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Índice
 Exatas Handbook                                      Álgebra Elementar e Conjuntos
                                                      Funções
                                                      Logaritmos
                                                                                                         5
                                                                                                         6
                                                                                                         7
                                                      Trigonometria                                      8
                                                      Progressões                                        14
                                                      Matrizes e Determinantes                           16
                                                      Sistemas Lineares                                  22
                                                      Análise Combinatória                               23
                                                      Binômio de Newton                                  24
                                                      Números Complexos                                  26
                                                      Polinômios                                         29
                                                      Geometria Analítica                                32
                                                      Geometria Espacial                                 39
                                                      Geometria Plana                                    43




      Fernando H. Ferraz


Álgebra Elementar                                     Logaritmos
                                                                                        x
Simbologia                                                              logab = x Û a = b
Ù (e)                          Î (pertence)           onde:
Ú (ou)                         Ï (não pertence)                a, b, x ÎR
| (tal que)                    É (contém)                      a>0ea¹1eb>0
$ (existe)                     É (não contém)
                                                      Decorrências da definição
$ (não existe)                 Ì (contido)
                                                      loga1 = 0 (" 0 < a ¹ 1)
" (qualquer que seja)          Ë (não contido)
                                                      logaa = 1 (" 0 < a ¹ 1)
Æ (vazio)
                                                       logba
                                                      a     = b (0 < a ¹ 1 e b > 0)
Conjuntos
                                                      logab = logac Û b = c (0 < a ¹ 1, b > 0 e c > 0)
Interseção
                                                      Propriedades operatórias
        A Ç B = { x | x Î A Ù x ÎB }
                                                                      logab + logac = log abc
União                                                                 logab - logac = log a b
        A È B = { x | x Î A Ú x ÎB }                                        a
                                                                                            c
                                                                      logab = a . logab
Diferença                                                             log ab = 1 . log b
                                                                          a
                                                                                a           a

       A - B = { x | x Î A Ù x ÏB }
                                                      Mudança de base
Complementar
                      B                                                             logcb
      se B Ì A então CA = A - B                                           logab =
                                                                                    logca
                                                  5                                                      7
Trigonometria                                             Funções
Razões Trigonométricas                                    Estudo da função
                                                          Uma relação R: A ® B será uma função de A em B, se
Seja um triângulo retângulo, fixando um ângulo agudo a,   e somente se:
temos:                                                      - D(R) = A
                                                            - Cada elemento x Î A se relaciona (forma par)
                                                            com um único elemento B.

                       a                                  Notação: f : A ® B ou y = f(x)
                                              b
                                                          Função do 2º grau
                                                          - f: R ® R, definida por f(x) = ax2 + bx + c
    a                      c                              - D(f) = R
seno - é a razão entre o cateto oposto ao ângulo e a
hipotenusa:
                                                          - Coordenadas do vértice: V =    (
                                                                                           -b ; -D
                                                                                            2a 4a  )
                                                          - Se a > 0, valor mínimo = yv.
                 sena = ba
                                                          - Se a < 0, valor máximo = yv.
cosseno - é a razão entre o cateto oposto ao ângulo e
a hipotenusa:
                 cosa = ca
tangente - é a razão entre o cateto oposto ao ângulo e
o cateto adjacente ao ângulo:
                  tga = b c
8                                                         6
Para lembrar...                                                  De 1 temos:
                                                                                       sen2a + cos2a = 1
Lembre-se da frase: “Corri, caí e tomei uma                                     cotg2a + 1 = cossec2a
                                                                                     2           2
coca”.                                                                             tg a + 1 = sec a
corri - co/hip (cateto oposto/hipotenusa) = seno                 De 2 temos:
caí - ca/hip (cateto adjacente/hipotenusa) =                                 tga = sena cotga = cosa
                                                                                   cosa            sena
cosseno                                                                              1                1
coca - co/ca (cateto oposto por adjacente) =                               seca = cosa cosseca = sena
tangente
                                                                 Triângulos Quaisquer
Valores notáveis                                                  Seja um triângulo abc, qualquer:


                                                                                                                        11
                                                                                            C
                   30°           45°           60°
                                                                                         b                  a
                     1          Ö2             Ö3
      sen            2           2              2                                  A                              B
                                                                                                   c
                   Ö3           Ö2               1
      cos           2            2               2                Lei dos Senos:
       tg          Ö3                                                                a = b = c
                                 1             Ö3
                    3                                                              senA senB senC

Radianos - Graus                                                  Lei dos Cossenos:
                   180° = p rad                                               a² = b² + c² - 2bc.cosA
                      y° = x rad                                              b² = a² + c² - 2ac.cosB
                      x = y° p                                                c² = b² + a² - 2ab.cosC
                             180°
                                                            9                                                                   11



Transformação de Arcos                                           PG (Progressões Geométricas)
 Arcos negativos:                                                Termo geral
                                                                                                        n-1
                                                                                              an = a1 . q
  sen(-a) = -sena
  tg(-a) = -tga                                                  Soma dos termos
  cos(-a) = cosa                                                                a1 - an . q                     a1 . (1 - qn)
                                                                         Sn =      1-q           Û Sn =            1-q
Adição/Subtração de arcos:
  sen(a + b) = sen a . cos b + sen b . cos a                             PG infinita (-1 < q < 1)
  sen(a - b) = sen a . cos b - sen b . cos a                                                  a1
  cos(a + b) = cos a . cos b - sen a . sen b                                          S=
                                                                                            1-q
  cos(a - b) = cos a . cos b + sen a . sen b
                                                                 Média da PG
tg(a + b) = tg a + tg b tg(a - b) = tg a - tg b                  Seja uma PG(...,a,b,c,...)
           1 - tg a . tg b         1 + tg a . tg b                                        b =Ö a . c
 Arco dobro:
  sen(2a) = 2 . sen a . cos a                      2tga
                                      tg(2a) =                   Escrevendo 3 termos consecutivos
  cos(2a) = cos²a - sen²a                        1 - tg²a                                  -1
                                                                                    (...,xq ,x,xq)
 Arco metade:
 sen(x/2) = ±
              Ö1 - cos x
                    2

 cos(x/2) = ± 1 + cos x
              Ö 2
               1 - cos x
  tg(x/2) = ± Ö 1 + cos x
                                                            13                                                                  15
Ciclo Trigonométrico                                                                                            Ö3               Relações Trigonométricas
                                                                                                                                      Fundamentais




                                                                                                          tangente
                                                                                                                                                 sena               cosa



                                                   seno
                                                          p/2 (90º)
                                                          1                                                          1

                              (120º) 2p/3                                     p/3 (60º)
                                                          Ö3/2
                (135º) 3p/4                                                                 p/4 (45º)
                                                          Ö2/2

      (150º) 5p/6
                                                          1/2
                                                                                                        p/6 (30º)
                                                                                                                     Ö3/3
                                                                                                                                       tga                     1                cotga

(180º) p
           -1       -Ö3/2 -Ö2/2             -1/2                        1/2       Ö2/2        Ö3/2            1
                                                                                                                          0 (0º)
                                                                                                                     cosseno
                                                                                                                                                                                10
                                                                                                                          2p (360º)

                                                                                                                                                 seca               cosseca
                                                                                                                                      A partir desse hexágono, podemos retirar todas as
                                                          -1/2
      (210º) 7p/6                                                                                       11p/6 (330º)
                                                                                                                                      relações trigonométricas fundamentais. Notemos as
                                                                                                                     -Ö3/3
                                                          -Ö2/2                             7p/4 (315º)
                                                                                                                                      seguintes propriedades:
                (225º) 5p/4


                                                          -Ö3/2
                                                                                                                                      1) Somamos o quadrado de dois vértices dos
                              (240º) 4p/3
                                                          -1
                                                                              5p/3 (300º)
                                                                                                                                      triângulos azuis (tendo que a reta base do
                                                                                                                     -1
                                                          3p/2 (270º)                                                                 segmento de reta formado por esses dois vértices
                                                                                                                                      deve ser paralela ao eixo tg-cotg) e igualamos à
                                                                                                                                      ‘ponta’ do triângulo.
                                                                                                                                      2) Seguindo as setas, igualamos o primeiro
                                                                                                                                      vértice à razão dos dois vértices seguintes.
                                                                                                                     -Ö3

