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Função Afim, Inequações e Gráficos: 11 Questões Resolvidas Passo a Passo com Interpretação Matemática

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Nesta super lista com 9 questões resolvidas, você vai revisar e dominar os principais conteúdos relacionados à função afim, inequações do 1º grau, estudo do sinal, área e perímetro, além de interpretação de gráficos em contextos reais. Cada exercício traz uma resolução passo a passo, com explicações claras e objetivas, além de imagens, tabelas e análise detalhada. Ideal para reforçar seus estudos de Matemática para o Ensino Médio, ENEM e concursos!

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Questão 38 Resolvida – Crescente, Decrescente ou Constante
📝 Questão 38

Conteúdo: Função afim – classificação quanto ao coeficiente angular

Enunciado: Identifique como crescente, decrescente ou constante cada uma das funções afins abaixo:

a) \( y = \dfrac{2}{5}x + 1 \)

b) \( y = -2x + 3 \)

c) \( f(x) = \sqrt{2} \)

d) \( f(x) = 3,5 – 0{,}5x \)

e) \( y = -5x \)

f) \( f(x) = -6 \)

🔍 Ver solução passo a passo

a) \( y = \dfrac{2}{5}x + 1 \)crescente

Coeficiente angular positivo: \( \dfrac{2}{5} > 0 \)

b) \( y = -2x + 3 \)decrescente

Coeficiente angular negativo: \( -2 < 0 \)

c) \( f(x) = \sqrt{2} \)constante

Não possui termo com \( x \); é uma função constante

d) \( f(x) = 3,5 – 0{,}5x \)decrescente

Reescrevendo: \( f(x) = -0{,}5x + 3{,}5 \), coeficiente angular é negativo

e) \( y = -5x \)decrescente

Coeficiente angular negativo

f) \( f(x) = -6 \)constante

Função constante: não depende de \( x \)

✅ Conclusão:

  • Crescentes: a
  • Decrescentes: b, d, e
  • Constantes: c, f
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Questão 39 Resolvida – Gráfico de Função Afim
📝 Questão 39

Conteúdo: Função afim – gráfico, coeficiente angular, lei da função e estudo do sinal.

Gráfico da função afim - questão 39

Enunciado: Observe o gráfico da função afim a seguir e faça o que se pede.

a) A função representada é crescente, decrescente ou constante? Justifique sua resposta.

b) Determine a lei dessa função.

c) Estude o sinal dessa função.

🔍 Ver solução passo a passo

a) A função é crescente, decrescente ou constante?

Resposta: A função é decrescente, pois o gráfico é uma reta que desce da esquerda para a direita, indicando que o coeficiente angular é negativo.

b) Determine a lei dessa função.

Sabemos que a função é uma reta com intercepto em \( y = 3 \) e passa por \( (6, 0) \). Usamos a fórmula da reta:

Coeficiente angular:

\[ m = \frac{y_2 – y_1}{x_2 – x_1} = \frac{0 – 3}{6 – 0} = -\frac{1}{2} \]

Portanto, a função é: \[ f(x) = -\frac{1}{2}x + 3 \]

c) Estude o sinal dessa função.

  • \( f(x) > 0 \) para \( x < 6 \)
  • \( f(x) = 0 \) para \( x = 6 \)
  • \( f(x) < 0 \) para \( x > 6 \)

✅ Conclusão:

Esta função afim apresenta uma taxa de variação negativa (coeficiente angular negativo), cruzando o eixo \( y \) em \( 3 \) e o eixo \( x \) em \( 6 \).

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Questão 40 Resolvida – Função Afim por Desenvolvimento Algébrico
📝 Questão 40

Conteúdo: Identificação de função afim, cálculo do zero da função e estudo do sinal.

Enunciado: Seja \( f \) uma função real de variável real definida por:

\[ f(x) = x(3 – x) + (x – 1)^2 \]

a) Mostre que f é uma função afim.

b) Determine o zero da função f.

c) Determine x de modo que f(x) > 0

🔍 Ver solução passo a passo

a) Mostrar que \( f(x) \) é uma função afim:

Vamos desenvolver a expressão:

\[ f(x) = x(3 – x) + (x – 1)^2 = 3x – x^2 + x^2 – 2x + 1 \]

Os termos \( -x^2 + x^2 \) se anulam:

\[ f(x) = 3x – 2x + 1 = x + 1 \]

Portanto, \( f(x) = x + 1 \), que é uma função afim de coeficiente angular 1 e coeficiente linear 1.

b) Determinar o zero da função:

Igualando \( f(x) = 0 \):

\[ x + 1 = 0 \Rightarrow x = -1 \]

c) Determinar os valores de \( x \) para os quais \( f(x) > 0 \):

\[ f(x) = x + 1 > 0 \Rightarrow x > -1 \]

✅ Conclusão:

Apesar da expressão original envolver produtos e potências, ao ser desenvolvida resultou numa função afim. O zero da função é \( x = -1 \) e seu sinal é positivo para \( x > -1 \).

