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UNIVERSIDADE DE ITAÚNA Nivelamento em Matemática Prof. Tarcísio Valério Diniz 1 UNIDADE II – NOÇÕES ALGÉBRICAS I - ) MONÔMIOS 1-) Monômio a uma variável Chamamos monômio a uma variável a toda expressão da forma nxa . onde Ra ∈ (coeficiente), Nn ∈ ( expoente da variável ). A letra “x” é chamada de variável, pois pode assumir qualquer valor real. Exemplo: 3 7 5 x− = = =− iávelx iáveldaoente ecoeficient var varexp3 7 5 Obs: A variável não tem necessariamente de ser representada pela letra “x” , podendo ser qualquer letra do alfabeto. Se no monômio 3 7 5 x− fizermos 2−=x , seu valor numérico passa a ser ( ) ( )8. 7 52. 7 5 3 −−=−− = 7 40 + O grau de um monômio de uma variável é dado pelo valor do expoente dessa variável. O monômio do exemplo acima é de terceiro grau. 2-) Monômio com mais de uma variável Como o nome já indica, é o monômio que possui mais de uma variável e elas formam um produto. Exemplo: 23 7 5 yx− é um monômio de duas variáveis ( x e y ). Neste caso, o grau do monômio é dado pela soma dos expoentes das variáveis. O monômio do nosso exemplo é de quinto grau. Um monômio é dividido em duas partes: coeficiente ( parte numérica ) e parte literal ( expressão formada pelas letras ). No nosso exemplo, o coeficiente é 7 5 − e a parte literal é 23 yx . 3-) Monômios semelhantes Dois monômios são semelhantes quando têm a mesma parte literal. Ex: 23 7 5 yx− e 239 yx são monômios semelhantes. UNIVERSIDADE DE ITAÚNA Nivelamento em Matemática Prof. Tarcísio Valério Diniz 2 4-) Operações com monômios A-) Adição e Subtração Somente podemos somar ou subtrair monômios que forem semelhantes e para isto, somamos ou subtraímos os coeficientes e conservamos a parte literal. Exemplos 1-) 222 853 xxx =+ 2-) 535353 572 yxyxyx =+− Obs: A adição 23 32 xx + não pode ser efetuada pois os monômios não são semelhantes. B-) Multiplicação Mostraremos a multiplicação através de exemplos: 1-) ( ) ( ) 853253 105.2 yxyxyx = ( veja que multiplicamos os coeficientes e somamos os expoentes das variáveis pois para multiplicar potências de mesma base, conservamos a base e somamos os expoentes. ) 2-) ( ) ( ) 28525332 62.3 dcbadbacba = C-) Divisão Procedemos do mesmo modo da multiplicação Exemplos: 1-) ( ) ( ) 32525 43123:12 xxxxx == ( na divisão de potências de mesma base conservamos a base e subtraímos os expoentes. 2-) ( ) ( ) 332 45245 23232:3 yxyx yxyxyx == D-) Potenciação Para elevarmos um monômio a um expoente, elevamos o coeficiente e a parte literal a esse expoente. UNIVERSIDADE DE ITAÚNA Nivelamento em Matemática Prof. Tarcísio Valério Diniz 3 Exemplos: 1-) ( ) ( ) 20124534453 16.22 yxyxyx == ( Para efetuarmos uma potência de outra potência, conservamos a base e multiplicamos os expoentes.) 2-) 246 2 23 9 4 3 2 cbacba = − E-) Radiciação Procedemos do mesmo modo da potenciação Exemplos: 1-) 53106 525 yxyx = ( Note que os expoentes das variáveis foram divididos por 2, que é o índice da raiz.) 2-) 53106 77 yxyx = II - ) POLINÔMIOS Chamamos polinômio à soma indicada de dois ou mais monômios não semelhantes. Se forem dois monômios, teremos um polinômio chamado de binômio e se forem três, trinômio. Se forem quatro ou mais, será chamado simplesmente de polinômio Exemplos: 1-) 53 2 +x é um binômio de uma variável. 