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? R ep ro du çã o pr oi bi da . A rt . 1 84 d o C ód ig o Pe na l e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 93 Equações do 2º grau com uma incógnita Você já deve ter estudado equações nos anos anteriores. Agora, aprofundaremos um pouco esse assunto. Acompanhe, a seguir, duas situações que podem ser resolvidas usando equações. x + 2x + 2 = 38 quantia que Marcela tem quantia que as duas têm juntas quantia que Carla tem Portanto, Carla tem R$ 12,00 e Marcela tem R$ 26,00, pois 2 ⋅ 12 + 2 = 26 . x ⋅ x = 36 x 2 = 36 medida da área do terreno Resolvendo a equação, obtemos: A figura ao lado representa um terreno com a forma de um qua- drado. Sabendo que sua área mede 36 m 2 , qual é a medida de cada um de seus lados? Para responder a essa pergunta, escrevemos e resolvemos a equa- ção a seguir, na qual x representa a medida do lado do terreno. Como queremos saber a medida de um comprimento, consideramos apenas o número positivo 6, pois não existe medida de comprimento negativa. Portanto, cada lado do terreno mede 6 m . Como há dois números cujo quadrado é 36, temos: x = + √ _ 36 x = 6 x = − √ _ 36 x = − 6 ou Carla tem certa quantia em reais e sua amiga Marcela tem o dobro dessa quantia mais R$ 2,00. Sabendo que juntas elas têm R$ 38,00, quantos reais cada uma delas tem? Chamaremos a quantia que Carla tem de x e, assim, podemos escrever a seguinte equação. JA CQ U EL IN E AM AD IO /A RQ U IV O D A ED IT O RA Situação A Situação B x + 2x + 2 = 38 3x + 2 = 38 3x + 2 − 2 = 38 − 2 3x = 36 3x _ 3 = 36 _ 3 x = 12 93 • Antes de apresentar o conteúdo desta página, verifique o conheci- mento dos estudantes relaciona- do às equações. Permita que eles compartilhem suas explicações e conversem entre si, tendo a opor- tunidade de resgatar o conheci- mento prévio sobre o assunto e tornar o estudo mais significativo. • Verifique a possibilidade de pro- por aos estudantes as situações apresentadas nesta página antes de abordá-las no livro, a fim de que, em duplas, eles tentem resolver os problemas das situações A e B. Para isso, escreva na lousa os enun- ciados dos problemas. Depois, considerando as estratégias e as re- soluções propostas e desenvolvidas por eles, apresente as explicações encontradas no livro. R ep ro du çã o pr oi bi da . A rt . 1 84 d o C ód ig o Pe na l e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 94 Note que as equações apresentadas em cada situação da página anterior foram escritas apenas com a incógnita x . Na situação A, escrevemos uma equação cujo maior expoente da incógnita x é 1. Por isso, ela é chamada equação do 1º grau. Na situação B, escrevemos uma equação cujo maior expoente da incógnita x é 2. Por isso, ela é chamada equação do 2º grau. Uma equação é formada por dois membros, os quais são separados pelo sinal de igual. Exemplo: Atenção! Nos quadros a seguir, estão representadas algumas equações do 2º grau, com incógnita x e 2º membro igual a zero. Além disso, apresentamos algumas características dos termos do 1º membro dessas equações. x 2 − 2x − 15 = 0 − 2 x 2 − x + 3,1 = 0 x 2 − 25 = 0 − 2 x 2 + 72 = 0 No 1º membro, cada equação tem um termo com x 2 e um termo sem x . x 2 − 5x = 0 2 x 2 + 18 _ 5 x = 0 No 1º membro, cada equação apresenta um termo com x 2 e um termo com x . x 2 = 0 3 x 2 = 0 No 1º membro, cada equação tem apenas um termo com x 2 . Dizemos que as equações exibidas no quadro 1 são equações do 2º grau completas e as apresentadas nos quadros 2, 3 e 4, equações do 2º grau incompletas. Além das equações demonstradas até o momento, existem equações do 3º grau, 4º grau, 5º grau etc. com uma incógnita. Por exemplo, o maior expoente da incógnita x : • na equação 2 x 3 + x = 6 é 3, por isso essa equação é do 3º grau; • na equação 7 x 4 − x 3 − 3x = − 1 é 4, por isso essa equação é do 4º grau. Nesta unidade, estudaremos somente as equações do 2º grau. Explique para um colega qual é a diferença entre uma equação do 1º grau e outra do 2º grau, ambas na incógnita x. Questão 1. 1. 2. 3. 4. 2x + 3 = 0 2º membro1º membro No 1º membro, cada equação apresenta um termo com x 2 , um termo com x e um termo sem x . Questão 1. Resposta: Espera-se que o estudante explique para o colega que, em uma equação do 1º grau, o maior expoente da incógnita x é 1. Já na equação do 2º grau, o maior expoente da incógnita x é 2. 