Ficha de exames nº4 – Funções (2014–2022)


Ficha de exames nº4

Provas de 2014–2022

10.º ano – Matemática A – Tema 4 (Funções)


📚 Itens de exames nacionais e testes intermédios

Itens de exames nacionais e testes intermédios portugueses que correspondem às Aprendizagens Essenciais deste tema, ordenados por data da prova. Em cada exercício indica-se a prova de origem e o grau de dificuldade. Os itens de MACS e de Matemática B foram adaptados (linguagem e, quando indicado, método) ao programa de Matemática A.

📝 15 itens  5 fáceis10 médios

1Médio

📄 Adaptado de: Teste Intermédio de Matemática A – 11.º ano, 11 de março de 2014, item 5 do grupo I

Sejam f e g duas funções de domínio ℝ. Sabe-se que:
• f(x)=3x+6;
• a função g é uma função quadrática par;
• g(2)=0.
Qual das afirmações seguintes é verdadeira?

(A) A função f×g tem três zeros e a função fg não tem zeros.

(B) A função f×g tem três zeros e a função fg tem um zero.

(C) A função f×g tem dois zeros e a função fg não tem zeros.

(D) A função f×g tem dois zeros e a função fg tem um zero.

Resolução

Zero de f: 3x+6=0⇔x=−2.

Como g é par, g(−2)=g(2)=0. Uma função quadrática tem no máximo dois zeros, logo os zeros de g são −2 e 2.

(f×g)(x)=0⇔f(x)=0∨g(x)=0⇔x=−2∨x=2: a função f×g tem dois zeros.

O domínio de fg é ℝ⧵{−2,2}. O único zero de f, −2, não pertence a este domínio, pelo que fg não tem zeros.

Resposta: (C).

2Fácil

📄 Adaptado de: Exame Nacional de Matemática B (735), 2014, 2.ª fase, item 3.1 do Grupo IV

Num referencial ortonormado xOy, considere o triângulo [AOB], retângulo em O, com A no semieixo positivo Oy e B no semieixo positivo Ox, sendo OB―=16. Considere também um triângulo [CED], retângulo em E, com o cateto [CE] vertical e o cateto [ED] horizontal (paralelo a [OB]), sendo CE―=3. Sabe-se que o triângulo [AOB] é uma ampliação do triângulo [CED] de razão 4, em que ao vértice C corresponde A, a E corresponde O e a D corresponde B.
Determine a equação reduzida da reta AB.

Resolução

Ao cateto [CE] corresponde o cateto [AO], logo OA―=4×CE―=4×3=12. Assim, A(0,12) e B(16,0).

Declive da reta AB: m=0−1216−0=−1216=−0,75.

A ordenada na origem é a ordenada de A: b=12.

AB: y=−0,75x+12.

3Médio

📄 Adaptado de: Exame Nacional de Matemática B (735), 2016, época especial, itens 1, 3.1 e 3.2 do Grupo I

Um estudo sobre a rentabilidade de um hotel concluiu que o custo operacional diário, C, em euros, é dado em função da taxa de ocupação diária, t (em percentagem), por

C(t)=t2−90t+3500,t∈[0;100].

A receita diária, R, em euros, é dada por R(t)=at, com t∈[0;100], em que a é um número real positivo. O saldo diário é S(t)=R(t)−C(t). Sabe-se que, com uma taxa de ocupação de 50%, o saldo diário é de 2000 euros.

a) Determine a taxa de ocupação diária para a qual o custo operacional diário é mínimo.

b) Mostre que S(t)=−t2+160t−3500, com t∈[0;100].

c) Determine as taxas de ocupação diária para as quais o saldo diário é superior ao que se obtém com uma taxa de ocupação de 100%.

Resolução

a) C é quadrática com concavidade voltada para cima. Forma canónica: C(t)=t2−90t+452−452+3500=(t−45)2+1475.

O vértice é (45;1475), logo o custo é mínimo para uma taxa de ocupação de 45 % (custo mínimo de 1475€).

b) C(50)=502−90×50+3500=2500−4500+3500=1500. Como S(50)=2000, vem R(50)=S(50)+C(50)=3500.

R(50)=50a=3500⇔a=70, logo R(t)=70t.

S(t)=70t−(t2−90t+3500)=−t2+160t−3500, como queríamos mostrar.

c) S(100)=−10000+16000−3500=2500. Queremos S(t)>2500.

−t2+160t−3500=2500⇔−t2+160t−6000=0⇔t=−160±25600−24000−2=−160±40−2⇔t=60∨t=100.

Como a parábola tem a concavidade voltada para baixo, S(t)>2500 entre as raízes: t∈]60;100[. O saldo é superior ao obtido com 100 % de ocupação para taxas de ocupação entre 60 % e 100 %.

4Médio

📄 Adaptado de: Exame Nacional de Matemática A (635), 2017, época especial, item 5 do Grupo I

Sejam f e g duas funções de domínio ℝ tais que a função f−g admite inversa. Sabe-se que f(3)=4 e que (f−g)−1(2)=3.
Qual é o valor de g(3)?

(A) 1

(B) 2

(C) 3

(D) 4

Resolução

Pela definição de função inversa: (f−g)−1(2)=3⇔(f−g)(3)=2.

Por definição de diferença de funções: (f−g)(3)=f(3)−g(3).

Substituindo f(3)=4: 4−g(3)=2⇔g(3)=2.

Resposta: (B).

