Funções polinomiais 4

Funções polinomiais 4
Antes de ler o capítulo
Esse capítulo trata de um
grupo particular de funções, de
modo que, antes de lê-lo, o lei-tor
precisa dominar o conteúdo
do Capítulo 1.
Depois de tratarmos das funções de uma forma genérica, é hora de possarmos a discu-tir
aquelas funções que são usadas com maior frequência na modelagem de fenômenos
reais.
Nesse capítulo, trataremos das funções que envolvem polinômios. Já as funções
exponenciais e logarítmicas, igualmente importantes, serão vistas no Capítulo 5. Fi-nalmente,
deixamos para o segundo volume desse livro o tratamento das funções
trigonométricas, dada a relação que essas têm com a geometria do triângulo retân-gulo.
4.1 Funções quadráticas
Por motivos óbvios, damos o nome de função polinomial a uma função que é dada
por um polinômio. O quadro abaixo fornece uma descrição precisa desse tipo de
função, tomando por base a definição de polinômio fornecida na Seção 2.9.
Função polinomial
Seja dado um número inteiro não negativo n, bem como os coeficientes reais
a0, a1,,an, com an x 0. A função definida por
f(x) = anxn + an−1xn−1 ++ a1x + a0
é denominada função polinomial de grau n, com relação a x.
Algumas funções polinomiais já foram vistas no Capítulo 3, tais como
f(x) = c Função constante (grau 0).
f(x) = mx + b Função linear ou afim (grau 1).
f(x) = xn Função potência de grau n
Nessa seção, trataremos das funções polinomiais de grau 2, também conhecidas
como funções quadráticas.

294 Capítulo 4. Funções polinomiais
Função quadrática
Sejam dados os coeficientes reais a, b e c, com a x 0. A função definida por
f(x) = ax2 + bx + c
é denominada função quadrática.
As funções quadráticas têm aplicações em áreas variadas, como a física, a econo-mia,
a engenharia, a biologia e a geografia. O problema abaixo mostra o emprego de
uma função quadrática à descrição da trajetória de uma bola.
Problema 1. Trajetória de uma bola de golfe
Um golfista dá uma tacada que faz sua bola descrever uma trajetória na qual a
altura é dada pela função
f(x) = −0,008x2 + x,
em que x é a distância horizontal da bola, medida a partir de sua posição antes da
tacada. A Figura 4.1 ilustra a trajetória da bola.
Figura 4.1: Trajetória de uma
bola de golfe. Quando a bola está
a uma distância ¯x do ponto de par-tida,
sua altura é f(¯x).
a) Determine a altura da bola quando ela está a uma distância horizontal de 50 m
de seu ponto de partida.
b) Com base em uma tabela de pontos, trace a trajetória da bola no plano Cartesiano.
c) Determine a que distância do ponto de partida a bola cai no chão.
Solução.
a) A altura da bola quando ela está a uma distância horizontal de 50 m de sua posição
original é dada por
f(50) = −0,008 502 + 50 = 30.
Logo, a bola está a uma altura de 30 m.
b) A Tabela 4.1 fornece uma lista de pares ordenados obtidos a partir da definição
de f. Com base nesses pontos, traçamos o gráfico da Figura 4.2, que mostra a
trajetória descrita pela bola.
Tabela 4.1
x f(x)
0 0,0
20 16,8
40 27,2
60 31,2
80 28,8
100 20,0
120 4,8
140 -16,8 Figura 4.2: Gráfico da função que representa a trajetória da bola de golfe.
c) Observando a Figura 4.2, concluímos que a bola toca o solo a cerca de 125 metros
de seu ponto de partida. Para determinar com exatidão a coordenada horizontal
desse ponto, basta lembrar que dizer que a bola está sobre o solo é o mesmo que
afirmar que sua altura é zero. Assim, temos f(x) = 0, ou seja,
−0,008x2 + x = 0 x(−0,008x + 1) = 0.

Seção 4.1. Funções quadráticas 295
As raízes dessa equação devem satisfazer x = 0 ou −0,008x + 1 = 0. Nesse último
caso, temos
−0,008x + 1 = 0 −0,008x = −1 x =
−1
−0,008 = 125.
Logo, os pontos em que a bola toca o solo são aqueles nos quais x = 0 m (ponto
de partida) e x = 125 m, que é a distância horizontal entre o ponto de partida e o
ponto de queda da bola.

É importante notar que uma função quadrática pode ser fornecida em outro for-mato
que não aquele apresentado no quadro acima, como mostram os exemplos a
seguir.
Problema 2. Conversão de funções quadráticas ao formato usual
Converta as funções abaixo ao formato f(x) = ax2 + bx + c.
a) f(x) = 2(x − 1)(x + 3) b) f(x) = −3(x − 4)2 + 6
Solução.
a) Aplicando a propriedade distributiva, podemos escrever
2(x − 1)(x + 3) = 2(x2 − x + 3x − 3) = 2x2 + 4x − 6.
Logo, f(x) = 2x2 + 4x − 6.
b) Usando a regra do quadrado da soma (ou seja, a propriedade distributiva mais
uma vez), obtemos
−3(x − 4)2 + 6 = −3(x2 − 8x + 16) + 6 = −3x2 + 24x − 48 + 6 = −3x2 + 24x − 42.
Assim, f(x) = −3x2 + 24x − 42.
Ì Gráfico das funções quadráticas
O gráfico de uma função quadrática tem um formato característico – similar a uma
letra “U” mais aberta –, e é chamado parábola. A Figura 4.3 mostra duas parábolas
típicas.
(a) a 0 (b) a 0
Figura 4.3: Gráficos de parábolas e sua relação com o coeficiente a.
Observando as curvas da Figura 4.3, notamos que a função quadrática tem um
ponto de mínimo ou um ponto de máximo local. A esse ponto especial da parábola
damos o nome de vértice. Além disso, toda parábola é simétrica a uma reta vertical
que passa por seu vértice. Essa reta vertical é denominada eixo de simetria.
Outra característica importante de parábola é a sua concavidade, que é a lado
para o qual a curva se abre. A Figura 4.3a mostra uma parábola com concavidade
para cima, enquanto a Figura 4.3b mostra uma parábola com concavidade para baixo.

Note que há uma relação entre a concavidade e o sinal do coeficiente a. Se a 0, a
parábola tem concavidade para cima. Por outro lado, a concavidade é para baixo se
a 0.
O parâmetro a também controla a abertura da parábola. Quanto maior for o valor
absoluto desse parâmetro, menor será a abertura, e vice-versa, como ilustra a Figura
4.4.
Figura 4.4: Influência do parâmetro a sobre a abertura da parábola.
Por sua vez, o coeficiente c da função quadrática determina o intercepto-y da
parábola, pois, tomando x = 0, temos
f(0) = a 02 + b 0 + c = c.
Já os interceptos-x da parábola correspondem às raízes da equação f(x) = 0, que é
equivalente à equação quadrática
ax2 + bx + c = 0.
Seguindo, então, a análise feita na Seção 2.10 acerca do papel do discriminante =
b2 − 4ac do polinômio quadrático, podemos dizer que a parábola
• intercepta o eixo-x em dois pontos se 0;
• intercepta o eixo-x em um ponto se = 0;
• não intercepta o eixo-x se 0.
Problema 3. Interceptos da parábola
Dada a função quadrática
f(x) = 2x2 − 5x − 3,
determine os interceptos de seu gráfico com os eixos coordenados.
Solução.
• O intercepto-y da parábola é dado pelo coeficiente c, cujo valor é −3.
• Para obter os interceptos-x, devemos resolver a equação
2x2 − 5x − 3 = 0.
Nesse caso, o discriminante vale
= b2 − 4ac = (−5)2 − 4 2 (−3) = 25 + 24 = 49.

Como 0, sabemos que o gráfico intercepta o eixo-x em dois pontos. Recor-rendo,
então, à fórmula de Bháskara, obtemos
x =
−(−5) ±
º
49
2 2 =
5 ± 7
4 .
Logo, os interceptos são
x1 =
5 + 7
4 = 3 e x2 =
5 − 7
4 = −
12
.
Ì Forma canônica da função quadrática
Suponha que conheçamos as coordenadas (m,k) do vértice de uma parábola,
bem como o coeficiente a, que fornece sua concavidade e abertura. Nesse caso,
é fácil determinar a expressão da função quadrática f(x) correspondente, bem
como traçar o seu gráfico, bastando para isso que apliquemos sobre a função
q(x) = x2 algumas das transformações apresentadas na Seção 3.8.
Em linhas gerais, essa estratégia de obtenção de uma função quadrática pode
ser dividida nos seguintes passos:
1. Encolha ou estique a função q(x) = x2 de forma a obter h(x) = ax2.
Supondo que a 0, o gráfico de h será similar à curva tracejada mostrada
na Figura 4.5a.Por outro lado, se a 0, o gráfico de h incluirá uma reflexão
da parábola em relação ao eixo-x.
2. Desloque o gráfico da função h por m unidades na horizontal para
obter g(x) = a(x −m)2.
Supondo que m seja um valor positivo, o gráfico de g equivalerá à curva
verde da Figura 4.5a, na qual a coordenada-x do vértice é m. Já para
m 0, haverá um deslocamento para a esquerda.
3. Desloque o gráfico de g por k unidades na vertical para obter
f(x) = a(x −m)2 + k.
No caso em que k 0, o gráfico de f será equivalente à curva azul apresen-tada
na Figura 4.5b. Já se k 0, a parábola será deslocada para baixo.
(a) Deslocamento de m unidades na horizontal (b) Deslocamento de k unidades na vertical
Figura 4.5: Transformações que levam h(x) = ax2 em f(x) = a(x −m)2 + k.

Esse procedimento para a obtenção de uma parábola com abertura a e vér-tice
(m,k) sugere que toda função quadrática pode ser apresentada na forma
canônica
f(x) = a(x −m)2 + k. (Forma canônica)
Para mostrar que é sempre possível converter uma função quadrática f(x) =
ax2 + bx + c para a forma canônica, e vice-versa, basta estabelecer uma relação
única entre os coeficientes de uma e outra forma. Essa relação pode ser obtida
expandindo a forma canônica:
f(x) = a(x −m)2 + k
= a(x2 − 2mx +m2) + k
= ax2 −2am
²b
x + am2 + k
´¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¸¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¶
c
.
Comparando essa expressão de f(x) com a forma usual f(x) = ax2 + bx + c,
concluímos que o coeficiente a que aparece nas duas formas é o mesmo. Além
disso,
b = −2am e c = am2 + k.
Assim, percebemos que é fácil determinar os coeficientes b e c a partir de a e
das coordenadas do vértice da parábola. Vejamos, agora, como obter m e k a
partir de a, b e c.
Como b = −2am, temos
m = − b
2a
.
Da mesma forma, como c = am2 + k, podemos escrever
k = c − am2 Isolando k na equação.
= c − a ‹− b
2a
2

Substituindo m por −b~(2a)
= c − a
b2
4a2 Calculando o quadrado do quociente
= c − b2
4a
Simplificando o segundo termo
=
4ac − b2
4a
Reescrevendo a diferença.
= −

4a
Usando o fato de que = b2 − 4ac é o
discriminante do polinômio quadrático.
O quadro a seguir resume as fórmulas de conversão entre os dois principais forma-tos
de uma função quadrática.
Conversão Coeficientes
De f(x) = ax2 + bx + c
m = − b
2a
k = −

para f(x) = a(x −m)2 + k 4a
De f(x) = a(x −m)2 + k
b = −2am c = am2 + k para f(x) = ax2 + bx + c

Embora não seja muito empregada, a forma canônica é útil quando se quer escrever
uma função quadrática (ou traçar seu gráfico) a partir das coordenadas do vértice,
como mostra o problema abaixo.
Problema 4. Função quadrática na forma canônica
Encontre a função quadrática cujo gráfico tem vértice em (−2,4) e que passa pelo
ponto (−5, − 14). Em seguida, trace o gráfico da função.
Solução.
Como o vértice tem coordenadas m = −3 e k = 4, a função tem a forma
f(x) = a(x − (−3))2 + 4 f(x) = a(x + 3)2 + 4.
Usando, agora, o fato de que a parábola passa pelo ponto (−5, − 4), escrevemos
f(−5) = −4, de modo que
−4 = a(−5 + 3)2 + 4
−4 = a(−2)2 + 4
−8 = 4a
−2 = a.
Logo, a função quadrática é
f(x) = −2(x + 3)2 + 4
Para traçar o gráfico de f(x), deslocamos a parábola y = −2x três unidades para
a esquerda e quatro unidades para cima, como mostra a Figura 4.6, na qual o gráfico
de f(x) é exibido em verde.
Figura 4.6: Gráfico de f(x) a par-tir
da parábola y = −2x2.
Agora, tente o exercício 5.
Ì Ponto de máximo ou de mínimo de uma função quadrática
Em muitas situações práticos, usamos uma função quadrática para descrever um pro-blema
que envolve a otimização de recursos (dinheiro, matérias-primas etc.). Nesses
casos, é imprescindível conhecer o ponto no qual a função atinge seu valor máximo
ou mínimo.
Como vimos acima, a função quadrática possui apenas um ponto de máximo ou
mínimo local, que corresponde ao vértice da parábola. Agora que sabemos como obter
as coordenadas m e k do vértice a partir dos coeficientes a, b e c, fica fácil determinar
os pontos extremos da função.
Ponto de máximo ou mínimo da função quadrática
Dada a função quadrática f(x) = ax2 + bx + c, com discriminante = b2 − 4ac,
• Se a 0, f tem um único ponto de mínimo em x‡ = − b
2a
.
O valor mínimo de f é dado por f(x‡) = −

4a
.
• Se a 0, f tem um único ponto de máximo em x‡ = − b
2a
.
O valor máximo de f é dado por f(x‡) = −

4a
.

