Exercício: função exponencial.

(Vunesp-SP) Seja $p\ >\ 0$, $p\ \neq\ 1$, um número real. Dada a relação $\dfrac{p^{-y}}{1 + p^{-y}}\ =\ x$, determinar $y$ em função de $x$ e o domínio da função assim definida.

Resolução :

$\dfrac{1 + p^{-y}}{p^{-y}}\ =\ \dfrac{1}{x}$

$p^y + 1\ =\ \dfrac{1}{x}$

$y\ =\ \log_p \dfrac{1 - x}{x}$

Se $y$ é função real, $\dfrac{1 - x}{x}$ deve ser positivo.

$x\ >\ 0\ \wedge\ 1 - x\ >\ 0\ \Rightarrow\ 0\ <\ x\ <\ 1$

$x\ <\ 0\ \wedge\ 1 - x\ <\ 0\ \Rightarrow\ \nexists\ x$

Logo $D_y\ =\ ]0\ ,\ 1[$.

Exercício: logaritmos #2.

(EFEI-MG) Se $\log_a x\ =\ P$, $\log_b x\ =\ Q$ e $\log_{abc} x\ =\ R$, determine $\log_c x$ em função de $P$, $Q$ e $R$.

Consideremos inicialmente $x\ \neq\ 1$, então:

$\log_x a\ =\ \dfrac{1}{P}$

$\log_x b\ =\ \dfrac{1}{Q} $

$\log_x abc\ =\ \dfrac{1}{R}$

E chamando $\log_c x\ =\ S$

$\log_x c\ =\ \dfrac{1}{S}$

Teremos:

$(\log_x a) + (\log_x b) + (\log_x c)\ =\ \dfrac{1}{P} + \dfrac{1}{Q} + \dfrac{1}{S}\ =\ \log_x abc\ =\ \dfrac{1}{R}$

Donde:

$\dfrac{1}{S}\ =\ \dfrac{PQ - PR - QR}{PQR}\ \Rightarrow\ S\ =\ \dfrac{PQ - PR - QR}{PQR}$
__

E para $x\ =\ 1$:

$\log_c x\ =\ 0$

Exercício: logaritmos.

(Vunesp-SP) Sejam $a$ e $b$ números reais maiores que zero e tais que $ab\ =\ 1$. Se $a\ \neq\ 1$ e $\log_a x\ =\ \log_b y$, determine o valor de $xy$.

Resolução:

Observemos que se $a\ \neq\ 1$ também teremos $b\ \neq\ 1$, o que garante a existência de $\log_b y$.

Se $ab\ =\ 1$ então $b\ =\ \dfrac{1}{a}$, assim:

$\log_a x\ =\ \log_\dfrac{1}{a} y$

$\log_a x\ =\ \log_a \dfrac{1}{y}$

Donde :

$x\ =\ \dfrac{1}{y}\ \Rightarrow\ xy\ =\ 1$

Exercício: difusão de uma notícia.

(Fuvest-SP) Em um certo país com população $A$ (em milhões de habitantes) é noticiada pela TV com implantação de um novo plano econômico pelo governo. O número de pessoas que já sabiam da notícia após $t\ \ge\ 0$ horas é dado por $f(t)\ =\ \dfrac{A}{1 + 4e^{-\dfrac{A}{2}t}}$.

Sabe-se também que decorrida $1$ hora da divulgação do plano $50\%$ da população já estava ciente da notícia.

a) Qual a porcentagem da população que tomou conhecimento do plano no instante em que foi noticiado?

b) Qual a população do país?

c) Após quanto tempo $80\%$ da população estava ciente do plano?

Resolução :

a)

No instante em que a notícia foi divulgada, $t\ =\ 0$. Logo :

$f(0)\ =\ \dfrac{A}{1 + 4e^{-\dfrac{A}{2}\ \cdot\ 0}}\ =$

$=\ \dfrac{A}{1 + 4e^0}\ =\ \dfrac{A}{1 + 4}\ =\ \dfrac{A}{5}\ =\ 20\ \%\ \cdot\ A$
__

b)

$50\ \%$ da população já sabia da notícia $1$ hora após sua divulgação, logo :

$f(1)\ =\ \dfrac{A}{2}\ =\ \dfrac{A}{1 + 4e^{-\dfrac{A}{2}}}$

$\dfrac{1}{2}\ =\ \dfrac{1}{1 + 4e^{-\dfrac{A}{2}}}$

$1\ =\ 4e^{-\dfrac{A}{2}}$

$\dfrac{1}{4}\ =\ e^{-\dfrac{A}{2}}$

$\ln\ \dfrac{1}{4}\ =\ -\dfrac{A}{2}$

$\dfrac{A}{2}\ =\ 2\ln\ 2$

$A\ =\ 4\ln\ 2$
__

c)

$\ 80\%\ \cdot\ A\ =\ \dfrac{A}{1 + 4e^{-\dfrac{A}{2}t}}$

$\dfrac{4}{5}\ =\ \dfrac{1}{1 + 4e^{-\dfrac{A}{2}t}}$

$4e^{-\dfrac{A}{2}t}\ =\ \dfrac{1}{4}$

$\ln\ \dfrac{1}{16}\ =\ -\dfrac{A}{2}t$

Como $A\ =\ 4\ln\ 2$:

$\ln\ \dfrac{1}{16}\ =\ -\dfrac{4\ln\ 2}{2}t$

$-4\ln\ 2\ =\ -2(\ln\ 2)\ \cdot\ t$

$t\ =\ 2$ horas.

