terça-feira, 26 de agosto de 2014

Função Logarítmica

Estudar é importante para o desenvolvimento intelectual, social e profissional

  • Estudar é importante não apenas para ter uma profissão e conseguir um emprego. Quanto mais conhecimentos você adquire, mais preparado está para viver em sociedade e enfrentar os desafios que surgem ao longo da vida.

O que é ser estudante?

 Ser estudante é a busca constante de saberes, é o prazer de devorar livros pelo simples gosto das descobertas. Todo dia devemos entender que a maior escola é você mesmo. Quando você se recusa de  buscar novas descobertas tem outros que não cansa de continuar lutando.

                   FUNÇÃO  LOGARÍTMICA

Um problema que resolve com a função logarítmica e com o uso de cálculo (curso superior)                                                          Leitura. Mínimo 50 minutos - 
turma T.E  1     (24/09/15) 

NÃO  É  PARA  COPIAR

Observe um problema de aplicação de logaritmo
1 - O corpo de uma vítima de assassinato foi descoberto às 23 horas. O médico da polícia chegou às 23:30 e imediatamente tomou a temperatura do cadáver, que era de 34,8 graus. Uma hora mais tarde ele tomou a temperatura outra vez e encontrou 34,1 graus. A temperatura do quarto era mantida constante a 20 graus. Admitindo que a temperatura normal de uma pessoa viva é de 36,5 graus, estime a hora em que se deu a morte. 

APLICAÇÃO DA FUNÇÃO LOGARÍTMICA

Os alunos T.E  1    leem em 24/09/15

 NÃO  precisa copiar. Ver como existe muitas aplicações de logaritmo

1ª) A escala Richter foi desenvolvida por Charles Richter e Beno Gutenberg, no intuito de medir a magnitude de um terremoto provocado pelo movimento das placas tectônicas.

A magnitude (graus) é o logaritmo da medida das amplitudes (medida por aparelhos denominados sismógrafos) das ondas produzidas pela liberação de energia do terremoto.
A fórmula utilizada é a seguinte:
M = log A - log A0  
onde 
M é a magnitude, 
A é a amplitude máxima, 
A0 é uma amplitude de referência.

Para calcular a energia liberada por um terremoto, usamos a seguinte fórmula: 
I = (2/3).log(E/E0)
 Onde I varia de 0 a 9, E é a energia liberada em kW/h  e    E0 = 7.10-3kW/h


A intensidade do som
A classificação do som como forte ou fraco está relacionada ao nível de intensidade sonora, medida em watt/m².

ESCALA DECIBEL: cálculo da quantidade de decibéis de um som, dado por Formula, onde I0 = 10-12 W/m2       e que é a menor intensidade do som captado pelo ouvido humano.

  3ª)    O pH de uma substância

   Formula.
 NÃO  precisa copiar

Logaritmo

Os logaritmos criados por John Napier e Jobst Burgi, e 

posteriormente adaptados por Henry Briggs, possuem a 

seguinte lei de formação: 

logab = x, onde: 

a = base do logaritmo 

b = logaritmando 

x = logaritmo 

O logaritmo de um número b em uma base a é o expoente x 

que se deve aplicar à base a para se ter o número b. Dessa 

forma: 

logab = x ↔ ax = b


Exemplos: 

log39 = 2 , pois 32 = 9 
log10100 =2, pois 102 = 100 
log216 =2, pois 24 = 16 
log981 =2, pois 92 = 81 

Exemplos:
a) log100 = 2 porque 102 = 100. 
b) log1000 = 3 porque 103 = 1000. 
c) log2 = 0,3010 porque 100,3010 = 2. 
d) log3 = 0,4771 porque 100,4771 = 3. 
e) ln e = 1 porque e1 = e = 2,7183... 
f) ln 7 = loge7

 NÃO  precisa copiar
Observação importante. log10 A = log A


A partir dessa definição podemos apresentar algumas 

definições que auxiliarão no desenvolvimento de algumas 

situações envolvendo logaritmo. Veja: 

O logaritmo do número 1 em qualquer base sempre será 

igual a 0. 

