(teoria dos números, conjunto dos números reais e …pierre de fermat , um dos mais famosos...
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Disciplina: Calculo para Tecnologia
(Teoria dos números, Conjunto dos números reais e suas operações, Classificação dos
números, Expressões Algebricas)
Prof. Wagner Santos C. de Jesuswsantoscj@gmail.comwww.wagnerscj.com.br/etep
Curso: Análise e Desenvolvimento de Sistemas
Conceito da Ferramenta
Calculo
wsantoscj@gmail.com 2
Conceito de CalculoCálculo , é um ramo importante da matemática,desenvolvido a partir da Álgebra e da Geometria, que sededica ao estudo de taxas de variação de grandezas(como a inclinação de uma reta) e a acumulação dequantidades (como a área debaixo de uma curva ouo volume de um sólido).
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1. Medicina2. Odontologia3. Engenharia Civil4. Matemática9. Computação
Ocupação nas profissões
Teoria dos Números e sua função
5wsantoscj@gmail.com
Revolução Científica
Na história da ciência, chama-se RevoluçãoCientífica ao período que começou no século XVI eprolongou-se até o século XVIII. A partir desse período,a Ciência, que até então estava atrelada à Teologia,separa-se desta e passa a ser um conhecimento maisestruturado e prático.
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Teoria dos NúmerosA teoria dos números é o ramo da matemática pura queestuda propriedades dos números em geral, e emparticular dos números inteiros, bem como a larga classede problemas que surge no seu estudo.
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Pierre de Fermat, um dos mais famososteoristas dos números. (MatemáticoFrances)
Conceito de NúmeroNúmero é um objeto da matemática usado paradescrever quantidade, ordem ou medida. O conceito denúmero provavelmente foi um dos primeiros conceitosmatemáticos assimilados pela humanidade no processo decontagem.
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Representaçãodos números
• Grandezas Matemáticas ou físicas;• Objetos do mundo real;• Computacionalmente medidas (Memória, Velocidade
de processamento, propagação e acesso), Imagem eáudio.
• Identificação geográfica (Tecnologia GPS).• Usados para representar outros números.• Usados para representar objetos visuais (Gráficos).
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Proposição
Proposição é um termo usado em lógica para descrever oconteúdo de asserções. Uma asserção é um conteúdo quepode ser tomado como verdadeiro ou falso.
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Se chover, levarei meu guarda chuvas.
Proposição usando negativa.
Luiza era mais bonita que maria.Maria não era tão bonita quanto Luiza.
Aplicação usando números
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Áreas deAplicações do Cálculo
• Engenharias;• Biologia;• Física e Química;• Computação Aplicada (Ciência da
Computação; Ciência de Dados;• Análise Forense;• Pesquisa Operacional;• Métodos Numéricos;• Previsão de tempo
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Classificação dos Números
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Números Naturais
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N
Números InteirosUm número é considerado inteiro quando nãoapresenta parte fracionária, e podem ser positivos enegativos.
Exemplo: Z = {-5,-4,-3,-2,-1, 0,1, 2, 3, 4, 5}
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ZN
Números Racionais
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QZ
N
Número Irracionais
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QZ
N I
Números Reais
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QZ
N I
R
Conjuntos Importantes
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Exemplo Aplicação com números
tecla
tecla=33
tecla=34
Tecla=27
“7 Espadas”
“8 Espadas”
“9 Espadas”
FIM
N
S
S
N
N
S
Algoritmo
Operações com númerosReais
No Ensino fundamental e médio são comuns as regras“menos com menos dá mais” ou “sinais iguais: mais,sinais diferentes, menos”. Nem sempre esse fator seráverdadeiro.
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Observações IniciaisO Sinal de + no começo de uma expressão pode ser omitido.
+2 = 2; +4 + 5 = 4 + 5
O produto ou divisão por um número negativo deve ser precedido por parênteses. Não devemos deixar dois operadores “juntos”.
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Exemplo
2 . -3 (Errado!)2 . (-3) (Correto)
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Números Inteiros
Desconsiderando o zero temos os inteiros estritamentepositivos e os inteiros estritamente negativos.
Todo inteiro pode ser escrito na forma de uma sequenciade parcelas unitárias iguais a +1.
Todo inteiro negativo pode ser escrito na forma de umasequencia de parcelas unitárias iguais a -1.
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Números InteirosTodo inteiro positivo pode ser escrito na forma de umasequencia de parcelas unitárias iguais a +1.
5 = +1+1+1+1+13 = +1 + 1 + 1
Todo inteiro negativo pode ser escrito na forma de umasequencia de parcelas unitárias iguais a -1.