Exercício: escala Richter.

(Fuvest-SP) A intensidade $I$ de um terremoto, medida na escala Richter, é um número que varia de $I\ =\ 0$ até $I\ =\ 8,5$ para o maior terremoto conhecido. $I$ é dado pela fórmula :

$I\ =\ \dfrac{2}{3}\log_{10} \dfrac{E}{E_0}$,

Onde $E$ é a energia liberada no terremoto em quilowatt-hora e $E_0\ =\ 7\ \cdot\ 10^{-3}\ kWh$.

a) Qual a energia liberada num terremoto de intensidade $8$ na escala Richter?

b) Aumentando de uma unidade a intensidade do terremoto, por quanto fica multiplicada a energia liberada?

Resolução:

a)

$8\ =\ \dfrac{2}{3}\log_{10} \dfrac{E}{E_0}$

$12\ =\ \log_{10} \dfrac{E}{E_0}$

$10^{12}\ =\ \dfrac{E}{E_0}$

$E\ =\ 7\ \cdot\ 10^{-3}\ \cdot\ 10^{12}\ =\ 7\ \cdot\ 10^9\ kWh$
__

b)

$I + 1\ =\ \dfrac{2}{3}\log_{10} \dfrac{E}{E_0} + 1\ =$

$=\ \dfrac{2}{3}\log_{10} \dfrac{E}{E_0} + \log_{10} 10\ =$

$=\ \dfrac{2}{3}\log_{10} \dfrac{E}{E_0} + \dfrac{2}{3}\ \cdot\ \dfrac{3}{2}\log_{10} 10\ =$

$=\ \dfrac{2}{3}\log_{10} \dfrac{E}{E_0} + \dfrac{2}{3}\ \cdot\ \log_{10} \sqrt{1000}\ =$

$=\ \dfrac{2}{3}(\log_{10} \dfrac{E}{E_0} + \log_{10} \sqrt{1000})\ =$

$=\ \dfrac{2}{3}\log_{10} \dfrac{E\ \cdot\ \sqrt{1000}}{E_0}$

Ou seja, a energia liberada fica multiplicada pelo fator $10\sqrt{10}$.

Exercício: equação exponencial #3.

Mostre que a equação $e^x + e^{-x} - 3 = 0$ tem duas raízes reais simétricas $x\ =\ a$ e $x\ =\ -a$. Mostre, ainda, que $e^{3a} + e^{-3a}\ =\ 18$.

Resolução:

Primeiramente vamos demonstrar que $e^x + e^{-x} - 3 = 0$ admite uma raiz $a$.

Observemos que para $x\ =\ 0$, $e^0 + e^0 - 3\ =\ -1$, e que quando $x \mapsto\ +\infty$, $e^x + e^{-x} - 3$ tende a infinito. Logo $e^x + e^{-x} - 3$, por ser contínua, necessariamente possui uma ordenada nula.

Observemos agora que, se $a$ é raiz, $e^a + e^{-a} - 3 = e^{-a} + e^a - 3$.

Assim $e^x + e^{-x} - 3 = 0$ possui raízes $a$ e $-a$.

Observemos agora que:

$e^a + e^{-a} = 3$

$(e^a + e^{-a})^3 = 27$

$e^{3a} + 3 e^{2a} e^{-a} + 3 e^a e^{-2a} + e^{-3a}\ =\ 27$

$e^{3a} + e^{-3a} + 3(e^a + e^{-a})\ =\ 27$

$e^{3a} + e^{-3a} + 3\ \cdot\ 3\ =\ 27$

$e^{3a} + e^{-3a}\ =\ 27 - 9\ =\ 18$

Exercício: aplicação financeira.

(Fuvest-SP) Um certo tipo de aplicação duplica o capital em dois meses.

a) Qual a taxa mensal de juros?

b) Em quantos meses a aplicação renderá $700\%$ de juros?

Resolução :

Chamemos de $C$ o capital inicial.

a)

$2C\ =\ C(1 + i)^2$

$2\ =\ i^2 + 2i + 1$

Como $i$ deve ser positivo:

$i\ =\ \sqrt{2} - 1\ \approx\ 41\ \%$
__

b)

$8C\ =\ C(1 + \sqrt{2} - 1)^t$

$2^3\ =\ 2^\dfrac{t}{2}$

$t\ =\ 6$ meses.

