domingo, 28 de agosto de 2011

Exercícios resolvidos de matemática

Os calçados são medidos por números: 35, 36 e 37  para a maiora das mulheres e 38, 40 e 41 para a maioria dos homens. O número y do sapato depende do comprimento x (em cm) do pé, e a fórmula para calcular y é:
y = (5x+28)/4
Com base nessa relação, responda:
a) Que número calça uma pessoa cujo pé mede 24,8 cm?
b) Que número calça uma pessoa cujo pé mede 20 cm?
c) Quanto mede o comprimento de um pé que calça 42?
d) Que número calça uma pessoa cujo pé mede 30 cm?


Solução: Temos que o número y do sapato, de uma pessoa, está em função do comprimento x do pé, através da lei de correspondência y = (5x + 28) / 4.Gráfico de y = (5x + 28) / 4
Para cada comprimento x do pé, existe um único número y do calçado, isto é, para cada número x, existe um único número y = f(x)  associado.
a) Para o comprimento x = 24,8 cm, temos o número
y = [5(24,8) + 28] / 4 = (124 + 28) / 4 = 152 / 4 = 38.
b) Para o comprimento x = 20 cm , temos o número
y = [5(20) + 28] / 4 = (100 + 28) / 4 = 128 / 4 = 32
c) Para o número y = 42, temos que encontrar o comprimento x na equação do primeiro grau
(5x + 28) / 4 = 42.
Daí, vem que 5x + 28 = 168, o que implica em 5x = 168 - 28.
Então, 5x = 140. Logo, o comprimento x = 140 / 5 = 28 cm.
d) Se x = 30 cm , então y = [5(30) + 28] / 4 = 178 / 4 = 44,5 .
Na prática arredondamos o número do sapato para y = 45.



Maria e João resolveram trocar mensagens sigilosa usando funções inversas. Inicialmente, relacionam números ao alfabeto (veja a tabela abaixo onde o símbolo # representa um espaço em branco).
#ABC...JKL...WXYZ
0123...101112...23242526


Em seguida definem a função que vai codificar a mensagem: y = 2x - 3. Assim, por exemplo, à mensagem REVISTA, Maria associa a sequência numérica 18 5 22 9 19 20 1 , mas envia a João a sequência numérica obtida pelas imagens da função y = 2x - 3, ou seja, 33 7 41 15 35 37 -1. Desta forma se Maria envia a João, utilizando-se da mesma função, a sequência -1 3 7 33 37 27 39 , qual é a mensagem que será compreendida pelo João?

Solução: Uma função é inversa de uma outra quando ela desfaz o que outra faz e vice-versa.
Se a função que codifica (cifra) a mensagem é a função y = 2x - 3, então a função que decodifica (decifra ou traduz) é a função inversa de y = 2x -3. Para calcular a função inversa de y = 2x - 3 , trocamos o x pelo y e depois isolamos o y.
Então, x = 2y - 3 , o que implica em -2y = -x - 3, isto é, 2y = x + 3. Logo y = (x + 3) / 2 é a função inversa.
Como Maria enviou a sucessão -1 3 7 33 37 27 39 , obtida pelas imagens da função y = 2x -3, João, para entender a mensagem, tem que obter a sucessão pelas imagens de y = (x + 3) / 2 :
Para x = -1, temos y = (-1 + 3) / 2 = 1 ;
Para x = 3 , temos y = (3 + 3) / 2 = 3 ;
Para x = 7, temos y = (7 + 3) / 2 = 5 ;
Para x = 33 , temos y = (33 + 3) / 2 = 18 ;
Para x = 37, temos y = (37 + 3) / 2 = 20 ;
Para x = 27, temos y = (27 + 3) / 2 = 15 ;
Para x = 39, temos y = (39 + 3) / 2 = 21.
Assim a mensagem entendida (decodificada) por João é 1 3 5 18 20 15 21, o que corresponde a mensagem ACERTOU.


Dadas as funções reais f(3x+1) = x+2 e g(x-3) = 4x+7 , calcule o valor de f(4) + g(-l).
Solução: Pela definição dada, temos:f(4) = f(3×1+1) = 1+2 = 3 .
g(-1) = g(2-3) = 4×2+7 = 15 .
Então, f(4) + g(-1) = 3 + 15 = 18 .


