ( −a,0 ) F1 ( −c,0 ) Exemplo: T1 =1 B1 ( b,0 ) yA 1 yB 1 = 0 yC 1 Área de polígonos (triangularização de polígonos) Dado um polígono P qualquer, uma triangularização de P é uma divisão de P em n triângulos T1, T2, ..., Tn , desde que: - a união de todos os triângulos é igual ao polígono; e - a intersecção deles, dois a dois, seja vazia, uma reta ou um ponto. T2 2 2 y xA A, B e C estão alinhados se, e somente se xB xC A1 =1 b2 Condição de alinhamento de três pontos A8 2 HIPÉRBOLE: Dados dois pontos F1 e F2 distantes 2c. Uma hipérbole de focos em F1 e F2 é o conjunto dos pontos P(x,y) cujo módulo da diferença das distâncias a F1 e F2 é constante e igual a 2a, com 2a<2c. x xC ( x − x0 ) F2 ( c,0 ) A 2 ( a,0 ) Interpretação de uma equação do 2o grau Dada a eq. geral do 2o grau: Ax2 + 2Bxy + Cy2 + 2Dx + 2Ey + F = 0 é sempre possível eliminar o seu termo retângulo (2Bxy) através de um rotação de eixos de um ângulo θ tal que A=C θ=π/4 A≠C tg 2θ = 2B/(A – C) B2 ( −b,0 ) O: centro F1, F2: focos A1, A2, B1, B2: vértices A1A2: eixo maior (2a) B1B2: eixo menor (2b) F1F2: distância focal (2c) e: excentricidade 9
  • 10. (19) 3251-1012 www.elitecampinas.com.br AFA 2011/2012 – RESUMO TEÓRICO – MATEMÁTICA NÚMEROS COMPLEXOS z6 = −1 = 1.[cos( π) + i.sen( π)] ⎡ ⎤ ⎛ π + 2kπ ⎞ ⎟ + i.sen⎛ π + 2kπ ⎞⎥ ⎟ ⎜ z = 6 1. ⎢cos ⎜ ⎟ ⎟ ⎜ ⎜ ⎟ ⎟ ⎜ 6 ⎠ ⎜ ⎢ ⎝ ⎝ 6 ⎠⎥⎦ ⎣ ⎛ π kπ ⎞ ⎛ π kπ ⎞ ⎟ ⎟ z = cos ⎜ + ⎟ + i.sen⎜ + ⎟ ⎜ ⎜ ⎟ ⎟ ⎜6 ⎜ ⎝ ⎝6 3⎠ 3⎠ Com k = 0, 1, 2, 3, 4, 5 Im(z) Definição: são todos os números na forma z = a + b.i, com a,b ∈ IR e i é a unidade imaginária, com i2 = -1. Também são representados na forma z = (a, b), como um par ordenado de números reais. Obs: se b = 0, o número z é um número real; se a = 0 e b ≠ 0, o número z é chamado imaginário puro. Conjugado: z = a − b.i 1 2 Im(z) 2 Módulo: | z | = a + b Forma trigonométrica: z = z .(cos α + i.sen α ) b Obs: o ângulo α é chamado argumento do número complexo, e é medido a partir do eixo real no sentido anti-horário. P (z = a + bi) |z| θ 0 a π π Re(z) 3 π 3 π π 3 π 3 π 6 Re(z) 3 3 Forma exponencial: z = z .e iα -1 Operações com números complexos Sejam z1 = a + b.i e z2 = c + d.i: z1 z 2 = (ac − bd) + (ad + bc )i z1 + z 2 = (a + c ) + (b + d).i POLINÔMIOS E EQUAÇÕES ALGÉBRICAS z1 z .z = 1 2 z2 z 2 .z 2 z1 − z 2 = (a − c ) + (b − d).i Definição de polinômio: seja n um número natural. Um polinômio de grau n é toda expressão do tipo P( x) = a0 + a1 x + a2 x 2 + ... + an x n , dica: use a propriedade distributiva na multiplicação onde os valores a0, a1, ..., an são constantes. Exemplos: P1( x ) = x − 2 Multiplicação e divisão na forma trigonométrica z1 = z1 (cos α + i.senα ) z 2 = z 2 (cos β + i.senβ) P2 ( x ) = 2 x 2 − 3 x + 1 z 1 .z 2 = z 1 . z 2 .