    12                                                                                                                                10



 Matrizes                                                                                                                               Progressões
Matriz m x n é uma tabela de números reais, dispostos
em m linhas e n colunas.                                                                                                                PA (Progessões Aritméticas)


                       M=

                                       [
                                            a11 a12 a13
                                            a21 a22 a23
                                             .
                                             .
                                             .
                                                 .
                                                 .
                                                 .
                                                     .
                                                     .
                                                     .
                                                                  ...
                                                                  ...
                                                                  ...
                                                                  ...
                                                                  ...
                                                                        a1n
                                                                        a2n
                                                                         .
                                                                         .
                                                                         .
                                                                              [                                                        Termo geral


                                                                                                                                       Soma dos termos
                                                                                                                                                       an = a1 + (n - 1) . r



                                                                                                                                                        Sn =
                                                                                                                                                               (a1 + an) . n
                                                                                                                                                                    2
                                            am1 am2 am3           ...   amn
                                                                                                                                       Média da PA
Onde aij indica a posição de cada elemento, sendo i =                                                                                  Tendo-se uma PA(...,a,b,c,..)
linha e j = coluna.
                                                                                                                                                                   a+c
                                                                                                                                                           b=
                                                                                                                                                                    2
Casos Especiais
Matriz quadrada: m = n
Matriz linha: m = 1                                                                                                                    Reescrevendo 3 termos consecutivos
Matriz coluna: n = 1
Matriz nula: aij = 0, " i, j.                                                                                                                         PA(...,x - r, x, x + r)

Adição de matrizes
Tendo as duas matrizes o mesmo número de linhas e
colunas, soma-se cada elemento um a um.
Propriedades
        associativa: (A + B) + C = A + (B + C)
        comutativa: A + B = B + A
        elemento neutro: A + O = 0 + A = A
16                                                                                                                                    14
elemento oposto: A + (-A) = O.                      Determinantes
                                                           Determinante de matriz de ordem 2
Multiplicação de um numero real por uma matriz
Multiplica-se todos os elementos da matriz pelo                             a b = ad - bc
número real.                                                                c d
                                                           Determinante de matriz de ordem 3
Multiplicação de duas matrizes
                                                                         a11 a12 a13 a11 a12
Dadas duas matrizes A e B, o produto AB só existe se o
número de colunas de A for igual ao número de linhas                          a21 a22 a23 a21 a22
de B, pois A é do tipo m x n e B é do tipo n x p.
O produto AB é uma matriz que tem o número de                               a31 a32 a33 a31 a32
linhas de A e o número de colunas de B, pois C = AB é      Repetimos as duas primeiras colunas ao lado do
do tipo m x p.                                             determinante e a seguir multiplicamos os elementos na
Ainda pela definição, deve-se obter cada elemento cik      direção das flechas. Os produtos dos elementos
da matriz AB da seguinte forma:                            indicados pelas flechas azuis são somados e os dos
(I) Toma-se a linha i da matriz A.                         elementos indicados pelas flechas vermelhas são
(II) Toma-se a coluna k da matriz B.                       subtraídos. Está é a regra de Sarrus, só válida para
(III) Coloca-se a linha i de A na ‘vertical’ ao lado da    determinantes de ordem 3.
coluna k de B.
(IV) Calcula-se os n produtos dos elementos que            Menor complementar
ficaram lado a lado.                                       Se aij é um elemento da matriz A de ordem n, então o
(V) Somam-se esses n produtos, obtendo cik.                menor complementar do elemento aij é o determinante
                                                           que se obtém retirando-se a linha i e a coluna j da matriz
Propriedades                                               A. Indicamos o menor complementar do elemento aij por
       associativa: (AB).C = A . (BC)                      Mij.
       distributiva à dir.: (A + B) . C = AC + AB
       distributiva à esq.: A.(B+C) = AB + AC              Complemento algébrico ou cofator
                                                           Indica-se por Aij e é dado por:
Transposta de uma matriz
                                                      17                                    i+j
                                                                                  Aij = (-1) . Mij                   19



Determinantes do produto de matrizes
Sendo A e B matrizes quadradas de mesma ordem               Análise Combinatória
então:                                                     Fatorial
             det(A.B) = detA . detB                        n! = n . (n - 1) . (n - 2) ... 3 . 2 . 1 Þ n . (n - 1)!
                                                           1! = 1
Determinante de inversa de uma matriz:                     0! = 1
                            1
                  detA-1 = detA
                                                           Princípio multiplicativo
                                                           Se um evento A pode ocorrer de m maneiras distintas
Obs.: uma matriz A só é inversível se, e somente se,       e a seguir, um evento B pode ocorrer de n maneiras
detA ¹ 0.                                                  distintas, então o número de probabilidades de ocorrer
                                                           A seguido de B é m vezes n.

                                                           Arranjos simples
                                                           São agrupamentos onde a ordem com que os
                                                           elementos participam é considerada e não existe
                                                           repetição de elementos. É dado pela fórmula:
                                                                                       n!
                                                                             An,p =
                                                                                    (n - p)!
                                                           Permutações simples
                                                           São arranjos onde n = p.
                                                                                    Pn = n!
                                                           Combinações simples
                                                           São agrupamentos onde não importa a ordem dos
                                                           elementos.
                                                                                     n!
                                                                          Cn,p =
                                                                                 (n - p)! p!
                                                      21                                                             23
Teorema de Laplace                                               Sendo A uma matriz do tipo m x n, a transposta de A,
                                                                                          t
 O determinante de uma matriz quadrada de ordem                   que se indica por A, é a matriz do tipo n x m que se
 n(n>1), é igual à soma dos produtos dos elementos de             obtém trocando as linhas por colunas da matriz A. Isto
 uma fila (linha ou coluna) pelos seus respectivos                é, a 1ª linha de At é igual à 1ª coluna de A, a 2ª linha de At
 cofatores.                                                       é igual a 2ª coluna de A e assim sucessivamente.

 Propriedades dos determinantes                                   Propriedades
 - detAt = detA                                                             t t
                                                                         (A ) = A
                                                                                  t   t    t
 - Trocando-se a posição de duas filas paralelas de uma                  (A + B) = A + B
 matriz, seu determinante não se altera em módulo,                              t
                                                                         (a . A) = a . A
                                                                                         t

 apenas trocando de sinal.                                               (AB)t = Bt . At
 - Se duas filas paralelas de uma matriz são iguais, então
 seu determinante é nulo.                                         Matriz Identidade
 - Multiplicando-se (ou dividindo-se) uma fila qualquer           In = (aij)nxn onde aij = 1 (se i = j) e aij = 0 (se i ¹ j)
 de uma matriz por um número, seu determinante fica
 multiplicado (ou dividido) por esse número.
                                                                  Propriedade
 - Sendo A, uma matriz quadrada de ordem n, e a o um                     A . In = In . A = A
 número real, então:
                   det(a . A) = an . det A                        Inversão de matrizes
 - Se uma fila de uma matriz é formada por somas de               A matriz inversa da matriz quadrada A, se existir, será
 duas parcelas, então seu determinante é igual à soma de          indicada por A-1 e será tal que:
 outros dois determinantes: o primeiro formado com as
                                                                                     A . A-1 = A-1 . A = In
 primeiras parcelas e o segundo formado com as
 segundas parcelas, inalteradas as demais filas.                  Propriedades
 - Teorema de Jacobi: um determinante não se altera                        -1 -1
                                                                         (A ) = A
 quando se soma a uma de suas filas uma outra fila                         t -1    -1 t
                                                                         (A ) = (A )
 paralela previamente multiplicada por uma constante.                           -1  -1
                                                                         (AB) = B . A
                                                                                        -1