A contra-positiva de uma implicação.

Consideremos uma proposição da forma "se $p $ então $q $", simbolizada por $p\ \rightarrow\ q $. Uma outra forma de dizer a mesma coisa seria "Se não $q $ então não $p $", simbolizada por $\sim q\ \rightarrow\ \sim p $. Provemos:

Construamos a tabela-verdade para cada uma das possivilidades entre as veracidades de $p $ e $q $.

$p $	$q $	$p\ \rightarrow\ q $	$\sim q\ \rightarrow\ \sim p $
V	V	V	V
V	F	F	F
F	V	V	V
F	F	V	V

Observemos que as colunas $p\ \rightarrow\ p $ e $\sim q\ \rightarrow\ \sim p $ são idênticas, logo as duas proposições compostas são equivalentes, ou seja, para afirmar uma mesma sentença, tanto faz usar uma ou outra.

Tomemos um exemplo :

Uma função é injetora se, dados dois elementos distintos do domínio, suas imagens também serão distintas. Simbolicamente :

$x_1\ \neq\ x_2\ \Rightarrow\ f(x_1)\ \neq\ f(x_2) $

O que seria equivalente a dizer:

Uma função é injetora se, se duas imagens são iguais, seus respectivos correspondentes também são iguais. Simbolicamente :

$f(x_1)\ =\ f(x_2)\ \Rightarrow\ x_1\ =\ x_2 $

Exercício: uma função discreta.

(Cesgranrio-RJ) Sejam $A\ =\ \{1\ ,\ 2\ ,\ 3\}$ e $f:A\rightarrow A$ definida por $f(1)\ =\ 3$, $f(2)\ =\ 1$, e $f(3)\ =\ 2$ Qual o conjunto solução de $f(f(x))\ =\ 3$?

Resolução:

O elemento de $A$ cuja imagem é $3$ é $1$, e o elemento de $A$ cuja imagem é $1$ é o $2$.

$S\ =\ \{2\}$

Exercício: comprar mais pelo mesmo preço.

(Cesgranrio-RJ) Uma loja está fazendo uma promoção na venda de balas: "Compre $x$ balas e ganhe $x\%$ de desconto". A promoção é válida para compras de até $60$ balas, caso em que é concedido o desconto máximo de $60\%$. Alfredo, Beatriz, Carlos e Daniel compraram $10$, $15$, $30$ e $45$ balas, respectivamente. Qual deles poderia ter comprado mais balas e gasto a mesma quantia se empregasse melhor seus conhecimentos de Matemática?

Resolução :

Alfredo comprou o equivalente a $10(1 - \dfrac{10}{100})\ =\ 9$ balas.

Beatriz comprou o equivalente a $15(1 - \dfrac{15}{100})\ =\ 12,75$ balas.

Carlos comprou o equivalente a $30(1 - \dfrac{30}{100})\ =\ 21$ balas.

Daniel comprou o equivalente a $45(1 - \dfrac{45}{100})\ =\ 24,75$ balas.

A função que retorna o quanto cada um irá pagar, dado o número de balas que comprou, é:

$f(x)\ =\ x(1 - \dfrac{x}{100})\ =\ -\dfrac{x^2}{100} + x$

Essa função terá um máximo, onde o número de balas para este máximo é tal que:

$x_v\ =\ -\dfrac{1}{(-\dfrac{2}{100})}\ =\ 50$ balas.

Como todos os compradores compraram menos que $50$ balas, cada um, segundo a função poderia comprar uma maior quantidade tal que pagaria o mesmo preço por ela. Porém a diferença entre entre o $x_v$ e o número de balas compradas não pode superar $ 60 - 50\ =\ 10$. Portanto apenas Daniel poderia comprar mais balas, a saber $50 + (50 - 45)\ =\ 55$ balas, de tal forma que pagaria o equivalente à $ 24,75$ balas.

Exercício: inequação do segundo grau.

(UFF-RJ) Considere a inequação $\dfrac{2}{n^2}\ <\ \dfrac{-2}{9 - 6n}\ ,\ n\ \in\ \mathbb{N}^*$. Qual o conjunto solução desta inequação?

Resolução:

$\dfrac{2}{n^2}\ <\ \dfrac{-2}{9 - 6n}$

$\dfrac{1}{n^2}\ <\ \dfrac{-1}{9 - 6n}$

$\dfrac{1}{n^2}\ <\ \dfrac{1}{6n - 9}$

Supondo $n\ >\ 0 $ e $ n\ >\ \dfrac{9}{6}$, portanto $n\ \ge\ 2$

$n^2\ >\ 6n - 9$

$n^2 - 6n - 9\ >\ 0$

$n\ \in\ \mathbb{N}^* - \{3\}$

Supondo $n\ <\ \dfrac{9}{6}$, portanto $n\ =\ 1$

$\dfrac{2}{1^2}\ <\ \dfrac{-2}{9 - 6\ \cdot\ 1}\ \Rightarrow\ 2\ <\ \dfrac{3}{2}$

O que é falso.