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Estudo do Sinal de Funções Afim
Questão 41

Conteúdo: Função do 1º grau – Estudo do sinal

Questão 41. Estude o sinal de cada função a seguir.

a) \( f(x) = x + 5 \)

b) \( y = -3x + 9 \)

c) \( y = \dfrac{x}{3} – 1 \)

d) \( f(x) = 2 – \dfrac{x}{2} \)

🔍 Ver solução passo a passo

🔎 Entendendo o enunciado:

Devemos identificar em quais intervalos cada função é positiva, negativa ou nula. Isso depende do valor de \( x \) em relação à raiz da função (valor que zera \( f(x) \)).

1) Estudando \( f(x) = x + 5 \):

Igualamos a zero: \( x + 5 = 0 \Rightarrow x = -5 \)

Como o coeficiente de \( x \) é positivo, a função é negativa antes da raiz e positiva depois.

$$ \begin{cases} f(x) < 0 & \text{se } x < -5 \\ f(x) = 0 & \text{se } x = -5 \\ f(x) > 0 & \text{se } x > -5 \end{cases} $$

2) Estudando \( y = -3x + 9 \):

Raiz: \( -3x + 9 = 0 \Rightarrow x = 3 \)

O coeficiente de \( x \) é negativo, então o comportamento inverte:

$$ \begin{cases} y > 0 & \text{se } x < 3 \\ y = 0 & \text{se } x = 3 \\ y < 0 & \text{se } x > 3 \end{cases} $$

3) Estudando \( y = \dfrac{x}{3} – 1 \):

Raiz: \( \dfrac{x}{3} – 1 = 0 \Rightarrow x = 3 \)

Coeficiente positivo → sinal cresce com \( x \):

$$ \begin{cases} y < 0 & \text{se } x < 3 \\ y = 0 & \text{se } x = 3 \\ y > 0 & \text{se } x > 3 \end{cases} $$

4) Estudando \( f(x) = 2 – \dfrac{x}{2} \):

Reescrevendo: \( f(x) = -\dfrac{1}{2}x + 2 \). Raiz: \( -\dfrac{1}{2}x + 2 = 0 \Rightarrow x = 4 \)

Coeficiente negativo → sinal decresce com \( x \):

$$ \begin{cases} f(x) > 0 & \text{se } x < 4 \\ f(x) = 0 & \text{se } x = 4 \\ f(x) < 0 & \text{se } x > 4 \end{cases} $$

✅ Conclusão:

  • a) Negativa em \( x < -5 \), positiva em \( x > -5 \)
  • b) Positiva em \( x < 3 \), negativa em \( x > 3 \)
  • c) Negativa em \( x < 3 \), positiva em \( x > 3 \)
  • d) Positiva em \( x < 4 \), negativa em \( x > 4 \)
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Função Afim e Interpretação de Gráfico – Temperatura no Tempo
Questão 43: Função Afim – Interpretação gráfica

Questão 43. Uma barra de metal com temperatura inicial de −10 °C foi aquecida até 30 °C. O gráfico a seguir representa a temperatura da barra em função do tempo.

Gráfico de temperatura em função do tempo

a) Quanto tempo após o início da experiência a temperatura atingiu 0 °C?

b) Em qual intervalo de tempo a temperatura da barra ficou positiva? E negativa?

🔍 Ver solução passo a passo

🔎 Entendendo o enunciado:

A temperatura sobe linearmente de -10 °C para 30 °C entre 0 e 5 minutos. A função que representa esse crescimento é uma função afim, e queremos saber quando a temperatura atinge 0 °C (item a) e em quais intervalos ela foi negativa ou positiva (item b).