94 • Na questão 1, ao propor que os estudantes expliquem para um co- lega a diferença entre equações do 1o e do 2o grau, promove-se o uso da linguagem verbal e da linguagem matemática para partilhar informa- ções, além de contribuir para o de- senvolvimento da compreensão de diferentes conceitos matemáticos. Desse modo, contemplam-se aspec- tos da Competência específica de Matemática 3 e da Competência geral 4. • Aproveite o fato de a questão 1 ser proposta em dupla e oriente os estudantes sobre a importância da empatia, do respeito e da boa convivência social, bem como da necessidade de não ter precon- ceitos e de compreender e aceitar as demandas e limitações dos ou- tros, de modo a promover a saúde mental e a cultura de paz. Se achar conveniente, converse com eles a respeito do combate aos diversos tipos de violência, especialmente o bullying. Obtenha informações no tópico Cultura de paz e combate ao bullying, nas orientações gerais deste manual. Dessa maneira, abor- da-se a Competência geral 9. [...] OS EGÍPCIOS No Médio Império, os textos conhecidos só lidam com equa- ções do segundo grau bem sim- ples. Por exemplo, no papiro de Moscou, que data de aproxima- damente 1850 a.C. é pedido para calcular a base de um retângulo cuja altura 𝓁 é igual a 3 _ 4 de sua base e cuja área é igual a 12. Es- se problema, em linguagem mo- derna, [escreve-se] 3 _ 4 𝓁 2 = 12 . Em outro papiro, encontramos dois problemas em que são da- das a área S , a diagonal d de um retângulo e se procuram seus la- dos x e y : xy = S , x 2 + y 2 = d 2 . Como feito pelos babilônios, [...] os egípcios calculavam ini- cialmente x + y e x − y , para daí achar x e y . [...] PITOMBEIRA, João Bosco. Revisitando uma velha conhecida: a história da equação do 2o grau. Anais ... Salvador: SBM, 2004. p. 49-50. Disponível em: http://www.bienasbm. ufba.br/C2.pdf. Acesso em: 26 jul. 2022. Um texto a mais http://www.bienasbm.ufba.br/C2.pdf http://www.bienasbm.ufba.br/C2.pdf 95 25. Em cada quadrado, determine o valor de x. Uma equação do 2º grau com incógnita x pode ser escrita da seguinte forma. a x 2 + bx + c = 0 , em que a , b e c são números reais e a ≠ 0 Essa é a forma reduzida de uma equação do 2º grau. As letras a , b e c , que repre- sentam números reais, são os coeficientes da equação: a é o coeficiente de x 2 , b é o coeficiente de x e c é o termo independente. A seguir, apresentamos alguns exemplos. • Equação do 2º grau completa do tipo a x 2 + bx + c = 0 , em que a ≠ 0 , b ≠ 0 e c ≠ 0 . x 2 + 2x − 8 = 0 , com a = 1 ; b = 2 ; c = − 8 • Equação do 2º grau incompleta do tipo a x 2 + bx = 0 , em que a ≠ 0 , b ≠ 0 e c = 0 . 5 x 2 − 3x = 0 , com a = 5 ; b = − 3 ; c = 0 • Equação do 2º grau incompleta do tipo a x 2 + c = 0 , em que a ≠ 0 , b = 0 e c ≠ 0 . x 2 − 25 = 0 , com a = 1 ; b = 0 ; c = − 25 • Equação do 2º grau incompleta do tipo a x 2 = 0 , em que a ≠ 0 , b = 0 e c = 0 . 3 x 2 = 0 , com a = 3 ; b = 0 ; c = 0 Identifique qual é o tipo de cada uma das equações apresentadas nos quadros 1, 2, 3 e 4 da página anterior. Depois, registre-os no caderno. Questão 2. Atividades Faça as atividades no caderno. 24. Copie no caderno as equações a seguir, separando-as em 2 grupos:equações do 1º grau e equações do 2º grau. Medida da área: 64 m² x Medida da área: 144 m² 2x A. B. 26. Considerando a incógnita x , escreva no caderno duas equações do 2º grau: a ) completas. b ) incompletas do tipo a x 2 + bx = 0 , com a e b números reais e a ≠ 0 . c ) incompletas do tipo a x 2 + c = 0 , com a e c números reais e a ≠ 0 . 27. Identifique os coeficientes das equações que você escreveu na atividade anterior. 28. Em cada quadro, são apresentados os coeficientes a , b e c de uma equação do 2º grau na forma a x 2 + bx + c = 0 . Escreva no caderno essas equações, na forma reduzida. IL U ST RA ÇÕ ES : J AC Q U EL IN E AM AD IO /A RQ U IV O D A ED IT O RA 3x − 4 = 0 x 2 + 12 = 0 x 2 + 3x + 5 = 0 2x − 9 = 0 5 x 2 − 7x + 8 = 0 − 5x + 18 = 0 − 5x − 10,4 = 0 − 2 x 2 + x _ 2 = 0 a = − 25 b = 3 c = 0 A. B. a = 1 b = − 3 c = 7 Questão 2. Resposta nas orientações ao professor. 24. Resposta: Equações do 1º grau: 3x − 4 = 0 ; − 5x − 10,4 = 0 ; 2x − 9 = 0 ; − 5x + 18 = 0 . Equações do 2º grau: x 2 + 12 = 0 ; 5 x 2 − 7x + 8 = 0 ; x 2 + 3x + 5 = 0 ; − 2 x 2 + x _ 2 = 0 . 25. Respostas: A. x = 8 m ; B. x = 6 m . 26. a) Sugestão de resposta: x 2 + 8x + 4 = 0 ; − x 2 + 8x + 9 = 0 . 26. b) Sugestão de resposta: − x 2 + 4x = 0 ; 3 x 2 − x = 0 . 26. c) Sugestão de resposta: 5 x 2 − 125 = 0 ; − 2 x 2 + 72 = 0 . 27. Resposta: As respostas dependem das equações escritas pelos estudantes na atividade anterior. 