Exemplo 1. Altura máxima da bola de golfe
Voltando ao Problema 1, vamos determinar a altura máxima atingida por uma
bola de golfe que, após uma tacada, descreve uma trajetória na qual a altura é dada
pela função
f(x) = −0,008x2 + x,
em que x é a distância horizontal da bola, medida a partir de sua posição antes da
tacada.
Nesse caso, a bola atinge a altura máxima em
x = − b
2a
= −
1
2 (−0,008)
=
1
0,016 = 62,5 m.
Nesse ponto, a altura é igual a
f(62,5) = −0,008 62,52 + 62,5 = 31,25 m.
Problema 5. Maximização do lucro de um restaurante
Um restaurante a quilo vende 100 kg de comida por dia, cobrando R$ 15,00 pelo
quilograma. Uma pesquisa de opinião revelou que, a cada real de aumento no preço
do quilo, o restaurante deixa de vender o equivalente a 5 kg de comida. Responda
às perguntas abaixo, supondo que x é a quantia, em reais, a ser acrescida ao valor
atualmente cobrado pelo quilo da refeição.
a) Exprima o preço do quilo de comida, em função de x.
b) Exprima a quantidade de comida vendida, em função de x.
c) Sabendo que a receita do restaurante é o produto do preço pela quantidade de
comida vendida, escreva a função R(x) que fornece a receita em relação a x.
d) Determine o preço por quilo que maximiza a receita do restaurante.
Solução.
a) Se o quilograma de comida custa, atualmente, R$ 15,00, e o restaurante estuda
aumentá-lo em x reais, então o novo preço pode ser descrito pela função
P(x) = 15 + x.
b) Sabemos que o restaurante vende, diariamente, 100 kg de comida, mas que essa
quantidade será reduzida em 5 kg a cada R$ 1,00 acrescido ao preço. Assim, se o
restaurante promover um aumento de x reais, a quantidade vendida será
Q(x) = 100 − 5x.
c) A receita do restaurante é o produto do preço pela quantidade vendida, ou seja,
R(x) = P(x)Q(x)
= (15 + x)(100 − 5x)
= −5x2 + 25x + 1500.

d) Como a 0, a função R(x) tem um ponto de máximo em
x = − b
2a
= −
25
2 (−5)
=
25
10 = 2,5.
Logo, o aumento de preço que maximiza a receita é igual a R$ 2,50, de modo que
o restaurante deve passar a cobrar, por quilograma,
P(2,50) = 15 + 2,50 = R$ 17,50.
Caso haja esse aumento de preço, a quantidade vendida diariamente será igual a
Q(2,50) = 100 − 5 2,50 = 87,5 kg,
e a receita atingirá
Note que, hoje, o restaurante tem
uma receita diária de R$ 1500,00.
R(2,50) = P(2,50)Q(2,50) = R$ 1531,25.
Ì Inequações quadráticas
Na Seção 2.11, vimos como resolver uma inequação quadrática fatorando-a e anali-sando
o sinal dos fatores. Agora que definimos a função quadrática f(x) = ax2+bx+c,
discutiremos como resolver o mesmo tipo de inequação, escrevendo-a na forma
f(x) B 0 ou f(x) C 0.
Em nossa análise, levaremos em conta
• o número de raízes da equação ax2 + bx + c = 0;
• o sinal de a, que indica para que lado está voltada a concavidade da parábola.
Como sabemos que a equação f(x) = 0 pode ter duas, uma ou nenhuma raiz
real, vamos investigar quando f(x) B 0 e quando f(x) C 0 em cada um desses casos
separadamente.
1. Se a equação f(x) = 0 tem duas raízes reais, x1 e x2, com x1 x2, é fácil
determinar os intervalos em que f é positiva ou negativa observando a Figura
4.7. Note que o sinal de f depende do sinal de a, como descrito na Tabela 4.2.
(a) a 0 (b) a 0
Figura 4.7: Sinal de f quando a função tem dois zeros.
Tabela 4.2: Relação entre a e o sinal de f quando a função tem dois zeros.
Sinal Sinal de a
de f a 0 a 0
f C 0 x B x1 ou x C x2 x1 B x B x2
f B 0 x1 B x B x2 x B x1 ou x C x2

2. Se a equação f(x) = 0 tem uma única raiz real, x1, os possíveis gráficos de f
são aqueles mostrados na Figura 4.8. Nesse caso, a solução de cada tipo de
desigualdade é indicada na Tabela 4.3.
(a) a 0 (b) a 0
Figura 4.8: Sinal de f quando a função tem apenas um zero.
Tabela 4.3: Relação entre a e o sinal de f quando a função tem apenas um zero.
Sinal Sinal de a
de f a 0 a 0
f C 0 x R x = x1
f B 0 x = x1 x R
3. Se a equação f(x) = 0 não tem raízes reais, então f não muda de sinal e tam-pouco
toca o eixo-x, como mostram a Figura 4.9 e a Tabela 4.4.
(a) a 0 (b) a 0
Figura 4.9: Sinal de f quando a função não tem zeros.
Tabela 4.4: Relação entre a e o sinal de f quando a função não tem zeros.
Sinal Sinal de a
de f a 0 a 0
f C 0 x R Nunca
f B 0 Nunca x R
Problema 6. Inequações quadráticas
Resolva cada inequação abaixo observando o sinal da função quadrática associada.

a) −2x2 + 3x + 9 C 10 b) x2 − 8x + 16 B 0 c) x2 − 2x + 6 C 0
Solução.
a) Passando todos os termos não nulos para o lado esquerdo da inequação −2x2 +3x+
9 C 10, obtemos
−2x2 + 3x − 1 C 0.
A função quadrática associada a essa inequação é f(x) = −2x2 + 3x − 1. Para
resolver a equação f(x) = 0, calculamos o discriminante
= 32 − 4 (−2) (−1) = 9 − 8 = 1,
e aplicamos a fórmula de Bháskara, obtendo
x =
−3 ±
º
1
2 (−2)
=
−3 ± 1
−4 .
Logo, as raízes de f(x) = 0 são
x1 =
−3 + 1
−4 =
1
2
e x2 =
−3 − 1
−4 = 1.
Como a 0, o gráfico de f tem concavidade para baixo, cruzando o eixo-x em x1
e x2. Assim, como mostra o diagrama 4.10, f(x) C 0 para
Figura 4.10: Gráfico de f(x) =
−2x2 + 3x − 1.
{x R S
1
2 B x B 1}.
b) À inequação x2 − 8x + 16 B 0, associamos a função quadrática
f(x) = x2 − 8x + 16,
cujo discriminante vale
= (−8)2 − 4 1 16 = 64 − 64 = 0.
Sendo assim, segundo a fórmula de Bháskara,
x =
−(−8) ±
º
0
2 1 =
82
= 4.
Observamos, portanto, que a 0 e que a equação f(x) = 0 tem apenas uma raiz
real, de modo que o diagrama que fornece o comportamento da função é aquele
mostrado na Figura 4.11. Segundo a figura, f(x) B 0 apenas para
x2 − 8x + 16.
x = 4.
c) A inequação x2 − 2x + 6 C 0 pode ser escrita como f(x) C 0, em que
f(x) = x2 − 2x + 6.
Nesse caso, o discriminante é = (−2)2 − 4 1 6 = 4 − 24 = −20. Como 0, a
equação f(x) = 0 não tem raízes reais. Combinando esse resultado com o fato de
que a 0, concluímos que o gráfico de f está sempre acima do eixo-x. Logo, a
solução de f(x) C 0 é
x2 − 2x + 6.
x R,
como indica o diagrama da Figura 4.12.

Exercícios 4.1
1. Defina uma função f(x) que forneça a área da região
destacada na figura abaixo, lembrando que a área de
um retângulo de lados b e h é bh.
2. Dada a função f(x) = x2 − 3x,
a) determine algebricamente os pontos nos quais
f(x) = 0;
b) determine algebricamente os pontos nos quais
f(x) = −2;
c) esboçe o gráfico da função no plano coordenado,
indicando os pontos que você obteve no item (b);
d) determine graficamente as soluções da inequação
f(x) C −2.
3. Dada a função f(x) = 5x − x2,
a) determine algebricamente os pontos nos quais
f(x) = 0;
b) determine algebricamente os pontos nos quais
f(x) = 4;
c) esboçe o gráfico da função no plano coordenado,
indique os pontos que você obteve no item (b);
d) determine graficamente as soluções da inequação
f(x) C 4.
4. Identifique, no plano coordenado, as regiões definidas
abaixo.
a) y C x2 b) y = x2 − 4 c) y B 4 − x2
5. Determine as funções quadráticas que satisfazem as
condições abaixo.
a) Tem vértice em (1, − 2) e passa pelo ponto (2,3).
b) Tem vértice em (3,4) e cruza o eixo-y na ordenada
−5.
6. Após a administração de um comprimido de Formosex,
a concentração do medicamento no plasma sanguíneo
do paciente (em mg/ml) é dada pela função
C(t) = − t2
2 + 12t
em que t é o tempo (em horas) transcorrido desde a
ingestão do comprimido. Determine o instante em que
a concentração é máxima e o valor dessa concentração.
7. A quantidade de CO2 (em g/km) que um determinado
carro emite a cada quilômetro percorrido é dada apro-ximadamente
pela função C(v) = 1000 − 40v + v2~2, em
que v é a velocidade do carro, em km/h. Determine a
velocidade em que a emissão é mínima.
8. Durante um torneio paraolímpico de arremesso de peso,
a altura (em metros) do peso lançado por um atleta se-guiu
a função y(x) = −0,1x2 + x + 1,1, em que x é a
distância horizontal percorrida pelo peso.
a) Determine de que altura o peso foi lançado.
b) Determine a altura máxima do peso e a que distân-cia
isso ocorreu.
c) Calcule a distância horizontal percorrida pelo peso.
9. Para produzir calhas, um fabricante dobra uma folha
de metal com 50 cm de largura, como mostra a figura.
a) Determine a função A(x) que fornece a área da se-ção
transversal da calha em relação a x.
b) Determine o valor de x que maximiza a área da
seção transversal.
10. Um promotor de eventos consegue vender 5.000 ingres-sos
para o show da banda Reset se cada ingresso custar
R$ 20,00. A cada R$ 1,00 de aumento no preço do in-gresso,
há uma redução de 100 pagantes. Responda às
perguntas abaixo, supondo que x é a quantia, em reais,
a ser acrescida ao valor do ingresso.
a) Exprima o preço do ingresso em função de x.
b) Exprima a quantidade de ingressos vendidos em
função de x.
c) Determine a função R(x) que fornece a receita do
show, em relação a x. Lembre-se de que a receita
é o produto do preço pela quantidade de ingressos
vendidos.
d) Determine o valor do ingresso que maximiza a re-ceita
do show. Calcule a receita nesse caso.
e) Determine para quais valores de x a receita é maior
ou igual a R$ 100.000,00.