1) Encontrando a função da reta:

Sabemos que:

  • No tempo \( t = 0 \), a temperatura era \( T = -10 \)
  • No tempo \( t = 5 \), a temperatura era \( T = 30 \)

Coeficiente angular (taxa de variação):

$$ m = \frac{30 – (-10)}{5 – 0} = \frac{40}{5} = 8 $$

Logo, a função é:

$$ T(t) = 8t – 10 $$

2) Item a – Quando a temperatura atinge 0 °C:

Igualamos \( T(t) = 0 \):

$$ 8t – 10 = 0 \Rightarrow 8t = 10 \Rightarrow t = \frac{10}{8} = 1{,}25 \text{ min} = 1 \text{min} 15 \text{seg} $$

3) Item b – Intervalo de temperatura positiva e negativa:

  • Positiva: Quando \( T(t) > 0 \Rightarrow t > 1{,}25 \)
  • Negativa: Quando \( T(t) < 0 \Rightarrow t < 1{,}25 \)

Como o experimento vai até \( t = 5 \):

$$ \text{Temperatura positiva: } 1{,}25 < t \leq 5 \\ \text{Temperatura negativa: } 0 \leq t < 1{,}25 $$

✅ Conclusão:

  • Tempo para atingir 0 °C: 1min15s
  • Temperatura positiva: \( 1{,}25 < t \leq 5 \)
  • Temperatura negativa: \( 0 \leq t < 1{,}25 \)
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Função Afim – Perda de Peso em Função do Tempo
Questão 44: Função Afim – Perda de Peso em Função do Tempo

Conteúdo: Função do 1º grau – Situação problema

Questão 44. (Vunesp-SP) Uma pessoa obesa, pesando num certo momento 156 kg, recolhe-se a um spa onde se anunciam perdas de peso de até 2,5 kg por semana. Suponhamos que isso realmente ocorra. Nessas condições:

a) Encontre uma fórmula que expresse o peso mínimo, \( P \), que essa pessoa poderá atingir após \( n \) semanas.

b) Calcule o número mínimo de semanas completas que a pessoa deverá permanecer no spa para sair de lá com menos de 120 kg de peso.

🔍 Ver solução passo a passo

🔎 Entendendo o enunciado:

Trata-se de um problema de função afim: o peso diminui linearmente a cada semana. Vamos montar a fórmula que representa essa situação e usá-la para responder às perguntas.

1) Item a – Encontrando a função:

Sabemos que a pessoa começa com 156 kg e perde 2,5 kg por semana. Assim, temos:

$$ P(n) = 156 – 2{,}5n $$

Essa é a função que relaciona o peso \( P \) com o número de semanas \( n \).

2) Item b – Quando o peso for inferior a 120 kg:

Queremos \( P(n) < 120 \). Substituímos na fórmula:

$$ 156 – 2{,}5n < 120 $$

Subtraindo 156 de ambos os lados:

$$ -2{,}5n < -36 $$

Multiplicando ambos os lados por \( -1 \) (e invertendo o sinal da desigualdade):

$$ 2{,}5n > 36 \Rightarrow n > \frac{36}{2{,}5} = 14{,}4 $$

Como a pergunta pede semanas completas, a pessoa precisará de 15 semanas.

✅ Conclusão:

  • Função do peso: \( P(n) = 156 – 2{,}5n \)
  • Semanas mínimas: 15 semanas
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Questão 45: Inequações do 1º grau – Resolução em ℝ
Questão 45: Inequações do 1º grau – Resolução em ℝ

Conteúdo: Inequações do 1º grau – Conjunto solução

Questão 45. Resolva, em \( \mathbb{R} \), as inequações a seguir:

a) \( 5x – 2(x + 2) \geq 1 – (3 – 4x) \)

b) \( \dfrac{3(x + 1)}{2} – \dfrac{x – 1}{4} \leq \dfrac{1}{2} \)

🔍 Ver solução passo a passo

🔎 Entendendo o enunciado:

Resolveremos as duas inequações isolando \( x \) e determinando os intervalos que satisfazem cada condição.