  20                                                              18



Binômio de Newton                                                 Sistemas lineares
Número binomial                                                   Todo sistema com uma ou mais equações do tipo:
               n       n!  (                                               a11x1 + a12x2 + a13x3 + ... + a1nxn = b
                       (
               p = (n - p)! p!
                                                                  Regra de Cramer
Binomais complementares                                           Um sistema linear de n equações a n incógnitas
  n  (  n     (                                                   pode ser resolvido pela regra de Cramer:
(        (
  p e k são binomiais complementares se: p + k = n                               D         D              Dxn
                                                                            x1 = x1 , x2 = x2 , ..., xn =
                                                                                 D         D              D
Igualdade de binomiais
  n  (  n     (                                                   Classificação
(        (
  p = k Û p = k ou p + k = n                                      - Se D ¹ 0, sistema possível e determinado.
                                                                  - Se D = Dx1 = Dx2 = ... = Dxn = 0, sistema possível e
Triângulo de Pascal                                               indeterminado
          1                                                       - Se D = 0 e (Dx1 ¹ 0 ou Dx2 ¹ 0 ou ... Dxn ¹ 0) o
          1            1                                          sistema é impossível.
          1            2           1
          1            3           3     1                        Sistemas lineares homogêneos
          1            4           6     4     1                  É o sistema linear que possui os termos
          1            5           10    10    5          1       independentes de todas as suas equações iguais a
          1            6           15    20    15         6   1   zero.
                                               n          n       Para um sistema linear homogêneo teremos:
     (n           (n               n
          (            (           (          (   (   (   (
      0            1           (   2
                                        ...
                                              n-1         n       - Se D ¹ 0, o sistema admitirá uma única solução que
                                                                  será (0;0;0;...;0), chamada solução trivial.
Propriedades                                                      - Se D = 0, o sistema será possível e indeterminado
- A soma dos binomiais de uma linha é igual a 2n, onde n é o      admitindo infinitas soluções.
“numerador” dos binomiais.
24                                                                22
- Relação de Stifel: a soma de dois binomiais “vizinhos”                Potências de i
                                                                                 i0 = 1


                                                                             {
de uma mesma linha é igual ao binomial situado
imediatamente abaixo do segundo número somado.                                   i1 = i
                                                                                 i2 = -1                       n     r
                                                                                                              i = i, n Î N
               n    (    n      n+1  (                (
                (
               p + p+1 = p+1(               (                                    i3 = -i
                                                                                 i4 = 1:
Binômio de Newton                                                       onde: r = 0, 1, 2 ou 3:
                                                                                                       n      4
           n n n n-1 1        n n-2 2        n n                                                              q
       n
(x + a) =  (   (
           0 x+ 1       (
                     x a +
                            (
                              2
                                 x a + ... + (
                                             n a
                                                  (       (   (                                        r
                               n
obs.: o desenvolvimento (x + a) é formado de n + 1                                                  resto
termos.                                                                 Adição/Subtração/Mutiplicação
                                                                        Na adição e subtração, adicionam-se e subtraem-se
Termo Geral                                                             separadamente as partes complexas e as imaginárias.
                                                                        Na multiplicação usa-se a propriedade distributiva, e
                    Tp+1 =      (n
                                 p
                                     (   . xn - p . ap                  do fato que i² = -1.

                                                                        Divisão
Onde Tp+1 representa o termo de ordem p + 1 do
desenvolvimento de (x + a)n.                                                              z1 z1 . z2
                                                                                          z2 = z2 z2
                                                                        Representação Gráfica
                                                                           y                  O número complexo z = a +
                                                                                              bi é representado pelo ponto
                                                                         b             P      P(a;b) no plano de Argand-
                                                                                              Gauss.
                                                                               |z|            P: é o afixo de z;
                                                                                              Ox: eixo real;
                                                                            q               x Oy: eixo imaginário.
                                                                  25     O            a                               27



                                                                               r1. r2. r3 + r1. r2.r4 + ... + rn-2 . rn-1.rn =   - a3
 Polinômios                                                                                                                        a0

                                                                                                      n
                                                                               r1. r2.r3 ... rn = (-1) .     an
               P(x) = a0xn + a1xn-1 + ... + an-1x + an                                                       a0

Polinômio identicamente nulo                                           Propriedades
P(x) º 0 Û P(a) = 0, " a                                               - Se a soma dos coeficientes de um dado polinômio P(x)
                                                                       é 0, então P(x) admite 1 como raiz.
P(x) º 0 Û a0 = a1 = ... = an-1 = an = 0
                                                                       - Se a soma da diferença dos coeficientes simétricos de
                                                                       um dado polinômio P(x) é 0, então P(x) admite -1 como
Polinômios idênticos                                                   raiz.
A(x) º B(x) Û A(a) = B(a), " a.

Grau de um polinômio
É o maior expoente de x, com coeficiente não nulo, que
aparece em P(x).
                        gr(P) ou dP
Se P(x) º 0, não se define gr(P).

Divisão de polinômios
                  A(x) B(x)
                  R(x) Q(x)
Temos que:
               A(x) º B(x) . Q(x) + R(x)

(desde que gr(R) < gr(B) ou R(x) º 0).

Teorema do resto
O resto da divisão de um polinômio P(x) por x - a é igual a
P(a).
                                                              29                                                                        31
Módulo
          z = a + bi Þ r = |z| =Ö a² + b²
                                                        Números Complexos
                                                       Unidade Imaginária
Argumento
É o ângulo q determinado pelo eixo real Ox e o                                   i² = -1
segmento OP, medido no sentido anti-horário a partir   Definição de número complexo
do eixo real.                                                          z=a+b.i
              cosq = a   senq = b                      onde:
                     |z|         |z|

Forma trigonométrica
     z = a + bi Û z = |z| . (cosq + i . senq)
                                                            { a Î R, a = parte real
                                                                 b Î R, b = coeficiente da p. imaginária
                                                                 i = unidade imaginária

                                                                 números imaginários puros:
Operações na Forma Trigonométrica
                                                                 São os complexos onde a = 0 e b ¹ 0
       Multiplicação                                             números reais:
                                                                 São os complexos onde b = 0.
       z1z2 = r1r2[cos(q 1+ q2) + i . sen(q 1+ q2)]
                                                       Conjugado de um número complexo
       Divisão                                         Dado um complexo: z = a + b . i, definimos como
       z1 r1                                           seu conjugado: z = a - b . i
       z2 = r2 [cos(q 1- q2) + i . sen(q 1- q2)]
                                                       Igualdade de Complexos
       Potenciação                                     Iguala-se a parte real com a outra parte real e o
       zn = rn . [cos(nq) + i . sen(nq)]               coeficiente da parte imaginária com o
                                                       coeficiente da outra parte imaginária.

28                                                     26



                                                       Teorema de D’Alambert
 Geometria Analítica                                   Um polinôimo P(x) é divisível por x - a, se e somente
                                                       se, P(a) = 0.
 Distância entre dois pontos
                                                       Teorema fundamental da algebra
               dAB =   Ö    (Dx)² + (Dy)²
                                                       Toda equação algébrica de grau n, onde n > 0, admite
 Ponto médio                                           pelo menos uma raíz complexa.

                M    ( x + x , y 2+ y
                        A
                         2
                             B     A   B
                                           (
                                                       Teorema da decomposição
                                                       P(x) = a0xn + a1xn-1 + ... + an-1x + an, pode ser fatorado em:
 Baricentro do triângulo
                                                       P(x) = a0(x - r1) . (x - r2) ... (x - rn) onde r1, r2,... rn são as
           G   ( x + x3 + x , y + y3 + y
                 A      B     C,   A    B
                                               (
                                               C       raízes de P(x).