11. Uma pista de atletismo tem 400m de comprimento, e
é formada por duas semicircunferências de raio y~2,
ligadas por dois trechos retos de comprimento x. Como
se observa na figura, no interior da pista há um campo
retangular de dimensões x e y. Responda aos itens
abaixo, lembrando que o comprimento da semicircun-ferência
de raio r é dado por r e que a área de um
retângulo de lados x e y é xy.
a) Usando o comprimento da pista, escreva x em fun-ção
de y.
b) Determine a função A(y) que fornece a área do
campo retangular, em relação a y.
c) Determine analiticamente o valor de y que faz com
que a área do campo seja a maior possível. Deter-mine,
também, a área para esse valor de y.
d) Esboce o gráfico de A(y), exibindo os pontos em
que A(y) cruza o eixo-x e o ponto de máximo.
12. Um artesão tem um arame com 8 cm de comprimento,
e pretende cortá-lo em duas partes, para formar dois
quadrados (não necessariamente iguais). Suponha que
um dos pedaços tenha comprimento x. Lembre-se que
o perímetro de um quadrado de lado y é 4y e que sua
área é y2.
a) Determine o comprimento do outro pedaço de
arame, em relação a x.
b) Escreva uma função A(x) que forneça a soma das
áreas dos quadrados formados pelos dois pedaços
de arame, em relação ao comprimento x.
c) Determine o menor e o maior valor possível para x.
d) Trace um gráfico da função A(x) para x entre os
valores que você encontrou no item (c) e determine
em que intervalos ela é crescente e em quais é de-crescente.
e) Determine quanto devem medir os dois pedaços de
arame para que a soma das áreas por eles cercadas
seja a mínima possível.
13. Um fazendeiro pretende usar 500 m de cerca para pro-teger
um bosque retangular às margens de um riacho,
como mostra a figura abaixo. Repare que apenas três
dos lados da região do bosque precisam ser cercados.
a) Usando o comprimento da cerca, escreva o valor de
y em função de x.
b) Com base na expressão que você encontrou no item
(a), escreva a função A(x) que fornece a área cer-cada,
com relação a x.
c) Determine o valor de x que maximiza a área cer-cada.
Determine também o valor de y e a área
máxima.
d) Trace o gráfico de A(x).
14. Uma empresa fabricante de aparelhos que tocam músi-cas
no formato MP3 pretende lançar um novo modelo
de aparelho. Após uma pesquisa de mercado, ela desco-briu
que o número de aparelhos a serem vendidos anu-almente
e o preço do novo modelo estão relacionados
pela expressão n = 115−0,25p, em que n é o número de
aparelhos (em milhares) e p é o preço de cada aparelho
(em reais).
a) Escreva uma função R(p) que forneça a renda bruta
obtida com a venda dos aparelhos, em relação ao
preço p.
b) Determine qual deve ser o preço do aparelho para
que sejam vendidas, no mínimo, 80 mil unidades
desse modelo.
c) Determine o valor de p que maximiza a receita
bruta da empresa.
15. Jogando em seu estádio, um clube de futebol consegue
vender 10.000 ingressos por partida, se cobra R$ 10,00
por ingresso. Uma pesquisa de opinião revelou que,
a cada real de redução do preço do ingresso, o clube
ganha 2.000 novos espectadores em uma partida. Res-ponda
às perguntas abaixo, supondo que x é a quantia,
em reais, a ser reduzida do valor atualmente cobrado
pelo ingresso.
a) Determine a função R(x) que fornece a receita de
uma partida, em relação a x. Lembre-se de que
a receita é o produto do preço pela quantidade de
ingressos vendidos.
b) Determine o valor de x que maximiza a receita
do clube em um jogo. Determine também o va-lor
ótimo para o ingresso.
16. O Índice de Massa Corporal (IMC) é um indicador (um
tanto discutível) da magreza ou obesidade de uma pes-soa.
O IMC é definido pela fórmula IMC = p~a2 em que
p é o peso (em kg) e a é a altura (em metros) da pessoa.
A tabela abaixo fornece os intervalos de cada catego-ria
do IMC. Observe que, seguindo a tradição, usamos
“pesoem lugar do termo correto, que é “massa.

Classe IMC
Subnutrido (0; 18,5)
Saudável [18,5; 25)
Acima do peso [25; 30)
Obeso [30; 35)
Severamente obeso [35; 40)
Morbidamente obeso [40,ª)
a) Determine as funções p1(a) e p2(a) que definem o
peso em relação à altura, a, para um IMC de 18,5
e um IMC de 25, respectivamente. Observe que es-ses
são os limites para uma pessoa ser considerada
saudável.
b) Trace em um gráfico as funções que você obteve no
item (a), para a [0; 2,2].
c) Determine, analítica e graficamente, o intervalo de
peso para que uma pessoa de 1,80 m de altura seja
considerada saudável.
17. Resolva as inequações quadráticas.
a) x2 + 3x C 10
b) −3x2 − 11x + 4 0
c) −4x2 + 4x − 1 0
d) x2 + x + 2 B 0
Respostas dos Exercícios 4.1
1. 3 + 7x.
2. a) x = 0 e x = 3
b) x = 1 e x = 2
c)
d) {x R S x B 1 ou x C 2}
3. a) x = 0 e x = 5
b) x = 1 e x = 4
c)
d) {x R S 1 B x B 4}
4. a)
b)
c)
5. a) f(x) = 5(x − 1)2 − 2
b) f(x) = −3(x − 3)2 + 4
6. t = 12 h, C(12) = 72 mg/ml
7. 40 km/h
8. a) 1,1 m b) 5 m c) 11 m
9. a) A(x) = x(50 − 2x)
b) 12,5 cm
10. a) 20 + x
b) 5000 − 100x
c) R(x) = (20 + x)(5000 − 100x)
d) R$ 35,00. Receita: R$ 122.500,00
e) {x R S 0 B x B 30}
11. a) x = 200 − y~2
b) A(y) = 200y − y2~2
c) 200~ m. Área: 20.000~ m2
d)
12. a) 8 − x
b) A(x) = x2~8 − x + 4
c) 0 B x B 8
d)
e) A área é mínima quando os dois pe-daços
medem 4 cm.
13. a) y = (500 − x)~2
b) A(x) = −1~2x2 + 250x
c) x = 250 m, y = 125 m
A(250) = 31250 m2
d)
14. a) R(p) = 115p − 0,25p2
b) p B 140 reais
c) R$ 230,00
15. a) R(x) = −2000x2 + 10000x + 100000
b) x = 2,5. Valor do ingresso R$ 7,50
16. a) p1(a) = 18,5a; p2(a) = 25a
b)
c) 59,94 kg B p B 81 kg
17. a) x B −5 ou x C 2
b) −4 x 1
3
c) x x 12
d) Não há solução.

4.2 Divisão de polinômios
As operações de soma, subtração e multiplicação de polinômios, bem como de expres-sões
algébricas em geral, foram abordadas na Seção 2.9. Agora que estamos estudando
as funções polinomiais, veremos finalmente como dividir polinômios, um passo essen-cial
para a fatoração dessas funções. A fatoração, por sua vez, é útil para encontrar
os zeros da função polinomial, os quais nos permitem resolver equações e inequações,
bem como traçar os gráficos dessas funções.
Para tratar da divisão de polinômios, precisamos recordar algumas características
da divisão de números inteiros.
Exemplo 1. Divisão de números naturais
Ao dividirmos 315 por 21, obtemos o valor exato 15. Nesse caso dizemos que
315
21 = 15.
Essa divisão também pode ser apresentada com o auxílio do diagrama ao lado, muito
explorado no ensino fundamental.
315 21
0 15 Em uma divisão de números naturais, o número que está sendo dividido (315,
no exemplo acima) é denominado dividendo, enquanto o número pelo qual se está
dividindo (21) é chamado de divisor. O resultado da divisão (15) recebe o nome de
quociente.
Multiplicando por 21 os dois lados da equação acima, obtemos a equação equiva-lente
315 = 21 15.
Assim, quando a divisão é exata, o dividendo é igual ao produto do divisor pelo
quociente.
Considerando, agora, a divisão de 315 por 22, notamos que o resultado não é exato,
ou seja, embora a divisão forneça 14 como quociente, há um resto de 7 unidades,
como mostra o diagrama a seguir.
315 22
7 14
Nesse caso, o produto 22 14 fornece 308, faltando 7 unidades para chegarmos a 315,
de modo que
315 = 22 14 + 7.
Dividindo os dois lados dessa equação por 22, chegamos a
315
22 = 14 +
7
22,
que é uma forma alternativa de expressar a divisão inteira de 315 por 22.
De uma forma geral, se p é um número natural (o dividendo) e d (o divisor) é um
número natural menor ou igual a p, então existe um número inteiro q (o quociente),
e um número natural r (o resto), tais que
p = d q + r.
p d
r q
Nesse caso, 0 B r q. Dividindo os dois lados da equação acima por d, obtemos
uma forma alternativa de expressar a divisão, que é
p
d
= q + r
d
.

Seção 4.2. Divisão de polinômios 309
É interessante notar que resultado equivalente pode ser obtido para a divisão de
polinômios, como mostra o quadro abaixo.
Divisão de polinômios
Dados dois polinômios p(x) e d(x), podemos dividir p(x) por d(x) desde que
d(x) x 0 e que o grau de d(x) seja menor ou igual ao grau de p(x). Nesse caso,
existe um único polinômio q(x), chamado quociente, e um único polinômio
r(x), chamado resto, tais que
p(x) = d(x) q(x) + r(x),
e r(x) = 0 ou o grau de r(x) é menor que o grau de d(x).
Como era de se esperar, os polinô-mios
p(x) e d(x) recebem os nomes
de dividendo e divisor, respectiva-mente.
A equação acima pode ser reescrita como
p(x)
d(x)
= q(x) + r(x)
d(x) .
Você sabia?
A razão p(x)~q(x) é dita im-própria
quando o grau de p(x)
é maior que o de q(x). A divi-são
de polinômios converte uma
razão imprópria na soma de um
polinômio q(x) e de uma ra-zão
própria r(x)~d(x), na qual
r(x) tem grau menor que d(x).
Vamos dividir polinômios seguindo estratégia semelhante àquela adotada para
números inteiros. Entretanto, antes de começar o processo de divisão, é conveniente
• escrever os monômios do dividendo e do divisor em ordem decrescente de grau;
• incluir os monômios que faltam, usando o zero como coeficiente.
Exemplo 2. Divisão de polinômios
Para dividir p(x) = x3 − 2x + 15 − 4x2 por d(x) = x − 3 devemos, em primeiro
lugar, reescrever p(x) em ordem decrescente do grau dos seus monômios, e montar o
diagrama tradicional da divisão.
x3 −4x2 −2x+15 x−3
Primeira etapa da divisão
No primeiro passo, dividimos o monômio de maior grau de p(x) pelo monômio de
maior grau de d(x). Em nosso exemplo, isso corresponde a calcular
x3
x
= x2.
Esse resultado é, então, anotado no diagrama, logo abaixo do divisor.
x3 −4x2 −2x+15 x−3
x2
Em seguida, multiplicamos o termo encontrado, x2 pelo divisor d(x), obtendo
x2(x − 3) = x3 − 3x2.
Esse polinômio é, então, subtraído do dividendo p(x).
x3 − 4x2 − 2x + 15 − (x3 − 3x2) = x3 − 4x2 − 2x + 15 − x3 + 3x2
= x3 − x3 − 4x2 + 3x2 − 2x + 15
= −x2 − 2x + 15