(UNICAMP) Três planos de telefonia celular são apresentados na tabela abaixo:
 
Plano
Custo fixo
mensal
Custo adicionalpor minuto
A
R$ 35,00
R$ 0,50
B
R$ 20,00
R$ 0,80
C
0
R$ 1,20
a) Qual é o plano mais vantajoso para alguém que utilize 25 minutos por mês?
b) A partir de quantos minutos de uso mensal o plano A é mais vantajoso que os outros dois?

Solução: a) O preço y depende (está em função) do tempo x em minutos.
Então, no plano A temos a função y = 0,5x + 35 = 0,5(25) + 35 = 42,50.
No plano B temos y = 0,8x + 20 = 0,8(25) + 20 = 40,00.
No plano C temos y = 1,2x = 1,2(25) = 30,00.
Assim, o plano C é o mais vantajoso (mais barato) para alguém que utilize 25 minutos por mês.
b) Este problema pode ser resolvido com o uso de gráficos:
Três retas
Observando os coeficientes angulares (1,2 > 0,8 > 0,5) das retas, temos que o preço do plano C aumenta com mais rapidez que o preço do plano B. Este, por sua vez, cresce com mais rapidez que o preço do plano A. Então, existe um tempo x onde as retas se encontram, ou seja, existe um x onde 0,5x + 35 = 1,2x e 0,8x + 20 = 1,2x e 0,5x + 35 = 0,8x + 20 .
Resolvendo a primeira equação encontramos 35 = (1,2 - 0,5) x .
Logo x = 35 / (1,2 - 0,5) , o que implica em x = 35 / 0,7 = 350 / 7 = 50 minutos.
Concluindo, o plano A é mais vantajoso (menor custo) que os outros dois a partir de 50 minutos de uso mensal.


Sejam A = { 1, 2, 3 } e f : A® A definida por f(1) = 3, f (2) = 1 e f (3) = 2 . O conjunto solução de f(f (x)) = 3 é?
Solução: Temos: f(f(1)) = f(3) = 2 ;  f(f(2)) = f(1) = 3  ;  f(f(3)) = f(2) = 1.Então, x = 2 e o conjunto solução é {2}.


Uma Função f de variável real satisfaz a condição f(x+1) = f(x) + f(1), qualquer que seja o valor da variável x. sabendo-se que f(2) = 1, podermos concluir que f(5) é igual a:a) 1/2              b)1                 c)5/2                      d)5                e) 10

Solução: Pela definição temos: f(2) = f(1+1) = f(1) + f(1) = 1 , então, 2f(1) = 1. Segue que f(1) = 1/2 ;f(3) = f(2+1) = f(2) + f(1) = 1 + 1/2 = 3/2 ;
f)4) = f(3+1) = f(3) + f(1) = 3/2 + 1/2 = 2 ;
f(5) = f(4+1) = f(4) + f(1) = 2 + 1/2 = 5/2  (opção c )

Se f é uma função tal que f(1) = 3 e f(x+y) = f(x) + f(y) para todos x e y reais, então f(3) vale:
a) 8                   b) 6              c) 9                     d) 10            e) 7

Solução: Pela definição: f(2) = f(1+1) = f(1) + f(1) = 3 + 3 = 6 ;f(3) = f(2+1) = f(2) + f(1) = 6 + 3 = 9  (opção c ).

Sendo f e g   funções  reais tais que: f(2x-1)= 3x- x + 25 e g(x-1)= 2x + 3, calcular o valor de f(g(-1)).

Solução: Pela definição do enunciado: g(-1) = g(0-1) = 2(0) + 3 = 3.Então, calculamos a função composta f(g(-1)) = f(3) = f(4-1) = 3(2)- 2 + 25 = 12 - 2 + 25 = 35.


Numa fábrica, o custo C de produção de x litros de certa substância é
dado pela função C(x), com x ³ 0, cujo gráfico está representado ao lado.
O custo de R$ 700,00 corresponde à produção de quantos litros?
Gráfico da função custo


Solução: O gráfico representa a função do primeiro grau: C(x) = ax + b.
Quando x = 0 , C(x) = 400. Quando x = 8 , C(x) = 520. Então, 400 = a(0) + b = b.
Segue que, 520 = 8a + b = 8a + 400. Assim, o coeficiente angular a = (520 - 400) / 8 =  120 / 8 = 15.
Logo, a equação da reta é: C(x) = 15x + 400. Se o custo é C(x) = 700, então, 15x + 400 = 700.
Segue que, x = (700 - 400) / 15 = 300 / 15 = 20. Concluindo: O custo de R$ 700,00 corresponde à produção de 20 litros.