Logo $S\ =\ \{n\ \in\ \mathbb{N}^*\ |\ n\ >\ 1\ \wedge\ n\ \neq\ 3\}$.

Exercício: estimar gráfico.

Consideremos a função genérica definida pelos parâmetros $p$, $q$, e $r$:

$f(x)\ =\ px^2 + qx + r$

Tomemos duas possibilidades:

1) $a\ >\ 0$:

$r\ >\ 0\ \Rightarrow\ p\ =\ \dfrac{1}{4a}\ >\ 0$

$\Delta\ =\ 1 - 4\ \cdot\ \dfrac{1}{4a}\ \cdot\ a\ =\ 0$

$x_v\ =\ -\dfrac{q}{2p}\ =\ -\dfrac{1}{\dfrac{1}{2a}}\ =\ -2a\ <\ 0$

Logo a função cortará o eixo dos $y$ em uma ordenada positiva, terá concavidade para cima, cortará o eixo dos $x$ em uma única abscissa, e o vértice terá abscissa negativa.

Não existe gráfico com estas características.
__

2) $a\ <\ 0$:

$r\ <\ 0\ \Rightarrow\ p\ =\ \dfrac{1}{4a}\ <\ 0$

$\Delta\ =\ 1 - 4\ \cdot\ \dfrac{1}{4a}\ \cdot\ a\ =\ 0$

$x_v\ =\ -\dfrac{q}{2p}\ =\ -\dfrac{1}{\dfrac{1}{2a}}\ =\ -2a\ >\ 0$

Logo a função cortará o eixo dos $y$ em uma ordenada negativa, terá concavidade para baixo, cortará o eixo dos $x$ em uma única abscissa, e o vértice terá abscissa positiva.

Assim, o gráfico da alternativa C é o mais plausível.

Exercício: imagem da função.

Qual o conjunto imagem da função $f(x)\ =\ x + \sqrt{-(x^2 - 4)^2}$?

Resolução:

Observemos que $-(x^2 - 4)^2$ deve ser não-negativo, mas como $(x^2 - 4)^2$ é não-negativo, $x^2 - 4$ deve ser obrigatoriamente nulo. Logo:

$x\ =\ \pm 2$

$f(2) = 2$ e $f(-2)\ =\ -2$ são os dois únicos pares ordenados pertencentes à função real $f$.

$Im_f\ =\ \{2\ ;\ -2\}$

Exercício: distância entre pontos médios.

Numa reta $r$, tomemos os segmentos $\overline{AB}$ e $\overline{BC}$ e um ponto $P$ de modo que $\overline{AB}$ seja o quíntuplo de $\overline{PC}$, $\overline{BC}$ seja o quádruplo de $\overline{PC}$ e $AP\ =\ 80\ cm$. Sendo $M$ e $N$ os pontos médios de $\overline{AB}$ e $\overline{BC}$, respectivamente, determine $MN$.

Resolução:

Primeiramente, vamos cogitar possíveis posições para o ponto $P$.
__

Primeiro caso:

$P$ estar entre $A$ e $B$.

$B$ estará entre $P$ e $C$.

$\overline{PC}\ >\ \overline{BC}$

O que é um absurdo, visto que, por hipótese, $\overline{BC}$ é o quádruplo de $\overline{PC}$.
__

Segundo caso:

$A$ estar entre $P$ e $B$.

$B$ estará entre $P$ e $C$ e recairemos no primeiro caso.
__

Terceiro caso:

$P$ estar entre $B$ e $C$.

$\overline{BC}\ >\ \overline{PC}$, o que é verdadeiro, logo esta é uma possível posição para $P$.
__

Quarto caso:

$C$ estar entre $B$ e $P$.

$\overline{PC} + \overline{BC}\ =\ \overline{PB}$, um caso passível de análise.
__

Estudando o terceiro caso:

$\overline{BC} = 4(\overline{PC})$

$\overline{AB} = 5(\overline{PC})$

$\overline{AP} = (5 + 4 - 1)(\overline{PC})$

$80\ =\ 8\ \cdot\ m(\overline{PC})\ \Rightarrow\ m(\overline{PC})\ =\ 10\ cm\ \Rightarrow\ AB\ =\ 50\ cm\ \wedge$

$\wedge\ BC\ =\ 40\ cm$

$m(\overline{MN})\ =\ \dfrac{m(\overline{AB} + \overline{BC})}{2}\ =\ 45\ cm$
__

Estudando o quarto caso:

$\overline{BC} = 4(\overline{PC})$

$\overline{AB} = 5(\overline{PC})$

$\overline{AP}\ =\ (5 + 4 + 1)(\overline{PC})\ =\ 10(\overline{PC})\ \Rightarrow\ m(\overline{PC})\ =\ 8\ cm$

$m(\overline{AB})\ =\ 40\ cm$

$m(\overline{BC})\ =\ 32\ cm$

$m(\overline{MN})\ =\ \dfrac{\overline{AB} + \overline{BC}}{2}\ =\ 36\ cm$

Demonstração: unicidade do ponto médio.