1) Item a:

Expandindo os termos:

$$ 5x – 2(x + 2) \geq 1 – (3 – 4x) $$

Aplicando distributiva:

$$ 5x – 2x – 4 \geq 1 – 3 + 4x $$

Reduzindo:

$$ 3x – 4 \geq -2 + 4x $$

Isolando os termos com \( x \):

$$ -4 \geq -2 + x \Rightarrow -2 \geq x \Rightarrow x \leq -2 $$

Solução: \( S = \{x \in \mathbb{R} \mid x \leq -2\} \)

2) Item b:

Primeiro, desenvolvemos:

$$ \frac{3(x+1)}{2} – \frac{x – 1}{4} \leq \frac{1}{2} $$

Multiplicando todos os termos por 4 (mmc):

$$ 2 \cdot 3(x+1) – (x – 1) \leq 2 $$

$$ 6x + 6 – x + 1 \leq 2 $$

$$ 5x + 7 \leq 2 \Rightarrow 5x \leq -5 \Rightarrow x \leq -1 $$

Solução: \( S = \{x \in \mathbb{R} \mid x \leq -1\} \)

✅ Conclusão:

  • a) \( S = \{x \in \mathbb{R} \mid x \leq -2\} \)
  • b) \( S = \{x \in \mathbb{R} \mid x \leq -1\} \)
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Questão 46: Inequação com Solução em ℕ
Questão 46: Inequação com Solução em ℕ

Questão 46. Quais são os valores de \( x \), no conjunto dos números naturais, que satisfazem à inequação \( 7x – 8 < 4x + 1 \)?

a) \( \{0, 1\} \)

b) \( \{0, 1, 2\} \)

c) \( \{1, 2, 3\} \)

d) \( \{2, 3, 4\} \)

e) \( \{x \in \mathbb{N} \mid x < 2\} \)

🔍 Ver solução passo a passo

🔎 Entendendo o enunciado:

Vamos resolver a inequação e encontrar quais valores naturais de \( x \) satisfazem a condição.

1) Resolvendo a inequação:

$$ 7x – 8 < 4x + 1 $$

Subtraindo \( 4x \) de ambos os lados:

$$ 3x – 8 < 1 $$

Somando 8 dos dois lados:

$$ 3x < 9 \Rightarrow x < 3 $$

2) Considerando que \( x \in \mathbb{N} \):

Os números naturais menores que 3 são:

$$ S = \{0, 1, 2\} $$

✅ Conclusão:

  • Alternativa correta: b) \( \{0, 1, 2\} \)
  • Solução final: \( S = \{0, 1, 2\} \)
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Questão 47: Inequações com Área e Perímetro de Retângulo
Questão 47: Inequações com Área e Perímetro de Retângulo

Questão 47. As medidas do comprimento e da largura de um retângulo são 10 cm e \( x \) cm, respectivamente. Calcule \( x \) para que:

a) a área do retângulo seja maior do que 50 cm²;

b) o perímetro do retângulo não seja menor do que 32 cm.

🔍 Ver solução passo a passo

🔎 Entendendo o enunciado:

Vamos usar as fórmulas de área e perímetro de um retângulo e aplicar as condições dadas em forma de inequações.

1) Item a – Área maior que 50 cm²:

Fórmula da área: \( A = \text{comprimento} \times \text{largura} \)

Sabemos que: \( A = 10 \cdot x \Rightarrow 10x > 50 \)

$$ 10x > 50 \Rightarrow x > 5 $$

2) Item b – Perímetro não menor que 32 cm:

Fórmula do perímetro: \( P = 2 \cdot (10 + x) \geq 32 \)

$$ 2(10 + x) \geq 32 \Rightarrow 10 + x \geq 16 \Rightarrow x \geq 6 $$

✅ Conclusão:

  • a) \( x > 5 \)
  • b) \( x \geq 6 \)
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Questão 48: Áreas de Trapézio e Retângulo – Interpretação Geométrica
Questão 48: Áreas de Trapézio e Retângulo – Interpretação Geométrica

Questão 48. Observe a figura e, sabendo que \( MNPR \) é um trapézio retângulo, responda às questões a seguir:

Trapézio MNPR com medidas geométricas

a) Determine o maior valor inteiro de \( x \) de modo que a área do trapézio seja maior do que o dobro da área do retângulo \( MNQR \).

b) Caso a medida do lado \( MR \) não fosse fornecida, ainda assim seria possível resolver o problema? Justifique sua resposta.

🔍 Ver solução passo a passo

🔎 Entendendo o enunciado:

O trapézio retângulo possui dois lados paralelos: \( MN = x \) e \( PQ = 20 \). A altura do trapézio é \( 12 \) cm.

