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101. Introdução
Funções Quadráticas ou de Segundo Grau são funções que
possuem em sua definição uma variável ao quadrado. Ex: f(x) =
ax² + bx + c.
Dessa forma, temos uma nova classe de gráficos, com duas
possibilidades de valores para X e um desenho de parábola ao
invés de uma reta.
Estas funções são utilizadas, principalmente, quando queremos
saber uma combinação que nos dê valores máximos ou mínimos.
Por exemplo: qual o melhor preço de venda para um produto? Se
for barato demais, o lucro será baixo, mas venderá muito. Já se
for caro demais, as poucas vendas compensarão. O ideal então
seria encontrar a combinação que traga o melhor preço por
venda.
102 - Pré-Requisitos (Opcional)
• Função de 1º Grau
• Equação de 1º Grau
• Trigonometria
• Sistemas de Equação
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201 – Função Quadrática
Questão 1 – Raízes de x
Sabemos que √4 = 2; porém quando falamos de equações,
x² = 4 pode trazer dois resultados: 2 ou -2. Sabendo disso, sendo
x um número real, resolva as questões:
a) x² = 16
b) x² - 6 = 30
c) x(x – 4) = 0
d) 2x² = 18
e) x² = -16
Gabarito 1
a) +4, -4 b) +6, -6 c) 0 ou 4 d) -3, 3 e) não existe
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Questão 2 - Coeficientes
As funções quadráticas possuem 3 coeficientes, onde:
• Coeficiente “a” multiplica o x²
• Coeficiente “b” multiplica o x
• Coeficiente “c” não multiplica o x
f(x) = ax² + bx + c
Sabendo disso, encontre os valores de a, b e c das seguintes
funções:
a) f(x) = 2x² + 3x + 4
b) f(x) = -3x² -2x
c) f(x) = 12 + 3x - 5x²
d) f(x) = x(2x + 2) – 4
e) f(x) = x²/2 + 10(2x – 4)
Gabarito 2
a) a=2; b=3; c= 4
b) a=-3; b=-2; c=0
c) a=-5; b=3; c=12
d) 2x² + 2x – 4; a=2; b=2; c=-4
e) x²/2 + 20x – 40; a=1/2; b=20; c=-40
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Questão 3 – Método da substituição
(ENEM 2021 adaptado) Uma empresa visa obter o lucro máximo
vendendo barras de chocolate. Para tal, eles testaram alguns
preços e obtiveram como fórmula do lucro a função:
f(x) = -x² + 14x – 45
Sendo que o resultado da função o lucro total e o valor X sendo o
preço da barra.
Sendo assim, qual o preço que terá melhor retorno?
a) R$ 2
b) R$ 3,50
c) R$ 4
d) R$ 7
e) R$ 8
Dica: substitua X e veja qual obtem o maior valor
Gabarito 3
Podemos fazer por tentativa e erro, que é o método simples e
que vocês deveriam usar na prova.
f(2) = -4 + 28 – 45 = -23; ou seja, prejuízo. O problema dos
números pequenos é que eles não são suficientes para passar de
45.
f(8) = -64 + 112 – 45 = 3; ou seja, pouco lucro.
f(7) = -49 + 98 – 45 = 4; provavelmente o melhor valor.
f(4) = -16 + 56 – 45 = -5; ou seja, prejuízo.
A resposta só pode ser 7, letra d
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Questão 4 – Equação de 2º
Toda função quadrática possui dois pontos chamados de “raízes
da função”, pontos que cruzam o eixo x (ou seja, y = 0) no gráfico.
Por ex:
Para encontrar os valores de x1 e x2, é preciso utilizar a famosa
fórmula de Bháskara, que é resolvida em duas etapas,
substituindo os coeficientes abaixo:
∆= 𝑏2 − 4𝑎𝑐
𝑥 =
−𝑏 ∓ √∆
2𝑎
Etapa 1: descobrir o valor de DELTA (simbolizado pelo triângulo).
Etapa 2: resolver o resto da fórmula.