O ponto médio $M$ de um segmento de reta $\overline{AB}$ é tal que $\overline{AM}\ \equiv\ \overline{MB}$:



Vamos demonstrar que ele é único, ou seja, que não existem outros pontos médios de um mesmo segmento.

Vamos supor que existam dois pontos distintos $X$ e $Y$ que sejam pontos médios de $\overline{AB}$.



$X$ está entre $A$ e $Y$ $\Rightarrow\ \overline{AY}\ >\ \overline{AX}$.

$Y$ está entre $X$ e $B$ $\Rightarrow\ \overline{XB}\ >\ \overline{YB}$.

$\overline{AY}\ >\ \overline{AX}\ \equiv\ \overline{XB}\ >\ \overline{YB}$

O que é um absurdo, pois $Y$, por hipótese, é ponto médio de $\overline{AB}$.

Logo, $X\ \equiv\ Y$.

Por que usar redução ao absurdo?

Todos os teoremas matemáticos são conclusões de hipóteses. Ou seja, são afirmações ou proposições da forma Se $p$ então $q$, simbolicamente representado por $(p\ \rightarrow\ q)$.

$(p\ \rightarrow\ q)$ também é uma proposição que pode ser verdadeira ou falsa, de acordo com combinações entre a premissa e a conclusão:

Se $p$ é verdadeira e $q$ é verdadeira, $(p\ \rightarrow\ q)$ é verdadeira.

Se $p$ é verdadeira e $q$ é falsa, $(p\ \rightarrow\ q)$ é falsa.

Se $p$ é falsa e $q$ é verdadeira, $(p\ \rightarrow\ q)$ é verdadeira......[1]

Se $p$ é falsa e $q$ é falsa, $(p\ \rightarrow\ q)$ é verdadeira......[2]

Assim, se desejamos conhecer o valor-verdade ou autenticidade de uma proposição $p$, o caminho ideal não é concluir de $p$ uma proposição verdadeira $q$, visto que, de acordo com [1], $q$ pode ser verdadeira e $p$ pode ser falsa.

Logo, a melhor maneira de conhecer se uma afirmação é autêntica, basta tomar sua negação, e dela concluir uma outra proposição que seja falsa, assim, de acordo com [2], a premissa será falsa, e sua negação será verdadeira.

Demonstração: $\dfrac{p+1}{p}>\dfrac{p+2}{p+1}\ ,\ p\in\mathbb{N}^*$.

Vamos supor o contrário:

$\dfrac{p + 1}{p}\ \le\ \dfrac{p + 2}{p + 1}$

$\dfrac{(p + 1)^2}{p(p + 1)}\ \le\ \dfrac{p(p + 2)}{p(p + 1)}$

Como $p(p + 1)$ é positivo:

$p^2 + 2p + 1\ \le\ p^2 + 2p$

O que é um absurdo. Logo

$\dfrac{p + 1}{p}\ >\ \dfrac{p + 2}{p + 1}$

Como exemplos podemos citar:

$\dfrac{3}{2}\ >\ \dfrac{4}{3}\ >\ \dfrac{5}{4}$

Exercício: dado $y=|\sqrt{x^2-8x+16}-\sqrt{x^2-2x+1}|$, construir o gráfico da função.

Observemos que:

$\sqrt{x^2 - 8x + 16}\ =\ \sqrt{(x - 4)^2}\ =\ |x - 4|$

$\sqrt{x^2 - 2x + 1}\ =\ \sqrt{(x - 1)^2}\ =\ |x - 1|$

Analisemos então o comportamento de $y$ de acordo com o comportamento de suas parcelas modulares.

Para $x\ <\ 1$:

$|x - 1|\ =\ 1 - x$

$|x - 4|\ =\ 4 - x$

Assim:

$y_1\ =\ |(4 - x) - (1 - x)|\ =\ |3|\ =\ 3$
__

Para $1\ \le\ x\ <\ 4$:

$|x - 1|\ =\ x - 1$

$|x - 4|\ =\ 4 - x$

Assim:

$y_2\ =\ |(4 - x) - (x - 1)|\ =\ |-2x + 5|$

Se $x\ <\ \dfrac{5}{2}$:

$|-2x + 5|\ =\ -2x + 5$

$y_{2,1}\ =\ -2x + 5$

Se $x\ \ge\ \dfrac{5}{2}$

$|-2x + 5|\ =\ 2x - 5$

$y_{2,2}\ =\ 2x - 5$
__

Para $x\ \ge\ 4$:

$|x - 1|\ =\ x - 1$

$|x - 4|\ =\ x - 4$

Assim:

$y_3\ =\ |(x - 4) - (x - 1)|\ =\ |-3|\ =\ 3$
__

Construindo agora os gráficos das três funções componentes, uma para cada intervalo de $x$:

Exercício: produção de um pomar.