** loga1 = 0, pois a0 = 1 

O logaritmo de qualquer número a na própria base a será 

igual a 1. 

** logaa = 1, pois a1 = a 


O logaritmo de uma potência da base é o expoente, em 

qualquer base. 

** logaam = m, pois m * logaa = m * 1 = m 

A potência de base a e expoente logab é igual a b. 

** alogab = b, pois logab = x → ax = b 

Dois logaritmos são iguais, quando seus logaritmandos 

forem iguais. 


** logab = logac ↔ b = c

 NÃO  precisa copiar

Usando uma calculadora científica é possível verificar a 

tabela abaixo (Conhecida como tábua dos logaritmos)

TABELA DE LOGARITMOS DECIMAIS
loglog
10501,69897
20,30103511,70757
30,477121521,716003
40,60206531,724276
50,69897541,732394
60,778151551,740363
70,845098561,748188
80,90309571,755875
90,954243581,763428
101591,770852
111,041393601,778151
121,079181611,78533
131,113943621,792392
141,146128631,799341
151,176091641,80618
161,20412651,812913
171,230449661,819544
181,255273671,826075
191,278754681,832509
201,30103691,838849
211,322219701,845098
221,342423711,851258
231,361728721,857332
241,380211731,863323
251,39794741,869232
261,414973751,875061
271,431364761,880814
281,447158771,886491
291,462398781,892095
301,477121791,897627
311,491362801,90309
321,50515811,908485
331,518514821,913814
341,531479831,919078
351,544068841,924279
361,556303851,929419
371,568202861,934498
381,579784871,939519
391,591065881,944483
401,60206891,94939
411,612784901,954243
421,623249911,959041
431,633468921,963788
441,643453931,968483
451,653213941,973128
461,662758951,977724
471,672098961,982271
481,681241971,986772
491,690196981,991226
991,995635




Veja as propriedades abaixo:
 NÃO  precisa copiar

1°Propriedade: 


2° Propriedade: 


3° Propriedade: 
Uma maneira de visualizar esta propriedade, e tentar decorá-la mais facilmente, é imaginando a figura abaixo:

Veja as questões resolvidas ALUNO(A)S  T.E  1   em  24/09/15  (Procure estudar essas questões resolvidas)

Não precisa copiar

1 - Dados log2 = 0,301 e log3 = 0,477, determine o valor de 

log12. 

log12 → log12 = log(2 * 2 * 3) → log12 = log2 + log2 + log3 


→ log12 = 0,301 + 0,301 + 0,477 → log 12 = 1,079 



2 - Se log 8 = 0,903 e log 70 = 1,845, então log 14 é igual a:          

a) 1,146


b) 1,164


c) 1,182


d) 1,208


e) 1,190

Solução:

Observe que 14 = 2x7. Portanto,


log 14 = log (2.7) = log 2 + log 7

Como log 8 = 0,903, poderemos escrever:

log 23 = 0,903 \ 3.log 2 = 0,903 \ log 2 = 0,903/3
log 2 = 0,301

Como log 70 = 1,845, poderemos escrever:

log 70 = log (7.10) = log 7 + log 10 = 1,845

Como o logaritmo decimal de 10 é igual a 1, ou seja,

log 10 = 1, vem imediatamente por substituição:

log 7 + 1 = 1,845 \ log 7 = 0,845.

Finalmente, log 14 = log (2.7) = log 2 + log 7

log 14 = 0,301 + 0,845 = 1,146log 14 = 1,146

3 - As indicações R1 e R2, na escala Ritcher, de dois terremotos estão relacionadas pela fórmula
R1 – R2 = log(M1/M2), onde M1 e M2 medem a energia liberada pelos terremotos sob a forma de ondas que se propagam pela crosta terrestre. Houve dois terremotos: um correspondente a R1 = 8 e outro correspondente a R2 = 6.
Então, a razão (M1/M2) vale:
a) 100
b) 2
c) 4/3
d) 10

e) 1
Solução:
Decorre imediatamente do enunciado que:
8 – 6 = log (M1/M2) = 2.
Logo, (M1/M2) = 102 = 100.