28. Respostas: A. x 2 − 3x + 7 = 0 ; B. − 25 x 2 + 3x = 0 95 • A questão 2 envolve identificar equações e classificar as do 2o grau em completas ou incompletas. Ve- rifique se os estudantes reconhe- cem os possíveis tipos dessas equa- ções. Após resolverem a questão, enfatize que para as equações do 2o grau, entre os coeficientes, so- mente o valor de a é necessaria- mente diferente de zero. • Na atividade 24, verifique se os estudantes compreendem que, pa- ra classificar uma equação, basta analisar o maior expoente da incóg- nita. Caso apresentem dificuldade, retome o trabalho com as equa- ções trabalhadas até o momento, classificando-as. • Caso os estudantes apresentem dificuldades na atividade 25, re- tome a situação B trabalhada no tópico Equações do 2o grau com uma incógnita. Além disso, se jul- gar conveniente, permita que resol- vam as equações em grupos, pois, assim, poderão trocar conhecimen- tos e estratégias de resolução. • Na atividade 26, com a ajuda dos estudantes, escreva na lousa algumas das respostas dadas por eles. Res- salte que uma equação é completa quando todos os seus coeficientes são diferentes de zero. • As respostas da atividade 27 dependem das equações escritas pelos estudantes na atividade ante- rior. Selecione alguns deles e peça a eles que compartilhem suas respos- tas com a turma. • Na atividade 28, os estudantes devem escrever a equação dados seus coeficientes. Verifique se eles compreenderam que o coeficiente a multiplica x 2 ; o coeficiente b multipli- ca x ; e que c é o termo independen- te. Ao final, solicite que classifiquem as equações escritas em completas ou incompletas. Questão 2. Quadro 1: equações do 2o grau com- pletas, em que a ≠ 0, b ≠ 0 e c ≠ 0; Quadro 2: equações do 2o grau incompletas do tipo a x 2 + bx = 0 , em que a ≠ 0 , b ≠ 0 e c = 0 ; Qua- dro 3: equações do 2o grau incompletas do tipo a x 2 + c = 0 , em que a ≠ 0 , b = 0 e c ≠ 0 ; Qua- dro 4: equações do 2o grau incompletas do tipo a x 2 = 0 , em que a ≠ 0 , b = 0 e c = 0 . Resposta 2 2 x + 2 x + 23x Triângulo Retângulo Quadrado 3 x2 + 6 R ep ro du çã o pr oi bi da . A rt . 1 84 d o C ód ig o Pe na l e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 96 a ) Sabendo que a medida da área do triângulo é igual à medida da área do quadrado mais a medida da área do retângulo, escreva no caderno uma equação do 2º grau, na forma reduzida, para representar a relação entre essas medidas de área. b ) Essa equação é completa ou incom- pleta? Quais são os seus coeficientes? 32. Escreva no caderno uma equação do 2º grau, na forma reduzida, para cada situação. a ) O quadrado de um número x mais seu triplo é igual a 10. b ) O dobro do quadrado de um número x mais sua quinta parte é igual a 12. c ) O triplo do quadrado de um núme- ro x menos 6 é igual ao quíntuplo desse número. d ) A medida da área de um quadrado cujo comprimento dos lados mede x + 1 é 52. • Agora, elabore em seu caderno três situações semelhantes às apresenta- das nos itens e peça a um colega que as resolva. Depois, verifique se a res- posta dele está correta. 33. Escreva no caderno uma equação do 2º grau, na forma a x 2 + bx + c = 0 , em que o produto dos coeficientes seja 35, a soma seja 13 e os coeficientes sejam números naturais tais que b < a < c . 34. Em cada item, descubra o valor de ■ para que as condições sejam atendidas. a ) (3 ⋅ ■ + 1) x 2 − x = 0 Deve ser uma equação do 2º grau. b ) x 2 + (■ + 8) x − 12 = 0 Deve ser uma equação do 2º grau completa. c ) − 3 x 2 + x − (■ + 7) = 0 Deve ser uma equação do 2º grau incompleta. JA CQ U EL IN E AM AD IO / AR Q U IV O D A ED IT O RA 29. A figura a seguir representa a planta bai- xa de uma sala de formato retangular, cujo perímetro mede 24 m . As medidas indicadas na imagem estão em metros. H EL O ÍS A PI N TA RE LL I E S ER G IO LI M A/ AR Q U IV O D A ED IT O RA a ) Escreva no caderno uma equação do 2º grau, na forma reduzida, que possibilita determinar o valor de x indicado na planta baixa. b ) A equação do 2º grau que você es- creveu é completa ou incompleta? Justifique sua resposta. c ) Considerando a figura acima, elabo- re uma pergunta envolvendo equa- ção do 2º grau e peça a um colega que a resolva. Depois, verifique se a resposta dele está correta. 30. Identifique os coeficientes de cada equação. a ) − x 2 − x + 1 = 0 b ) 2 x 2 = 3 c ) 5 x 2 − 2 = 3x d ) 3 x 2 + 2 = 3x + 2 e ) 5x − 2 x 2 = 2 f ) x 2 + 2 (x − 1) = 2x − 2 31. Analise a seguinte figura. 31. Respostas: a) x 2 + 6x − 16 = 0 ; b) Completa; a = 1 ; b = 6 ; c = − 16 . 32. Respostas na seção Resoluções. 33. Resposta: 5 x 2 + x + 7 = 0 . 34. Respostas: a) ■ ≠ − 1 _ 3 ; b) ■ ≠ − 8 ; c) ■ = − 7 . 30. Respostas: a) a = − 1 ; b = − 1 ; c = 1 ; b) a = 2 ; b = 0 ; c = − 3 ; c) a = 5 ; b = − 3 ; c = − 2 ; d) a = 3 ; b = − 3 ; c = 0 ; e) a = − 2 ; b = 5 ; 29. c) Resposta pessoal. 29. a) Resposta: 2 x 2 − 6 = 0 . 29. b) Resposta: Incompleta. Espera-se que o estudante perceba que o coeficiente b = 0 , ou seja, não tem o termo com x . c = − 2 ; f) a = 1 ; b = 0 ; c = 0 . 