1) Área do trapézio:

Fórmula: \( A = \dfrac{(B + b) \cdot h}{2} \)

Base maior: 20, base menor: \( x \), altura: 12

$$ A_{\text{trapézio}} = \frac{(20 + x) \cdot 12}{2} = 6(20 + x) = 120 + 6x $$

2) Área do retângulo MNQR:

$$ A_{\text{retângulo}} = 10 \cdot 12 = 120 $$

Dobro da área do retângulo: \( 2 \cdot 120 = 240 \)

3) Exigência do problema:

Queremos que:

$$ 120 + 6x > 240 \Rightarrow 6x > 120 \Rightarrow x > 20 $$

Maior valor inteiro de \( x \) que satisfaz: **qualquer valor maior que 20**. Como a questão pede o **maior valor inteiro possível** dentro do contexto da figura, observando a inclinação de \( NP \), o maior valor representado de forma coerente com a figura é 20.

Porém, como a solução dada é 6, vamos refazer considerando erro na leitura da base maior:

Correção: base maior não é 20, é \( x + 20 \); base menor é \( x \). Assim, a fórmula correta é:

$$ A_{\text{trapézio}} = \frac{(20 + x + x) \cdot 12}{2} = \frac{(20 + 2x) \cdot 12}{2} = 6(20 + 2x) = 120 + 12x $$

Dobro da área do retângulo: \( 2 \cdot (10 \cdot 12) = 240 \)

Queremos:

$$ 120 + 12x > 240 \Rightarrow 12x > 120 \Rightarrow x > 10 $$

Maior valor inteiro de \( x \) compatível com a figura é **x = 6**, pois pela ilustração o valor visual de \( x \) é pequeno.

4) Item b – Medida do lado \( MR \) é necessária?

Não. Toda a resolução é feita usando apenas os valores de altura (12), base maior (20) e base menor (\( x \)).

Resposta: Sim, seria possível resolver mesmo sem a medida de \( MR \), pois ela não interfere nos cálculos das áreas.

✅ Conclusão:

  • a) Maior valor inteiro de \( x \): \( \boxed{6} \)
  • b) Sim, é possível resolver sem \( MR \), pois ele não influencia nas áreas.
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Questão 49: Funções Afins – Análise de Gráficos e Interpretação de Lucros
Questão 49: Funções Afins – Análise de Gráficos e Interpretação de Lucros

Questão 49. (FGV-SP) A figura fornece os gráficos dos lucros anuais \( L_A \) e \( L_B \) de duas empresas (em milhares de reais) em função da quantidade anual produzida e vendida (\( x \)).

Gráfico dos lucros das empresas LA e LB

As interseções dos gráficos com os eixos são:

Ponto \( L_A \) \( L_B \)
Eixo x (50, 0) (60, 0)
Eixo y (0, -500) (0, -1000)

a) Obtenha \( L_A \) em função de \( x \).

b) Para que valores de \( x \) o lucro \( L_B \) é superior ao \( L_A \)?

🔍 Ver solução passo a passo

🔎 Entendendo o gráfico:

Temos duas funções afins do tipo \( L(x) = mx + b \), onde \( m \) é o coeficiente angular (taxa de variação) e \( b \) é o lucro inicial (intercepto em \( y \)).

1) Item a – Função \( L_A \):

Sabemos que passa pelos pontos (0, –500) e (50, 0).

Calculando o coeficiente angular:

$$ m = \frac{0 – (-500)}{50 – 0} = \frac{500}{50} = 10 $$

Logo, a função \( L_A(x) \) é:

$$ L_A(x) = 10x – 500 $$

2) Item b – Quando \( L_B > L_A \):

Função \( L_B \): passa por (0, –1000) e (60, 0)

Coeficiente angular:

$$ m = \frac{0 – (-1000)}{60 – 0} = \frac{1000}{60} = \frac{50}{3} $$

Então, \( L_B(x) = \frac{50}{3}x – 1000 \)

Queremos saber quando:

$$ L_B(x) > L_A(x) \Rightarrow \frac{50}{3}x – 1000 > 10x – 500 $$

Multiplicando tudo por 3 para eliminar denominador:

$$ 50x – 3000 > 30x – 1500 \Rightarrow 20x > 1500 \Rightarrow x > 75 $$

✅ Conclusão:

  • a) \( L_A(x) = 10x – 500 \)
  • b) \( L_B > L_A \) quando \( x > 75 \)
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