-5 = -1 -1 -1 -1 -1-3 = -1 -1 -1
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Números
A partir das considerações anteriores e lembrando que -1 + 1 = 0, podemos fazer operações de soma ou subtração entre inteiros de maneira simples:
+2 + 5 = +1+1+1+1+1+1+1 = 7-2 +5 = -1 -1 +1 +1 +1 +1 +1 = 3+2 -5 = +1 +1 -1 -1 -1 -1 -1 = -3-2 -5 = -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 = -7
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Soma ou Subtração
+2 +5 = -2 + 5 =+2 -5 = -2 -5 =
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Vale o sinal do maiorO mesmo conceito é estendido aos reais(com um pouco mais de trabalho)
+7
+3
-3
-7
Produtos de Números Inteiros
Existem 4 casos possíveis. Três são intuitivos e o último nãoé intuitivo. Faremos posteriormente a demonstração doúltimo caso como curiosidade.
2 . 3 =-2 . 3 =2 . (-4) =(-2) . (-3) =
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2 + 2 + 2 = 6(-2) + (-2) + (-2) = -6
(-4) + (-4) = -86
Lembretes
0 + a = a (elemento neutro da adição)a.1 = a (elemento neutro da multiplicação)-1.0 = 0-a = -1.aab = ba (Comutativa)a(b+c) = ab + ac (propriedade distributiva)
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Demonstração
Seja a > 0 e b > 0 (a e b reais). Vamos provar que (-a) (-b) = +abVamos primeiro provar que (-1)(-1) = +1:
(-1)(0) = 0Lembrando que 0 = 1 – 1:(-1)(1-1) = 0Aplicando a distributiva:-1+(-1)(-1) = 0Somando 1 de ambos os lados:+1-1+(-1)(-1) = 0 +1 = 0+(-1)(-1) = +1
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Demonstração da propriedade distributiva
Provar que (-a)(-b) = +ab
(-a)(-b) = (-1)(+a)(-1)(+b)(-a)(-b) = (-1)(-1)(+a)(+b)(-a)(-b) = (+1)(+a)(+b)(-a)(-b) = +ab
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Divisão de Inteiros
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Multiplicação ou Divisão de Reais
Temos:
2 . 3 =-2 . 3 =2 . (-3) =(-2) . (-3) =
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+6-6-6+6
Sinais Iguais => +Sinais Diferentes => -
Propriedade Distributiva
(a) =-(a) =-(-a) = -a =-(a+b) = -(a-b) =
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(a) -a+a -1 . a -1 . (a+b) = -a-b-1 . (a-b) = -a+b
Note que o sinal de + não afetará o sinal daexpressão:
+(a) = a+(-3) = -3+(+4) = 4+(2-x) = (2-x) = 2-x
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Tente Resolver
2-53-2-x-5 + y
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(2) =-(5) =-(-3) =-(2+x) =-(-(-5+y)) =
Exercícios
a)5 -7 + 2 =b)-2 – 4 + 7 -3 = c) -5 -7 -5 + 4 =d)-3 -8 +3 +5 =
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-2+2 = 0
-6 +4 = -2-12 -1 = -13-8+5 = -3
Ordem de Precedência dos
Operadores
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Ordem de Precedência
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Exemplo Prático
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8
16
5
16
3
f) 15+[4+(7.3+1)] – 3 = 38
g) (5-1)+[4+(7.3+1)] – 3 =27
h) (10+(2.3+1)) – 3 = 14
Expressões Algébricas(Literais)
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Conceito Álgebra
Vem a ser o ramo que estuda a manipulação formal deequações, operações matemáticas, polinómios eestruturas algébricas. A álgebra é um dos principaisramos da matemática pura.
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ComentárioA álgebra mistura do mundo real com o abstrato.
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Tipos de Álgebra
• Diofantina - é uma equação polinomial que permite a duas oumais variáveis assumirem apenas valores inteiros.
• Booleanas – Vem a ser um tipo de dado primitivo que possuidois valores, que podem ser considerados como 0 ou 1, falsoou verdadeiro.
• Linear - é um ramo da matemática que surgiu do estudodetalhado de sistemas de equações lineares.
• Markoviana – São cadeias que permitem análise deprobabilidade.
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Expressões Algébricas
São expressões matemáticas queapresentam números, letras eoperações. Exemplo:
2a+2b2x+3y
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Formato das Expressões Algébricas
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Literais das Expressões
xyz : Vem a ser umaexpressão algébrica.
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Toda expressão algébrica,possui uma parte literal e umaparte numérica.
Monômio
Monômios são expressões algébricas formadas apenaspor multiplicação de números conhecidos e incógnitas .