[cos( α + β) + i.sen(α + β)] P3 ( x ) = 2 x 3 − 12 x 2 + 24 x − 16 z1 z1 = .[cos( α − β) + i.sen( α − β)] z2 z2 P4 ( x ) = x 2 − 2 x + 2 P5 ( x ) = x 2 − 2ix − 1 Potenciação e radiciação: se z = |z|.(cos θ+ i. sen θ) e n é um número inteiro então: n z n = z [cos(nθ) + i.sen(nθ)] n z =n Polinômios idênticos: dois polinômios são idênticos quando seus termos correspondentes são iguais. ⎧a = 1 ⎪ Exemplo: ax 3 + bx 2 + cx + d = x 3 − x 2 ⇔ ⎨b = −1 ⎪c = d = 0 ⎩ ⎡ ⎛ θ + 2kπ ⎞⎤ ⎛ θ + 2kπ ⎞ z .⎢cos⎜ ⎟⎥ ⎟ + i.sen⎜ ⎝ n ⎠⎦ ⎝ n ⎠ ⎣ Obs: encontrar a raiz n-ésima de um número complexo z é resolver a equação rn = z. Essa equação é de grau n, logo, possui n raízes. Assim, fazendo k = 0, 1, 2, ..., n - 1 na equação acima, encontramos, para cada k, uma raiz diferente, formando um polígono regular de n lados no plano de Gauss. Exemplos: z3 = −27 = 27. ⎡⎣cos (π) + i.sen(π)⎤⎦ Polinômio identicamente nulo: um polinômio é identicamente nulo quando P(x) = 0, independente do valor de x. Nesse caso, todos os coeficientes de P são nulos. Exemplo: P( x ) = 0 x n + 0 x n −1 + ... + 0 = 0 ⎡ ⎛ π + 2kπ ⎞ ⎟ + i.sen⎛ π + 2kπ ⎞⎤⎥ = 3 ⎡⎢cos⎛ π + 2kπ ⎞ + i.sen⎛ π + 2kπ ⎞⎤⎥ ⎟ ⎟ ⎟ ⎜ ⎜ ⎜ z = 3 27 ⎢cos ⎜ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎜ 3 ⎠ ⎜ ⎜ ⎜ ⎢ ⎢ ⎝ ⎝ 3 ⎠⎥⎦ ⎝ 3 ⎠ ⎝ 3 ⎠⎥⎦ ⎣ ⎣ Equação polinomial ou algébrica: uma equação algébrica é um polinômio igualado a zero, ou seja: Com k = 0, 1, 2 a0 + a1 x + a2 x 2 + ... + an x n = 0 . Im(z) 2π -3 2π 3 π 2π 3 Assim, resolver uma equação algébrica é o mesmo que encontrar as raízes de um polinômio. Teorema fundamental da álgebra: se P(x) é um polinômio de grau n então ele possui n raízes (reais ou complexas), e pode ser fatorado em: 3 P( x) = an ( x − r1 )( x − r2 )...(x − rn ) Re(z) onde r1, ..., rn são as n raízes desse polinômio. Exemplos: P2 ( x ) = 2 x 2 − 3 x + 1 = 2( x − 1)( x − 1 ) 2 P3 ( x ) = 2 x 3 − 12 x 2 + 24 x − 16 = 2( x − 2 )3 3 10
  • 11. (19) 3251-1012 www.elitecampinas.com.br AFA 2011/2012 – RESUMO TEÓRICO – MATEMÁTICA Teorema das raízes complexas: se P(x) é um polinômio com coeficientes reais e o número complexo a + bi é raiz de P(x) então seu conjugado, a – bi, também é raiz. Exemplo: Relembrando o teorema fundamental da álgebra temos: P4 ( x ) = x 2 − 2 x + 2 = ( x − (1 + i ) ) ( x − (1 − i ) ) Teorema das raízes racionais: seja P(x) um polinômio de grau n com coeficientes inteiros. Se P admite uma raiz racional p/q, com p e q primos entre