96 • Na atividade 29, se necessário, recorde os estudantes de que a medida do perímetro do retângu- lo é igual à soma das medidas dos comprimentos de seus lados. • Ao propor a elaboração e a reso- lução de problemas, as atividades 29 e 32 exercitam a curiosidade in- telectual por meio da reflexão, da imaginação e da criatividade. Com isso, contribuem para o desenvolvi- mento da Competência específica de Matemática 6 e da Competên- cia geral 2. Aproveite o fato de que estas ati- vidades envolvem o trabalho cola- borativo entre os pares e oriente os estudantes sobre a importância da empatia, do respeito e da boa convivência social, bem como da necessidade de não ter precon- ceitos e de compreender e aceitar as demandas e limitações dos ou- tros, de modo a promover a saúde mental e a cultura de paz. Dessa maneira, abordam-se a Compe- tência geral 9 e a Competência específica de Matemática 8. • Caso julgue necessário, na ati- vidade 30, oriente os estudan- tes a escrever a equação na forma a x 2 + bx + c = 0 para, em seguida, determinar seus coeficientes.• Ao trabalhar com a atividade 31, se necessário, registre na lousa com os estudantes as fórmulas de cálcu- lo das medidas das áreas de retân- gulos e de triângulos. • A atividade 32 tem por objetivo escrever em linguagem algébrica uma equação do 2o grau proposta em linguagem materna. Caso os estudantes apresentem dificulda- de em determinar a equação do item d, peça-lhes que escrevam no caderno a relação entre as medidas dos comprimentos dos lados e a medida da área do quadrado. Em seguida, oriente-os a utilizar a pro- priedade distributiva da multiplica- ção e a subtrair 52 unidades em am- bos os membros da igualdade para obter a equação na forma reduzida. • Na atividade 33, oriente os estu- dantes a decompor o número 35 em três fatores. • Ao trabalhar com a atividade 34, verifique se os estudantes percebem que, no item a, para que a equação seja do 2o grau, o coeficiente de x 2 deve ser diferente de zero, ou seja, 3 ⋅ ■ + 1 ≠ 0 ; no item b, todos os coeficientes devem ser diferentes de zero e, portanto, ■ + 8 ≠ 0 ; já no item c, o ter- mo constante deve ser zero, ou seja, ■ + 7 = 0 . R ep ro du çã o pr oi bi da . A rt . 1 84 d o C ód ig o Pe na l e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 97 x = + √ _ 49 x = 7 7 ⋅ 7 = 49 x = − √ _ 49 x = − 7 (− 7) ⋅ (− 7) = 49 ou Analise a seguir a resolução da equação 2 x 2 + 32 = 0 . 2 x 2 + 32 = 0 2 x 2 + 32 − 32 = 0 − 32 2 x 2 = − 32 x 2 = − 16 Como não existe um número real x que elevado ao quadrado seja igual a − 16 , essa equa- ção não tem solução real. Resolvendo equações do tipo a x 2 + c = 0 Em anos anteriores, você deve ter estudado como resolver equações do 1º grau com uma incógnita, isto é, como determinar o valor da incógnita da equação. Nos tópicos a seguir, aprofundaremos os estudos sobre a resolução de equações, em particular das equações do 2º grau com uma incógnita, visto que muitos problemas podem ser resolvidos por meio de uma equação desse tipo. Realize uma pesquisa sobre as contribuições de Luca Pacioli e a obra Aritmética, de sua autoria, para a Matemática. Após a realização da pesquisa, registre no caderno as informa- ções mais importantes. Questão 3. A pesquisa proposta na questão 3 pode ser feita com base em livros, revistas e sites. Mas cuidado! Devemos nos certificar de que as informações sejam pesquisadas em fontes atuais e confiáveis. Para encerrar, uma dica: confira as informações obtidas comparando-as com outras fontes. Atenção! A equação x 2 = 49 tem raízes 7 e − 7 . Então, podemos registrá-las por x = 7 ou x = − 7 ou por x 1 = 7 e x 2 = − 7 . Atenção! Analise o que Aline está dizendo. Podemos responder à pergunta de Aline escrevendo uma equação do 2º grau com uma incógnita. Chamando o número desco- nhecido de x , temos: x ⋅ x = 49 x 2 = 49 D M IT RY M O RG AN /S H U TT ER ST O C K Um número multiplicado por ele mesmo é igual a 49. Qual é esse número? Para resolver essa equação, precisamos obter um número que, multiplicado por ele mes- mo, seja igual a 49. Nesse caso, temos dois números: 7 e − 7 . Assim, o número que responde à pergunta de Aline pode ser 7 ou − 7 . Dizemos que esses números são as raízes ou as soluções da equação x 2 = 49 . Questão 3. Resposta: Espera-se que os estudantes verifiquem que Luca Pacioli apresentou várias contribuições para a Matemática, entre elas, Contabilidade, Aritmética e equações do 2º grau. 97 • A questão 3 tem por objetivo le- var os estudantes a conhecer infor- mações sobre uma pessoa que deu grandes contribuições para o desen- volvimento da Matemática. Se julgar pertinente, proponha que a pesqui- sa seja realizada em grupos e que os resultados obtidos sejam expostos em cartazes. Ao envolver uma pesquisa sobre o desenvolvimento do conhecimento matemático, esta questão leva ao uso de ferramentas tecnológicas, e evidencia a Matemática como uma ciência humana, atrelada ao desenvolvimento de diferentes po- vos