São exemplos de monômios :
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1) 2x2) 3x2y4
3) x4) xy5) 16
Exemplo.
Quando as literais estão juntas, a operação deseja será uma multiplicação.
Exemplo: 1. xyz
Parte numérica (1) que multiplica a parte literal xyz.Observação a parte literal também é conhecida como variável.
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Prática de Expressões Algébricas
Maria foi ao supermercado e comprou 6 pães e 4 latas deleite moça.
Expressão Algébrica:
Pães, podemos chamar de (P).Latas de leite, moça podemos chamar de (L).
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6P + 4L
Problema Prático
Uma empresa possui um caixa, para investimento, eminfraestrutura de TI de R$ 100.000,00, e precisou comprardois servidores que tinham um custo de R$ 20.000,00. Oanalista de compras precisa criar uma expressão que podeser usada para varias situações do mesmo tipo. Escrever aexpressão algébrica que descreve o problema acima.
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x – 2y
Importante
Na expressão acima o dois é denominado como constanteou coeficiente, ou seja, o fator que multiplica a parte literalda expressão. (também chamado de parte numérica).
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x – 2y
x – ky K, seria o coeficiente que generaliza oproblema.
Problema PropostoUm florista vendia rosas a três reais e petúnias a dois reais ecinquenta centavos, escreva a expressão que ajuda o florista acalcular quanto as rosas e petúnias, venderia se em ummomento um cliente compra-se 7 rosa e 8 petúnias.
a) Escrever a expressão algébrica do problema proposto.b) Efetuar o calculo da respectiva venda, com valor e
quantidade de flores vendidos.
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Petúnia
Solução Problema Rosas - (R)Petúnias - (P)
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(R$ 3,00)(R$ 2,50)
Valor vendido = VvQuantidade vendida = Qv
Vv + Qv = 3R + 2,50PVendeu = 7 Rosas
Vendeu = 8 Petúnias
Vv + Qv = 3(7) + 2,50(8) = 21 + 20 = Vv = R$ 41,00
Qv = (7) + (8) = 15 flores
Conceito de Monômios e Polinômios
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Monômios
Monômios são expressões algébricas formadas apenas por multiplicação de números conhecidos e incógnitas .
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Adição e Subtração de Monômio
Só podem ser realizadas quandoos monômios possuem parte literal idêntica. Quando issoacontecer, some ou subtraia apenas os coeficientes,mantendo a parte literal dos monômios na resposta final.
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2x2 + 10x2 =
10x2 - 2x2 =
Exemplos práticos
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2xy2k7 + 22xy2k7 = 24xy2k7
2xy2k7 + 22xy2k7 – 20xy2k7 = 4xy2k7
-2xy2k7 + 22xy2k7 = 20xy2k7
-2xy2k7 - 22xy2k7 = -24xy2k7
Exercício Proposto
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0
Multiplicação e divisão de monômios
A multiplicação de monômios não necessita de queas partes literais sejam iguais. Para multiplicar doismonômios, multiplique primeiro os coeficientes e, depois,multiplique incógnita, a incógnita usando propriedades depotência.
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Propriedade da Potência
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Multiplicação de Monômios
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4x . 6z = (4.6) . (x.z) = 24xz
Divisão de Monômios
Na divisão de monômios devemos dividircoeficiente por coeficiente e parte literal porparte literal. Ao dividir partes literais iguais,aplique a divisão de potências de basesiguais: subtrair os expoentes e repetir abase.
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-4ax
9
Exemplo de Divisão de Monômios
(16/4).(x2. x2 = x2-2) = 4
Conceito de Polinômio
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Conceito de Polinômio
Polinômios são expressões algébricas formadaspela adição algébrica de monômios . Assim, umpolinômio nasce quando somamos ou subtraímosdois monômios distintos.
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Atenção: todo monômio também é polinômio.
Adição Subtração Polinômios
É realizada colocando-se lado a lado todos os termossemelhantes (monômios que possuem parte literal igual) esomando-os. Quando os polinômios não possuem termossemelhantes, eles não podem ser somados ou subtraídos.Quando polinômios possuem um termo que não ésemelhante a nenhum outro, esse termo não é somado nemsubtraído, apenas repetido no resultado final.