(Unicamp-SP) Em um pomar em que existiam $30$ laranjeiras produzindo, cada uma, $600$ laranjas, foram plantadas $n$ novas laranjeiras. Depois de um certo tempo, constatou-se que, devido à competição por nutrientes do solo, cada laranjeira (tanto nova como velha) estava produzindo $10$ laranjas a menos, por ano, por cada nova laranjeira plantada no pomar.

Se $f(n)$ é a produção anual do pomar:

a) Determine a expressão algébrica de $f(n)$.

b) Determine os valores de $n$ para os quais $f(n)\ =\ 0$.

c) Quantas novas laranjeiras deveriam ter sido plantadas para que o pomar tivesse produção máxima?

d) Qual o valor dessa produção?

Resolução:

a) A produção será dada pela multiplicação entre o número de laranjeiras e o número de laranjas produzidas por cada uma.

$f(n)\ =\ (600 - 10n)(30 + n)\ =\ -10n^2\ +\ 300n\ +\ 18000$

b) $f(n)\ =\ 0\ \Leftrightarrow\ (600 - 10n)\ =\ 0\ \vee\ (30 + n)\ =\ 0\ \Leftrightarrow$

$\Leftrightarrow\ n\ \in\ \{60\ ,\ -30\}$

c) Tomando a função quadrática $f(n) $, $ n_v\ =\ -\dfrac{300}{(-20)}\ =\ 15$.

d) $f(15)\ =\ 20250$.

Exercício: maximizando a receita de um hotel.

(FGV-SP) Um hotel tem $30$ quartos para casais. O gerente verificou que, cobrando $R\$\ 120,00$ por dia de permanência de cada casal, o hotel permanecia lotado, e cada aumento de $R\$\ 5,00$ na diária fazia com que um quarto ficasse vazio.

a) Chamando de $x$ o preço da diária e $y$ o número de quartos ocupados, qual a relação entre $x$ e $y$?

b) Qual o preço que deve ser cobrado por dia para maximizar a receita do hotel?

Resolução:

a) Chamemos de $n$ o número de quartos abandonados pelo incremento na cobrança das diárias. Teremos:

$y\ =\ 30 - n$.....[1]

$x\ =\ 120 + 5n$.....[2]

Multiplicando [1] por $5$ e somando com [2]:

$5y + x\ =\ 270$

b) Chamando de $R$ a receita, teremos:

$R\ =\ yx\ =\ x(54 - \dfrac{x}{5})$

$R\ =\ -\dfrac{x^2}{5} + 54x$

Donde:

$x_v\ =\ -\dfrac{54}{(-\dfrac{2}{5})}\ =\ R\$\ 135,00$

Exercício: determinando imagens #2.

Considere a função $f$ de $\mathbb{R}_+^*$ em $\mathbb{R}$ tal que $f(2)\ =\ 1$ e $f(a\ \cdot\ b)\ =\ f(a) + f(b)$, para quaisquer $a,b\ \in\ \mathbb{R}_+^*$. Calcule $f(1)$, $f(4)$ e $f(8)$.

Resolução:

$f(1)\ =\ f(1\ \cdot\ 1)\ =\ 2f(1)\ \Rightarrow\ f(1)\ =\ 0$

$f(4)\ =\ f(2\ \cdot\ 2)\ =\ 2f(2)\ =\ 2$

$f(8)\ =\ f(2\ \cdot\ 4)\ =\ f(2) + f(4)\ =\ 1 + 2\ =\ 3$

Exercício: determinando imagens.

Considere a função $f$ de $\mathbb{R}$ em $\mathbb{R}$ tal que $f(1)\ =\ 3$ e $f(a + b)\ =\ f(a)\ \cdot\ f(b)$ para quaisquer $a,b\ \in\ \mathbb{R}$. Calcule $f(0)$, $f(2)$, $f(3)$ e $f(4)$.

Resolução:

$f(1)\ =\ f(0 + 1)\ =\ f(0)\ \cdot\ f(1)\ =\ 3\ \Rightarrow\ f(0)\ =\ 1$

$f(2)\ =\ f(1 + 1)\ =\ {f(1)}^2\ =\ 9$

$f(3)\ =\ f(1 + 2)\ =\ f(1)\ \cdot\ f(2)\ =\ 3\ \cdot\ 9\ =\ 27$

$f(4)\ =\ f(2 + 2)\ =\ {f(2)}^2\ =\ 81$

Exercício: determinar lei de formação da função.

Considere a função $f$ de $\mathbb{R}$ em $\mathbb{R}$ definida pela lei $f(2x-1)\ =\ 5x + 3$. Calcule $f(x)$.

Resolução:

Chamemos $t\ =\ 2x - 1$.