si, então p é divisor de a0 e q é divisor de an. Exemplos: As raízes de P2 ( x ) = 2 x 2 − 3 x + 1 são 1/2 e 1, pertencem a Note que o polinômio P5 ( x ) = x 2 − 2ix − 1 admite x = i como raiz, mas possíveis (-2, -1, 1 e 2) zeram o polinômio, pois suas raízes (1 + i,1 − i) não são racionais. {−1, −1 2,1 2,1} . não admite seu conjugado, ( P5 ( −i ) = −4 ). O Teorema das raízes complexas só é válido para polinômios com coeficientes reais. Relações de Girard Divisão de polinômios: dividir um polinômio P(x) por um polinômio D(x) significa encontrar dois polinômios Q(x) (quociente) e R(x) (resto) que satisfaçam a condição P(x) = Q(x).D(x) + R(x). P( x) a) ax 2 + bx + c = 0 x1 + x 2 = − D(x) R(x) x1 + x 2 + x 3 = − an an−1 a1 an a.a n + an−1 .... 2 2 2 ) − 12x 2 + 24x − 16 por P1(x) -12 -8 24 8 ( = x − 2) . -16 0 Q(x) = 2x 2 − 8x + 8 ⎫ ⎪ 3 2 2 ⎬ ⇒ 2x − 12x + 24x − 16 = (2x − 8x + 8).(x − 2) + 0 R(x) = 0 ⎪ ⎭ b) P4 (x) 1 (= x 2 1 1 ) − 2x + 2 por (x − 1) -2 -1 2 1 Q(x) = x − 1⎫ 2 ⎬ ⇒ x − 2x + 2 = (x − 1).(x − 1) + 1 ⎭ R(x) = 1 Teorema do resto: o resto da divisão de P(x) por (x-a) é igual a P(a). De fato, P3 (2) = 0 e P4 (1) = 1 . Generalizando: Na divisão de P(x) por um polinômio D(x) de grau n podemos obter R(x), de grau n − 1 , utilizando as raízes de D(x) na equação P( x ) = D( x ).Q( x ) + R( x ) . Assim, para o obter os coeficientes a0 ,a1 ,..., an-1 do polinômio R( x ) = a0 + a1x + ... + an −1x n −1 basta resolver ⎧R( x1 ) = P( x1 ) ⎪ ⎪R( x2 ) = P( x2 ) onde x1 ,x2 ,...,xn são raízes de D(x) o sistema linear: ⎨ ⎪ ⎪R( x ) = P( x ) ⎩ n n Exemplo: Da divisão do polinômio P3 ( x ) por ( x 2 − 3 x + 2 ) , de raízes 1 e 2, temos : P3 ( x ) = ( x 2 − 3 x + 2 ) .Q( x ) + R( x ) x = 1 ⇒ P3 ( 1) = 0.Q( 1) + R( 1) x = 2 ⇒ P3 ( 2 ) = 0.Q( 2 ) + R( 2 ) b a x1.x 2 + x1.x 3 + x 2 .x3 = c a x1.x 2 .x 3 = − d a Sendo Sp a soma de todos os possíveis produtos das n raízes p a p. a a n a p a S1 = − n −1 S2 = n − 2 ... Sp = ( −1) . n − p ... Sn = ( −1) O an an an an Exemplos: Encontre Q(x) e R(x) da divisão de: 3 c a c) an x n + an −1xn −1 + ... + a1x + aO = 0 a0 Passo 1: escrever todos os coeficientes ordenadamente, conforme o esquema acima; Passo 2: copia-se o primeiro coeficiente; Passo 3: multiplica-se o primeiro coeficiente pela raiz e soma-se com o segundo coeficiente; Passo 4: faz-se a mesma coisa com o número obtido no passo anterior, até o último coeficiente; Passo 5: o último número obtido é o resto da divisão, enquanto os outros são os coeficientes do polinômio Q(x). ( = 2x x1.x 2 = b) ax 3 + bx 2 + cx + d = 0 Dispositivo prático de Briot-Ruffini: receita de bolo para a divisão de P(x) por (x-a): a) P3 (x) b a Q( x) Nota: Sendo n, d, r e q o grau dos polinômios P(x), D(x), R(x) e Q(x), respectivamente. Temos que r = d − 1 e n = d + q . a Já em P4 ( x ) = x 2 − 2 x + 2 , nenhum dos valores ⎧a + b = −2 ⇒⎨ ⇒ R( x ) = 2 x − 4 ⎩2a + b = 0 11