                                                       Multiplicidade de uma raiz
 Área do Triângulo
                                                       Se P(x) = (x - r)m . Q(x) e Q(r) ¹ 0, então r é uma raiz
                       xA yA 1                         com multiplicidade m de P(x) = 0.
                       x y 1
           A = 1 . mód B B
               2       xC yC 1                         Teorema das raízes complexas
                                                       Seja P(x) um polinômio de grau n, onde n > 1, com
 Alinhamento de três pontos                            coeficientes reais, se P(z) = 0, então P(z) = 0, onde z = a
 Se A, B e C são colineares, detS = 0. Onde S é a      + bi e z = a - bi (com a Î R e b Î R*).
 matriz formada com as coordenadas dos três pontos.
                                                       Relações de Girard
                                                               n        n-1
 Equação geral da reta                                 Seja a0x + a1x + ... + an-1x + an = 0, e suas raízes r1, r2, ...,
                                                       rn:
                     a.x + b.y + c = 0                          r1 + r2 + r3 + ... + rn = - a1
                                                                                            a        0


                                                                 r1.r2. + r1. r3 + ... + rn-1.rn =       a2
                                                                                                         a0
 32                                                    30
Obtendo eq. geral pelo determinante                                    Observação: Na equação de uma circunferência,
                                                                       temos, necessariamente:
              xA yA 1                                                  · Os coeficientes de x² e y² são iguais, inclusive
              xB yB 1               = 0 Þ ax + by + c = 0              em sinal e não nulos. Se o coeficiente de x² for
              x y 1                                                    diferente de 1, deve-se dividir toda a equação
                                                                       por ele.
Equação reduzida                                                       · Não pode existir termo x.y na equação.
                                  a       c
       r: ax + by + c = 0 Þ y = - b x + - b
                                                                       · O termo independente p é tal que:




                                                   Þ

                                                         Þ
                                                                                       R² = a² + b² - p > 0
                                               y=m.x+n                 (numa circunferência o raio é sempre positivo)

m = coeficiente angular ou declividade                                 Posições relativas entre reta e circunferência

                                                                       · Reta e circunferência secantes:
                                                                                       r
                      Dx
                                              m = -a = Dy = tga                     C
    y2                     b    B                                                           dCr < R
                                                   b Dx
             Dy
                                                 a = inclinação        · Reta e circunferência tangentes:
    y1            A


         a
                                                                                    C         r dCr = R
              x1               x2


n = coeficiente linear: ordenada do ponto em que a reta                · Reta externa à circunferência:
(não vertical) intercepta o eixo das ordenadas.

                                                                                                 dCr > R
                                                                                    C
                                                                  33                                                       35



Propriedade do lugar geométrico
A soma das distâncias de qualquer ponto da elipse aos
                                                                       Geometria Espacial
focos F1 e F2 é constante e igual ao segmento A1A2.                    Esfera
                       PF1 + PF2 = 2a

Hipérbole                                                                                                  4 . p . R3
                                                                                                      V=
                                                                                                           3
                                                                                R
                                         B1                                                           S = 4 . p . R2

                                          b   c
                                                                       Cilindro Reto
                      F1            A1    O a A2    F2
                                         B2
                                                                                              V=B.H
                                                                                                        2
                                                                                              V=p.R .H
                                                                                        H     SL (área lateral) = 2 . p . R . H
                                                                                              ST (área total) = 2pR(R + H)
F1 e F2 ® focos
                                                                                    R
O ® centro
A1A2 ® eixo real ou transverso                                                              Secção meridiana
B1B2 ® eixo imaginário                                                                      É o retângulo resultante da
                                                                                            intersecção do cilindro com um
2c ® distância focal                                                                        plano que contém os centros das
2a ® medida do eixo real                                                                H
                                                                                            bases.
2b ® medida do eixo imaginário                                                              Quando o cilindro é eqüilátero H
 c ® excentricidade                                                                 R       = 2R; neste caso a secção
 a                                                                                          meridiana é um quadrado.
relação notável: a² = b² + c²                                     37                                                       39
Elipse                                                          Equação da reta, dado um ponto e o coeficiente
                               B1                               angular
                                                                              r: y - y0 = m(x - x0)
                               b           a
                                                                Posição relativa de duas retas
      A1                               c             A2         Se duas retas r e s são paralelas mr = ms.
               F1             O                F2               Se duas retas r e s são perpendiculares mr = -1
                                                                                                             ms
                                                                Distância de ponto a reta
                               B2                               Dado o ponto P(x0,y0), e a reta r: ax + by + c = 0:
F1 e F2 ® focos
O ® centro                                                                              | ax0 + by0 + c |
                                                                                dpr =
A1A2 ® eixo maior                                                                          Ö a² + b²
B1B2 ® eixo menor
                                                                Equação da circunferência
2c ® distância focal                                             y
2a ® medida do eixo maior                                                         (x;y)
                                                                            R
2b ® medida do eixo menor                                        b            (a;b)        (x - a)² + (y - b)² = R²
 c ® excentricidade                                                                     x² + y² -2a.x - 2b.y + p = 0
 a
relação notável: a² = b² + c²
                                                                                a               x
Equação reduzida
                                                                Cálculo do centro e do raio
 (x - x0)² (y - y0)² = 1               para o eixo principal                x² + y² -2a. x - 2b. y + p = 0
          +                            paralelo ao eixo x
    a²        b²




                                                                                         Þ

                                                                                                    Þ
                                       para o eixo principal                          metade
 (x - x0)² (y - y0)² = 1               paralelo ao eixo y
    b²
          +   a²                                                                  com sinal trocado Þ C(a;b)
36                                                             34   p (termo indenpendente) Þ p = a² + b² - R²




Cone reto                                                      Equação reduzida
                                                                (x - x0)² (y - y0)² = 1          para o eixo real
                                                                   a²
                                                                         - b²                    paralelo ao eixo x
                                              1 . p . R2 . H                                     para o eixo real
 g    H             g                   V=                       (y - y0)² (x - x0)² = 1
                                              3                           -                      paralelo ao eixo y
                                                                   a²         b²
                                            SL= p . R . g
               R                                               Propriedade do lugar geométrico
                                           ST = pR (R + g)     A diferença da distância de qualquer ponto da hipérbole
                                                               aos focos F1 e F2 é constante e igual ao segmento A1A2.
                             Secção meridiana                                        PF1 + PF2 = 2a
                             É o triângulo resultante da
                             intersecção do cone com um
 g                           plano que contém o vértice do
                             cone e o centro da base.
                             Obs.: o cone eqüilátero é
               R             aquele em que g = 2R; neste
                             caso a secção meridiana é um
                             triângulo eqüilátero.


           q                q = 2pR rad ou q = 360R graus
                                                g
                                   g
                        g



          2pR

40                                                             38
Paralelepípedo retângulo                                        Geometria Plana
  É um prisma de seis faces, todas retangulares.                  Ângulo

                                                                  Tipos de ângulos
                          D                    c
                                                                          Ângulo reto = 90º
                                        b                                 Ângulo agudo = entre 0º e 90º
                  a                                                       Ângulo obtuso = entre 90º e 180º
                                                                          Ângulo raso = 180º
                      V = a . b. c                                        Ângulo complementares = soma = 90º
                      S = 2 . (ab + ac + bc)                              Ângulos suplementares = soma = 180º
                      D = Öa2 + b2 + c 2
                                                                  Polígonos
  Cubo
                                                                  Soma dos ângulos internos:
                                                                                 Si = (n - 2) . 180º
                                      V = a³
                                                                  Soma dos ângulos externos (p/ convexos):
              d               a       S = 6 . a²
                                                                                      Se = 360º
                                      D = aÖ3
                                                                  Número de diagonais:
                  c                                                               D = n . (n - 3)
                                                                                            2
  Pirâmide                                                        Polígonos regulares
  Base: em forma de polígono.                      1 .B .H        - Todos os lados de mesma medida e
  Faces laterais: são triângulares.         V=                    - Todos os ângulos internos iguais.
                                                   3
  Obs.: Pirâmide regular: a base é um polígno                     Triângulos
  regular; as faces laterais são triângulos isósceles.            São os polígonos de 3 lados

                                                             41                                                                      43



Quadriláteros                                                     Teorema da bissetriz interna

                                                                                      aa
                                                                                                                          x= y
                                                                                  a                       b               a  b

      paralelogramo                                                                   x                   y
                                         losango
                                                                  Semelhança de triângulos
Retângulo         4 ângulos retos
Losango           4 lados iguais                                                      A
                                                                                                                           M
Quadrado          4 ângulos retos e 4 lados iguais
                                                                          c                       b                   z          y
                                                                                                              H                          h
Trapézios                                                                 b                                           b          a
                                                                                                      a       N                      P
Um par de lados paralelos, chamados de bases; os                  B                   a                   C                 x
outros dois lados não sao paralelos.
                                                                              ^ ^
                                                                              B=N=b
Trapézio isósceles: lados não paralelos são iguais; os                        ^ ^
                                                                              C=P=a               }
                                                                                    Þ DABC ~ DMNP Þ
ângulos adjacentes das bases são iguais.
Trapézio retângulo: tem dois ângulos retângulos                       Þ a = b = c =k                          Þ per(DABC) = k
Trapézio escaleno: os lados não paralelos são                                 x       y       z                       per(DMNP)
desiguais.
                                                                                  H =k                        área(DABC) = k2
Quadrilátero inscritível                                                          h                           área(DMNP)
Se e somente se os ângulos opostos somam 180º.
                                                                  Aplicações
Quadrilátero circunscritível                                                              A
Se e somente se a soma de dois lados opostos é igual à                                                  Sendo M e N pontos médios:
soma dos outros dois lados.