Como vimos na questão 1, uma raiz na equação pode ter até 2
resultados: positivo e negativo.
Isso gera uma versão da fórmula para cada valor, indicado pelo
símbolo ∓:
𝑥1 =
−𝑏 + √∆
2𝑎
ou então:
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𝑥2 =
−𝑏 − √∆
2𝑎
Sabendo disso, encontre as raízes das funções abaixo. Caso tenha
dúvidas, assista às aulas:
a) f(x) = 2x² -3x - 5
b) f(x) = 2x² + 7x +5
c) f(x) = 2x² + 4x- 6
d) f(x) = x² - x -12
e) f(x) = x² -4x -5
OBS: não é necessário saber bháskara para o ENEM, mas
entender o processo é necessário para entender as funções
quadráticas.
Gabarito 4
a) {2,5; -1} b) {-1; -2,5} c) {1, -3} d) {4,-3} e) {5,-1}
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Questão 5 – Ponto máximo ou mínimo
Como veremos, toda função quadrática gera uma parábola que
possui um ponto máximo ou mínimo (o topo da curva) chamado
de vértice.
Para calcularmos o vértice de uma parábola, é necessário utilizar
a fórmula:
𝑥𝑣 = −
𝑏
2𝑎
𝑦𝑣 = −
∆
4𝑎
Assim, calcule o vértice das seguintes funções (as mesmas do
exercício anterior):
a) f(x) = 2x² -3x - 5
b) f(x) = 2x² + 7x +5
c) f(x) = 2x² + 4x- 6
d) f(x) = x² - x -12
e) f(x) = x² -4x -5
Gabarito 5
a) x= 3/4; y= -49/8
b) x= -7/4; y= -9/8
c) x=-1; y = -8
d) x = ½; y= -49/4
e) x = 2; y = -9
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Questão 6 – Gráfico da Quadrática
Para traçar o gráfico de uma função quadrática são necessários 3
pontos básicos para a parábola:
• as raízes x1 e x2 que possuem y=0
• o vértice que é o ponto mais alto ou mais baixo da parábola
Sendo assim, trace o gráfico das 5 funções anteriores utilizando
os pontos que você calculou:
a) f(x) = 2x² -3x - 5
b) f(x) = 2x² + 7x +5
c) f(x) = 2x² + 4x- 6
d) f(x) = x² - x -12
e) f(x) = x² -4x -5
Gabarito 6
Insira as funções no site para gerar os gráficos e conferir seus
resultados.
https://www.mathepower.com/pt/funcoesquadraticas.php
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Questão 7 – Trajetória da bala
(ENEM 2018 PPL adaptado) Um canhão dispara uma bala que faz
uma trajetória parabólica conforme a imagem:
A trajetória possui uma altura máxima de 25m e uma distância
máxima de 150m.
Considere como pontos notáveis para o problema:
• (0; 0) destino da bola de canhão
• (150; 0) o canhão
A equação da parábola que representa a trajetória descrita pelo
projétil é
a) y = 150x – x²
b) y = 3 750x - 25x²
c) 75y = 300x - 2x²
d) 125y = 450x - 3x²
e) 225y = 150x – x²
Dica: uma forma simples de resolver é substituir os valores nas
funções, porém é preciso mais um valor para testar a função!
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Gabarito 7 (Método fácil)
Antes de mais nada, é preciso perceber que o valor de y=0 anula
bola parte das alternativas.
É preciso de mais um ponto: aquele do vértice que é possível
intuir, já que está a 25m de altura e na metade do trajeto, ou seja,
x = 75m.