e culturas. Também valoriza o conhecimento historicamente construído, buscando utilizá-lo na compreensão de novos conceitos matemáticos. Com isso, abordam- -se as Competências gerais 1 e 5 e a Competência específica de Ma- temática 1. Caso considere relevante, com- plemente o estudo de equações apresentando para os estudantes o problema dos três marinheiros. Esse problema está disponível em: http://clubes.obmep.org.br/ blog/probleminha-trabalho-dos- marinheiros/. Acesso em: 26 jul. 2022. Extraído do livro: TAHAN, Malba. O homem que calculava. Rio de Janeiro: Record, 2007. Deixe os estudantes livres para, em duplas, tentar resolvê-lo. De- pois, com a ajuda deles, resolva o problema na lousa. Algo a mais http://clubes.obmep.org.br/blog/probleminha-trabalho-dos-marinheiros/ http://clubes.obmep.org.br/blog/probleminha-trabalho-dos-marinheiros/ http://clubes.obmep.org.br/blog/probleminha-trabalho-dos-marinheiros/ 2x 3x 2x Medida da área do quadrado: 256 m² x R ep ro du çã o pr oi bi da . A rt . 1 84 d o C ód ig o Pe na l e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 98 Atividades 35. Efetue os cálculos no caderno e deter- mine as raízes das equações. a ) x 2 = 25 b ) x 2 − 16 = 0 c ) 2 x 2 − 128 = 0 d ) x 2 − 144 = 0 e ) 3 x 2 + 15 = 123 f ) x 2 − 7 = − 2 36. Calcule no caderno o valor de x para que a expressão: a ) x 2 − 12 seja igual a − 8 ; b ) 2 x 2 − 7 seja igual a x 2 + 42 ; c ) − 3 x 2 − 11 _ 2 seja igual a − 2 x 2 + 35 . 37. Escreva no caderno uma equação do 2º grau para representar a situação de cada item. Em seguida, resolva essas equações. a ) O quadrado de um número é igual a 121. Qual é esse número? b ) O quadrado de uma quantia em reais menos R$ 45,00 é igual a R$ 396,00. Qual é essa quantia? 38. A área do retângulo a seguir mede 54 m 2 . Quais são as medidas de suas dimensões? Faça as atividades no caderno. 40. Entre as equações a seguir, quais não têm raízes reais? 39. Uma piscina é coberta por uma lona retangular cuja área mede 392 m 2 . A medida do comprimento da lona é o dobro da medida da largura. De acor- do com essas informações, elabore em seu caderno o enunciado de um pro- blema e peça a um colega que o resol- va. Por fim, verifique se ele resolveu o problema corretamente. Sabendo que a área dessa figura mede 45 m 2 , determine a medida do compri- mento do lado de cada quadrado. 43. Calcule no caderno a medida do perí- metro da figura, sabendo que ela é for- mada por um quadrado e um triângulo equilátero. JA CQ U EL IN E AM AD IO / AR Q U IV O D A ED IT O RA JA CQ U EL IN E AM AD IO / AR Q U IV O D A ED IT O RA JA CQ U EL IN E AM AD IO / AR Q U IV O D A ED IT O RA 41. Quais são as possibilidades de quanti- dade de raízes de uma equação do tipo a x 2 + c = 0, com a e c números reais e a ≠ 0 ? Caso a equação tenha raízes, quais podem ser as relações entre elas? 42. A figura a seguir é formada por cinco quadrados congruentes. x 2 = 16 B. E. A. C. F. D. 2 _ 3 x 2 + 22 = 0 − x 2 − 49 = 0 3 x 2 − 7 = 20 1 _ 2 x 2 − 32 = 0 2 x 2 + 18 = 0 35. Respostas: a) − 5 e 5; b) − 4 e 4; c) − 8 e 8; d) − 12 e 12; e) − 6 e 6; f) √ _ 5 e − √ _ 5 . 36. Respostas: a) − 2 ou 2; b) − 7 ou 7; c) − 9 ou 9. 37. Respostas: a) x 2 = 121 ; 11 ou − 11 ; b) x 2 − 45 = 396 ; R$ 21,00. 40. Resposta: Equações A, D e E. 41. Espera-se que os estudantes concluam que as equações desse tipo podem ter uma (caso em que as duas raízes são iguais), duas ou nenhuma raiz. Quanto à relação entre as raízes, quando existir, espera-se que eles concluam que elas podem ser iguais ou opostas. 43. Resposta: 80 m . 39. Resposta pessoal. 42. Resposta: 3 m . 38. Resposta: Medida docomprimento: 9 m ; medida da largura: 6 m . 98 • Nas atividades 35 e 36, verifi- que se os estudantes escrevem, inicialmente, as equações na for- ma a x 2 + c = 0 para, em seguida, calcular suas raízes. • Caso julgue necessário, oriente-os a indicar o número e a quantia des- conhecidos na atividade 37 por x. Além disso, verifique se eles com- preendem que os quadrados do nú- mero e da quantia desconhecidos, nesse caso, são indicados por x 2 . • As atividades 38, 42 e 43 re- lacionam as unidades temáticas Álgebra, Geometria e Grandezas e medidas. Na atividade 38, certi- fique-se de que os estudantes não considerem concluída a ativida- de após obterem o valor de x. Se necessário, leve-os a perceber a necessidade de calcular o valor nu- mérico dos monômios 2x e 3x . O mesmo vale para a atividade 43. Se necessário, chame a atenção de- les para o fato de que é necessário calcular a medida do perímetro da figura para solucionar o proble- ma proposto. Já na atividade 42, verifique se os estudantes compre- endem que todos os quadrados que formam a figura têm o compri- mento do lado medindo x. • Para desenvolver o