                                                             45       B
                                                                              M                       N

                                                                                                         C
                                                                                                           Þ
                                                                                                                  {
                                                                                                               MN // BC
                                                                                                               MN = BC
                                                                                                                      2
                                                                                                                              47
Propriedades angulares                                  Tetraedro regular
Soma dos ângulos internos = 180º                        É uma pirâmide de base triângular regular; todas as
Soma dos ângulos externos = 360º                        quatro faces são triângulos eqüiláteros.
Teorema do ângulo externo: “Cada ângulo externo é
igual à soma dos dois internos não adjacentes.”

Segmentos notáveis                                                a
                                                                          H         a                a² . Ö3
altura - ângulo de 90º em relação a base, unindo ao                                           B=        4
ângulo oposto.
bissetriz - divide o ângulo em duas partes.
mediatriz - perpendicular ao meio do segmento.                        a              a
mediana - une o ponto médio ao ângulo oposto.                                                       a . Ö6
                                                                                                  H= 3
Pontos notáveis
Ortocentro     Intersecção das alturas
Incentro       Intersecção das bissetrizes                                                           a² . Ö2
                                                                                                  V = 12
Circuncentro Interceção das mediatrizes
Baricentro     Intersecção da medianas

Classificação
Eqüilátero    3 lados iguais: 3 ângulos de 60º
Isósceles     2 lados iguais, ângulos da base com
              medidas iguais.
Escaleno      lados todos diferentes
Retângulo     1 ângulo reto
Acutângulo    3 ângulos agudos
Obtusângulo 1 ângulo obtuso, 2 agudos.


44                                                      42



                                                      Tangências
                      D               C
                                                      Retas e circunferências
                  M                       N           - São tangentes quando tem um único ponto em comum.
                                                      - O raio traçado no ponto de tangência é perpendicular à
                                              B       reta tangente.
          A                                           - De um ponto externo a uma circunferência é possível
ABCD: Trapézio M e N: pontos médios.                  traçar duas tangentes de comprimentos iguais: PT1 = PT2
                                                      - O centro da circunferência tangente aos lados de um
                  MN = AB + CD (base média)           ângulo se encontra na bissetriz desse ângulo.
                          2                                                           T1

Propriedades do baricentro do triângulo                                                       bissetriz        P
                 A                                                tangente
            P     G   N

                          C
                                  {
                                AG = 2GM
                                BG = 2GN
                                CG = 2GP              Circunferências tangentes
                                                                                             T2

                                                      - São tangentes quando têm um único ponto comum.
        B       M
                                                      - O ponto de tangência e os dois centros sempre estão
Relações Métricas em Triângulos Retângulos            sobre a mesma reta.

                                      ah = bc
              c            b          h² = mn
                      h               b² = am
                  n       m           c² = an         Teorema de Tales
                      a
                                                                                  r                    a = x
                                                              a           x
                                                                                    r // s             b   y
                                                             b                y
                                                                                  s
 48                                                   46
Áreas das figuras planas

Área dos polígonos
 Quadrado Retângulo                              Paralelogramo

   A=l.l              A=b.h              h        A=b.h               h

     l                   b                            b
 Triângulos
                                                          2
              A =b 2 h
                   .         l               l   A = l . Ö3
   h                                                    4
     b                               l
  Losango                                Trapézio
                                              b
          d
              D D.d                  A = (B +2b). h
               A= 2                                               h
                                                  B
Área do círculo e suas partes

                                                  R
                         R       R                            r
         R                   a
                             2

  A = p . R2          A = pR . a                 A = p (R2 - r2)
                            360
nota: C = 2 . p . R
                                                                      49