2-) yxyxyx 352 5423 +− é um trinômio de duas variáveis. O grau de um polinômio é dado pelo grau do monômio de maior grau. Assim, nos exemplos acima, o primeiro é um polinômio de segundo grau e o segundo, um polinômio de nono grau. Valor Numérico de um Polinômio É o valor que o polinômio assume quando atribuímos valores numéricos às suas variáveis. Exemplo: calcule o valor numérico do polinômio ( ) 51032 23 −++−= xxxxP quando 2−=x . ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 35201216 52104382 521023222 23 =−−+= −−×++×+−×−= −−+−+−−=−P UNIVERSIDADE DE ITAÚNA Nivelamento em Matemática Prof. Tarcísio Valério Diniz 4 Operações com polinômios Iremos enfocar em nosso curso as operações com polinômios a uma variável. 1-) Adição e Subtração Fazemos as adições e subtrações dos monômios semelhantes , montando um novo polinômio Veja o exemplo seguinte: Sejam ( ) 51032 23 −++−= xxxxP e ( ) 1745 23 ++−= xxxxQ Calcule: A) ( ) ( )xQxP + B) ( ) ( )xQxP − Solução: A) ( ) ( )xQxP + = ( ) +−++− 51032 23 xxx ( )1745 23 ++− xxx = 51032 23 −++− xxx + 1745 23 ++− xxx = 157104352 2233 +−++−++− xxxxxx = 4173 23 −+− xxx B) ( ) ( )xQxP − = ( ) −−++− 51032 23 xxx ( )1745 23 ++− xxx = 51032 23 −++− xxx - 1745 23 −−+ xxx = 157104352 2233 −−−+++−− xxxxxx = 6377 23 −++− xxx 2-) MULTIPLICAÇÃO Multiplicamos cada monômio do primeiro polinômio por cada monômio do segundo, juntamos os monômios semelhantes e formamos um novo polinômio Ex: Considerando os polinômios ( )xP = 532 23 −+− xx e ( )xQ = 1745 23 ++− xxx calcule ( ) ( )xQxP × UNIVERSIDADE DE ITAÚNA Nivelamento em Matemática Prof. Tarcísio Valério Diniz 5 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )15754555 13734353 12724252 23 222232 332333 +×−++×−+−×−×+×−+ +×+++×++−×+++×++ +×−++×−+−×−++×−= xxx xxxxxxx xxxxxxx Fazendo os produtos, temos: 53520253211215214810 2323453456 −−+−++−+−−+− xxxxxxxxxxx Agrupando e ordenando os termos semelhantes: ( ) ( ) ( ) ( ) 53520325212121415810 2233344556 −−+++−+−+−−++++− xxxxxxxxxxx = 535236262310 23456 −−+−−+− xxxxxx que é o resultado da multiplicação. 3-) Divisão Trataremos neste item operações que envolvem polinômios de uma variável. A-) Divisão de polinômio por monômio Dividimos cada termo do polinômio pelo monômio Ex: ( ) ( ) xxxxxxx 5346301824 24235 −+−=−÷+− B-) Divisão de polinômio por polinômio Usaremos o método da chave que montaremos a seguir: - Ordenamos e completamos os polinômios dividendo e divisor - Colocamos na chave de divisão e começamos a operação que descreveremos passo a passo a seguir, utilizando de um exemplo. Seja calcular o quociente e o resto da divisão seguinte: ( ) ( )37353 234 +÷−+− xxxx 1º passo: 3073053 2234 ++−++− xxxxxx Observe que os termos 20 x e x0 foram colocados para completar os polinômios em potências decrescentes de x UNIVERSIDADE DE ITAÚNA Nivelamento em Matemática Prof. Tarcísio Valério Diniz 6 2º passo: Dividimos o primeiro termo do dividendo pelo primeiro termo do divisor, colocamos abaixo da chave e, a seguir, multiplicamos o resultado encontrado por cada termo do polinômio divisor, invertemos os sinais e colocamos abaixo do dividendo, somando as parcelas e obtendo o primeiro resto. 3073053 2234 ++−++− xxxxxx 3º passo: Baixamos o próximo termodo dividendo,dividimos o primeiro termo do resto pelo primeiro termo do divisor, colocamos abaixo da chave e, a seguir, multiplicamos o resultado encontrado por cada termo do polinômio divisor, invertemos os sinais e colocamos abaixo do resto, somando as parcelas e obtendo o segundo resto. 