Observe agora a questão 4

4Se log 8 = a então log 5 vale:

a) a3
b) 5 a – 1
c) 1 + a/3
d) 2 a/3
e) 1 – a/3
Solução:
Podemos escrever:
log 23 = a  \ 3.log 2 = a  \ log 2 = a/3
Ora, 5 = 10/2 e, portanto,
log 5 = log(10/2) = log 10 – log 2 = 1 – a/3.
log 5 = 1 – a/3





Veja as equações resolvidas ALUNOS da turma T.E 1   em (24/09/15)  não copiar





2 -  Encontre a solução da equação
Solução: Pela definição de logaritmo temos:

5x + 2 = 33
5x + 2 = 27
5x = 27 – 2
5x = 25
x = 5

Portanto S = {5}.

3. Equação que é necessário fazer uma mudança de 


incógnita.

Observe a resolução da equação  -- NÃO COPIAR 


Solução: Vamos fazer a seguinte mudança de incógnita

Substituindo na equação inicial, ficaremos com:

Tipo 4. Equações que utilizam as propriedades do logaritmo 


ou  mudança de base.

O conjunto solução da equação logaritmica  é:
     (A) {-1; 2}
     (B) {-2; 1}
     (C) {-2}
     (D) {1}
     (E) { }
Resolução
Começamos aplicando apenas a equivalência fundamental:



Agora é só aplicar a fórmula de Bhaskara.

Chegando no valor de x devemos TESTAR AS SOLUÇÕES, como dito na única regra de resolução de equações logaritmicas.
Verificação, para , OK
para , OK
Portanto, as duas respostas são válidas. E a alternativa correta é a letra "B"

2) O número real x que satisfaz a equação  é:
     (A) 
     (B) 
     (C) 
     (D) 
     (E) 
Resolução
Aplicamos a equivalência fundamental:



Agora caímos em uma equação exponencial do tipo II. Efetuando a troca de variáveis , temos:

Aplicamos Bhaskara e chegamos em:

Agora voltamos para x utilizando novamente a troca de variáveis feita inicialmente  :
 Absurdo!
 Aplicamos a equivalência fundamental,

Agora devemos testar esta solução na equação original do enunciado. Substituindo este valor de x na equação:

Aplicamos a 4° conseqüência da definição do logaritmo:



Aplicamos a 3° propriedade operatória
, OK. É válida!
Resposta correta, letra "E".

3) A equação  tem duas raízes reais. O produto dessas raízes é:
     (A) 
     (B) 
     (C) 
     (D) 
     (E) 

Resolução
Esta equação já envolve um truquezinho, igual às equações exponenciais do tipo II.
Começamos vendo que o 9 na equação pode virar .

E aplicamos a 3° propriedade operatória:

O pulo do gato vem agora. Devemos ver que os dois logaritmos envolvidos na equação acima são um o inverso do outro (1° consequência da mudança de base).


Agora devemos mudar a variável. Efetuamos a troca :

Podemos multiplicar ambos os lados por y, ou efetuar MMC, tanto faz. Chegamos em:


Aplicamos Bhaskara e chegamos em . Estes são os valores de y, o exercício quer os valores de x. Portanto, utilizamos a troca inicial novamente:

para y=2: 
para y=-1: 
O produto destes dois valores (como pedido no enunciado) é . Resposta, letra "E".

Gráfico da função logarítmica.
 NÃO  precisa copiar

Observe com fica o gráfico da função logaritmica
Temos duas possibilidade

Para a > 1, temos o gráfico da seguinte forma:
Função crescente
Para 0 < a < 1, temos o gráfico da seguinte forma:
Função decrescente
Características do gráfico da função logarítmica y = loga

O gráfico está totalmente à direita do eixo y, pois ela é definida para x > 0.

Intercepta o eixo das abscissas no ponto (1,0), então a raiz da função é x = 1.

Note que y assume todos as soluções reais, por isso dizemos que a Im (imagem) = R.


Através dos estudos das funções logarítmicas, chegamos à conclusão de que ela é uma função inversa da exponencial.