Essa operação pode ser feita diretamente no diagrama, como mostrado a seguir.
Atenção
Não se esqueça de inverter o si-nal
de todos os termos de x3 −
3x2 ao transcrever esse polinô-mio
para o diagrama, pois isso
facilita a subtração.
x3 −4x2 −2x+15 x−3
−x3 +3x2 x2
−x2 −2x+15
Observe que o polinômio x3 − 3x2 não possui termos de grau 1 e de grau 0. Assim,
ao subtraí-lo de x3 − 4x2 − 2x + 15, simplesmente “descemos” os termos −2x e +15 da
primeira linha, somando-os a −x2.
Segunda etapa da divisão
Continuando o processo, passamos à divisão do polinômio restante, −x2 − 2x + 15,
pelo divisor, x − 3. Nesse caso, tomando apenas o termo de maior grau de cada uma
desses polinômios, calculamos
−x2
x
= −x.
Multiplicando, agora, esse valor pelo divisor x − 3, obtemos
−x(x − 3) = −x2 + 3x.
Subtraindo, então, esse polinômio de −x2 − 2x + 15, chegamos a
−x2 − 2x + 15 − (−x2 + 3x) = −x2 − 2x + 15 + x2 − 3x
= −x2 + x2 − 2x − 3x + 15
= −5x + 15
O diagrama abaixo resume os passos da segunda etapa da divisão (observe que o
polinômio −x2 + 3x aparece com o sinal trocado).
x3 −4x2 −2x+15 x −3
−x3 +3x2 x2 −x
−x2 −2x+15
+x2 −3x
−5x+15
Terceira etapa da divisão
No terceiro passo do processo, dividimos o termo de maior grau de −5x + 15 pelo
termo de maior grau de x − 3, ou seja, calculamos
−5x
x
= −5.
Em seguida, multiplicamos o termo encontrado pelo divisor d(x),
−5(x − 3) = −5x + 15,
e subtraímos esse polinômio de −5x + 15,
−5x + 15 − (−5x + 15) = −5x + 15 + 5x − 15
= −5x + 5x + 15 − 15
= 0

Todas essas operações são, então, incluídas no diagrama, conforme mostrado abaixo.
x3 −4x2 −2x+15 x −3
−x3 +3x2 x2 −x−5
−x2 −2x+15
+x2 −3x
−5x+15
+5x−15
0
Como o resultado da subtração acima é zero, terminamos o processo. Nesse caso,
dizemos que p(x) é divisível por d(x), ou seja, r(x) = 0 e
x3 − 4x2 − 2x + 15 = (x2 − x − 5)(x − 3).
De forma equivalente, escrevemos
x3 − 4x2 − 2x + 15
x − 3 = x2 − x − 5.
No exemplo acima, cada passo da divisão foi detalhado, para facilitar a com-preensão
dos cálculos envolvidos. Tentaremos, agora, resolver um problema mais
complicado, abreviando as etapas e recorrendo mais ao diagrama que às contas em
separado.
Exemplo 3. Divisão de polinômios
Vamos dividir p(x) = 3x4 − 4x3 − 2x2 + 5 por d(x) = x2 − 2x + 1.
Primeira etapa
• Dividindo o monômio de maior grau de p(x) pelo monômio de maior grau de
d(x):
3x4
x2 = 3x2.
• Multiplicando o fator obtido pelo divisor d(x):
3x2(x2 − 2x + 1) = 3x4 − 6x3 + 3x2.
• Trocando o sinal desse polinômio e subtraindo-o de p(x) diretamente no dia-grama:
3x4 −4x3 −2x2 +0x+5 x2 −2x+1
−3x4 +6x3 −3x2 3x2
2x3 −5x2 +0x+5
Segunda etapa
• Dividindo o monômio de maior grau de 2x3 − 5x2 + 5 pelo monômio de maior
grau de d(x):
2x3
x2 = 2x.

2x(x2 − 2x + 1) = 2x3 − 4x2 + 2x.
• Trocando o sinal desse polinômio e subtraindo-o de 2x3 − 5x2 + 5 diretamente
no diagrama:
3x4 −4x3 −2x2 +0x+5 x2 −2x+1
−3x4 +6x3 −3x2 3x2 +2x
2x3 −5x2 +0x+5
−2x3 +4x2 −2x
−x2 −2x+5
Terceira etapa
• Dividindo o monômio de maior grau de −x2 − 2x + 5 pelo monômio de maior
grau de d(x):
−x2
x2 = −1.
−1(x2 − 2x + 1) = −x2 + 2x − 1.
• Trocando o sinal desse polinômio e subtraindo-o de −x2 − 2x + 5 diretamente no
diagrama:
3x4 −4x3 −2x2 +0x+5 x2 −2x+1
−3x4 +6x3 −3x2 3x2 +2x−1
2x3 −5x2 +0x+5
−2x3 +4x2 −2x
−x2 −2x+5
+x2 −2x+1
−4x+6
Como o polinômio restante, −4x+6, tem grau menor que o divisor, d(x) = x2−2x+1,
não há como prosseguir com a divisão. Nesse caso, o quociente é
q(x) = 3x2 + 2x − 1,
e o resto é
r(x) = −4x + 6.
Assim, temos
3x4 − 4x3 − 2x2 + 5
´¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¸¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¶
p(x)
= (x2 − 2x + 1)
´¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¸¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¶
d(x)
(3x2 + 2x − 1)
´¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¸¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¶
q(x)
+ (−4x + 6),
´¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¸¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¶
r(x)
ou seja,
3x4 − 4x3 − 2x2 + 5
x2 − 2x + 1 = 3x2 + 2x − 1 +
−4x + 6
x2 − 2x + 1.

Ì Algoritmo de Ruffini
Quando queremos dividir um polinômio por divisores na forma (x − a), em que a é
um número real, podemos usar um algoritmo rápido, conhecido como método de
Ruffini (ou de Briot-Ruffini).
Esse método é uma versão sintética do algoritmo apresentado acima, especializada
para o caso em que o divisor tem grau 1 e coeficiente a1 = 1, como mostra o Exemplo
4.
Exemplo 4. Divisão de um polinômio por x − a
Dividindo p(x) = 4x3 + 3x2 − 25x + 1 por x − 2 obtemos o quociente
q(x) = 4x2 + 11x − 3
e o resto r(x) = −5. O diagrama abaixo mostra o processo de divisão.
4x3 +3x2 −25x+1 x −2
−4x3 +8x2 4x2 +11x−3
+11x2 −25x+1
−11x2 +22x
−3x+1
+3x−6
−5
Observando o diagrama, notamos que
1. Há uma coincidência entre os coeficientes do quociente e os coeficientes dos
monômios de maior grau dos polinômios restantes (números apresentados em
vermelho).
2. Os números vermelhos são fruto da soma entre os coeficientes do dividendo p(x)
e os coeficientes marcados em verde no diagrama.
3. Os números verdes são o produto dos números marcados em vermelho pelo
número 2, que vem a ser o coeficiente constante do divisor, com o sinal trocado
(número em azul).
Reunindo todos os coeficientes relevantes do problema em um único quadro, ob-temos
o diagrama abaixo.
Coeficiente do divisor 2 4 3 −25 1 Coeficientes do dividendo
8 22 −6
Coeficientes do quociente 4 11 −3 −5 Resto
Divisão pelo algoritmo de Ruffini
Vejamos como usar o quadro acima para dividir p(x) = 4x3 + 3x2 − 25x + 1 por
d(x) = x − 2 através do algoritmo de Ruffini.
1. Escreva o dividendo p(x) na ordem decrescente do grau dos monômios. Certifique-se
de que o divisor tem a forma x − a, em que a é um número real.
No nosso caso, os monômios do polinômio p(x) já estão em ordem decrescente
de grau. Além disso, o divisor, que é x − 2, tem a forma exigida, com a = 2.

Lembre-se de que a é igual ao termo 2. Copie o termo a na primeira linha do quadro, à esquerda do traço vertical. Ainda
constante do divisor d(x), com o o
sinal trocado.
na primeira linha, mas do lado direito do traço vertical, copie os coeficientes do
dividendo p(x).
2 4 3 −25 1
3. Copie na terceira linha o coeficiente do termo de maior grau de p(x), que vale
4.
2 4 3 −25 1
4
4. Multiplique o coeficiente que você acabou de obter pelo termo a, e escreva o
resultado na segunda linha da coluna seguinte. No nosso caso, esse produto é
4 × 2 = 8.
2 4 3 −25 1
8
4
5. Some os dois termos da nova coluna, e anote o resultado na terceira linha. Em
nosso problema, a soma em questão é 3 + 8 = 11.
2 4 3 −25 1
8
4 11
resultado na segunda linha da coluna seguinte. No nosso exemplo, o produto é
11 × 2 = 22.
2 4 3 −25 1
8 22
4 11
nosso caso, a soma fornece −25 + 22 = −3.
2 4 3 −25 1
8 22
4 11 −3

resultado na segunda linha da coluna seguinte. No nosso exemplo, o produto é
−3 × 2 = −6.
2 4 3 −25 1
8 22 −6
4 11 −3
nosso caso, a soma é 15 + (−6) = −5.
2 4 3 −25 1
8 22 −6
4 11 −3 −5
Como as colunas do quadro acabaram, chegamos ao fim da divisão. Nesse caso, a
última linha fornece os coeficientes dos monômios do quociente, na ordem decrescente
de grau.
Observe que o grau de q(x) é igual
ao grau de p(x) menos 1.
q(x) = 4x2 + 11x − 3.
O resto da divisão um polinômio p(x) Além disso, o último elemento da terceira linha corresponde ao resto da divisão:
por x − a é sempre um número real.
Se p(x) é divisível por x − a, então o
r = −5.
resto é zero.
Problema 1. Divisão pelo algoritmo de Ruffini
Divida 2x4 − x3 − 12x2 − 25 por x + 3 usando o algoritmo de Ruffini.
Solução.
Além de envolver a divisão de um polinômio de grau maior que o do Exemplo
4, esse problema traz duas novidades. Em primeiro lugar, o dividendo p(x) não
possui um termo de grau 1, de modo que introduzimos o monômio correspondente,
atribuindo-lhe o coeficiente zero:
p(x) = 2x4 − x3 − 12x2 + 0x − 25.
Além disso, o termo constante do divisor é +3, o que implica que o coeficiente a do
quadro terá sinal negativo, ou seja, a = −3.
O quadro inicial do algoritmo de Ruffini é dado abaixo.
−3 2 −1 −12 0 −25
Aplicando o algoritmo, chegamos ao quadro final
−3 2 −1 −12 0 −25
−6 21 −27 81
2 −7 9 −27 56

Logo, o quociente da divisão é
q(x) = 2x3 − 7x2 + 9x − 27,
e o resto vale 56. Assim, temos
2x4 − x3 − 12x2 − 25 = (x + 3)(2x3 − 7x2 + 9x − 27) + 56,
ou
2x4 − x3 − 12x2 − 25
x + 3 = 2x3 − 7x2 + 9x − 27 +
56
x + 3.
Ì Teorema do resto
Como vimos acima, ao dividirmos um polinômio p(x) por x − a, obtemos o quociente
q(x) e o resto r, de modo que
p(x) = (x − a)q(x) + r.
Usando essa equação, é fácil reparar que
p(a) = (a − a)q(x) + r = 0 q(x) + r = r.
Esse resultado tem usos diversos na matemática, de modo que vamos apresentá-lo em
um quadro.
Teorema do resto
Se dividimos um polinômio p(x) por x − a, então
P(a) = r,
em que r é o resto da divisão.
Problema 2. Cálculo do valor de um polinômio pelo método de Ruffini
Dado o polinômio p(x) = x3 − 2x2 − 5x − 10, calcule p(4) usando o algoritmo de
Ruffini.
Solução.
O teorema do resto nos garante que p(4) é igual ao resto da divisão de p(x) por
x − 4. Efetuando a divisão pelo método de Ruffini, obtemos o quadro
4 1 −2 −5 −10
4 8 12
1 2 3 2
Como o resto da divisão é igual a 2, concluímos que f(4) = 2.
Voltaremos ao teorema do resto na Seção 4.3, que trata de zeros de funções poli-nomiais.