                                                                           Powered by
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  • 1. Índice Exatas Handbook Álgebra Elementar e Conjuntos Funções Logaritmos 5 6 7 Trigonometria 8 Progressões 14 Matrizes e Determinantes 16 Sistemas Lineares 22 Análise Combinatória 23 Binômio de Newton 24 Números Complexos 26 Polinômios 29 Geometria Analítica 32 Geometria Espacial 39 Geometria Plana 43 Fernando H. Ferraz Álgebra Elementar Logaritmos x Simbologia logab = x Û a = b Ù (e) Î (pertence) onde: Ú (ou) Ï (não pertence) a, b, x ÎR | (tal que) É (contém) a>0ea¹1eb>0 $ (existe) É (não contém) Decorrências da definição $ (não existe) Ì (contido) loga1 = 0 (" 0 < a ¹ 1) " (qualquer que seja) Ë (não contido) logaa = 1 (" 0 < a ¹ 1) Æ (vazio) logba a = b (0 < a ¹ 1 e b > 0) Conjuntos logab = logac Û b = c (0 < a ¹ 1, b > 0 e c > 0) Interseção Propriedades operatórias A Ç B = { x | x Î A Ù x ÎB } logab + logac = log abc União logab - logac = log a b A È B = { x | x Î A Ú x ÎB } a c logab = a . logab Diferença log ab = 1 . log b a a a A - B = { x | x Î A Ù x ÏB } Mudança de base Complementar B logcb se B Ì A então CA = A - B logab = logca 5 7
  • 2. Trigonometria Funções Razões Trigonométricas Estudo da função Uma relação R: A ® B será uma função de A em B, se Seja um triângulo retângulo, fixando um ângulo agudo a, e somente se: temos: - D(R) = A - Cada elemento x Î A se relaciona (forma par) com um único elemento B. a Notação: f : A ® B ou y = f(x) b Função do 2º grau - f: R ® R, definida por f(x) = ax2 + bx + c a c - D(f) = R seno - é a razão entre o cateto oposto ao ângulo e a hipotenusa: - Coordenadas do vértice: V = ( -b ; -D 2a 4a ) - Se a > 0, valor mínimo = yv. sena = ba - Se a < 0, valor máximo = yv. cosseno - é a razão entre o cateto oposto ao ângulo e a hipotenusa: cosa = ca tangente - é a razão entre o cateto oposto ao ângulo e o cateto adjacente ao ângulo: tga = b c 8 6
  • 3. Para lembrar... De 1 temos: sen2a + cos2a = 1 Lembre-se da frase: “Corri, caí e tomei uma cotg2a + 1 = cossec2a 2 2 coca”. tg a + 1 = sec a corri - co/hip (cateto oposto/hipotenusa) = seno De 2 temos: caí - ca/hip (cateto adjacente/hipotenusa) = tga = sena cotga = cosa cosa sena cosseno 1 1 coca - co/ca (cateto oposto por adjacente) = seca = cosa cosseca = sena tangente Triângulos Quaisquer Valores notáveis Seja um triângulo abc, qualquer: 11 C 30° 45° 60° b a 1 Ö2 Ö3 sen 2 2 2 A B c Ö3 Ö2 1 cos 2 2 2 Lei dos Senos: tg Ö3 a = b = c 1 Ö3 3 senA senB senC Radianos - Graus Lei dos Cossenos: 180° = p rad a² = b² + c² - 2bc.cosA y° = x rad b² = a² + c² - 2ac.cosB x = y° p c² = b² + a² - 2ab.cosC 180° 9 11 Transformação de Arcos PG (Progressões Geométricas) Arcos negativos: Termo geral n-1 an = a1 . q sen(-a) = -sena tg(-a) = -tga Soma dos termos cos(-a) = cosa a1 - an . q a1 . (1 - qn) Sn = 1-q Û Sn = 1-q Adição/Subtração de arcos: sen(a + b) = sen a . cos b + sen b . cos a PG infinita (-1 < q < 1) sen(a - b) = sen a . cos b - sen b . cos a a1 cos(a + b) = cos a . cos b - sen a . sen b S= 1-q cos(a - b) = cos a . cos b + sen a . sen b Média da PG tg(a + b) = tg a + tg b tg(a - b) = tg a - tg b Seja uma PG(...,a,b,c,...) 1 - tg a . tg b 1 + tg a . tg b b =Ö a . c Arco dobro: sen(2a) = 2 . sen a . cos a 2tga tg(2a) = Escrevendo 3 termos consecutivos cos(2a) = cos²a - sen²a 1 - tg²a -1 (...,xq ,x,xq) Arco metade: sen(x/2) = ± Ö1 - cos x 2 cos(x/2) = ± 1 + cos x Ö 2 1 - cos x tg(x/2) = ± Ö 1 + cos x 13 15
  • 4. Ciclo Trigonométrico Ö3 Relações Trigonométricas Fundamentais tangente sena cosa seno p/2 (90º) 1 1 (120º) 2p/3 p/3 (60º) Ö3/2 (135º) 3p/4 p/4 (45º) Ö2/2 (150º) 5p/6 1/2 p/6 (30º) Ö3/3 tga 1 cotga (180º) p -1 -Ö3/2 -Ö2/2 -1/2 1/2 Ö2/2 Ö3/2 1 0 (0º) cosseno 10 2p (360º) seca cosseca A partir desse hexágono, podemos retirar todas as -1/2 (210º) 7p/6 11p/6 (330º) relações trigonométricas fundamentais. Notemos as -Ö3/3 -Ö2/2 7p/4 (315º) seguintes propriedades: (225º) 5p/4 -Ö3/2 1) Somamos o quadrado de dois vértices dos (240º) 4p/3 -1 5p/3 (300º) triângulos azuis (tendo que a reta base do -1 3p/2 (270º) segmento de reta formado por esses dois vértices deve ser paralela ao eixo tg-cotg) e igualamos à ‘ponta’ do triângulo. 2) Seguindo as setas, igualamos o primeiro vértice à razão dos dois vértices seguintes. -Ö3 12 10 Matrizes Progressões Matriz m x n é uma tabela de números reais, dispostos em m linhas e n colunas. PA (Progessões Aritméticas) M= [ a11 a12 a13 a21 a22 a23 . . . . . . . . . ... ... ... ... ... a1n a2n . . . [ Termo geral Soma dos termos an = a1 + (n - 1) . r Sn = (a1 + an) . n 2 am1 am2 am3 ... amn Média da PA Onde aij indica a posição de cada elemento, sendo i = Tendo-se uma PA(...,a,b,c,..) linha e j = coluna. a+c b= 2 Casos Especiais Matriz quadrada: m = n Matriz linha: m = 1 Reescrevendo 3 termos consecutivos Matriz coluna: n = 1 Matriz nula: aij = 0, " i, j. PA(...,x - r, x, x + r) Adição de matrizes Tendo as duas matrizes o mesmo número de linhas e colunas, soma-se cada elemento um a um. Propriedades associativa: (A + B) + C = A + (B + C) comutativa: A + B = B + A elemento neutro: A + O = 0 + A = A 16 14
  • 5. elemento oposto: A + (-A) = O. Determinantes Determinante de matriz de ordem 2 Multiplicação de um numero real por uma matriz Multiplica-se todos os elementos da matriz pelo a b = ad - bc número real. c d Determinante de matriz de ordem 3 Multiplicação de duas matrizes a11 a12 a13 a11 a12 Dadas duas matrizes A e B, o produto AB só existe se o número de colunas de A for igual ao número de linhas a21 a22 a23 a21 a22 de B, pois A é do tipo m x n e B é do tipo n x p. O produto AB é uma matriz que tem o número de a31 a32 a33 a31 a32 linhas de A e o número de colunas de B, pois C = AB é Repetimos as duas primeiras colunas ao lado do do tipo m x p. determinante e a seguir multiplicamos os elementos na Ainda pela definição, deve-se obter cada elemento cik direção das flechas. Os produtos dos elementos da matriz AB da seguinte forma: indicados pelas flechas azuis são somados e os dos (I) Toma-se a linha i da matriz A. elementos indicados pelas flechas vermelhas são (II) Toma-se a coluna k da matriz B. subtraídos. Está é a regra de Sarrus, só válida para (III) Coloca-se a linha i de A na ‘vertical’ ao lado da determinantes de ordem 3. coluna k de B. (IV) Calcula-se os n produtos dos elementos que Menor complementar ficaram lado a lado. Se aij é um elemento da matriz A de ordem n, então o (V) Somam-se esses n produtos, obtendo cik. menor complementar do elemento aij é o determinante que se obtém retirando-se a linha i e a coluna j da matriz Propriedades A. Indicamos o menor complementar do elemento aij por associativa: (AB).C = A . (BC) Mij. distributiva à dir.: (A + B) . C = AC + AB distributiva à esq.: A.(B+C) = AB + AC Complemento algébrico ou cofator Indica-se por Aij e é dado por: Transposta de uma matriz 17 i+j Aij = (-1) . Mij 19 Determinantes do produto de matrizes Sendo A e B matrizes quadradas de mesma ordem Análise Combinatória então: Fatorial det(A.B) = detA . detB n! = n . (n - 1) . (n - 2) ... 3 . 2 . 1 Þ n . (n - 1)! 1! = 1 Determinante de inversa de uma matriz: 0! = 1 1 detA-1 = detA Princípio multiplicativo Se um evento A pode ocorrer de m maneiras distintas Obs.: uma matriz A só é inversível se, e somente se, e a seguir, um evento B pode ocorrer de n maneiras detA ¹ 0. distintas, então o número de probabilidades de ocorrer A seguido de B é m vezes n. Arranjos simples São agrupamentos onde a ordem com que os elementos participam é considerada e não existe repetição de elementos. É dado pela fórmula: n! An,p = (n - p)! Permutações simples São arranjos onde n = p. Pn = n! Combinações simples São agrupamentos onde não importa a ordem dos elementos. n! Cn,p = (n - p)! p! 21 23