  • 12. (19) 3251-1012 www.elitecampinas.com.br AFA 2011/2012 – RESUMO TEÓRICO – MATEMÁTICA Triângulo Pontos notáveis APOSTILA DE REVISÃO MATEMÁTICA – FRENTE 3 - Ortocentro(O): encontro das alturas(h). A HC GEOMETRIA PLANA . c Retas paralelas cortadas por uma transversal t a b c e . HA a bB Teorema de Tales b • I bC . C a - Circuncentro(Ci): encontro das mediatrizes(m) e centro do círculo circunscrito ao triângulo b r1 // r2 // r3 r1 B1 r2 B2 A3 . bA . c B A2 C A h A1 hC - Incentro(I): encontro das bissetrizes(b) e centro do círculo inscrita no triângulo ⎧a = d = e = h r // s ⇒ ⎨ ⎩b = c = f = g s a b hA B d f g hB r .H B •O B3 k= r3 A1A 2 B1B2 = A2A3 B2B3 A = A1A 3 mA b . c . mC B1B3 k: constante de proporcionalidade mB • Ci . a B C Ângulos na circunferência A φ C ϕ α θ β = AB - Baricentro (Ba): encontro das medianas(M) que se dividem na razão 2:1. Também conhecido por centro de gravidade do triângulo. AB α =γ = 2 β θ= D B A AB - CD 2 c AB + CD ϕ= 2 • MA a B β: ângulo central Φ: ângulo do segmento α: ângulo inscrito θ: ângulo excêntrico externo φ: ângulo excêntrico interno b MB Ba MC C Semelhança de Triângulos A1 Potência de pontos C2 B G c1 A H . B1 a2 h2 C1 A 2 a1 . B2 c2 ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ Se A = A1, B = B1 e C = C1 ,então os triângulos ABC e A1B1C1 são D E C b2 b1 h1 F AB = AC 2 AB = AD.AE semelhantes de razão k = AD.AE = AF.AG a 2 b 2 c 2 h2 a 2 + b 2 + c 2 = = = = = ... a1 b1 c1 h1 a1 + b1 + c1 (k: razão entre linha homólogas) HC.HG = HD.HE Polígonos Teorema fundamental e Base do triângulo médio A A Soma dos ângulos internos: Sai = 180º.(n − 2) Soma dos ângulos externos: Sae = 360º (polígonos convexos) Número de diagonais: nd = M O n(n − 3) 2 C B Ângulos internos de um polígono regular: ai = 180º.(n − 2) n Obs: Todo polígono regular é inscritível e circunscritível. OP // BC ⇒ ΔABC ~ ΔAOP 12 N P B C ⎧ AM = MB ⇔ ⎨ ⎩ AN = NC ⎧MN // BC ⎪ ⎨ BC ⎪MN = 2 ⎩