3073053 2234 ++−++− xxxxxx 4º passo: procedemos como no terceiro passo e concluímos a divisão. 3073053 2234 ++−++− xxxxxx Observe que neste método, repetimos a operação até que o resto da divisão ficou com o grau menor que o grau do divisor. Portanto, o quociente da divisão é ( ) 953 2 −−= xxxQ e o resto ( ) 2018 += xxR Quando o resto da divisão é zero, dizemos que um polinômio é divisível pelo outro. 23 x234 903 xxx −−− 23 95 xx −− x3+ 23 x 234 903 xxx −−− 23 95 xx −− x5− xxx 1505 23 ++ x3+ xx 189 2 +− 7− 9− 2709 2 ++ xx 2018 +x x5−234 903 xxx −−− 23 95 xx −− xxx 1505 23 ++ 23 x xx 189 2 +− UNIVERSIDADE DE ITAÚNA Nivelamento em Matemática Prof. Tarcísio Valério Diniz 7 4-) Divisão por ( )cx − Teorema do resto: O resto da divisão de um polinômio por ( )cx − é igual a ( )cP Exemplo: Determine o resto da divisão de ( ) 3752 23 −+−= xxxxP por ( ) 2−= xxQ ( ) ( ) ( ) ( ) 32.72.52.22 23 −+−=P = 7 Assim, o resto da divisão de ( ) 3752 23 −+−= xxxxP por ( ) 2−= xxQ é igual a 7 Verificação: 3752 23 −+− xxx 2−x Observe que o resto da divisão ficou igual a 7 como estava previsto. Para efetuarmos a divisão de um polinômio por podemos usar um dispositivo chamado dispositivo prático de Briot-Ruffini, que descreveremos a seguir, utilizando o exemplo anterior: 1º passo: O número 2 colocado no dispositivo é o valor de c em x - c Os número 2 , - 5, 7, - 3 são os coeficientes do polinômio dividendo. 22 x 23 42 xx +− xx 72 +− x− xx 22 − 35 −x 5+ 105 +− x 7 ( )cx − 2 2 3752 −− UNIVERSIDADE DE ITAÚNA Nivelamento em Matemática Prof. Tarcísio Valério Diniz 8 2º passo: baixamos o primeiro coeficiente : 3º passo: Efetuamos as operações indicadas abaixo, pelas setas 4º passo: procedemos como no terceiro passo até chegarmos ao último número. 5º passo: colocamos as variáveis no quociente obtido: Portanto, o resultado da divisão é 52 2 +− xx e o resto é ,o que confere integralmente com o resultado obtido pelo método da chave feito anteriormente. A nossa sugestão é que você refaça os exemplos contidos neste texto, seguindo as orientações dos mesmos e, a partir daí, resolva os exercícios que serão sugeridos. III- PRODUTOS NOTÁVEIS A-) Quadrado da soma de dois termos ( ) ( ) ( ) 22222 2 bbaababbaabababa ++=+++=+×+=+ Então, ( ) 222 2 bbaaba ++=+ Aplicação: calcule: ( ) ( ) ( ) ( ) ( )255323253 3322232 yyxxyx +××+=+ 2 3752 −− 2 2 3752 −− 2 1− + 5 2 3752 −− 2 × + 1− 7 2 3752 −− 2 1− + 5 7 2x x 7 RESTO DIVISOR UNIVERSIDADE DE ITAÚNA Nivelamento em Matemática Prof. Tarcísio Valério Diniz 9 Daí, ( ) 10536253 912432 yyxxyx ++=+ B-) Quadrado da diferença entre dois termos ( ) ( ) ( ) 22222 2 bbaababbaabababa +−=+−−=−×−=− Temos, ( ) 222 2 bbaaba +−=− Aplicação: calcule: ( ) ( ) ( ) ( ) ( )255323253 3322232 yyxxyx +××−=− Portanto, ( ) 10536253 912432 yyxxyx +−=− C-) Produto da soma pela diferença de dois termos ( ) ( ) 2222 bababbaababa −=−+−=−×+ Então, ( ) ( ) 22 bababa −=−×+ Aplicação: calcule: ( ) ( ) ( ) ( ) 6423223232 259535353 yxyxyxyx −=−=−×+ Concluímos : ( ) ( ) 643232 2595353 yxyxyx −=−×+ D-) Quadrado da soma de três termos ( ) ( ) ( ) 2222 cbcaccbbabcabaacbacbacba ++++++++=++×++=++ Ou seja, ( ) cbcabacbacba 2222222 +++++=++ Veja o exemplo: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )532522322532532 232322223223 ×−×+××+−××++−+=+− yxyxyxyx Teremos: ( ) 232346223 3020122594532 yxyxyxyx −+−++=+− E-) Cubo da soma de dois termos ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 3222232223 222 bbabababaabbaababababa +++++=++×+=+×+=+ Daí, ( ) 32233 33 bbabaaba +++=+ Veja o exemplo: UNIVERSIDADE DE ITAÚNA Nivelamento em Matemática Prof. Tarcísio Valério Diniz 10 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )3222322333323 3323323232 yyxyxxyx +××+××+=+ Efetuando os cálculos: F-) Cubo da diferença de dois termos Quando fazemos ( ) 3ba − , do mesmo modo que fizemos o cubo da soma no item E, encontramos: Veja o exemplo: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )3222322333323 3323323232 yyxyxxyx −××+××−=− Efetuando os cálculos: OBSERVAÇÃO Existem dois produtos que não são muito difundidos no ensino médio, porém são de grande importância para facilitarem vários cálculos algébricos. A-) ( ) ( ) 3332222322 babbaabbabaabbaaba +=+−++−=+−×+ Portanto, ( ) ( ) 3322 babbaaba +=+−×+ Exemplo: ( ) ( ) ( ) ( ) 363322242 12527532515953 yxyxyyxxyx +=+=+−×+ B-) ( ) ( ) 3332222322 babbaabbabaabbaaba −=−−−++=++×− Portanto, ( ) ( ) 3322 babbaaba −=++×− Exemplo: ( ) ( ) ( ) ( ) 363322242 12527532515953 yxyxyyxxyx −=−=++×− IV-) FATORAÇÃO Uma parte da álgebra que é de grande importância para simplificações de expressões, é a fatoração. Fatorar um polinômio, significa transformá-lo em um produto. Existem algumas regras básicas de fatoração que merecem ser estudadas. ( ) 643269323 275436832 yyxyxxyx +++=+ ( ) 32233 33 bbabaaba −+−=− ( ) 643269323 275436832 yyxyxxyx −+−=+ UNIVERSIDADE DE ITAÚNA Nivelamento em Matemática Prof. Tarcísio Valério Diniz 11 A-) Colocar em evidência um fator comum Considere o polinômio ( ) 423453 241812 yxyxyxxP −+= . Este polinômio poderia ser escrito sob a forma: ( ) ( )yxyxyxxP 432.6 2232 −+= que é a forma fatorada do polinômio. Observe que os monômios dentro dos parênteses são o resultado da divisão de cada monômio do polinômio dado por 326 yx que é chamado fator comum entre os termos do polinômio e foi colocado em evidência ( à vista, destacado ). Quando efetuamos as operações indicadas no polinômio fatorado, voltamos ao polinômio original. O fator comum deve ser o maior divisor comum entre os termos. B-) Fatoração por agrupamento Existem polinômios que não tem um fator comum em todos os termos, porém, quando os agrupamos, temos fatores comuns dentro dos grupos. Para fatorar esses polinômios, usamos a mesma técnica da fatoração por evidência duas vezes. Veja o exemplo: ( ) 162045 23 +−−= xxxxP Ou seja, ( ) ( ) ( )45.445.2 −−−= xxxxP O polinômio ainda não está fatorado mas contém em seus dois termos um fator comum que é 45 −x Usando novamente a técnica da fatoração por evidência: ( ) ( ) ( )4.45 2 −−= xxxP que é a forma fatorada do polinômio dado. As outras técnicas de fatoração são oriundas dos produtos notáveis, através de uma análise invertida. ( )45.2 −xx ( )45.4 −− x UNIVERSIDADE DE ITAÚNANivelamento em Matemática Prof. Tarcísio Valério Diniz 12 C-) Trinômio quadrado perfeito ( ) 222 2 babbaa +=++ ( ) 222 2 babbaa −=+− Vejamos como identificar um trinômio quadrado perfeito e como efetuar sua fatoração através de exemplos: Ex 1: 93025 3264 ++ yxyx Observemos que o último sinal é + ( condição obrigatória ) e a seguir: 3264 525 yxyx = ( o primeiro e o último termos têm raízes exatas ) 39 = A seguir, façamos o seguinte teste: 3264 525 yxyx = 39 = Quando acontecem as condições acima, o trinômio é quadrado perfeito e sua fatoração consiste em escrevê-lo