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Exemplo Adição e SubtraçãoPolinômios
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5x2
(3x+4x-7a) = 7x-7a
-15x + 25y
-2x – 6a
Exemplo Prático
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(12x2 + 21y2 – 7k) + (– 15x2 + 25y2) =
12x2 + 21y2 – 7k – 15x2 + 25y2 =
12x2 – 15x2 + 21y2 + 25y2 – 7k =
– 3x2 + 46y2 – 7k
Problema Proposto
Uma loja de moveis, por questões de logística, encomendava de seufornecedores na primeira faze do ano um produto que custava 3 mil reais aquantidade de um produto x que poderiam dobrar exponencialmente, mais umoutro produto y que também poderia dobrar exponencialmente, tinha um custode 5 mil reais, sua controladoria mensurou um produto k com custo de 70 reaisque deveria ser retirado do montante. Na segunda faze do ano foi considerado apossibilidade de adquirir os produtos x, com custo de 1000 e y com custo 2000de outro fornecedor dobrando também exponencialmente sua quantidade.
a) Escreva a equação que possibilita, ao lojista controlar os produtos com seusdevidos custos.
b) Simplifique se possível usando a soma da duas equações.
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Resolução do Problema Proposto
Primeira faseProduto x custo 3000Produto y custo 5000Produto k custo 70
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Segunda faseProduto x custo 1000Produto y custo 2000
+
Multiplicação de Polinômios
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Multiplicação de Polinômio
A multiplicação de polinômios sempre é feita com basena propriedade distributiva da multiplicação sobre a adição.Por intermédio dela, devemos multiplicar o primeiro termodo primeiro polinômio por todos os termos do segundo,depois o segundo termo do primeiro polinômio por todosos termos do segundo e assim sucessivamente até quetodos os termos do primeiro polinômio tenham sidomultiplicados.
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Estrutura Básica deMultiplicação de Polinômios
(a + b)(x + y)
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(a.x) + (a.y)+ (b.x)+ (b.y)
Exemplo-1 Prático
(x2+ a2)(y2+ a2)
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(x2 y2)+(x2 a2)+(a2 y2)+a4
Exemplo-2 MultiplicaçãoPolinômio
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(3x2)(5x3 + 8x2 – x)
(15x5)+(24x4) -(3x3)
Exemplo-3 MultiplicaçãoPolinômio
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(x – 1) (x2 + 2x - 6)– 6 .(x – 1)x2.(x – 1) + 2x . (x – 1)
– (6x + 6)(x³ – x²) + (2x² – 2x)
– 6x + 6x³ – x² + 2x² – 2x
x³ + x² - 8x + 6
Efetuar as multiplicações
(4x-2)(x2+3x-4) =
(2x -2)(x4+2x – 2) =
(9x)(x4+2x – 2) =
(8x -3)(2x4+2x-2) =
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4x4 -2x3 +12x2 -22x +8
2x5 -2x4 +4x2 -8x +4
16x5 -6x4 +16x2 -22x +6
9x5 +18x2 -18x
Problema
Um novo dispositivo concentrador em uma rede decomputadores, tinha em sua documentação uma taxa detransmissão de duas vezes o valor, do seu, anterior menosdois, um tecnólogo implementou um processo paraamplificar sua velocidade usando a velocidade anteriorcrescente quatro unidade exponencialmente, considerandoa velocidade do ping em mais duas vezes, com um erro deaproximadamente 3 unidades. Encontrar a expressão queresolve o problema acima.
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Resolução
(2x – 2)
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(x4 + 2x -3) =
2x5 + 4x2 -6x -2x4 -4x+6 =
2x5 +4x2-10x-2x4+6 =
2x5 +2x4 +4x2 -10x + 6
Expressão do problema
Divisão de Polinômios
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Divisão de Polinômio
É o procedimento mais difícil das expressões algébricas.Uma das técnicas mais usadas para dividir polinômios émuito parecida com a usada para divisão entre númerosreais: procuramos um monômio que, multiplicado pelotermo de grau mais alto do divisor, seja igual ao termo degrau mais alto do dividendo. Depois, basta subtrair dodividendo o resultado dessa multiplicação e “descer” oresto para continuar a divisão.
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Método de Divisão
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Quando trabalhamos com divisão ,utilizamos também a multiplicação noprocesso.
divisorDividendoQuocienteResto
Quociente x divisor + resto = dividendo
Exemplo Prático - 1
(x2 + 18x + 81):(x + 9) =
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x2 + 18x + 81 x + 9x-x2 -9x
0 9x + 81
+ 9
-9x - 810
Exemplo Prático - 2
(12x3 + 4x2 – 8x):(4x) =
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12x3 + 4x2-8x 4x3x2-12x3
0 - 4x2
+ x
0
- 2
+8x
0
Exemplo Prático - 3
(10x2 - 43x + 40):(2x-5) =
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10x2 -43x +40 2x - 5
-9-10x2
0 +25x-18x
5x
+18x0
- 45-5
+ 40
Efetue as operações
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0 +9x-1
-4x
0 +5x -1
-2x
0
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