$x\ =\ \dfrac{t + 1}{2}$

Assim:

$f(t)\ =\ 5\ \cdot\ \dfrac{t + 1}{2}\ +\ 3$

$f(t)\ =\ \dfrac{5t}{2} + \dfrac{11}{2}$

Como $t$ e $x$ são elementos de um mesmo conjunto domínio:

$f(x)\ =\ \dfrac{5x}{2} + \dfrac{11}{2}$

Demonstração: $x>1>y\Rightarrow x+y>xy$.

Sejam $x$ e $y$ números reais tais que $x\ >\ 1\ >\ y$. A soma deles é maior que o produto.

De fato:

$x - 1\ >\ 0$

$y - 1\ <\ 0\ \Rightarrow\ 1 - y\ >\ 0$

$(x - 1)(1 - y)\ >\ 0$

$x + y - 1 - xy\ >\ 0$

$x + y\ >\ xy + 1$

Donde:

$x + y\ >\ xy$

cqd.

Demonstração: $(x,y)\in\mathbb{Q}\times\mathbb{Q};\Rightarrow x+2y \in\mathbb{Q}$.

Dados $x$ um número racional, e $y$ um número irracional, provemos que $x + 2y$ é irracional.

Vamos tomar a hipótese contrária.

Seja $x\ =\ \dfrac{p}{q}$ com $p\ \in\ \mathbb{Z}$ e $q\ \in\ \mathbb{Z}^*$. Teremos:

$\dfrac{p}{q}\ + 2y\ =\ \dfrac{p'}{q'}$ com p'\ \in\ \mathbb{Z}$ e $q'\ \in\ \mathbb{Z}^*$.

Assim:

$y\ =\ \dfrac{p'q - pq'}{2qq'}$

Como $p'q - pq'$ é inteiro e $2qq'$ é inteiro não-nulo, concluímos que $y$ é racional, o que é um absurdo.

Logo, para $x$ racional e $y$ irracional, $x + 2y$ é irracional.

Exercício: censo populacional.

(Cesgranrio-RJ) Tendo sido feito o levantamento estatístico dos resultados do Censo populacional 96 em uma cidade, descobriu-se sobre a população, que:

I - $44\%$ tem idade superior a 30 anos;
II - $68\%$ são homens;
III - $37\%$ são homens com mais de 30 anos;
IV - $25\%$ são homens solteiros;
V - $4\%$ são homens solteiros com mais de 30 anos;
VI - $45\%$ são indivíduos solteiros;
VII - $6\%$ são indivíduos solteiros com mais de 30 anos.

Com base nos dados acima, qual a porcentagem da população dessa cidade que representa as mulheres casadas com idade igual ou inferior a 30 anos?

Resolução:

De (I): $1 - 44\%\ =\ 56\%$ tem idade inferior a 30 anos. [a]
De (II): $32\%$ são mulheres. [b]
De (I) e (III): $44\% - 37\%\ =\ 7\%$ são mulheres com mais de 30 anos. [c]
De (II) e (III): $68\% - 37\%\ =\ 31\%$ são homens com menos de 30 anos. [d]
De (II) e (IV): $68\% - 25\%\ =\ 43\%$ são homens casados. [e]
De (III) e (V): $37\% - 4\%\ =\ 33\%$ são homens casados com mais de 30 anos. [f]
De (VI): $1 - 45\%\ =\ 55\%$ são indivíduos casados. [g]
De (V) e (VII): $6\% - 4\%\ =\ 2\%$ são mulheres solteiras com mais de 30 anos. [h]
De (VI) e (VII): $45\% - 6\%\ =\ 39\%$ são indivíduos solteiros com menos de 30 anos. [i]

De [b] e [c]: $32\% - 7\%\ =\ 25\%$ são mulheres com menos de 30 anos. [j]
De [c] e [h]: 7\% - 2\%\ =\ 5\%$ são mulheres casadas com mais de 30 anos. [k]

De [g], [e], e [k]:

$55\%\ =\ 43\% + 5\% + p$

Onde $p$ é o percentual de mulheres casadas com menos de 30 anos.

Logo $p\ =\ 7\%$.

Exercício: diferentes conversões de moeda e diferença entre preços.

(Cesgranrio-RJ) Em 6 de setembro de 1994, os jornais noticiavam que uma grande empresa havia convertido seus preços para reais usando $R\$\ 1,00\ =\ Cr\$\ 2.400,00$ e não $R\$\ 1,00\ =\ Cr\$\ 2.750,00$. Ao fazer isso, nessa empresa, ou preços subiram ou baixaram, em que percentual?

Resolução:

Consideremos uma mercadoria que custava $Cr\$ 1,00$. Esta mercadoria convertida pela tabela-padrão passou a custar $R\$\ \dfrac{1}{2750}$, enquanto em tal empresa, passou a custar $R\$\ \dfrac{1}{2400}$. Como $\dfrac{1}{2400}\ >\ \dfrac{1}{2750}$ os preços em tal empresa subiram.