Um valor que vamos usar sempre:75² = 5625
Então, é possível simplificar as funções quando substituímos os
valores:
a) y = 150x – x²
25 = 150*75 – 5625
Perceba que 150 = 75*2, então temos:
25 = 2*5625 – 5625 = não serve
b) y = 3 750x - 25x²
25 = 3750*75 – 25*75²
Visualmente vemos que não vai dar certo.
c) 75y = 300x - 2x²
75*25 = 75²*4 – 2*75²
75*25 = 2*75²
Não dará certo a igualdade
d) 125y = 450x - 3x²
125*25 = 6*75² – 3*75²
125*25 = 3*75²
Também não vai dar certo!
e) 225y = 150x – x²
225*25 = 2*75² - 75²
225 * 25 = 75²
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5625 = 5625
A alternativa certa é f(x) = 225y = 150x – x²
Gabarito 7 (Método rápido)
Utilizando os pontos, podemos substituir em f(x) = ax² + bx + c
para obter:
Pontos: (0;0)
0 = a0 + b0 + c
Assim, c = 0
Pontos (75;25)
Como C = 0, então ∆ = b² - 0
25 = b²/4a
75 = -b/2a
Descobrimos que: -150a = b
Substituindo:
25 = -(150²a²/4a)
25 = -(6²*25²a/4)
1 = - (36*25a/4)
1 = -225a
a = -1/225
b = 150/225
Substituindo: y = -x²/225 + 150x/225
Como não existe essa opção, podemos simplificar:
225y = 150x - x², resposta e
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Questão 8 – Raízes da Função
As raízes da função quadrática são os valores de x1 e x2,
encontrados através da fórmula de Bháskara.
Entretanto, podemos descobrir os valores das raízes
visualmente, pois quando temos as raízes quando y = 0.
Ou seja, em um gráfico, as raízes são os valores de X onde a
parábola toca o eixo X (o chão).
Encontre nos próximos gráficos as raízes da equação:
a)
b)
c)
Gabarito 8
a) 1 e 3 b) 0 e150 c) -5 e 5
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Questão 9 – Forma Fatorada
Quando queremos descobrir uma função quadrática sem ter a
própria fórmula, a solução padrão é utilizar a forma fatorada:
y = a(x - x1)(x - x2)
Aqui, precisamos de 3 elementos:
• as raízes x1 e x2
• Um ponto da parábola (x; y)
a) Sendo assim, encontre o valor do coeficiente a acima
substituindo os valores:
• raízes: x1 = 0 e x2=150
• ponto qualquer (x;y): (75;25)
b) Reescreva a forma fatorada substituindo o coeficiente a e
deixando (x; y) como variáveis. Distribua as multiplicações para
descobrir a função final.
Gabarito 9
a) Substituindo as raízes: y = a(x – 0)(x – 150)
E agora o ponto: 25 = a(75)(75-150)
25 = -a(75²)
a = -25/75²
a = -1/225
b) Substituindo a:
y = (-1/225) *(x)(x-150)
y = -
x² - 150x
225
225y = -x² + 150x
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Questão 10 – Niemayer
A Igreja de São Francisco de Assis, obra arquitetônica
modernista de Oscar Niemeyer, localizada na Lagoa da
Pampulha, em Belo Horizonte, possui abóbadas parabólicas. A
seta na Figura 1 ilustra uma das abóbadas na entrada principal da
capela. A Figura 2 fornece uma vista frontal desta abóbada, com
medidas hipotéticas para simplificar os cálculos.
Qual a medida da altura H, em metro, indicada na Figura 2?
a) 16/3
b) 31/5
c) 25/4
d) 25/3
e) 75/2
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Gabarito 10
Temos uma parábola que podemos interpretar de duas formas: o
eixo Y saindo do meio da figura ou do começo dela.
Preferi definir que o Y sai do meio, tendo então as raízes: -5 e 5.
Além disso, temos um ponto (4;3) e queremos saber a altura.
a) Pelo método da forma fatorada:
y = a(x-x1)(x-x2)
3 = a(4+5)(4-5)
3 = a(9)(-1)
a = -1/3
y = -1/3 (x +5)(x-5)
y = -1/3 x² - 5x + 5x -25
y = -x²/3 + 25/3
Sabemos então que b = 0
A altura é o Vy = -∆/4a
-
0² - 4ac
4a
= c
c = 25/3
resposta d