Seção 4.3. Zeros reais de funções polinomiais 317
Exercícios 4.2
1. Para cada expressão na forma p(x)~d(x) abaixo, calcule
o quociente q(x) e o resto r(x).
a) (2x3 − 3x2 + 6)~(x2 − 2)
b) (6x2 − 4x − 3)~(3x − 5)
c) (x4 + 2x − 12)~(x + 2)
d) (4x3 + 2x2 + 11x)~(2x2 + 3)
e) (6x4 + 5x3 − 2x)~(3x − 2)
f) (4x3 + 6x − 10)~(2x − 4)
2. Para os problemas do Exercício 1, expresse p(x)~d(x)
na forma q(x) + r(x)~d(x).
3. Para cada expressão na forma p(x)~d(x) abaixo, cal-cule
o quociente q(x) e o resto r(x) usando o algoritmo
de Ruffini.
a) (x4 + 2x − 12)~(x + 2)
b) (3x2 + 2x − 5)~(x − 2)
c) (4x4 + 6x3 − 8x2 + 22x − 24)~(x + 3)
d) (−2x3 + 3x2 + 12x + 25)~(x − 4)
e) (x5 − 9x3 + 2x)~(x − 3)
f) (−6x3 + 4x2 − x + 2)~(x − 1~3)
4. Para os problemas do Exercício 3, expresse p(x)~d(x)
na forma q(x) + r(x)~d(x).
5. Verifique quais valores abaixo correspondem a zeros das
funções associadas.
a) f(x) = x2 − 3x + 4. x1 = 2; x2 = −2
b) f(x) = −2x2 + 3x + 2. x1 = −1~2; x2 = −2
c) f(x) = 4x + x2. x1 = −4; x2 = 0
d) f(x) = −x2 − 4. x1 = 2; x2 = −2
1. a) q(x) = 2x − 3. r(x) = 4x
b) q(x) = 2x + 2. r(x) = 7
c) q(x) = x3 − 2x2 + 4x − 6. r(x) = 0
d) q(x) = 2x + 1. r(x) = 5x − 3
e) q(x) = 2x3 + 3x2 + 2x + 2~3. r(x) = 4~3
f) q(x) = 2x2 + 4x + 11. r(x) = 34
2. a) p(x)~d(x) = 2x − 3 + 4x~(x2 − 2)
b) p(x)~d(x) = 2x + 2 + 7~(3x − 5)
c) p(x)~d(x) = x3 − 2x2 + 4x − 6
d) p(x)~d(x) = 2x + 1 + (5x − 3)~(2x2 + 3)
e) p(x)~d(x) = 2x3 + 3x2 + 2x + 2~3 +
4~[3(3x − 2)]
f) p(x)~d(x) = 2x2 + 4x + 11 + 34~(2x − 4)
3. a) q(x) = x3 − 2x2 + 4x − 6. r(x) = 0
b) q(x) = 3x + 8. r(x) = 11
c) q(x) = 4x3 − 6x2 + 10x − 8. r(x) = 0
d) q(x) = −2x2 − 5x − 8. r(x) = −7
e) q(x) = x4 + 3x3 + 2. r(x) = 6
f) q(x) = −6x2 + 2x − 1
3 . (x) = 17
9
4. a) p(x)~d(x) = x3 − 2x2 + 4x − 6
b) p(x)~d(x) = 3x + 8 + 11~(x − 2)
c) p(x)~d(x) = 4x3 − 6x2 + 10x − 8
d) p(x)~d(x) = −2x2 − 5x − 8 − 7~(x − 4)
e) p(x)~d(x) = x4 + 3x3 + 2 + 6~(x − 3)
f) p(x)~d(x) = −6x2 +2x− 1
3 +17~(9x−3)
5. a) Nenhum valor é raiz.
b) Só x1 é raiz.
c) x1 e x2 são raízes.
d) Nenhum valor é raiz.
4.3 Zeros reais de funções polinomiais
Agora que vimos as funções constantes, lineares e quadráticas, que são funções po-linomiais
de grau 0, 1 e 2, respectivamente, é hora de explorarmos as características
das funções
p(x) = anxn + an−1xn−1 ++ a1x + a0
cujo grau, n, é maior ou igual a 3. Começaremos nossa análise estudando os zeros
dessas funções.
Encontrar os zeros de uma função polinomial não é tarefa fácil quando o grau da
função é maior que 2. De fato, para funções de grau 3 e 4, ainda é possível usar
fórmulas explícitas para os zeros, embora elas sejam pouco práticas. Já para funções
de grau maior que 4, é preciso adotar estratégias mais complexas, como veremos
abaixo.
Entretanto, quando alguns zeros já são conhecidos, a determinação dos zeros res-tantes
pode ser grandemente facilitada se usamos o teorema do fator, que decorre do
teorema do resto, apresentado na Seção 4.2.
O teorema do resto nos diz que o resto da divisão de uma função polinomial p(x)
por um termo na forma (x − a) é igual a p(a), o valor de p em a. Como consequência
desse teorema, concluímos que, se p(x) for divisível por x−a, ou seja, se o resto dassa
divisão for 0, então
p(a) = 0,

de modo que a é um zero do polinômio p(x). Além disso, se r = 0, temos
p(x) = (x − a)q(x),
de modo que (x − a) é um fator de p(x).
Como também não é difícil mostrar que, se x−a é um fator de p(x), então f(a) = 0,
podemos enunciar o teorema a seguir.
Teorema do fator
Um polinômio p(x) tem um fator (x−a) se e somente se a é um zero de f(x),
ou seja, se f(a) = 0.
Problema 1. Determinação de um coeficiente de um polinômio
Dado o polinômio p(x) = 3x3 + 5x2 + cx + 16, determine o valor da constante c de
modo que x + 2 seja um fator de p(x).
Solução.
Segundo o teorema do fator, para que p(x) tenha um fator x + 2, é preciso que
p(−2) = 0. Assim,
Observe que podemos converter o fa-tor
x + 2 à forma x − a escrevendo
x + 2 = x − (−2).
3(−2)3 + 5(−2)2 + c(−2) + 16 = 0 Cálculo de p(−2).
−2c + 12 = 0 Simplificação da expressão.
c =
−12
−2 Isolamento de c.
c = 6 Simplificação do resultado.
Logo, x + 2 é um fator de p(x) = 3x3 + 5x2 + 6x + 16.
Juntando o resultado fornecido pelo teorema do fator aos conhecimentos que já
adquirimos sobre gráficos de funções, podemos estabelecer as seguintes relações entre
fatores, zeros, soluções de equação e interceptos-x.
Zeros de funções polinomiais
Se p é uma função polinomial e a é um número real, então as seguintes
afirmações são equivalentes:
1. x = a é um zero de p.
2. x = a é solução da equação p(x) = 0.
3. (x − a) é um fator de p(x).
4. (a,0) é um ponto de interseção do gráfico de p com o eixo-x.
Problema 2. Zeros de uma função polinomial
Seja dada a função p(x) = x3 + 2x2 − 15x.
a) Determine todos os zeros de p(x).

b) Escreva o polinômio na forma fatorada.
c) Trace o gráfico de p, identificando os interceptos-x.
Solução.
a) Como todos os termos de p(x) incluem a variável x, podemos pô-la em evidência,
de modo que
p(x) = x(x2 + 2x − 15).
Assim, x = 0 é um zero de p(x). Além disso, os demais zeros do polinômio serão
solução de
x2 + 2x − 15 = 0.
Para encontrar as raízes dessa equação, vamos aplicar a fórmula de Bháskara,
começando pelo cálculo do discriminante:
= 22 − 4 1 (−15) = 64,
de modo que
x =
º
64
2 1 =
−2 ±
−2 ± 8
2 .
Logo, temos as raízes
x1 =
−2 + 8
2 =
62
= 3 e x2 =
−2 − 8
2 = −
10
2 = −5.
Portanto, os zeros de p(x) são x = 0, x = 3 e x = −5.
b) Como a equação x2 + 2x − 15 = 0, tem duas soluções, podemos escrever o termo
quadrático (x2 + 2x − 15) como o produto de dois fatores mais simples, como foi
feito na Seção 2.11.
Observando, então, que o termo de maior grau de x2 + 2x − 15 tem coeficiente 1,
concluímos que
x2 + 2x − 15 = 1(x − 3)(x + 5),
o que implica que a forma fatorada de p(x) é
p(x) = x(x − 3)(x + 5).
Figura 4.13: Gráfico de p(x) = x3+
2x2 − 15x.
c) Sabendo que x = −5, x = 0 e x = 3 são zeros de p(x), escolhemos um intervalo que
incluísse esses pontos ao traçar o gráfico da função. A Figura 4.13 mostra a curva
obtida, na qual identificamos em verde os pontos de interseção com o eixo-x.
Ì Fatorações sucessivas usando a divisão de polinômios
A relação entre zeros e fatores de uma função polinomial, estabelecida pelo teorema
do fator, e ilustrada no Problema 2 – é extremamente útil para a determinação dos
demais zeros da função.
Imagine, por exemplo, que conheçamos um zero, x = a, de uma função p(x), de
grau n. Nesse caso, sabendo que (x − a) é um fator de p(x), podemos escrever
p(x) = (x − a)q(x),

de modo que p(x) = 0 se x = a (a raiz já conhecida) ou q(x) = 0. Assim, as demais
raízes de p(x) serão as raízes de
q(x) = p(x)
x − a
.
Observe que q(x) é o quociente (exato) entre um polinômio de grau n e um po-linômio
de grau 1, o Para determinar o polinômio q(x), que implica que q(x) é um polinômio de grau n−1. Logo, depois
podemos usar o algoritmo de Ruffini. de encontrarmos uma raiz de p(x), podemos reduzir o nosso problema ao cálculo das
raízes de um polinômio de grau n − 1.
Além disso, se conseguirmos determinar uma raiz x = b de q(x), então teremos
q(x) = (x − b)s(x),
donde
p(x) = (x − a)(x − b)s(x).
De posse, então, de duas raízes de p(x), poderemos nos dedicar a s(x), que é
um polinômio de grau n − 2. Continuando esse processo, que é chamado deflação, é
possível determinar as demais raízes de p(x).
Método das fatorações sucessivas (deflação)
Seja dada uma função polinomial p(x), de grau n.
1. Encontre a, uma raiz real de p(x).
2. Calcule
q(x) = p(x)
x − a
.
3. Escreva p(x) = (x − a)q(x).
4. Repita o processo com q(x) (que tem grau n − 1).
O processo termina quando não for possível encontrar uma raiz real.
Problema 3. Fatoração de uma função polinomial
Sabendo que x = −1 e x = 32
são dois zeros de
p(x) = 2x4 − 9x3 + 9x2 + 8x − 12,
determine as demais raízes e fatore a função polinomial.
Solução.
Como x = −1 é um zero de p(x), o teorema do fator nos garante que (x − (−1)) é
um fator de p(x), ou seja,
p(x) = (x + 1)q(x),
para algum polinômio q(x). Dividindo os dois lados dessa equação por (x+1), obtemos
q(x) = p(x)
x + 1,
de modo que podemos determinar q(x) aplicando o método de Ruffini à divisão de
p(x) por (x + 1). O diagrama do método é apresentado a seguir.

−1 2 −9 9 8 −12
−2 11 −20 12
2 −11 20 −12 0
Logo, q(x) = 2x3 − 11x2 + 20x − 12, donde
Note que o resto da divisão é zero,
como esperávamos. Se isso não ocor-resse,
teríamos cometido algum erro
de conta.
p(x) = (x + 1)(2x3 − 11x2 + 20x − 12).
Como x = 3
2 é outro zero de p(x), ele também será um zero de q(x). Assim,
q(x) = ‹x −
32
s(x) s(x) = q(x)
x − 32
.
Para determinar s(x), aplicamos o algoritmo de Ruffini à divisão de q(x) por (x− 3
2 ):
3
2 2 −11 20 −12
3 −12 12
2 −8 8 0
Portanto, s(x) = 2x2 − 8x + 8, o que implica que
p(x) = (x + 1) ‹x −
3
2 (2x2 − 8x + 8).
Finalmente, como s(x) é uma função polinomial de grau 2, podemos determinar
seus zeros usando a fórmula de Bháskara:
= (−8)2 − 4 2 8 = 64 − 64 = 0.
x =
−(−8) ±
º
0
2 2 =
84
= 2.
Nesse caso, = 0, de modo que s(x) tem solução única x = 2. Além disso, como o
termo que multiplica x2 em s(x) vale 2, temos
Se você não se lembra porque é pos-sível
escrever s(x) nessa forma, con-sulte
a Seção 2.11.
s(x) = 2(x − 2)2.
Portanto,
p(x) = 2 (x + 1) ‹x −
3
2 (x − 2)2
,
e as raízes dessa função são x = −1, x = 3
2 e x = 2.
Ì Número de zeros reais
No Problema 2, a função polinomial, que era de grau 3, tinha exatamente 3 zeros.
Já a função do Problema 3 só possuía 3 zeros, embora seu grau fosse 4. Sabemos,
também, que uma função quadrática pode ter 0, 1 ou 2 zeros. A relação entre o grau
do polinômio e o número de zeros reais que ele possui é dada pelo teorema a seguir.
Número de zeros reais de um polinômio
Uma função polinomial de grau n tem, no máximo, n zeros reais.