  • 6. Teorema de Laplace Sendo A uma matriz do tipo m x n, a transposta de A, t O determinante de uma matriz quadrada de ordem que se indica por A, é a matriz do tipo n x m que se n(n>1), é igual à soma dos produtos dos elementos de obtém trocando as linhas por colunas da matriz A. Isto uma fila (linha ou coluna) pelos seus respectivos é, a 1ª linha de At é igual à 1ª coluna de A, a 2ª linha de At cofatores. é igual a 2ª coluna de A e assim sucessivamente. Propriedades dos determinantes Propriedades - detAt = detA t t (A ) = A t t t - Trocando-se a posição de duas filas paralelas de uma (A + B) = A + B matriz, seu determinante não se altera em módulo, t (a . A) = a . A t apenas trocando de sinal. (AB)t = Bt . At - Se duas filas paralelas de uma matriz são iguais, então seu determinante é nulo. Matriz Identidade - Multiplicando-se (ou dividindo-se) uma fila qualquer In = (aij)nxn onde aij = 1 (se i = j) e aij = 0 (se i ¹ j) de uma matriz por um número, seu determinante fica multiplicado (ou dividido) por esse número. Propriedade - Sendo A, uma matriz quadrada de ordem n, e a o um A . In = In . A = A número real, então: det(a . A) = an . det A Inversão de matrizes - Se uma fila de uma matriz é formada por somas de A matriz inversa da matriz quadrada A, se existir, será duas parcelas, então seu determinante é igual à soma de indicada por A-1 e será tal que: outros dois determinantes: o primeiro formado com as A . A-1 = A-1 . A = In primeiras parcelas e o segundo formado com as segundas parcelas, inalteradas as demais filas. Propriedades - Teorema de Jacobi: um determinante não se altera -1 -1 (A ) = A quando se soma a uma de suas filas uma outra fila t -1 -1 t (A ) = (A ) paralela previamente multiplicada por uma constante. -1 -1 (AB) = B . A -1 20 18 Binômio de Newton Sistemas lineares Número binomial Todo sistema com uma ou mais equações do tipo: n n! ( a11x1 + a12x2 + a13x3 + ... + a1nxn = b ( p = (n - p)! p! Regra de Cramer Binomais complementares Um sistema linear de n equações a n incógnitas n ( n ( pode ser resolvido pela regra de Cramer: ( ( p e k são binomiais complementares se: p + k = n D D Dxn x1 = x1 , x2 = x2 , ..., xn = D D D Igualdade de binomiais n ( n ( Classificação ( ( p = k Û p = k ou p + k = n - Se D ¹ 0, sistema possível e determinado. - Se D = Dx1 = Dx2 = ... = Dxn = 0, sistema possível e Triângulo de Pascal indeterminado 1 - Se D = 0 e (Dx1 ¹ 0 ou Dx2 ¹ 0 ou ... Dxn ¹ 0) o 1 1 sistema é impossível. 1 2 1 1 3 3 1 Sistemas lineares homogêneos 1 4 6 4 1 É o sistema linear que possui os termos 1 5 10 10 5 1 independentes de todas as suas equações iguais a 1 6 15 20 15 6 1 zero. n n Para um sistema linear homogêneo teremos: (n (n n ( ( ( ( ( ( ( 0 1 ( 2 ... n-1 n - Se D ¹ 0, o sistema admitirá uma única solução que será (0;0;0;...;0), chamada solução trivial. Propriedades - Se D = 0, o sistema será possível e indeterminado - A soma dos binomiais de uma linha é igual a 2n, onde n é o admitindo infinitas soluções. “numerador” dos binomiais. 24 22
  • 7. - Relação de Stifel: a soma de dois binomiais “vizinhos” Potências de i i0 = 1 { de uma mesma linha é igual ao binomial situado imediatamente abaixo do segundo número somado. i1 = i i2 = -1 n r i = i, n Î N n ( n n+1 ( ( ( p + p+1 = p+1( ( i3 = -i i4 = 1: Binômio de Newton onde: r = 0, 1, 2 ou 3: n 4 n n n n-1 1 n n-2 2 n n q n (x + a) = ( ( 0 x+ 1 ( x a + ( 2 x a + ... + ( n a ( ( ( r n obs.: o desenvolvimento (x + a) é formado de n + 1 resto termos. Adição/Subtração/Mutiplicação Na adição e subtração, adicionam-se e subtraem-se Termo Geral separadamente as partes complexas e as imaginárias. Na multiplicação usa-se a propriedade distributiva, e Tp+1 = (n p ( . xn - p . ap do fato que i² = -1. Divisão Onde Tp+1 representa o termo de ordem p + 1 do desenvolvimento de (x + a)n. z1 z1 . z2 z2 = z2 z2 Representação Gráfica y O número complexo z = a + bi é representado pelo ponto b P P(a;b) no plano de Argand- Gauss. |z| P: é o afixo de z; Ox: eixo real; q x Oy: eixo imaginário. 25 O a 27 r1. r2. r3 + r1. r2.r4 + ... + rn-2 . rn-1.rn = - a3 Polinômios a0 n r1. r2.r3 ... rn = (-1) . an P(x) = a0xn + a1xn-1 + ... + an-1x + an a0 Polinômio identicamente nulo Propriedades P(x) º 0 Û P(a) = 0, " a - Se a soma dos coeficientes de um dado polinômio P(x) é 0, então P(x) admite 1 como raiz. P(x) º 0 Û a0 = a1 = ... = an-1 = an = 0 - Se a soma da diferença dos coeficientes simétricos de um dado polinômio P(x) é 0, então P(x) admite -1 como Polinômios idênticos raiz. A(x) º B(x) Û A(a) = B(a), " a. Grau de um polinômio É o maior expoente de x, com coeficiente não nulo, que aparece em P(x). gr(P) ou dP Se P(x) º 0, não se define gr(P). Divisão de polinômios A(x) B(x) R(x) Q(x) Temos que: A(x) º B(x) . Q(x) + R(x) (desde que gr(R) < gr(B) ou R(x) º 0). Teorema do resto O resto da divisão de um polinômio P(x) por x - a é igual a P(a). 29 31
  • 8. Módulo z = a + bi Þ r = |z| =Ö a² + b² Números Complexos Unidade Imaginária Argumento É o ângulo q determinado pelo eixo real Ox e o i² = -1 segmento OP, medido no sentido anti-horário a partir Definição de número complexo do eixo real. z=a+b.i cosq = a senq = b onde: |z| |z| Forma trigonométrica z = a + bi Û z = |z| . (cosq + i . senq) { a Î R, a = parte real b Î R, b = coeficiente da p. imaginária i = unidade imaginária números imaginários puros: Operações na Forma Trigonométrica São os complexos onde a = 0 e b ¹ 0 Multiplicação números reais: São os complexos onde b = 0. z1z2 = r1r2[cos(q 1+ q2) + i . sen(q 1+ q2)] Conjugado de um número complexo Divisão Dado um complexo: z = a + b . i, definimos como z1 r1 seu conjugado: z = a - b . i z2 = r2 [cos(q 1- q2) + i . sen(q 1- q2)] Igualdade de Complexos Potenciação Iguala-se a parte real com a outra parte real e o zn = rn . [cos(nq) + i . sen(nq)] coeficiente da parte imaginária com o coeficiente da outra parte imaginária. 28 26 Teorema de D’Alambert Geometria Analítica Um polinôimo P(x) é divisível por x - a, se e somente se, P(a) = 0. Distância entre dois pontos Teorema fundamental da algebra dAB = Ö (Dx)² + (Dy)² Toda equação algébrica de grau n, onde n > 0, admite Ponto médio pelo menos uma raíz complexa. M ( x + x , y 2+ y A 2 B A B ( Teorema da decomposição P(x) = a0xn + a1xn-1 + ... + an-1x + an, pode ser fatorado em: Baricentro do triângulo P(x) = a0(x - r1) . (x - r2) ... (x - rn) onde r1, r2,... rn são as G ( x + x3 + x , y + y3 + y A B C, A B ( C raízes de P(x). Multiplicidade de uma raiz Área do Triângulo Se P(x) = (x - r)m . Q(x) e Q(r) ¹ 0, então r é uma raiz xA yA 1 com multiplicidade m de P(x) = 0. x y 1 A = 1 . mód B B 2 xC yC 1 Teorema das raízes complexas Seja P(x) um polinômio de grau n, onde n > 1, com Alinhamento de três pontos coeficientes reais, se P(z) = 0, então P(z) = 0, onde z = a Se A, B e C são colineares, detS = 0. Onde S é a + bi e z = a - bi (com a Î R e b Î R*). matriz formada com as coordenadas dos três pontos. Relações de Girard n n-1 Equação geral da reta Seja a0x + a1x + ... + an-1x + an = 0, e suas raízes r1, r2, ..., rn: a.x + b.y + c = 0 r1 + r2 + r3 + ... + rn = - a1 a 0 r1.r2. + r1. r3 + ... + rn-1.rn = a2 a0 32 30