Calculando o percentual $p$ de aumento:

$\dfrac{1}{2400}\ =\ (1 + p)\ \cdot\ \dfrac{1}{2750}$

$p\ =\ \dfrac{275}{240} - 1\ \approx\ 14,6\ \%$

Exercício: margem de erro em aproximação numérica.

(Fuvest-SP) A diferença entre $\dfrac{1}{3}$ e seu valor aproximado $0,333$ é igual a $x\ \%$ do valor exato. Qual o valor de $x$?

Resolução:

$\dfrac{1}{3}\ =\ 0,\overline{3}$

$0,\overline{3} - 0,333\ =\ 0,000\overline{3}\ =\ \dfrac{3}{9000}\ =\ \dfrac{1}{3000}$

$\dfrac{x}{100}\ =\ \dfrac{\dfrac{1}{3000}}{\dfrac{1}{3}}\ =\ \dfrac{1}{1000}$

$x\ =\ 0,1$

Exercício: frações de terrenos.

(Cesgranrio-RJ) Um terreno será dividido em três lotes de tamanhos diferentes. A área do lote 3 é $10\%$ maior que a do lote 2, enquanto que esta é $20\%$ maior do que a do lote 1. A que percentual da área desse terreno corresponde, aproximadamente, o lote 1?

Resolução:

Chamemos de $A_1$ a área do lote 1, de $A_2$ a do lote 2, e de $A_3$ a do lote 3.

$A_2\ =\ (1 + 20\%)\ \cdot\ A_1$

$A_3\ =\ (1 + 10\%)\ \cdot\ A_2$

Assim:

$A_3\ =\ 1,1\ \cdot\ 1,2\ \cdot\ A_1\ =\ 1,32\ \cdot\ A_1$

A fração de $A_1$ com relação à área total será:

$\dfrac{A_1}{\sum_{i=1}^3\ A_i}\ =\ \dfrac{A_1}{(1 + 1,2 + 1,32)\ \cdot\ A_1}\ =\ \dfrac{1}{3,52}\ \approx\ 28,4\ \%$

Exercício: leve 3 e pague 2.

(Vunesp-SP) As promoções do tipo "leve 3 pague 2", comuns no comércio, acenam com um desconto, sobre cada unidade vendida em que percentual?

Resolução:

Chamemos de $P$ o preço unitário de uma mercadoria e $d$ o desconto equivalente.

$2P\ =\ (1 - d)\ \cdot\ 3P$

$d\ =\ 1 - \dfrac{2}{3}$

$d\ =\ \dfrac{1}{3}\ =\ \dfrac{100}{3}\ \%$

Exercício: desconto ilusório.

(FGV-SP) Uma loja anuncia um desconto sobre o valor total, $X$, das compras de cada cliente, de acordo com o seguinte esquema:

1) Desconto de $10\%$ para $10000\ \le\ X\ <\ 20000$.
2) Desconto de $15\%$ para $X\ \ge\ 20000$.

Um cliente compra um par de sapatos por $Cr\$\ 18.000,00$ e um par de meias por $Cr\$\ 2.000,00$. O vendedor muito gentilmente se oferece para reduzir o preço das meias para $Cr\$\ 1.500,00$ e o cliente aceita a oferta. No caixa são aplicadas as regras do desconto promocional. Nessas condições, qual foi o lucro ou o prejuízo do cliente?

Resolução:

Mantendo-se o preço do par de meias em $Cr\$\ 2.000,00$, o valor total da compra seria de $2000 + 18000\ =\ 20000$, tendo direito sobre um desconto total de $15\%$, pagando no total:

$20000\ \cdot\ (1 - 15\%)\ =\ 20000 - 3000\ =\ Cr\$ 17.000,00$

Mas, com primeiro desconto oferecido pelo vendedor, o valor integral da compra será de $1500 + 18000\ =\ 19500$, tendo direito a um desconto de $10\%$, pagando no total:

$19500\ \cdot\ (1 - 10\%)\ =\ 19500 - 1950\ =\ Cr\$\ 17.550,00$

Logo o cliente na verdade terá um prejuízo de $17550 - 17000\ =\ Cr\$\ 550,00$.

Exercício: percentual de carros roubados.

(ENEM) Uma companhia de seguros levantou dados sobre os carros de determinada cidade e constatou que são roubados, em média, $150$ carros por ano. O número de carros roubados da marca X é o dobro do número de carros roubados da marca Y, e as marcas X e Y juntas respondem por cerca de $60\%$ dos carros roubados. Qual o número esperado de carros roubados da marca Y?

Resolução:

Chamemos de $c_x$ o número de carros roubados da marca X, e de $c_y$ o da marca Y.

$c_x + c_y\ =\ 60\%\ \cdot\ 150$

$2c_y + c_y\ =\ 90$

$c_y\ =\ 30$