  • 13. (19) 3251-1012 www.elitecampinas.com.br AFA 2011/2012 – RESUMO TEÓRICO – MATEMÁTICA Relações Métricas no Triângulo Retângulo b c h m B . n a C ⎧a2 = b2 + c 2 ⎪ 2 ⎪b = a.n ⎪ 2 ⎨c = a.m ⎪b.c = a.h ⎪ ⎪h2 = m.n ⎩ B θ . p= a.h S= 2 a.c.sen(θ) S= 2 b R h Base Média: C S= S= Área do triângulo eqüilátero: S = a+b+c 2 3 4 a.b.c 4R ( a + b + c ) .r 2 AB // MN // CD AM = MC ⇔ AB + CD MN = BM = MD 2 C = 2π r r S = π .r 2 C: comprimento da circunferência = p.r Coroa Circular: 2 R Quadriláteros Trapezóide: quadrilátero que não possui lados paralelos. Paralelogramo: quadrilátero que possui lados opostos paralelos. A D S = p. ( p − a ) . ( p − b ) . ( p − c ) C a ˆ ˆ ˆ ˆ N Retângulo: A = C = 90º ou B = D = 90º M Circunferência, círculo e suas partes: A c Escaleno: AD ≠ BC ˆ ˆ ˆ ˆ Isósceles: AD = BC , A = B e C = D Área do Triângulo r B A A . r S = π . (R 2 - r 2 ) B h . C S = b.h ⎧ AB = CD,AC = BD ⎧ AB // CD ⎪ˆ ˆ ˆ ˆ ⎪ ⇒ ⎨ A = D,B = C,A + B = 180º ⎨ ⎪ AC // BD ⎪ AM = MD,CM = MB ⎩ ⎩ M D b Setor Circular: θ Retângulo: paralelogramo que possui os quatro ângulos congruentes. A. .B C . L . b S= r S = b.h ˆ ˆ ˆ ˆ A = B = C = D = 90º M h L = θr r S= ou 2 θ 360º .π r 2 ; θ em graus L: comprimento do arco AM = BM = CM = DM D Áreas de Figuras Semelhantes: Se, em duas figuras semelhantes, a razão entre as linhas homólogas é igual a k, a razão entre as áreas é igual a k2. Losango: paralelogramo que possui os quatro lados congruentes. A θ r2 B TRIGONOMETRIA M . Trigonometria no triângulo retângulo: S = .h = cateto oposto , hipotenusa cateto adjacente cos seno = hipotenusa AD ⊥ BC tagente = seno = C d . h DM.d 2 AB = AC = BD = CD = D DM Quadrado: paralelogramo que possui os quatro lados e os quatro ângulos congruentes (Retângulo e Losango). A. .B M . S= Trigonometria em um triângulo qualquer: Lei dos Senos a b c = = = 2R ∧ ∧ ∧ sen A sen B senC Lei dos Cossenos 2 AB = AC = BD = CD = ˆ ˆ ˆ ˆ A = B = C = D = 90º AD = BC = d = 2. ∧ a2 = b2 + c2 – 2bc . cos A AD ⊥ BC C . . D cateto oposto cateto adjascente ∧ b2 = a2 + c2 – 2ac . cos B 2 AM = BM = CM = DM = . 2 ∧ c2 = a2 + b2 – 2ab . cos C Trapézio: quadrilátero que possui um par de lados paralelo. 13
  • 14. (19) 3251-1012 www.elitecampinas.com.br AFA 2011/2012 – RESUMO TEÓRICO – MATEMÁTICA Principais relações trigonométricas Esboço: y = cos(x) sen 2α + cos2 α = 1 sen α 1 cos α , cot g α = = tg α = tg α sen α cos α cos sec α = y x 1 1 , sec α = sen α cos α -π -2π • sen(α ± β ) = senα ⋅ cos β ± cosα ⋅ sen.β cos(α ± β ) = cos α ⋅ cos β ∓ senα ⋅ sen.β tg α ± tg β tg (α ± β ) = 1 ∓ tg α ⋅ tg β • −3π 2 −π 2 0 -1 ⎛p±q⎞ ⎛p∓q⎞ sen p ± sen q = 2 ⋅ sen ⎜ ⎟ ⋅ cos ⎜ ⎟ 2 ⎠ ⎝ ⎝ 2 ⎠ ⎛p+q⎞ ⎛ p−q⎞ cos p + cos q = 2 ⋅ cos ⎜ ⎟ ⋅ cos ⎜ ⎟ ⎝ 2 ⎠ ⎝ 2 ⎠ +1 π 2π • π 3π 2 2 x • 5π 2 3π • 4π 7π 2 x Esboço: y = tg(x) y ⎛p+q⎞ ⎛p−q⎞ cos p − cos q = −2 ⋅ sen ⎜ ⋅ sen ⎜ ⎟ 2 ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ 2 ⎠ Arcos e Ângulos: Considerando a