  • 9. Obtendo eq. geral pelo determinante Observação: Na equação de uma circunferência, temos, necessariamente: xA yA 1 · Os coeficientes de x² e y² são iguais, inclusive xB yB 1 = 0 Þ ax + by + c = 0 em sinal e não nulos. Se o coeficiente de x² for x y 1 diferente de 1, deve-se dividir toda a equação por ele. Equação reduzida · Não pode existir termo x.y na equação. a c r: ax + by + c = 0 Þ y = - b x + - b · O termo independente p é tal que: Þ Þ R² = a² + b² - p > 0 y=m.x+n (numa circunferência o raio é sempre positivo) m = coeficiente angular ou declividade Posições relativas entre reta e circunferência · Reta e circunferência secantes: r Dx m = -a = Dy = tga C y2 b B dCr < R b Dx Dy a = inclinação · Reta e circunferência tangentes: y1 A a C r dCr = R x1 x2 n = coeficiente linear: ordenada do ponto em que a reta · Reta externa à circunferência: (não vertical) intercepta o eixo das ordenadas. dCr > R C 33 35 Propriedade do lugar geométrico A soma das distâncias de qualquer ponto da elipse aos Geometria Espacial focos F1 e F2 é constante e igual ao segmento A1A2. Esfera PF1 + PF2 = 2a Hipérbole 4 . p . R3 V= 3 R B1 S = 4 . p . R2 b c Cilindro Reto F1 A1 O a A2 F2 B2 V=B.H 2 V=p.R .H H SL (área lateral) = 2 . p . R . H ST (área total) = 2pR(R + H) F1 e F2 ® focos R O ® centro A1A2 ® eixo real ou transverso Secção meridiana B1B2 ® eixo imaginário É o retângulo resultante da intersecção do cilindro com um 2c ® distância focal plano que contém os centros das 2a ® medida do eixo real H bases. 2b ® medida do eixo imaginário Quando o cilindro é eqüilátero H c ® excentricidade R = 2R; neste caso a secção a meridiana é um quadrado. relação notável: a² = b² + c² 37 39
  • 10. Elipse Equação da reta, dado um ponto e o coeficiente B1 angular r: y - y0 = m(x - x0) b a Posição relativa de duas retas A1 c A2 Se duas retas r e s são paralelas mr = ms. F1 O F2 Se duas retas r e s são perpendiculares mr = -1 ms Distância de ponto a reta B2 Dado o ponto P(x0,y0), e a reta r: ax + by + c = 0: F1 e F2 ® focos O ® centro | ax0 + by0 + c | dpr = A1A2 ® eixo maior Ö a² + b² B1B2 ® eixo menor Equação da circunferência 2c ® distância focal y 2a ® medida do eixo maior (x;y) R 2b ® medida do eixo menor b (a;b) (x - a)² + (y - b)² = R² c ® excentricidade x² + y² -2a.x - 2b.y + p = 0 a relação notável: a² = b² + c² a x Equação reduzida Cálculo do centro e do raio (x - x0)² (y - y0)² = 1 para o eixo principal x² + y² -2a. x - 2b. y + p = 0 + paralelo ao eixo x a² b² Þ Þ para o eixo principal metade (x - x0)² (y - y0)² = 1 paralelo ao eixo y b² + a² com sinal trocado Þ C(a;b) 36 34 p (termo indenpendente) Þ p = a² + b² - R² Cone reto Equação reduzida (x - x0)² (y - y0)² = 1 para o eixo real a² - b² paralelo ao eixo x 1 . p . R2 . H para o eixo real g H g V= (y - y0)² (x - x0)² = 1 3 - paralelo ao eixo y a² b² SL= p . R . g R Propriedade do lugar geométrico ST = pR (R + g) A diferença da distância de qualquer ponto da hipérbole aos focos F1 e F2 é constante e igual ao segmento A1A2. Secção meridiana PF1 + PF2 = 2a É o triângulo resultante da intersecção do cone com um g plano que contém o vértice do cone e o centro da base. Obs.: o cone eqüilátero é R aquele em que g = 2R; neste caso a secção meridiana é um triângulo eqüilátero. q q = 2pR rad ou q = 360R graus g g g 2pR 40 38
  • 11. Paralelepípedo retângulo Geometria Plana É um prisma de seis faces, todas retangulares. Ângulo Tipos de ângulos D c Ângulo reto = 90º b Ângulo agudo = entre 0º e 90º a Ângulo obtuso = entre 90º e 180º Ângulo raso = 180º V = a . b. c Ângulo complementares = soma = 90º S = 2 . (ab + ac + bc) Ângulos suplementares = soma = 180º D = Öa2 + b2 + c 2 Polígonos Cubo Soma dos ângulos internos: Si = (n - 2) . 180º V = a³ Soma dos ângulos externos (p/ convexos): d a S = 6 . a² Se = 360º D = aÖ3 Número de diagonais: c D = n . (n - 3) 2 Pirâmide Polígonos regulares Base: em forma de polígono. 1 .B .H - Todos os lados de mesma medida e Faces laterais: são triângulares. V= - Todos os ângulos internos iguais. 3 Obs.: Pirâmide regular: a base é um polígno Triângulos regular; as faces laterais são triângulos isósceles. São os polígonos de 3 lados 41 43 Quadriláteros Teorema da bissetriz interna aa x= y a b a b paralelogramo x y losango Semelhança de triângulos Retângulo 4 ângulos retos Losango 4 lados iguais A M Quadrado 4 ângulos retos e 4 lados iguais c b z y H h Trapézios b b a a N P Um par de lados paralelos, chamados de bases; os B a C x outros dois lados não sao paralelos. ^ ^ B=N=b Trapézio isósceles: lados não paralelos são iguais; os ^ ^ C=P=a } Þ DABC ~ DMNP Þ ângulos adjacentes das bases são iguais. Trapézio retângulo: tem dois ângulos retângulos Þ a = b = c =k Þ per(DABC) = k Trapézio escaleno: os lados não paralelos são x y z per(DMNP) desiguais. H =k área(DABC) = k2 Quadrilátero inscritível h área(DMNP) Se e somente se os ângulos opostos somam 180º. Aplicações Quadrilátero circunscritível A Se e somente se a soma de dois lados opostos é igual à Sendo M e N pontos médios: soma dos outros dois lados. 45 B M N C Þ { MN // BC MN = BC 2 47
  • 12. Propriedades angulares Tetraedro regular Soma dos ângulos internos = 180º É uma pirâmide de base triângular regular; todas as Soma dos ângulos externos = 360º quatro faces são triângulos eqüiláteros. Teorema do ângulo externo: “Cada ângulo externo é igual à soma dos dois internos não adjacentes.” Segmentos notáveis a H a a² . Ö3 altura - ângulo de 90º em relação a base, unindo ao B= 4 ângulo oposto. bissetriz - divide o ângulo em duas partes. mediatriz - perpendicular ao meio do segmento. a a mediana - une o ponto médio ao ângulo oposto. a . Ö6 H= 3 Pontos notáveis Ortocentro Intersecção das alturas Incentro Intersecção das bissetrizes a² . Ö2 V = 12 Circuncentro Interceção das mediatrizes Baricentro Intersecção da medianas Classificação Eqüilátero 3 lados iguais: 3 ângulos de 60º Isósceles 2 lados iguais, ângulos da base com medidas iguais. Escaleno lados todos diferentes Retângulo 1 ângulo reto Acutângulo 3 ângulos agudos Obtusângulo 1 ângulo obtuso, 2 agudos. 44 42 Tangências D C Retas e circunferências M N - São tangentes quando tem um único ponto em comum. - O raio traçado no ponto de tangência é perpendicular à B reta tangente. A - De um ponto externo a uma circunferência é possível ABCD: Trapézio M e N: pontos médios. traçar duas tangentes de comprimentos iguais: PT1 = PT2 - O centro da circunferência tangente aos lados de um MN = AB + CD (base média) ângulo se encontra na bissetriz desse ângulo. 2 T1 Propriedades do baricentro do triângulo bissetriz P A tangente P G N C { AG = 2GM BG = 2GN CG = 2GP Circunferências tangentes T2 - São tangentes quando têm um único ponto comum. B M - O ponto de tangência e os dois centros sempre estão Relações Métricas em Triângulos Retângulos sobre a mesma reta. ah = bc c b h² = mn h b² = am n m c² = an Teorema de Tales a r a = x a x r // s b y b y s 48 46
  • 13. Áreas das figuras planas Área dos polígonos Quadrado Retângulo Paralelogramo A=l.l A=b.h h A=b.h h l b b Triângulos 2 A =b 2 h . l l A = l . Ö3 h 4 b l Losango Trapézio b d D D.d A = (B +2b). h A= 2 h B Área do círculo e suas partes R R R r R a 2 A = p . R2 A = pR . a A = p (R2 - r2) 360 nota: C = 2 . p . R 49 Powered by
  • 14. Bem-vindo ao Exatas Handbook, volume Matemática. Aqui o leitor encontrará um guia básico para a Matemática Elementar, baseado nas mais confiáveis fontes, indo desde noções de álgebra até geometria plana. Boa leitura!