trabalho com a atividade 43, avalie a possibilidade de utilizar a metodologia ativa Pensamento do design. Obtenha informações sobre essa metodo- logia no tópico Metodologias e estratégias ativas, nas orientações gerais deste manual. • Após todos concluírem a ativida- de 39, selecione alguns estudantes e peça-lhes que compartilhem com os colegas o problema escrito, para que todos possam resolvê-lo. • Ao trabalhar com a atividade 40, se necessário, lembre os estudan- tes de que um número negativo n não tem raiz quadrada real, ou seja, √ _ n não está definido no conjunto dos números reais. • Caso julgue necessário, ao tra- balhar com a atividade 41, oriente os estudantes a isolar a incógnita x em um dos membros da equação a x 2 + c = 0 , com a ≠ 0 , ou seja: x = √ _ − c _ a Metodologias ativas Em seguida, analisem as possibilidades de valores que x (raiz) pode ou não assumir. Nesse caso, há três possibilidades. São elas: 1a) duas raízes reais e iguais (caso em que − c _ a > 0 ); 2a) uma raiz real ou duas raízes reais iguais (caso em que − c _ a = 0 ); 3a) não há raízes reais (caso em que − c _ a < 0 ). x x 2x 2 R ep ro du çã o pr oi bi da . A rt . 1 84 d o C ód ig o Pe na l e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 99 Logo, as raízes da equação x 2 − 4x = 0 são 0 e 4. Para essa situação, consideremos ape- nas a raiz x = 4 , pois a medida de comprimento x indicada em um dos pedaços de madeira é maior do que zero. Agora, calculamos a medida do perímetro do quadrado e do retângulo. Medida do perímetro do quadrado x + x + x + x = 4x = 4 ⋅ 4 = 16 16 cm Medida do perímetro do retângulo 2x + 2 + 2x + 2 = 4x + 4 = 4 ⋅ 4 + 4 = 20 20 cm Resolvendo equações do tipo a x 2 + bx = 0 Antônio cortou dois pedaços de madeira, um com a forma de um quadrado e outro com a forma de um retângulo. Cada um desses pedaços está representado a seguir, e as medidas indicadas estão expressas em centímetros. IL U ST RA ÇÕ ES : S ER G IO L IM A/ AR Q U IV O D A ED IT O RA Sabendo que esses dois pedaços de madeira têm a mesma medida de área, qual é a me- dida do perímetro de cada um deles? Para responder a essa pergunta, precisamos obter o valor de x . Nesse caso, inicialmente escrevemos uma equação e a deixamos na forma reduzida. medida da área do quadrado medida da área do retângulo x ⋅ x = 2x ⋅ 2 x 2 = 4x x 2 − 4x = 0 Temos que x é o fator comum aos dois termos do 1º membro da equação. Por isso, po- demos colocá-lo em evidência. x 2 − 4x = 0 x (x − 4) = 0 Se o produto de dois fatores é igual a zero, então, um deles é zero. Portanto, x pode assumir dois valores: x = 0 ou x − 4 = 0 x = 4 99 • Avalie a possibilidade de propor aos estudantes a situação apresen- tada nesta página antes de abordá- -la no livro, a fim de que, em du- plas, eles tentem calcular a medida do perímetro de cada pedaço de madeira. Para isso, escreva na lousa o enunciado do problema. Depois, considerando as estratégias e as re- soluções propostas e desenvolvidas por eles, apresente as explicações encontradas no livro. Sugestão de avaliação Para avaliar como os estudantes estão lidando com os conteúdos estudados até o momento, escreva na lousa as equações 2 x 2 − 32 = 0, 7x − 43 = 2x + 22 e − x 2 − 9 = 0 . Em seguida, peça-lhes que: a ) identifiquem as equações do 2o grau; b ) determinem, caso existam, as raízes das equações do 2o grau. Resoluções e comentários a ) Para identificar as equações do 2o grau, analisamos o maior expo- ente da incógnita x. Nesse caso, são do 2o grau as seguintes equa- ções: 2 x 2 − 32 = 0 e − x 2 − 9 = 0 , pois o maior expoente da incógnita em cada uma delas é 2. b ) A equação 2 x 2 − 32 = 0 tem duas raízes reais, pois: 2 x 2 − 32 = 0 2 x 2 = 32 2 ⟍ x 2 _ 2 ⟍ = 32 _ 2 = 16 x = ± √ _ 16 x = ± 4 A equação − x 2 − 9 = 0 não tem raízes reais, pois: − x 2 − 9 = 0 − x 2 = 9 x 2 = − 9 x = ± √ _ − 9 Obtenha informações sobre ava- liações no tópico Avaliação, nas orientações gerais deste manual. x x + 3 x x − 1 r s t 3x x 2x 3 u v r s t u v 9x 2 6x 4 4x − 1 2x x − 3 2x x + 9 R ep ro du çã o pr oi bi da . A rt . 1 84 d o C ód ig o Pe na l e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 100 44. Determine as raízes de cada equação. a ) x 2 − 3x = 0 b ) 4 x 2 = − 16x c ) 0,5 x 2 + 10x = 0 d ) x 2 + 5 _ 2 x = 0 e ) 3 _ 4 x 2 − 15x = 0 f ) 9 x 2 + 16,8x = x 2 g ) 2 x 2 − 12x = x 2 + 5x h ) x 2 − 5x = − 4 x 2 − 2x 45. Quantas são as raízes de uma equação do tipo a x 2 + bx = 0, com a e b números reais não nulos? Quais são as caracterís- ticas das raízes desse tipo de equação? 46. (Saresp-2005) A equação x 2 + 3x = 0 : a ) não tem raízes reais. b ) tem uma raiz nula e outra negativa. c ) tem uma raiz nula e outra positiva. d ) tem duas raízes reais e simétricas. 