Embora esse teorema não nos permita determinar o número exato de zeros reais de
uma função polinomial, ele fornece um limite superior, indicando que não é razoável
esperar, por exemplo, que um polinômio de grau quatro tenha mais que quatro zeros.
De fato, se um polinômio de grau quatro tivesse cinco zeros, então ele teria cinco
fatores na forma (x−a). Entretanto, sabemos que o produto de cinco fatores na forma
(x − a) produz um polinômio de grau cinco, de modo que o polinômio jamais poderia
ser de grau quatro.
A Figura 4.14 mostra como uma simples translação na vertical pode fazer com
que um polinômio de grau 4 tenha dois, três ou quatro zeros. Observando essa figura,
você é capaz de apresentar um polinômio de grau 4 sem raízes reais?
(a) p(x) = 2x4 − 7x3 +
3x2 + 7x − 6
(b) p(x) = 2x4 − 7x3 +
3x2 + 7x − 5
(c) p(x) = 2x4 − 7x3 +
3x2 + 7x − 4
Figura 4.14: Gráficos de polinômios de grau quatro com dois, três e quatro zeros
Um teorema mais poderoso sobre polinômios com coeficientes reais é dado no
quadro abaixo.
Decomposição em fatores lineares e quadráticos
Todo polinômio com coeficientes reais pode ser escrito como o produto de
fatores lineares e fatores quadráticos irredutíveis.
Esse teorema é derivado do teorema
fundamental da álgebra, que envolve
números complexos, o que foge do es-copo
dessa seção
Esse teorema nos diz que todo polinômio pode ser escrito como o produto de
A constante k é o coeficiente do 1. uma constante real k;
monômio de maior grau do polinô-mio.
2. fatores lineares na forma (x − a);
3. fatores quadráticos (ax2 + bx + c) que não possuem zeros reais (não podem ser
decompostos em fatores lineares).
Além disso, a soma dos graus dos fatores deve corresponder ao grau do polinômio
original.
Problema 4. Fatoração de um polinômio
Escreva o polinômio p(x) = x4 − 4x3 + 13x2 na forma fatorada.
Solução.
Pondo x2 em evidência, temos
p(x) = x2(x2 − 4x + 13).

Logo, x = 0 é uma raiz de p(x) = 0. Para tentar achar outras raízes, usamos Bháskara,
começando pelo cálculo do discriminante:
= (−4)2 − 4 1 13 = −36.
Como o discriminante é negativo, a equação x2−4x+13 = 0 não possui raízes reais,
de modo que o termo x2 −4x+13 é irredutível. Assim, a forma fatorada do polinômio
é, simplesmente, p(x) = x2(x2 − 4x + 13).
Problema 5. Fatoração de uma função polinomial
Escreva a função polinomial p(x) = 4x4 − 34x2 − 18 na forma fatorada.
Solução.
Os zeros de p(x) são raízes de 4x4 − 34x2 − 18 = 0, uma equação biquadrática,
conforme mencionado na Seção 2.10. Fazendo, então, a substituição y = x2, obtemos
a equação quadrática
4y2 − 34y − 18 = 0.
Aplicando a fórmula de Bháskara a essa equação, encontramos
= (−34)2 − 4 4 (−18) = 1444.
y =
−(−34) ±
º
1444
2 4 =
34 ± 38
8 .
Logo, as raízes de 4y2 − 34y − 18 = 0 são
y1 =
34 + 38
8 = 9 e y2 =
34 − 38
8 = −
1
2.
De posse de y1 e y2, escrevemos a forma fatorada da expressão 4y2 − 34y − 18, que é
4 (y − 9) ‹y +
1
2 .
Lembrando, agora, que y = x2, podemos escrever p(x) na forma
p(x) = ‰x2 − 9Ž ‹x2 +
1
2 .
O termo (x2 − 9) pode ser novamente fatorado em
(x2 − 9) = (x − 3)(x + 3).
Por outro lado, o termo (x2 + 1
2 ) é irredutível, já que a equação
x2 +
1
2 = 0
não tem raízes reais. Assim, concluímos que
p(x) = (x − 3) (x + 3) ‹x2 +
12
.
Quando fatoramos uma função polinomial p(x), de grau n, um termo (x−a) pode
aparecer mais de uma vez. Isso ocorre, por exemplo, com a função p(x) = x2−10x+25,
cuja forma fatorada é
p(x) = (x − 1)(x − 5) ou p(x) = (x − 5)2.
O número de vezes em que um termo (x−a) aparece na forma fatorada da função
polinomial é chamado multiplicidade do zero x = a.

Dizemos que um zero x = a, de um polinômio p(x), tem multiplicidade m se
a forma fatorada de p(x) tem exatamente m fatores (x − a).
Problema 6. Polinômio com raízes conhecidas
Defina um polinômio de grau 4 cujos zeros são x = −1, x = 4 e x = 2 (esse último
com multiplicidade 2).
Solução.
Os zeros fornecidas no enunciado indicam que o polinômio como tem fatores (x+1),
(x − 4), (x − 2), dos quais o último aparece duas vezes. Assim,
p(x) = k(x + 1)(x − 4)(x − 2)2,
em que k é um número real qualquer. Adotando, por simplicidade, k = 1, obtemos
p(x) = (x + 1)(x − 4)(x − 2)2.
Se quisermos escrever esse polinômio na forma expandida, basta calcular o produto
acima. Nesse caso, temreos
p(x) = x4 − 7x3 + 12x2 + 4x − 16.
Ì Determinação de zeros de funções polinomiais
Como dissemos anteriormente, encontrar zeros reais de funções polinomiais não é
tarefa trivial se o grau do polinômio é grande. Em todos os problemas desse capítulo
que envolviam funções de grau maior ou igual a 3, fizemos questão de permitir que o
leitor fosse capaz de obter uma função quadrática pelo processo de deflação, ou pondo
x em evidência, ou ainda pelo fato de se tratar de função biquadrática. Para concluir
essa seção, discutiremos de forma sucinta como determinar zeros reais de uma função
polinomial.
O método mais largamente empregado para a determinação dos zeros envolvem
o cálculo de autovalores de matrizes, um conceito avançado de álgebra que não é
possível apresentar nesse livro.Entretanto, sob certas condições, é possível encontrar
um zero usando uma estratégia simples, baseada no teorema abaixo.
Teorema de Bolzano para polinômios
Seja dada uma função polinomial p(x) e um intervalo [a,b]. Se p(a) e p(b)
têm sinais contrários, isto é, p(a) 0 e p(b) 0, ou p(a) 0 e p(b) 0, então
existe um ponto c entre a e b tal que p(c) = 0, ou seja, p(x) tem um zero em
(a,b).
O teorema de Bolzano é uma versão especializada do teorema do valor interme-diário,
visto em cursos universitários de cálculo. A Figura 4.15a ilustra o teorema no
caso em que p(a) é negativo e p(b) é positivo, e a Figura 4.15b mostra um exemplo
em que p(a) 0 e p(b) 0.
Embora o teorema de Bolzano afirme que p(x) possui um zero entre a e b, ele não
fornece o valor de c. Entretanto, podemos localizar aproximadamente o zero usando
várias vezes esse teorema, como mostra o Problema a seguir.

(a) p(a) 0 e p(b) 0 (b) p(a) 0 e p(b) 0
Figura 4.15: Pontos (a,p(a)) e (b,p(b)) que satisfazem o teorema de Bolzano.
Problema 7. Determinação de um zero pelo método da bissecção
Determine aproximadamente um zero de p(x) = 6x3 − 19x2 + 25, sabendo que
p(1) = 12 e p(2) = −3.
Solução.
Como p(1) 0 e p(2) 0, o teorema de Bolzano garante que p(x) tem um zero
no intervalo [1,2]. Vamos chamar esse zero de x‡.
Primeiro passo
Uma vez que não conhecemos a localização exata do zero, vamos supor que ele se
encontra no meio do intervalo, ou seja, no ponto
Você sabia?
O ponto médio de um intervalo
[a,b] é dado por
x = a + b
2 .
x =
1 + 2
2 = 1,5.
Calculando o valor da função nesse ponto, obtemos p(1,5) = 2,5, o que indica que
erramos na nossa estimativa da localização do zero. Entretanto, nosso esforço não foi
em vão, pois reparamos que p(1,5) 0 e p(2) 0, de modo que, segundo o teorema
de Bolzano, existe uma raiz no intervalo [1,5; 2].
Como esse intervalo tem metade do comprimento de [1,2], conseguimos reduzir
nossa incerteza, obtendo uma aproximação melhor para o zero. A Figura 4.16a mostra
o intervalo [1,2] com o qual iniciamos, bem como o valor positivo de p(1,5), que
garante a existência do zero em [1,5; 2].
Segundo passo
Supondo, novamente, que o zero está no meio do intervalo, que agora é [1,5; 2],
obtemos
x =
1,5 + 2
2 = 1,75, e p(1,75) −1.03125.
Nesse caso, p(1,5) 0 e p(1,75) 0, como mostra a Figura 4.16b. Desse modo,
concluímos que há um zero no intervalo [1,5; 1,75].
Terceiro passo
O ponto médio do intervalo [1,5; 1,75] e a função nesse ponto valem, respectiva-mente,
x =
1,5 + 1,75
2 = 1,625, ep(1,625) 0.574219.

Como p(1,625) 0 e p(1,75) 0, concluímos que há um zero no intervalo [1,625; 1,75],
o que pode ser comprovado na Figura 4.16c.
Terceiro passo
O ponto médio do intervalo [1,625; 1,75] e a função nesse ponto valem
x =
1,625 + 1,75
2 = 1,6875, ep(1,6875) −0.272949.
Agora, temos p(1,625) 0 e p(1,6875) 0, como mostra a Figura 4.16c. Assim, há
um zero no intervalo [1,625; 1,6875].
Note que começamos trabalhando com [1,2], e já estamos no intervalo [1,625; 1,6875],
que tem apenas 1/16 do comprimento do intervalo inicial. Prosseguindo com esse mé-todo
por mais alguns passos, chegamos a um intervalo muito pequeno em torno de
x‡ = 1,666 . . ., que é a raiz desejada de p(x).
(a) 1 x‡ 2 (b) 1,5 x‡ 2 (c) 1,5 x‡ 1,75 (d) 1,625 x‡ 1,75
Figura 4.16: Intervalos e aproximações de x‡ dos quatro primeiros passos do algoritmo
da bissecção.
Apesar de termos apresentado o teorema de Bolzano apenas para funções polinomi-ais,
ele se aplica a toda função contínua, pois essas funções possuem uma característica
muito especial:
Se f é uma função contínua, então f só muda de sinal em seus zeros. Ou seja,
sempre que f passa de positiva para negativa, ou de negativa para positiva, ela
passa por um ponto em que f(x) = 0.
Desse modo, o método da bissecção também pode ser usado para encontrar um
zero de qualquer função contínua f, desde que conheçamos dois pontos nos quais f
tenha sinais opostos.
A noção de função contínua será
apresentada na Seção 4.4.
Ì Inequações polinomiais
Como vimos, sempre que uma função polinomial p(x) troca de sinal, ela passa por um
de seus zeros. Como consequência desse resultado, p(x) é sempre positiva, ou sempre
negativa, no intervalo (x1, x2) compreendido entre dois zeros consecutivos, x1 e x2.
Assim, se enumerarmos todos os zeros de p(x) em ordem crescente de valor, po-demos
indicar com precisão se
p(x) B 0 ou p(x) C 0
no intervalo entre duas raízes, bastando, para isso, testar o valor de p(x) em um único
ponto do intervalo.