circunferência abaixo de centro O e raio R e os pontos A e B, temos: −3π 2 •B O • α • X -π −π X α= • A R 0• π X • X π 3π 2 2 2 • 2π X 5π 2 x . GEOMETRIA ESPACIAL Prismas Ciclo trigonométrico (centro na origem e raio 1): sen(x) Cubo B P2 A’ O d=a 3 P • • x • P1 SL = 4a2 d a ST = 6a2 a a A V = a3 SL: área lateral ST: área total V: volume cos(x) Paralelepípedo reto retângulo d = a 2 + b2 + c 2 B’ Funções trigonométricas: As funções trigonométricas são todas periódicas. As funções básicas, y=sen(x), y=cos(x), y=sec(x) e y=cosec(x) têm período 2π , enquanto as funções básicas y=tg(x) e y=cotg(x) têm período π . c b • -π 3π − 2 x • π π 2 -1 x V = abc Prisma qualquer y −π 2 • ST = 2(ab + ac + bc) SL: área lateral ST: área total V: volume Esboço: y = sen(x) +1 SL = 2a ( b + c ) d a 3π 2 • 2π 5π 2 7π 3π 2 x • aL 4π 9π θ x 2 aL h = aL .sen ( θ ) aL SL = PBase .aL ST = SL + 2SBase V = SBase .h = SBase .aL .sen ( θ ) SL: área lateral ST: área total V: volume PBase: perímetro da base aL: aresta lateral h: altura θ: ângulo entre aL e Base ⎧h = aL ⎪ Prisma reto: θ = 90º ⇒ ⎨ ⎪SL = PBase .h ⎩ 14
  • 15. (19) 3251-1012 www.elitecampinas.com.br AFA 2011/2012 – RESUMO TEÓRICO – MATEMÁTICA Prisma regular: prisma reto, cujas bases são polígonos regulares. SL = 2πRg Sólidos semelhantes São sólidos que possuem lados homólogos (correspondentes) proporcionais. A razão de semelhança k entre esses sólidos é a razão entre dois elementos lineares homólogos. Assim: V = πR h A V h = k 1 = k2 1 = k3 H A2 V2 Cilindro R ST = SL + SB = 2πR (R + g) 2 g Onde: h, A1, V1 – altura, área, volume do menor sólido; H, A2, V2 – altura, área, volume do maior sólido. h = g.sen ( θ ) h cilindro reto: ⎧SL = 2πRh ⎪ θ = 90º ⇒ h = g ⇒ ⎨ ⎪ST = 2πR (R + h ) ⎩ θ Relação de Euler: V – A + F = 2 g: geratriz R: raio da base h: altura θ: ângulo entre geratriz e base Cilindro eqüilátero: h = 2R Piramides ST = SB + SL V= A h O SB .h 3 Pirâmide regular: A 2 = h2 + a 2 SL = p.A . a h: altura O: centro da base A: apótema da pirâmide = altura da face a: apótema da base SB, SL e ST: área da base, lateral e total p: semiperímetro da base Pirâmide regular: a base é um polígono regular e a projeção ortogonal do vértice sobre a base é o centro da mesma. Tetraedros notáveis Tetraedro tri-retângulo ... Tetraedro regular Cone Cone reto g2 = h2 + R2 g SL = πRg h ST = πR (R + g) . R V= πR2h 3 g: geratriz h: altura R: raio da base Cone qualquer: em um cone não reto ( ou oblíquo) não faz sentido falar em geratriz, temos, portanto, apenas a fórmula do volume. πR2h V= 3 Esfera SE = 4πr 2 VE = 4 3 πr 3 15