Raciocínio Lógico-Matemático · Concurso PRF, Detran

Função quadrática — raízes, vértice e inequações

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Função quadrática — raízes, vértice e inequações
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Resumo: Função quadrática — raízes, vértice e inequações

Essência. f(x) = ax² + bx + c (a ≠ 0), gráfico parábola. O Cebraspe monta um modelo em texto e pergunta valor num ponto, máximo, quando atinge um valor (equação) ou por quanto tempo fica acima de um nível (inequação).

  • Concavidade: a > 0 para cima (mínimo); a < 0 para baixo (máximo).
  • Raízes: (−b ± √Δ)/2a; soma −b/a; produto c/a; c = corte no eixo y.
    • Atalho: distância entre as raízes = √Δ/|a|.
  • Vértice: xᵥ = −b/2a (quando) e yᵥ = −Δ/4a (quanto); xᵥ é o ponto médio das raízes.
  • Sinal: a > 0 → negativa entre as raízes; a < 0 → positiva entre elas.
  • Inequação: leve tudo a um lado; ao multiplicar ou dividir por negativo, inverta a desigualdade.

Exceções e distinções. E = p(1 − p): p = 0,3 → 21%; máximo em p = 0,5 → 25% (nunca passa de 50%). E = 0,16 → p = 0,2 ou 0,8: "mais de 75% desconhece" não é garantido. Álcool N(t) > 1 → intervalo ≈ 24,3 h.

Pegadinha Cebraspe. "É possível que ultrapasse..." valor acima de yᵥ → errado.

Lembre também: conferir as duas raízes antes de julgar "necessariamente"; confundir xᵥ (instante) com yᵥ (valor); percentual entra como fração (30% = 0,3).

Visão geral

f(x) = ax² + bx + c (a ≠ 0). O gráfico é uma parábola. O Cebraspe monta um modelo em texto ("proporcional ao produto de quem já sabe pelo de quem não sabe") e pergunta: valor em um ponto, valor máximo, quando f atinge certo valor (equação) ou por quanto tempo f fica acima de um nível (inequação).

Regra

  • Concavidade: a > 0 → para cima (tem mínimo); a < 0 → para baixo (tem máximo).
  • Raízes: x = (−b ± √Δ)/2a, Δ = b² − 4ac. Soma = −b/a; produto = c/a. Ex.: x² − 5x + 6 = 0 → raízes 2 e 3 (soma 5, produto 6).
  • Vértice: xᵥ = −b/2a; yᵥ = −Δ/4a (ou f(xᵥ)). xᵥ é o ponto médio das raízes. Ex.: f(x) = −x² + 4x → xᵥ = 2, yᵥ = 4.
    • "Quando atinge o máximo?" → xᵥ. "Qual o máximo?" → yᵥ.
  • Inequação f(x) > k: leve tudo para um lado, ache as raízes e use o sinal da parábola. Para a > 0, a expressão é negativa entre as raízes. Ao multiplicar por número negativo, inverta o sinal da desigualdade.

Método (modelo em texto)

  1. Escreva a função (ex.: E(p) = k·p·(1 − p), com p em fração).
  2. Identifique o que o item pede: valor, máximo, equação ou intervalo.
  3. Para "é possível que...", verifique todas as soluções da equação — pode haver duas.

Pontos-chave

Exemplos resolvidos (modelo PRF: espalhamento E = p(1 − p))

  • p = 0,3 → E = 0,3 × 0,7 = 0,21 = 21% (> 20% ✔).
  • Máximo: xᵥ = 0,5 → E = 0,25 = 25%. Logo nunca passa de 50% (item "superior a 50%" errado).
  • E = 0,16 → p² − p + 0,16 = 0 → p = 0,2 ou p = 0,8. Se p = 0,8, só 20% desconhece → "mais de 75% desconhece" não é garantido (errado).

Exemplo (concentração de álcool) N(t) = −0,008(t² − 35t + 34) > 1 → t² − 35t + 34 < −125 → t² − 35t + 159 < 0 (dividiu por −0,008: inverteu o sinal) → raízes (35 ± √589)/2 ≈ 5,35 e 29,65 → intervalo ≈ 24,3 h (> 23 h ✔). Atalho: a distância entre as raízes é √Δ/|a| = √589 ≈ 24,3.

Aprofundamento

Forma: f(x) = ax² + bx + c. Parábola com concavidade para cima se a > 0 (ponto de mínimo) e para baixo se a < 0 (ponto de máximo).

  • Vértice: xᵥ = −b/2a; yᵥ = −Δ/4a (ou f(xᵥ)). É o máximo/mínimo da função — base dos itens de "lucro máximo", "altura máxima".
  • Raízes (zeros): onde a parábola corta o eixo x; o vértice está no ponto médio entre elas.
  • c: onde corta o eixo y.
  • Sinal: a > 0 → negativa entre as raízes; a < 0 → positiva entre as raízes.

Exemplo: altura de um objeto lançado h(t) = −5t² + 20t (metros, t em s). Vértice: t = −20/(2·(−5)) = 2 s; altura máxima h(2) = −20 + 40 = 20 m; volta ao solo quando h = 0 → t = 4 s.