Exemplo 1. Solução de uma inequação cúbica
Sabendo que os zeros da função p(x) = x3 + 2x2 − 11x − 12 são
x = 3, x = −1 e x = −4,
vamos resolver a inequação
x3 + 2x2 − 11x − 12 B 0.
Nesse caso, pondo os zeros em ordem crescente, dividimos a reta real nos intervalos
(−ª,−4), (−4,−1), (−1,3) e (3,ª).
Como p(x) só muda de sinal em seus zeros, testamos o sinal da função em cada
intervalo calculando seu valor em um único ponto. Os quatro pontos selecionados são
mostrados na Tabela 4.5, acompanhados dos respectivos valores de p(x).
Tabela 4.5
x p(x)
-5 -32
-2 10
0 -12
4 40
Figura 4.17: Sinal de p(x) nos intervalos entre raízes consecutivas.
O diagrama da Figura 4.17 mostra as raízes em vermelho, e os pontos de teste da
função em azul. Com base no sinal de p(x) em cada um desses pontos, concluímos
que p(x) B 0 para
{x R S x B −4 ou − 1 B x B 3}.
O quadro a seguir resume os passos para a solução de inequações polinomiais
adotados no Exemplo 1.
Roteiro para a solução de inequações polinomiais
Para resolver uma inequação na forma p(x) B 0 ou p(x) C 0,
1. Determine as raízes da equação associada.
Determine quantas e quais são as raízes da equação p(x) = 0.
2. Crie intervalos.
Divida o problema em intervalos, de acordo com as raízes obtidas.
3. Determine o sinal da função em cada intervalo.
Escolha um ponto em cada intervalo e calcule o valor da função no ponto.
4. Resolva o problema.
Determine a solução do problema a partir do sinal de p(x) nos pontos
escolhidos. Expresse essa solução na forma de um ou mais intervalos.

Problema 8. Solução de uma inequação cúbica
Resolva a inequação
2x3 + 13x2 + 13x C 10,
sabendo que x = 1
2 é uma raiz da equação 2x3 + 13x2 + 13x = 10.
Solução.
Movendo todos os termos para o lado esquerdo, obtemos a inequação equivalente
2x3 + 13x2 + 13x − 10 C 0,
à qual associamos a função p(x) = 2x3 +13x2 +13x−10. Sabendo que x = 1
2 é um zero
dessa função, vamos determinar os zeros restantes.
1
2 2 13 13 −10
1 7 10
2 14 20 0
Dividindo, então, p(x) por (x − 12
), obtemos
q(x) = 2x2 + 14x + 20.
Dessa forma,
p(x) = ‹x −
1
2 q(x).
Aplicando, agora, a fórmula de Bháskara, encontramos as raízes de q(x):
= 142 − 4 2 20 = 36.
x =
º
36
2 2 =
−14 ±
−14 ± 6
4 .
Logo, as raízes de q(x) = 0 são
x1 =
−14 + 6
4 = −2 e x2 =
−14 − 6
4 = −5,
de modo que p(x) tem como zeros
x = −5, x = −2 e x =
1
2.
Tomando como base esses zeros, dividimos a reta real nos intervalos
(−ª,−5), (−5,−2), ‹−2,
1
2 e ‹
12
,ª .
Escolhendo, então, os pontos mostrados na Tabela 4.6, montamos o diagrama da
Figura 4.18, que mostra o sinal de p(x) em cada intervalo. Com base nesse diagrama,
concluímos que p(x) C 0 para
Tabela 4.6
x p(x)
-5 -32
-2 10
0 -12
4 40
›x R V −5 B x B 2 ou x C
1
2 .
Figura 4.18: Sinal de p(x) nos intervalos entre raízes consecutivas.

Exercícios 4.3
1. Determine as raízes das equações abaixo. Escreva na
forma fatorada os polinômios que aparecem no lado es-querdo
das equações.
a) −3x(x2 − 2x − 3) = 0
b) x4 − x3 − 20x2 = 0
c) x3 + x2 − 2x − 2 = 0, sabendo que x = −1 é uma raiz.
d) x3 −5x2 −4x+20 = 0, sabendo que x = 2 é uma raiz.
e) x4 − 9x3 − x2 + 81x − 72 = 0, sabendo que x = 8 e
x = 3 são raízes.
f) x3 − 3x2 − 10x + 24 = 0, sabendo que x = 4 é uma
raiz.
2. Em cada caso abaixo, escreva na forma expandida uma
função polinomialque tenha o grau e as raízes indicadas.
a) Grau 2, com raízes −4 e 0.
b) Grau 2, com raízes 1~2 e 2, com concavidade para
baixo.
c) Grau 3, com raízes 0, 1 e 3.
d) Grau 3, com raízes −2 e 1 (com multiplicidade 2).
e) Grau 4, com raízes −3, −2, 0 e 5.
3. Resolva as desigualdades abaixo.
a) (x − 1)(x + 2)(x − 4) B 0
b) (x + 1)(x − 2)x C 0
c) x3 − 2x C 0
d) 2x3 − 18x B 0
4. Usando o método da bissecção, determine um zero de
p(x) = x4 − 3x3 + 2x2 − x + 1 que pertence ao intervalo
[2,4].
5. Um tanque de gás tem o formato de um cilindro ao
qual se acoplou duas semiesferas, como mostrado na fi-gira
abaixo. Observe que o comprimento do cilindro
corresponde a 5 vezes o raio de sua base.
23
Responda às perguntas abaixo, lembrando que o volume
de uma semiesfera de raio r é r3, e que o volume de
um cilindro com altura h e raio da base r é dado por
r2h.
a) Exprima o volume do cilindro em função apenas de
r.
b) Escreva uma função V (r) que forneça o volume do
tanque em relação a r.
c) Determine o valor de r que permite que o tanque
armazene 25 m3 de gás.
6. Quarenta pessoas em excursão pernoitam em um hotel.
Somados, os homens despendem R$ 2400,00. O grupo
de mulheres gasta a mesma quantia, embora cada uma
tenha pago R$ 64,00 a menos que cada homem. Su-pondo
que x denota o número de homens do grupo,
determine esse valor.
7. Fazendo a mudança de variável w = x2, determine as
raízes reais das equações.
a) x4 − 24x2 − 25 = 0
b) x4 − 13x2 + 36 = 0
c) x4 − 2x2 + 1 = 0
8. Em um sistema de piscicultura superintensiva, uma
grande quantidade de peixes é cultivada em tanques-rede
colocados em açudes, com alta densidade popula-cional
e alimentação à base de ração. Os tanques-rede
têm a forma de um prisma retangular e são revestidos
com uma rede que impede a fuga dos peixes, mas per-mite
a passagem da água (vide figura).
Para uma determinada espécie, a densidade máxima de
um tanque-rede é de 400 peixes adultos por metro cú-bico.
Suponha que um tanque possua largura igual ao
comprimento e altura igual à metade da largura. Quais
devem ser as dimensões mínimas do tanque para que ele
comporte 7200 peixes adultos da espécie considerada?
Lembre-se que o volume de um prisma retangular de
lados x, y e z é xyz.
1. a) Polinômio: p(x) = −3x(x − 3)(x + 1)
Raízes: 0, 3 e −1
b) Polinômio: p(x) = x2(x − 5)(x + 4)
Raízes: 5, −4 e 0 (com multiplicidade
2)
c) Polinômio: p(x) = (x + 1)(x −
º
2)(x +
º
2) Raízes: −1,
º
2 e −
º
2
d) Polinômio: p(x) = (x−1)(x−2)(x−8)
Raízes: 1, 2 e 8
e) Polinômio: p(x) = (x + 3)(x − 1)(x −
3)(x − 8) Raízes: −3, 1, 3 e 8
f) Polinômio: p(x) = (x+3)(x−2)(x−4)
Raízes: −3, 2 e 4
2. a) p(x) = x2 + 4x
b) p(x) = −x2 + 5
2 x − 1
c) p(x) = x3 − 4x2 + 3x
d) p(x) = x3 − 3x + 2
e) p(x) = x4 − 19x2 − 30x
3. a) x B −2 ou 1 B x B 4

b) −1 B x B 0 ou x C 2
c) −
º
2 B x B 0 ou x C 2
d) x B −3 ou 0 B x B 3
4. x 2,20557
5. a) Vc(r) = 5r3
3 r3
b) V (r) = 19
c) r = 3,69 m
6. O grupo tem 15 homens e 25 mulheres.
7. a) x = −5 e x = 5
b) x = −3, x = 3, x = −2 e x = 2
c) x = −1 e x = 1
8. Aproximadamente 3,3 × 3,3 × 1,65 m
4.4 Gráficos de funções polinomiais
Embora já tenhamos traçado alguns gráficos de funções polinomiais, ainda não discu-timos
suas características principais, às quais nos dedicaremos nessa seção. Iniciando
nossa análise, vamos recorrer a um exemplo simples.
Exemplo 1. Gráfico de uma função a partir de pontos do plano
Tentemos construir o gráfico de uma função f da qual conhecemos apenas os
valores de f(x) para x = −2,−1, 0, 1, 2, 3.
Para traçar o gráfico de f, procedemos da forma habitual, montando uma tabela
de pares (x,f(x)), e marcando esses pontos no plano Cartesiano. Os seis pontos assim
obtidos são mostrados na Figura 4.19a.
Em seguida, é preciso ligar os pontos por uma curva que represente de forma mais
ou menos fiel a função. Nesse caso, temos duas opções. Podemos traçar uma curva
com trechos quase retos, como se vê na Figura 4.19b, ou podemos traçar uma curva
mais suave, como a que é exibida na Figura 4.19c.
(a) Os pontos do exemplo 1 (b) gráfico de uma função definida
por partes
(c) Gráfico de uma função polinomial
Figura 4.19: Curvas que passam por um dado conjunto de pontos
A curva mostrada na Figura 4.19b só é adequada quando sabemos de antemão
que a função a ser representada é definida por partes. Entretanto, como isso ocorre
com pouca frequência, na maioria das vezes é melhor traçar uma curva como a que
aparece na Figura 4.19c, que é mais suave. Curvas desse tipo são características de
funções polinomiais, como veremos a seguir.
De uma forma geral, o gráfico de uma função polinomial possui as seguintes ca-racterísticas:
• Ele é contínuo, ou seja, ele não contém buracos, saltos (descontinuidades
verticais) ou falhas (descontinuidades horizontais), como o que se vê nas Figuras
4.20a e 4.20b.
• Ele é suave, ou seja, ele não possui mudanças bruscas de direção ou inclina-ção,
como as mostradas na Figura 4.20c. Essas mudanças são denominadas
informalmente de quinas ou bicos.
A Figura 4.20d mostra o gráfico de uma função que pode perfeitamente ser poli-nomial,
pois a curva é contínua e tem mudanças suaves de inclinação.

Seção 4.4. Gráficos de funções polinomiais 331
(a) Não é o gráfico de uma função
polinomial, pois há um buraco em
a e um salto em b
(b) Não é o gráfico de uma função
polinomial, pois há uma falha en-tre
a e b
(c) Não é o gráfico de uma função
polinomial, pois há uma quina em
a e um bico em b
(d) Pode ser o gráfico de uma fun-ção
polinomial, pois é contínuo e
suave
Figura 4.20
Ì Comportamento extremo
Outra característica interessante das funções polinomiais é o seu comportamento
quando os valores de x ficam muito grandes em módulo, isto é, quando eles se afastam
de x = 0 tanto na direção positiva, como na direção negativa do eixo-x.
Para analisar esse comportamento extremo das funções, precisamos definir o
que significa tender ao infinito.
Dizemos que
• x tende ao infinito quando x cresce arbitrariamente, ou seja, assume
valores arbitrariamente grandes no sentido positivo do eixo-x. Nesse
caso, usamos a notação
x ª.
• x tende a menos infinito quando x decresce arbitrariamente, ou seja,
se afasta do zero no sentido negativo do eixo-x. Nesse caso, escrevemos
x −ª.
Observe que a mesma notação pode ser usada para y, se tomamos como referência
o eixo vertical. Assim, também é possível escrever
y ª e y −ª.
Uma função polinomial é a soma de vários monômios na forma aixi. Por exemplo,
a função
p(x) = x3 + x2 + x