na forma de um quadrado da soma, ou seja, ( ) ( ) ( )35353593025 32322323264 +•+=+=++ yxyxyxyxyx , que é sua forma fatorada. Ex 2: 93025 3264 +− yxyx Observemos que o último sinal é + ( condição obrigatória ) e a seguir: 3264 525 yxyx = ( o primeiro e o último termos têm raízes exatas ) 39 = A seguir, façamos o seguinte teste: 3264 525 yxyx = 39 = médiotermooéqueyxyx 3232 30352 =•• médiotermooéqueyxyx 3232 30352 =•• UNIVERSIDADE DE ITAÚNA Nivelamento em Matemática Prof. Tarcísio Valério Diniz 13 Quando acontecem as condições acima, o trinômio é quadrado perfeito e sua fatoração consiste em escrevê-lo na forma de um quadrado da soma, ou seja, ( ) ( ) ( )35353593025 32322323264 −•−=−=+− yxyxyxyxyx , que é sua forma fatorada. D-) Diferença de dois quadrados Observe o binômio 2549 46 −yx ( ) ( )5757525 749 2323 2346 −•+⇒= = yxyx yxyx Que é a forma fatorada do polinômio. E-) Soma e diferença de dois cubos A-) 278 3 +x ( ) ( )96432327 28 23 3 3 +−•+⇒= = xxx xx Portanto, =+ 278 3x ( ) ( )96432 2 +−•+ xxx B-) 6427 63 −yx ( ) ( )1612943464 327 24223 23 63 ++•−⇒= = yxyxyx yxyx Portanto, =+ 278 3x ( ) ( )1612943 422 ++•− xyxyx F-) Usando o dispositivo de Briot-Ruffini Quando conhecemos um número que anula um polinômio podemos fatorá-lo utilizando o dispositivo de Briot-Ruffini. Este método de fatoração é muito utilizado no cálculo de limites. Veja o exemplo: O número -2 anula o polinômio ( ) 652 3 +−= xxxP pois quando calculamos a b 2a ba . 2b a b 2a ba . 2b UNIVERSIDADE DE ITAÚNA Nivelamento em Matemática Prof. Tarcísio Valério Diniz 14 ( ) ( ) ( ) 061016625222 3 =++−=+−×−−×=−P 0342 65022 − −− Portanto, ( ) 3422652 23 +−=+÷+− xxxxx e daí, ( ) ( )3422652 23 +−•+=+− xxxxx EXERCÍCIOS 01-) Calcule: • A) −× − 232 4 5 3 2 zyxyx Resp: 243 6 5 zyx • B) 4 23 2 3 − ba Resp: 812 16 81 ba • A) 6425 yx Resp: 325 yx 02-) Sendo ( ) 452 3 +−= xxxP , calcule: • A) ( )1−P Resp: 7 • B) 2 1P Resp: 4 7 03-) Considere os polinômios ( ) 13 35 +−+= xxxxP , ( ) 324 +−= xxxQ e ( ) 2+= xxR . Calcule: • A) ( ) ( )xQxP + Resp: 43 2345 +−−++ xxxxx • A) ( ) ( )xQxP × Resp: 334723 234579 +−−+++− xxxxxxx 04-) Considerando os polinômios ( )xP e ( )xR do exercício anterior, determine o quociente e o resto da divisão de ( )xP por ( )xR através do método da chave. Resp: quociente: 51261363 234 +−+− xxxx resto: 101− 05-) Resolva o exercício anterior utilizando o método de Briot-Ruffini Resp: quociente: 51261363 234 +−+− xxxx resto: 101− UNIVERSIDADE DE ITAÚNA Nivelamento em Matemática Prof. Tarcísio Valério Diniz 15 06-) Calcule o resto da divisão de 172 23 ++ xx por 3+x utilizando o teorema do resto. Resp: 10 07-) Desenvolva as operações indicadas utilizando os produtos notáveis: • A) ( )23 12 +x Resp: 144 36 ++ xx • B) ( ) 22 23 −x Resp: 4129 24 +− xx • C) −× + 5252 3 3 23 3 2 yxyx Resp: 104 9 9 4 yx − • D) ( )32 1+x Resp: 133 246 +++ xxx • E) ( )33 12 −x Resp: 16128 369 −+− xxx • F) ( )( )46923 242 ++− xxx Resp: 827 6 −x • G) ( )( )96432 2 +−+ xxx Resp: 278 3 +x 08-) Fatore os polinômios seguintes: • A) 3223 64 yxyx − Resp: ( )yxyx 322 22 − • B) 1535 23 +−− xxx Resp: ( ) ( )532 −− xx • C) 2549 64 −ba Resp: ( ) ( )5757 3232 −+ baba • D) 25204 2 ++ xx Resp: ( ) 252 +x • E) 133 23 −+− xxx Resp: ( ) 31−x • F) 278 6 −x Resp: ( ) ( )96432 242 ++− xxx 09-) Considere o polinômio ( ) 2652 3 −+= xxxP . • A) Calcule ( )2P Resp: 0 • B) Fatore o polinômio ( )xP Resp: ( ) ( )13422 2 ++− xxx