ATIVIDADE PARA ALUNO(A)S T.E 1 em 

24/09/15.     Copiar e resolver



1 -  Resolva as equações logarítmica

a) log(x - 1) = 3     b) log(2x + 8) = 2        c) log(64) = 2


2 - Sabendo que log2 = 0,30 e log3 = 0,47, determine o valor de:

a) log 120           b) log 12          c) log18            


3 - Se log 3 = 0,47  e log 5 = 0,69 , determine o valor de:

a) log15                b) log 45             c) log75


Obs: As questões 3 e 4, se quiser podem ser verificada 

consultando a  tabela acima (Tábua dos logaritmos)

4 - Resolva as equações exponenciais

A) 5 x + 3 . 5 x + 2 . 5 x = 125



B) 2 3x – 2 . 8 x + 1 = 4 x – 1 

FIM DA ATIVIDADE PARA COPIAR, ALUNOS(A)S  T.E.1


5 - Qual o valor do montante produzido 

por um capital de R$ 1.200,00, 

aplicado no regime de juros simples a 

uma taxa mensal de 2%, durante 10 

meses?

Fim



1 -(ITA) Determine o valor de

  
1/log2(100!) + 1/log3(100!) + 1/log4(100!) + ... + 

1/log100(100!)

Obs: ! é o fatorial. Ex. 3! = 3.2.1 = 6,  5! = 5.4.3.2.1 = 120

2 -   Na compra de um aparelho obtive 

desconto de 20% por ter feito o 

 pagamento à vista. Se paguei 

R$ 96,00  reais pelo aparelho, qual era 

seu preço original?





  Agora aluno(a)s T.E. 1  são  


desafios, curiosidade e problemas de 

Matemática para  vocês leem e resolver só 

como desafios

 NÃO  precisa copiar
1 - Como se pode repartir igualmente para duas pessoas, 8 litros de vinho que estão em uma vasilha maior, sabendo-se que as pessoas possuem somente duas vasilhas vazias, uma com capacidade para 5 litros e outra com capacidade para 3 litros.

2 - Há 10 litros de vinho em 3 vasilhas, com capacidades iguais a 5 litros, 3 litros e 7 litros, respectivamente. A primeira contem 4 litros de vinho, a segunda está vazia e a terceira contem 6 litros de vinho.
Como se pode repartir em duas partes iguais o vinho, usando apenas estas três vasilhas?

3 - Com três 5 e as operações elementares, obtenha:
  1. O número 0;
  2. O número 1;
  3. O número 2;
  4. O número 4;
  5. O número 5;
4 - Construa um Quadrado Latino 3x3, que é um quadrado 3x3, de acordo com a figura em anexo, onde são colocados somente os algarismos 1, 2 e 3 nos quadradinhos de forma que a soma desses números, por linha, por coluna ou por diagonal seja sempre 6.


5 - Veja



6 -
Adaptado do livro O Homem Que Calculava, de autoria do grande brasileiro Malba Tahan.
  • O problema dos quatro quatros é o seguinte:
  •  
  •  
  • Escrever, com quatro quatros e alguns sinais matemáticos, uma expressão que seja igual a um número inteiro dado.
     
  • Na expressão não pode aparecer (além dos quatro quatros) nenhum algarismo ou letra ou símbolo algébrico que envolva letras, tais como: logaritmo , limite , etc. Podem entretanto ser utilizados os símbolos de fatorial, (termial)* e raiz quadrada.
     
  • (*) no enunciado original de Malba Tahan, o "termial" não é citado.
Afirmam os pacientes calculistas que é possível escrever, com quatro quatros, todos os números naturais de 0 a 100 e isto é verdadeiro, conforme demonstra a tabela abaixo.

Todos os números foram escritos utilizando-se as quatro operações fundamentais, raiz quadrada, fatorial e o termial.
Sobre o fatorial de um número natural, já sabemos que:
 

n! = n(n-1)(n-2)(n-3) ... . 2.1, para n maior ou igual a 2.
 