é composta pelos monômios x3, x2 e x. Como vimos na Seção 3.9, o gráfico de p é a
composição dos gráficos desses três monômios. Assim, é possível usar esses gráficos
para investigar como cada monômio influencia o comportamento de p quando x ª.
Para começar nossa análise, traçamos os gráficos de y = x, y = x2, y = x3 e
y = x3 + x2 + x para x entre 0 e 2, como mostrado na Figura 4.21a. Observando esses
gráficos, constatamos que o comportamento de p(x) depende de todos os monômios
que compõem a função quando o intervalo é pequeno e está próximo de x = 0.
Entretanto, o intervalo [0,2] não parece adequado para que descubramos como p se
comporta para valores grandes de x. Sendo assim, traçamos os mesmos gráficos para
x entre 0 e 10, como se vê na Figura 4.21b. Nesse caso, percebe-se facilmente que, à
medida que consideramos valores maiores de x, os monômios de menor grau perdem
importância, e o gráfico de p(x) = x3 + x2 + x passa a ser fortemente influenciado pelo
gráfico de y = x3, isto é, pelo gráfico do monômio de maior grau.
Para corroborar a hipótese de que é o termo de maior grau que determina o
comportamento de p para valores grandes de x, traçamos novamente os gráficos de p
e de seus monômios, considerando, agora, valores de x entre 0 e 20. As curvas assim
obtidas, apresentadas na Figura 4.21c, indicam que, paa valores de x maiores que 10,
as curvas de y = p(x) e y = x3 quase se superpõem, enquanto o gráfico do monômio
de grau 1 praticamente desaparece da figura.
(a) 0 B x B 2 (b) 0 B x B 10 (c) 0 B x B 20
Figura 4.21: Gráfico de p(x) = x3+x2+x e de seus monômios, para diferentes intervalos
de x.
Os resultados apresentados na Figura 4.21 sugerem que, para descobrir o que
ocorre com a função p(x) = x3 + x2 + x quando x tende a infinito, basta olhar para
o comportamento do termo de maior grau. De fato, isso ocorre não somente com a
função p, mas com toda função função polinomial. Além disso, também é possível
usar o monômio de maior grau para analisar o que acontece quando x −ª.
Teste do coeficiente dominante
O comportamento extremo da função p(x) = anxn +an−1xn−1 ++a1x+a0
depende de n (o grau da função), bem como de an, o coeficiente dominante
(ou principal) do polinômio, isto é, o coeficiente do monômio de maior grau.
1. Se n é ímpar, temos duas situações, dependendo do sinal de an:

Teste do coeficiente dominante (cont.)
(a) Se an 0, então p decresce
ilimitadamente (p −ª) quando
x −ª e p cresce ilimitadamente
(p ª) quando x ª
(b) Se an 0, então p cresce ilimita-damente
(p ª) quando x −ª e
p decresce ilimitadamente (p −ª)
quando x ª
Figura 4.22: Comportamento extremos de funções com grau ímpar
2. Se n é par, temos outras duas possibilidades, dependendo do sinal de
an:
(a) Se an 0, então f cresce ilimita-damente
(f −ª) quando x −ª
e quando x ª
(b) Se an 0, então f decresce
ilimitadamente (f −ª) quando
x −ª e quando x ª
Figura 4.23: Comportamento extremos de funções com grau ímpar
Problema 1. Teste do coeficiente dominante
Determine o comportamento extremo de cada uma das funções abaixo.
a) f(x) = −x3 + 5x2 − 10 b) f(x) = −x4 + 3x3 + 16 c) f(x) = x5 +x4 −10x3 −4
Solução.
a) Como f(x) = −x3 +5x2 −10 tem grau ímpar (3) e o coeficiente dominante é −1, que
é negativo, a função cresce ilimitadamente para x −ª, e decresce ilimitadamente
para x ª. O gráfico de f é exibido na Figura 4.24a.
b) A função f(x) = −x4 + 3x3 + 16 tem grau par (4) e o coeficiente dominante é
negativo (a4 = −1). Sendo assim, a função decresce ilimitadamente tanto para
x −ª, como para x ª. A Figura 4.24b mostra o gráfico de f.

c) Uma vez que f(x) = x5 + x4 − 10x3 − 4 tem grau ímpar (5) e a5 0 (pois a5 = 1), a
função decresce ilimitadamente para x −ª, e cresce ilimitadamente para x ª,
como apresentado na Figura 4.24c.
(a) f(x) = −x3 + 5x2 − 10 (b) f(x) = −x4 + 3x3 + 16 (c) f(x) = x5 + x4 − 10x3 − 4
Figura 4.24: Gráficos do Problema 1.
Ì Máximos e mínimos locais
Para determinar o comportamento de funções polinomiais, também é conveniente
conhecer seus pontos de máximo e de mínimo local. Entretanto, assim como ocorre
com os zeros, esses pontos extremos não têm um número fixo, como mostra a Figura
4.25, na qual vemos que p(x) = x3 não tem pontos de máximo ou mínimos locais,
enquanto p(x) = −x3 +5x+1 tem um máximo e um mínimo, e p(x) = −x4 +x3 +11x2 −
9x − 18 tem dois máximos e um mínimo.
(a) p(x) = x3 (b) p(x) = −x3 + 5x + 1 (c) p(x) = −x4+x3+11x2−9x−
18
Figura 4.25: Pontos extremos de algumas funções. Pontos de máximo local são indi-cados
em verde, e pontos de mínimo local em roxo.
O teorema abaixo fornece um limite para o número de pontos extremos de uma
função polinomial.
Pontos extremos de funções polinomiais
Uma função polinomial de grau n tem, no máximo, n−1 extremos locais (que
podem ser máximos ou mínimos).

Esse teorema não é muito esclarecedor, pois não informa o número exato ou a
localização dos pontos de máximo e mínimo local de uma função. De fato, ele só
indica que não devemos esperar encontrar, por exemplo, quatro pontos extremos para
um polinômio de grua 4.
Por outro lado, podemos obter uma estimativa melhor da localização de alguns
pontos extremos se conhecermos os zeros de uma função, como indica o próximo
teorema.
Pontos extremos e raízes de funções polinomiais
Entre dois zeros distintos de uma função polinomial há, ao menos, um ponto
extremo.
Exemplo 2. Pontos extremos
A função p(x) = 2x3 + 3x2 − 18x + 8, tem como zeros
x = −4, x =
1
2
e x = 2.
2 ) e outro em ( 1
2 , 2). Como
Logo, ela possui ao menos um ponto extremo em (−4, 1
p(x) tem grau 3, a função pode ter, no máximo, dois pontos extremos, de modo que
há exatamente um ponto extremo em cada um desses intervalos.
Para descobrir se o extremo local dentro de um intervalo é um ponto de máximo
ou de mínimo, basta calcularmos o valor de p(x) em um ponto qualquer do intervalo.
Assim, para os intervalos desse exemplo, temos
Intervalo x p(x) Sinal
(−4, 1
2 ) 0 8 Positivo
( 1
2 , 2) 1 -5 Negativo
Da tabela acima, concluímos que p(x) possui um máximo local no intervalo (−4, 1
2 )
e um mínimo local em ( 1
2 , 2).
Embora uma função polinomial possa ter mais de um mínimo ou máximo local, as
aplicações práticas costumam envolver intervalos específicos, nos quais só um ponto
extremo faz sentido.
Problema 2. Otimização do formato de uma caixa
Você precisa usar uma folha de papelão com 56 × 32 cm, para fabricar uma caixa
sem tampa como a que é mostrada na Figura 4.26a.
Para obter a caixa, a folha deverá ser cortada nas linhas contínuas e dobrada nas
linhas tracejadas indicadas na Figura 4.26b. Observe que a base da caixa dobrada
corresponde ao retângulo interno da figura e que sua altura é x. Responda às per-guntas
abaixo, lembrando que o volume de um prisma retangular de lados x, y e z é
igual a xyz.
1. Exprima cada uma das dimensões da base da caixa dobrada em função de x.
2. Determine uma função V (x) que forneça o volume da caixa em relação a x.
3. Determine o domínio de V (x). (Dica: considere que os lados da caixa não
podem ser negativos).
4. Esboce o gráfico de V (x).

(a) Uma caixa sem tampa. (b) Planificação da caixa.
Figura 4.26
5. A partir do gráfico de V (x), determine o valor de x que maximiza o volume da
caixa. Calcule o volume correspondente.
Solução.
1. Observando a Figura 4.26b, notamos que a folha de papelão tem 56 cm de
largura, dos quais 4x serão reservados para formar a lateral da caixa. Assim, a
largura do fundo da caixa será dada por
L(x) = 56 − 4x.
Por sua vez, dos 32 cm de altura que a folha de papelão possui, 2x também
serão usados na lateral da caixa, de modo que a outra dimensão do fundo da
caixa será definida por
A(x) = 32 − 2x.
2. Dadas as dimensões do fundo da caixa, e considerando que sua altura mede x,
o volume comportado será equivalente a
V (x) = (56 − 4x)(32 − 2x)x.
3. Como nenhuma dimensão da caixa poderá ser negativa, devemos ter
a) x C 0.
b) 56 − 4x C 0 x B 14.
c) 32 − 2x C 0 x B 16.
Tomando a interseção dessas desigualdades, obtemos
0 B x B 14.
4. Claramente, a função V (x) tem como raízes
x = 0, x = 14 e x = 16.
Entretanto, como vimos no item anterior, somente os valores de x entre 0 e 14
têm sentido físico. Limitando nosso gráfico a esse intervalo, obtemos a curva
mostrada na Figura 4.27.
Figura 4.27: Gráfico de V (x) =
(56 − 4x)(32 − 2x)x.
5. Analisando a Figura 4.27, concluímos que a altura que maximiza o volume da
caixa é
x 5cm,
à qual corresponde um volume de
V (5) = 3960 cm3.

Exercícios 4.4
1. Determine o número de mínimos e máximos locais das
funções abaixo. Indique um intervalo que contém a co-ordenada
x de cada mínimo ou máximo.
a) f(x) = (x − 3)(x − 4)
b) f(x) = (
º
5 − x)(x + 1~4)
c) f(x) = 3x(x − 2)(x + 3)
d) f(x) = (x + 5)(2 − x)(x + 3)
e) f(x) = (x − 1)2(x + 1
2 )
f) f(x) = x(x − 3)(x + 2)(x −
º
2)
2. uma companhia aérea permite que um passageiro leve
consigo uma bagagem cuja soma das dimensões (altura,
largura e profundidade) não ultrapasse 150 cm. Joa-quim
pretende tomar um voo dessa companhia levando
uma caixa cuja base é quadrada. Suponha que o com-primento
do lado da base seja x.
a) Escreva uma função h(x) que forneça a altura da
caixa em relação às outras duas dimensões.
b) Forneça uma função v(x) que forneça o volume da
caixa, lembrando que o volume de um prisma re-tangular
de lados x, y e z é igual a xyz.
c) Defina um domínio adequado para v(x), lembrando
que nenhum lado da caixa pode ter comprimento
negativo.
d) Esboce o gráfico de v(x) no domínio que você de-finiu.
e) Determine o valor de x que maximiza o volume da
caixa. Calcule o volume correspondente.
3. Considerando apenas o comportamento extremo das
funções abaixo, relacione-as aos gráficos apresentados.
a) f(x) = x3 − 5x + 1
b) f(x) = −2x3 − x2 + 4x + 6
c) f(x) = x4 − 3x3 − 2x2 + 4x − 4
d) f(x) = 1 − 4x2 − 4x3 + 3x4 + 2x5 − x6
I)
II)
III)
IV)
4. Os gráficos algumas funções polinomiais foram dese-nhados
abaixo, com o auxílio de um programa mate-mático.
Determine aproximadamente os pontos de mí-nimo
e máximo local e os valores correspondentes de
cada função.
a)
b)
c)
d)
1. a) Um mínimo local no intervalo (3,4)
b) Um máximo local em (− 1
º
5)
4 ,
c) Um mínimo em (0,2) e um máximo
em (−3,0)
d) Um mínimo em (−5,−3) e um máximo
em (−3,2)
e) Um mínimo em x = 1 e um máximo
em (− 1
2 ,1)
f) Mínimos nos intervalos (−2,0) e
(
º
2,3), e um máximo em (0,
º
2)
2. a) h(x) = 150 − 2x
b) v(x) = x2(150 − 2x)
c) x [0, 75]
d)
e) x = 50 cm. v(50) = 125.000 cm3.
3. a) IV b) II c) I d) III
4. a) Máximo local: x 2
Mínimos locais: x −1,5 e x 6,3
b) Máximos locais: x −1,6 e x 0,5
Mínimos locais: x −0,5 e x 1,3
c) Máximo local: x −0,6
Mínimo local: x 0,6
d) Máximo local: x 2,2
Não há mínimos locais

Funções polinomiais 4

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Mais procurados (20)

Destaque

Destaque (20)

Semelhante a Funções polinomiais 4

Semelhante a Funções polinomiais 4 (20)

Funções polinomiais 4