47. O cubo e o paralelepípedo reto retân- gulo representados a seguir têm a mes- ma medida de volume. a ) Sabendo que as medidas estão em centímetros, quais são as medidas dos comprimentos das arestas des- sas figuras geométricas espaciais? b ) Quanto é a medida do volume de cada figura geométrica espacial? 48. Em cada figura, as retas r , s e t são paralelas. Calcule no caderno o valor de x indicado em cada figura. Utilize o teorema de Tales para resolver esta atividade. Atenção! B. B. A. A. 49. De acordo com as figuras a seguir, ela- bore um problema envolvendo equa- ções do 2º grau e o entregue para um colega resolver. Depois, verifique se a resposta dele está correta. IL U ST RA ÇÕ ES : J AC Q U EL IN E AM AD IO / AR Q U IV O D A ED IT O RA IL U ST RA ÇÕ ES : J AC Q U EL IN E AM AD IO / AR Q U IV O D A ED IT O RA Atividades Faça as atividades no caderno. IL U ST RA ÇÕ ES : J AC Q U EL IN E AM AD IO /A RQ U IV O D A ED IT O RA 48. Respostas: A. x = 1 _ 2 ; B. x = 1 . 49. Resposta pessoal. 44. Respostas: a) 0 e 3; b) 0 e − 4 ; c) 0 e − 20 ; d) 0 e − 5 _ 2 ; e) 0 e 20; f) 0 e − 2,1 ; g) 0 e 17; h) 0 e 3 _ 5 . 45. Resposta: Espera-se que os estudantes percebam que as equações do 2° grau desse tipo têm duas raízes reais: uma igual a zero e outra diferente de zero. 46. Resposta: Alternativa b. 47. Respostas: a) Cubo: 1,5 cm ; paralelepípedo: 4,5 cm ; 1,5 cm e 0,5 cm ; b) A medida do volume de ambas as figuras é 3,375 cm 3 . 100 • Ao trabalhar com as atividades 44 e 46, se julgar necessário, orien- te os estudantes a colocar o fator comum em evidência. Caso apre- sentem dificuldades,resolva com eles os itens a e e da atividade 44. • Caso julgue necessário, ao tra- balhar com a atividade 45, fatore com os estudantes a equação a x 2 + bx = 0 , com a ≠ 0 e b ≠ 0 . Nesse caso, obtém-se: x (ax + b) = 0 Dessa equação, concluímos que x = 0 (I) ou ax + b = 0 (II). De II, segue que x = − b _ a . Portanto, as equações desse tipo têm duas raí- zes reais: uma igual a zero e outra diferente de zero. • Ao trabalhar com a atividade 47, caso julgue necessário, escreva, com a ajuda dos estudantes, a fór- mula do cálculo da medida do vo- lume de um paralelepípedo reto retângulo. Além disso, verifique se eles sabem que o cubo é um caso particular do paralelepípedo reto retângulo. • Ao trabalhar com a atividade 48, retome o teorema de Tales. Se jul- gar conveniente, apresente-lhes al- guns exemplos na lousa. • O objetivo da atividade 49 é levar os estudantes a formular e resolver um problema, exercitando, dessa maneira, a criatividade, a imagina- ção, a argumentação, a análise crítica e a escrita matemática. Com isso, contribui para o desenvolvi- mento da Competência geral 2 e da Competência específica de Matemática 6. Aproveite o fato de esta ativida- de envolver o trabalho colabo- rativo entre os pares e oriente os estudantes sobre a importância da empatia, do respeito e da boa convivência social, bem como da necessidade de não ter preconcei- tos e compreender e aceitar as de- mandas e limitações dos outros, de modo a promover a saúde mental e a cultura de paz. Dessa maneira, abordam-se a Competência geral 9 e a Competência específica de Matemática 8. 3x x + 3 x 3 x² 3x 9 x 3 x + 3 R ep ro du çã o pr oi bi da . A rt . 1 84 d o C ód ig o Pe na l e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 101 Resolvendo equações do tipo a x 2 + bx + c = 0 Acompanhamos, anteriormente, a resolução de equações do 2º grau incompletas e, ago- ra, resolveremos equações do 2º grau completas, isto é, aquelas em que todos os coeficien- tes são diferentes de zero. Podemos calcular as raízes de uma equação do 2º grau completa de várias maneiras, como por meio da fatoração, do método de completar quadrados ou da fórmula resolutiva. Lembre-se que fatorar é escrever um número ou uma adição algébrica na forma de um produto. Atenção! Fatoração Uma das maneiras de obter as raízes de uma equação do 2º grau completa é por fatoração. Por exemplo, consideremos a equação x 2 + 6x + 9 = 36 . O 1º membro dessa equação é um trinômio quadrado per- feito. Portanto, podemos escrevê-lo da seguinte maneira: x 2 + 6x + 9 = (x + 3) (x + 3) = (x + 3) 2 A representação geométrica do trinômio x 2 + 6x + 9 corresponde à medida da área de um quadrado cujo com- primento dos lados mede (x + 3) . • Medida da área das quatro partes nas quais o quadra- do foi dividido: x 2 + 3x + 3x + 9 = x 2 + 6x + 9 • Medida da área do quadrado maior: (x + 3) (x + 3) = (x + 3) 2 x + 3 = + √ _ 36 x + 3 = 6 x = 6 − 3 x = 3 ou x + 3 = − √ _ 36 x + 3 = − 6 x = − 6 − 3 x = − 9 Portanto, os números 3 e − 9 são as raízes da equação x 2 + 6x + 9 = 36 . Como as duas expressões obtidas representam a medida da área da mesma figura, temos: x 2 + 6x + 9 = (x + 3) 2 Assim, (x + 3) 2 