Exemplo.: 5! = 5.4.3.2.1 = 120

Sobre o termial, recebemos uma contribuição do visitante José Cássio Filardi, a qual reproduzimos a seguir:
 

"Professor: A função termial é bastante conhecida. Só não é comum o uso de um símbolo específico. De maneira semelhante ao fatorial, pode-se representá-la através de um somatório, ou seja: n? = 1 + 2 + 3 + 4 + ... + n , para n maior ou igual a 2.
 

Exemplo:  7? = 7 + 6 + 5 + 4 + 3 + 2 + 1 = 28


A denominação "termial" deriva da expressão em inglês: "termial function" . Vide o livro - The Art of Computer Programming, segunda edição, vol. 1 / Fundamental Algorithms, Donald E. Knuth - Stanford University - Addison-Wesley Publishing Company ".

Então, com as informações do Filardi e outras, nem tanto, construímos esta tabela resumo:

N.º Solução N.º Solução N.º Solução
0 44 – 44 35 4! + (44/4) 69 (4!/4)? + 4! + 4!
1 44/44 36 4! + 4 + 4 + 4 70 (4!+44) / 4
2 4/4 + 4/4 37 (4?)?- (4? +4+4) 71 (4?)? + 4? + (4! / 4)
3 (4+4+4)/4 38 72 (4!Ö4) / (4+4)
4 39 73 (4?)? + 4! - (4! / 4)
5 40 74 (44 / 4) + 4?
6 41 75 (4?)? + (4.4) + 4
7 42
76 4.4! - (4? + 4?)
8 43 44 - (4/4) 77 [(4!)? + 4 + 4] / 4
9 44 44 + 4 – 4 78 44 + 4! + 4?
10 45 44 + (4/4) 79 (4?)? - 4 + 4! + 4
11 4? + 44 - 4 46 44 - Ö4 + 4 80 (4.4 + 4).4
12
47 4! + 4! - (4/4) 81 (4?)? + (4.4) + 4?
13 48 (Ö4)Ö 4 + 44 82 4.4! - (4? + 4)
14
49 4! + 4! + 4/4 83 [(4!)? / 4] + (4 + 4)
15 50 44 + Ö4 + 4 84 (4! – 4).4 + 4
16 51 (4?)? - (4.4) / 4 85 (4?)? + 4! + (4!/4)
17 4!-(4!+4)/4 52 4!.4 – 44 86 (4?)? + (4!/4)? + 4?
18 53 (4?)? - [(4 + 4)] / 4 87 4! + (4?)? + 4 + 4
19
54 (44 / 4) - 4? 88 44 + 44
20 (4? + 4?).(4/4) 55 (4?)? . 44 - 4 89 (4?)? + 44 - 4?
21
56 4! + 4! + 4 + 4 90 4.4! - (4!/4)
22
57 (4?)? + [(4+4) / 4] 91 (4?)? + [4.(4?)] - 4
23 4!-4(4-4) 58 (4?)? + [4 - (4/4)] 92 44 + 4! + 4!
24 59 (4?)? + (4.4) / 4 93 (4?)? + 4! + 4! - 4?
25 4! + 4(4-4) 60 4Ö4 .4 – 4 94 4.(4!/4)? + 4?
26 61 (4!/4)? + 4.4? 95 4!.4 – 4/4
27
62 4! + 4! + 4? + 4 96 4!.4 + 4 – 4
28 63 (44 – 4)/4 97 4!.4+4/4
29 64 4(4 - Ö4) . 4 98 {[(4!)? - 4]/4} + 4!
30 65 (4 + 44) / 4 99 (4?)? + 4.4? + 4
31
66 (4?)? + 4? + (4/4) 100 (4! + 4/4).4
32 67 4 + 4 + 4 + (4?)?
33
68 44/4 + 4
34
69 (4! /4)? + 4! + 4!
NOTA:  Considerando-se que o termial de um número natural n maior ou igual a 2, é o somatório de todos os números naturais de 1 a n.

Cozinhar um bolo

7 - Como medirias os 11 minutos que são 

necessários para cozinhar um bolo, com duas 

ampulhetas de e 5 minutos respectivamente?
                     

8- Buscando água, uma rã caiu em um poço de 30 

metros de profundidade. Na sua busca por 

sobrevivência, a obstinada rã conseguia subir 3 

metros cada dia, sendo que a noite resbalava e 

descia 2 metros. Quantos dias a rã demorou para sair 

do poço?