Quais os valores de que anulam a função definida por f(x) x2 - 2 - 3 .

Solução: Temos uma função do segundo grau y = ax2 + bx + c , onde a = 1, b = -2 e c = -3.Resolvendo a equação do segundo grau x2 - 2 - 3 = 0 , encontramos estes valores.
Esta equação pode ser resolvida com a "fórmula de Bhaskara ou Baskara" x = x = (-b + ou - raiz quadrada de delta) / 2a, onde = b2 - 4ac.
Calculando o discriminante (delta), encontramos:   D = (-2)2 - 4(1)(-3) = 4 + 12 = 16.
Como a raiz quadrada de 16 é 4, vem que: x = x = (-b + raiz quadrada de delta) / 2a = (2 + 4) / 2 = 3, ou, x = x = (-b - raiz quadrada de delta) / 2a = (2 - 4) / 2 = -1.
Assim, os valores de x que anulam   ), são x = -1 , ou , x = 3.
parábola
Este valores são chamados de raízes ou zeros da função, pois, são os valores onde o gráfico toca o eixo x (eixo das abscissas). Observe também o termo independente c = -3, mostra onde a parábola corta o eixo y (eixo das ordenadas).


Uma bala é atirada de um canhão. A trajetória da bala descreve uma parábola de equação: y = -0,1x2 + 15x (onde x e y são medidos em metros).a) Determine, em metros,  a altura máxima atingida pela bala.
b) Calcule , em metros, o alcance do disparo.

Solução: a) Seja a função do segundo grau y = ax2 + bx + c , onde a, b e c são números reais e a ¹ 0.O valor máximo (ou mínimo) desta função é o y do vértice da parábola, ou seja, y = -  / 4a , onde = b2 - 4ac.
Então, a altura máxima da bala é:
y = -[152 - 4(-0,1)(0)] / 4(-0,1) = -(225 - 0) / (-0,4) = -225 / -0,4 = 2250 / 4 = 562,5 m.
b) O alcance do disparo é a diferença entre as raízes da equação -0,1x2 + 15x = 0.
Vem que: -0,1x2 + 15x = x(-0,1x + 15) = 0. Então, x = 0 , ou , -0,1x + 15 = 0.
Logo as raízes são: x = 0 , ou , x = 15 / 0,1 = 150. Assim, o alcance do disparo é de 150 - 0 = 150 m.
Lançamento de projetil balístico.
Este procedimento é conhecido como lançamento de projetil.


O lucro de uma empresa pela venda diária de x peças, é dado pela função: L(x) = -x2 + 14x - 40. Quantas peças devem ser vendidas diariamente para que o lucro seja máximo?

Solução: Observando o vértice da parábola, temos que o valor de uma função f(x) = ax2 + bx + c é máximo (ou mínimo) quando x é igual a média aritmética das raízes, ou seja , quando x = -b / 2a.Então, L(x) = -x2 + 14x - 40 tem valor máximo quando x = -14 / 2(-1) = 14 / 2 = 7.
Assim, devem ser vendidas 7 peças para que o lucro seja máximo.
parábola
De outro modo, observe que resolvendo a equação -x2 + 14x - 40 = 0 , encontramos:
x = (-14 + 6) / (-2) = 4 , ou , x = (-14 - 6) / (-2) = 10.
Pela simetria da parábola, o lucro tem valor máximo quando x é igual a média aritmética das raízes.
Logo, para que o lucro seja máximo, devem ser vendidas (4 + 10) / 2 = 14 / 2 = 7 peças.
OBS: Este problema também poderia ser resolvido com o uso do Cálculo diferencial . Calculando a derivada da função encontramos y' = -2x + 14. A função tem valor máximo quando a derivada y' = 0 . Assim, resolvendo -2x + 14 = 0 encontramos x = 7 peças.


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