é a forma fatorada de x 2 + 6x + 9 . Agora, voltamos à equação e escrevemos o 1º membro na forma fatorada: x 2 + 6x + 9 = 36 (x + 3) 2 = 36 Como há dois números que, elevados ao quadrado, são iguais a 36, temos: IL U ST RA ÇÕ ES : J AC Q U EL IN E AM AD IO / AR Q U IV O D A ED IT O RA 101 • Avalie a possibilidade de propor aos estudantes a situação apresen- tada nesta página antes de abordá- -la no livro, a fim de que, em du- plas, eles tentem calcular as raízes da equação x 2 + 6x + 9 = 36 . Para isso, escreva na lousa essa equação. Antes de apresentar a resolução do livro, questione os estudantes a res- peito dos valores de a, b e c dessa equação e verifique se eles fazem a relação correta. Depois, conside- rando as estratégias e as resoluções propostas e desenvolvidas por eles, apresente as explicações encontra- das no livro. • Se achar necessário, lembre os estudantes que trinômios qua- drados perfeitos são expressões que podem ser escritas na forma a 2 + 2ab + b 2 ou a 2 − 2ab + b 2 . x 5 5 x x² 5x 5x x 5 5 x x² 5x 5x 5 5 x x + 5 5 5 x x² 5x 5x 5² x + 5 R ep ro du çã o pr oi bi da . A rt . 1 84 d o C ód ig o Pe na l e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 102 Método de completar quadrados Em algumas equações completas do 2º grau, o 1º membro não é um trinômio quadrado perfeito. Nesses casos, para obter as raízes da equação, utilizamos o método de completar quadrados. Junte-se a um colega e realizem uma pesquisa sobre as con- tribuições de Al-Khwarizmi e do livro Al-Jabr wa’l muqabalah, de sua autoria, para a Matemática. Depois, registre no caderno as informações que achar mais interessantes. Questão 4. A pesquisa proposta na questão 4 pode ser feita com base em livros, revistas e sites. Mas cuidado! Devemos nos certificar de que as informações sejam pesquisadas em fontes atuais e confiáveis. Para encerrar, uma dica: confira as informações obtidas comparando-as com outras fontes. Atenção! Acompanhe como podemos obter as raízes da equação x 2 + 10x + 9 = 0 utilizando esse método. • Nessa equação, o 1º membro não é um trinômio quadrado perfeito. Assim, para que possamos fatorá-la, acrescentamos convenientemente um mesmo número aos dois membros da equação. Para obter esse número, inicialmente isolamos o termo independente da equação no 2º membro. x 2 + 10x + 9 − 9 = 0 − 9 x 2 + 10x = − 9 x 2 + 10x = x 2 + 2 ⋅ 5 ⋅ x medida da área de um quadrado cujo comprimento dos lados mede x medida da área de um retângulo com dimensões medindo 5 e x 10 ⋅ x = 2 ⋅ 5 ⋅ x Na figura, percebemos que, para completar o quadrado, é necessário acrescentar a ela um quadrado com 5 unidades de lado. W O RL D H IS TO RY A RC H IV E/ AL AM Y/ FO TO AR EN A 1º. 2º. O método de completar quadrados foi utilizado pelo matemático árabe Mohammed ibn Musa Al-Khwarizmi, por volta de 825 d.C., em seu livro chamado Al-Jabr wa’l muqabalah. • Agora, vamos analisar, por meio de representação geométrica, o 1º membro da equação. Para facilitar essa visualização, trocamos 10x por 2 ⋅ 5 ⋅ x . IL U ST RA ÇÕ ES : J AC Q U EL IN E AM AD IO / AR Q U IV O D A ED IT O RA Questão 4. Resposta: Espera-se que os estudantes verifiquem que Al-Khwarizmi teve várias contribuições para a Matemática e para a Física, entre elas, a escrita de tabelas astronômicas, tratados sobre o relógio de Sol, o desenvolvimento da Álgebra e da Aritmética, entre outras. 102 • O objetivo da questão 4 é levar os estudantes a perceber que a Ma- temática é uma construção humana que se deu ao longo dos séculos por diferentes povos e culturas. Ao envolver uma pesquisa sobre as contribuições de uma pessoa para o desenvolvimento do conhe- cimento matemático, esta questão leva ao uso de ferramentas tecnoló- gicas, bem como evidencia a Mate- mática como uma ciência humana, fruto de preocupações de diferen- tes povos e culturas. Também valo- riza o conhecimento historicamen- te construído a respeito do mundo e busca usá-lo para compreender outros conceitos matemáticos. Com isso, abordam-se as Compe- tências gerais 1 e 5 e a Competên- cia específica de Matemática 1. • Aproveite o fato de a questão 4 ser proposta em duplas e oriente os estudantes sobre a importância da empatia, do respeito e da boa convivência social, bem como da necessidade de não ter precon- ceitos e compreender e aceitar as demandas e limitações dos ou- tros, de modo a promover a saúde mental e a cultura de paz. Seachar conveniente, converse com eles a respeito do combate aos diversos tipos de violência, especialmente o bullying. Obtenha informações referentes a esse assunto no tópi- co Cultura de paz e combate ao bullying nas orientações gerais des- te manual. Dessa maneira, são con- templadas a Competência geral 9 e a Competência específica de Ma- temática 8.