10 - Divida o vinho entre os viajantes
Dois amigos bêbados compraram 8 litros de vinho. Eles estavam caminhando, e na metade do caminho, decidem separar-se, repartindo antes o vinho igualmente. 
Para realizar as medidas há um barril de 8 litros (onde está o vinho), uma vasilha de 5 e outra de 3 litros. Como eles podem fazer para repartir igualmente o vinho?



10 - Uma garrafa com sua tampa custa R$ 1,10. Sabendo que a garrafa custa R$ 1,00 a mais que a tampa, qual é o preço da tampa da garrafa? E qual é o preço da garrafa?


Você acha fácil dobrar uma folha de papel? Que tal tentar dobrá-la 50 vezes?
Aqui está a folha...
Dobrando 1 vez...
Dobrando 2 vezes...Dobrando 3 vezes...
Dobrando 4 vezes...Dobrando 5 vezes...
Dobrando 6 vezes......
Você pode até conseguir dobrar 7 ou 8 vezes, mas nada além disso. Porém, por incrível que pareça, se você conseguisse dobrar a folha 50 vezes, ela apresentaria uma espessura aproximadamente igual à distância da Terra à Lua.
Observação: para dobrar uma folha 50 vezes ela deveria ter mais de 4.000.000 Km de comprimento!

11 - 
Vamos imaginar que dobramos um enorme 

pedaço de papel ao meio. Depois dobramos 

mais uma vez, e outra vez, e assim por diante. 

Quantas vezes conseguimos dobrar o nosso 

pedaço de papel?
.
Normalmente conseguimos dobrar uma folha 

A4 apenas 6 vezes e dificilmente se 

consegue dobrar um pedaço maior mais do 

que 7 vezes. Experimentem!
.
Mas vamos imaginar que conseguimos 

dobrar um pedaço de papel 51 vezes. No 

final 

qual seria a espessura do nosso papel? Dez 

centímetros? 50 centímetros? Um metro? 

Cinquenta metros? Um quilômetro?
.
A resposta é mais de 150.000.000 km! Sim, 

cento e cinquenta milhões de quilômetros! No 

final obteríamos uma torre que se estenderia 

para lá do Sol!
.
Quando dobramos o papel a primeira vez 

obtemos uma espessura duas vezes maior 

do que a da folha inicial. Quando dobramos 

segunda vez será quatro vezes mais 

espesso. 

Cada vez que dobramos uma vez 

duplicamos a espessura em relação ao 

dobramento anterior. Depois dos primeiros 

dobramentos 

os números tornam-se imediatamente muito 

grandes. Vamos ver como:
.
Primeira dobra...2 folhas

Segunda dobra... 4 folhas

3ª - 8 folhas

4ª - 16 folhas

5ª - 32 folhas

6ª - 64 folhas

7ª - 128 folhas

8ª - 256 folhas
………….


40ª - 1.000.000.000.000 folhas

…………

50ª - 1.000.000.000.000.000 folhas 

(espessura=100.000.000 km)

51ª – Espessura = 200.000.000 km
.
E passamos o Sol!
.
(Distância da Terra ao Sol = 149.597.871 km 





                            Você sabia…
         
 O grande Leonard Euler afirmou que não há soluções 

inteiras positivas para a equação

 X4 + y4 + z4 = w4. Durante 200 anos ninguém conseguiu 

demonstrar isto. Parecia ser uma afirmação verdadeira 

uma vez que também ninguém pode provar que era falsa.

Entretanto, Noam Elkies da Universidade de Harvard 

trabalhando com um potente computador encontrou

26824404+153656394+187967604 = 206156734

A afirmação de Euler é falsa!



  Você sabia…
              pi  é   aproximadamente:

3,1415926535897932384626433832795028841971693993751058209749445923078164062862089986280348253421170679821480865132823066470938446095505822317253594081284811174502841027019385211055596446229489549303819644288109756659334461284756482337867831652712019091456485669234603486104543266482133936072602491412737245870066…?