Exemplo (lucro): L(x) = −x² + 60x − 500. Máximo em x = 30; L(30) = −900 + 1800 − 500 = 400.

Como o Cebraspe cobra

  • Pede "é possível que ..." acima do máximo (yᵥ): errado.
  • Equação com duas raízes válidas e item que afirma só uma consequência: errado quando a outra raiz contradiz.
  • Inequação com coeficiente negativo: quem não inverte o sinal troca "entre as raízes" por "fora delas".
  • Detalhe que torna o item errado: confundir xᵥ (instante) com yᵥ (valor), ou esquecer que percentual entra como fração (30% = 0,3).

Revisão rápida

  • a > 0: mínimo; a < 0: máximo.
  • xᵥ = −b/2a; yᵥ = −Δ/4a.
  • Distância entre raízes = √Δ/|a|.
  • Multiplicou/dividiu por negativo → inverte a desigualdade.
  • a > 0: negativa entre as raízes; positiva fora.
  • p(1 − p) tem máximo 0,25 em p = 0,5.
  • Conferir as duas raízes antes de julgar "necessariamente".

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Flashcards de Função quadrática — raízes, vértice e inequações

Tente lembrar antes de virar o card.

  • Função quadrática: como achar o valor máximo (ou mínimo) e onde ele ocorre?

    Revelar resposta

    a < 0 → máximo; a > 0 → mínimo. Onde ocorre: xᵥ = −b/2a; valor: yᵥ = −Δ/4a (ou f(xᵥ)). Ex.: p(1 − p) tem máximo 0,25 em p = 0,5. Pegadinha: item "é possível que supere X" com X acima de yᵥ → errado; não confundir xᵥ (onde) com yᵥ (quanto).

  • Modelo "proporcional ao produto de quem já sabe pelo de quem não sabe": como montar e julgar o item?

    Revelar resposta

    E(p) = k·p·(1 − p), com p em fração (30% = 0,3). Substitua p para achar E; para achar p a partir de E, resolva a equação do 2º grau — pode haver duas raízes válidas (p e 1 − p). Pegadinha: item que afirma algo "necessariamente" com base em só uma das raízes → errado.

  • Inequação do 2º grau: como saber por quanto tempo f(t) fica acima de um nível k?

    Revelar resposta

    Leve tudo para um lado, ache as raízes e use o sinal da parábola: com a > 0, a expressão é negativa entre as raízes. Duração = distância entre as raízes = √Δ/|a|. Pegadinha: multiplicou/dividiu por número negativo → inverte a desigualdade.

  • Como achar rapidamente as raízes e o vértice de t² − St + P (ex.: t² − 35t + 34)?

    Revelar resposta

    Soma e produto: raízes com soma S e produto P → 1 e 34. O vértice fica no meio das raízes: tᵥ = (1 + 34)/2 = 17,5. Pegadinha: calcular o vértice e comparar com o valor errado (17,5 < 18).

  • Forma fatorada f(x) = k(x − r₁)(x − r₂): o que se lê direto dela?

    Revelar resposta

    Raízes r₁ e r₂ (não dependem de k ≠ 0); xᵥ = (r₁ + r₂)/2 e yᵥ = f(xᵥ); sinal de k = concavidade. Em modelos físicos (altura da bola), o domínio útil fica entre as raízes, onde f ≥ 0.

  • Máximo e mínimo de uma função quadrática num intervalo fechado [p, q]: onde procurar?

    Revelar resposta

    Compare f(p), f(q) e f(xᵥ) (se xᵥ ∈ [p, q]). a > 0: vértice é o mínimo e o máximo fica numa extremidade; a < 0: vértice é o máximo. Armadilha: máx(f·g) ≠ máx f · máx g quando os máximos ocorrem em pontos diferentes.

  • Dados o vértice (xᵥ, yᵥ) e outro ponto da parábola, como achar a concavidade e onde f cresce/decresce?

    Revelar resposta

    Use a forma canônica f(x) = a(x − xᵥ)² + yᵥ e substitua o ponto para achar a. a < 0: cresce até xᵥ e decresce depois; a > 0: o inverso. Ex.: vértice (4, 2) e f(0) = −6 → 16a + 2 = −6 → a = −1/2.

  • Quantas vezes f(x) (quadrática) assume o valor k — ou quando duas funções se igualam?

    Revelar resposta

    Monte f(x) − k = 0 (ou f(x) − g(x) = 0) e olhe o Δ: Δ > 0 → duas soluções; Δ = 0 → uma (no vértice); Δ < 0 → nenhuma. Depois confira se as soluções caem no domínio (tempo ≥ 0, ano pedido).

  • Soma e produto das raízes de ax² + bx + c = 0 (relações de Girard)?

    Revelar resposta

    S = x₁ + x₂ = −b/a; P = x₁·x₂ = c/a. Permite julgar expressões das raízes sem resolvê-las: em ax² + x + b, xy/(x + y) = (b/a)/(−1/a) = −b. Atenção ao sinal de −b/a.

Fontes

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