5Médio

📄 Adaptado de: Exame Nacional de Matemática B (735), 2018, 1.ª fase, item 2.1 do Grupo IV

O arco de uma pequena ponte sobre um ribeiro está representado, num referencial ortonormado Oxy, por parte do gráfico da função quadrática

f(x)=ax2+bx,a<0,b>0.

O arco começa na origem O e termina no ponto P, que é o outro ponto de interseção do gráfico com o semieixo positivo Ox. Seja V o vértice da parábola.
Mostre que as coordenadas de V são (−b2a,−b24a).

Resolução

Zeros de f: ax2+bx=0⇔x(ax+b)=0⇔x=0∨x=−ba. Como a<0 e b>0, −ba>0, logo P(−ba,0).

O eixo de simetria da parábola passa pelo ponto médio dos zeros, pelo que a abcissa do vértice é xV=0+(−ba)2=−b2a.

A ordenada do vértice é f(−b2a)=a·b24a2+b·(−b2a)=b24a−b22a.

b24a−2b24a=−b24a.

Logo V(−b2a,−b24a).

6Médio

📄 Adaptado de: Exame Nacional de Matemática B (735), 2018, época especial, itens 2.1.1 e 2.1.2 do Grupo III

Vai construir-se um aquário de vidro com a forma de um prisma retangular. A base é um retângulo de lados x e y (em centímetros) e a altura do aquário é igual a x. As 12 arestas do aquário vão ser reforçadas com cantoneiras, usando-se, na totalidade, 480 cm de cantoneira.

a) Mostre que a área da base do aquário, em cm², é dada, em função de x, por A(x)=120x−2x2, com x∈]0;60[.

b) Determine os valores de x e de y para os quais a área da base do aquário é máxima.

Resolução

a) Há 8 arestas de comprimento x (duas em cada base e as quatro arestas laterais) e 4 arestas de comprimento y, pelo que 8x+4y=480.

Isolando y: 4y=480−8x⇔y=120−2x.

Área da base: A(x)=x·y=x(120−2x)=120x−2x2. Como x>0 e y>0 (120−2x>0⇔x<60), o domínio é ]0;60[.

b) A(x)=0⇔x(120−2x)=0⇔x=0∨x=60. O gráfico de A é parte de uma parábola com a concavidade voltada para baixo (−2<0).

O maximizante é a abcissa do vértice, ponto médio dos zeros: x=0+602=30 (confirma-se na calculadora: máximo em (30;1800)).

y=120−2×30=60. A área da base é máxima para x=30 cm e y=60 cm (área máxima de 1800 cm²).

7Fácil

📄 Adaptado de: Exame Nacional de Matemática B (735), 2019, 1.ª fase, itens 1.1 e 1.2

O arco da Ponte da Arrábida, que liga o Porto a Vila Nova de Gaia sobre o rio Douro, é parabólico. Num referencial ortonormado Oxy, com unidade o metro, o arco pode ser modelado pela parte do gráfico da função

f(x)=5218225x(270−x)

compreendida entre a origem O e o ponto B, ambos pertencentes ao eixo Ox. O ponto C é o ponto mais alto do arco e A é a sua projeção ortogonal no eixo Ox.

a) Determine o vão da ponte, isto é, o comprimento de [OB].

b) Determine a flecha da ponte, isto é, o comprimento de [AC].

Resolução

a) Os pontos O e B correspondem aos zeros de f. Resolvemos f(x)=0: 5218225x(270−x)=0⇔x=0∨x=270.

Logo B(270;0) e o vão é OB―=270−0, ou seja, 270 m.

b) O ponto C é o vértice da parábola. Por simetria, a sua abcissa é o ponto médio dos zeros: xV=0+2702=135.

f(135)=5218225×135×(270−135)=52×1822518225=52.

(Na calculadora gráfica, a opção «máximo» dá o ponto (135;52).) A flecha é AC―=f(135), ou seja, 52 m.

8Fácil

📄 Adaptado de: Exame Nacional de Matemática A (635), 2019, época especial, item 11

Sejam f e g duas funções de domínio ℝ. Sabe-se que f(x)=2x+1 e que (f∘g)(x)=7, para todo o x∈ℝ.
Qual das expressões seguintes pode definir a função g?

(A) −3    (B) 3    (C) x−3    (D) x+3

Resolução

Por definição de função composta, (f∘g)(x)=f(g(x))=2g(x)+1.

2g(x)+1=7⇔2g(x)=6⇔g(x)=3, para todo o x∈ℝ.

Logo g é a função constante g(x)=3: opção (B).

9Médio

📄 Adaptado de: Exame Nacional de Matemática B (735), 2019, época especial, item 4.2

A capacidade C, em litros, de um pipo é dada aproximadamente por

C=πh12(2D2+d2),

onde h é a altura, D o diâmetro maior e d o diâmetro da base, todos em decímetros. Um tanoeiro vai construir um pipo com 8,4 dm de altura e 5 dm de diâmetro da base.
Determine o valor mínimo do diâmetro maior, D, para que o pipo tenha capacidade de, pelo menos, 450 litros.
Comece por escrever C em função de D e apresente o resultado em decímetros, arredondado às décimas.

Resolução

Substituindo h=8,4 e d=5: C(D)=8,4π12(2D2+25)=0,7π(2D2+25), com D>5.

C é uma função quadrática de D, crescente para D>0. Queremos C(D)≥450; começamos por resolver C(D)=450.

Na calculadora: y1=0,7π(2x2+25) e y2=450; a interseção dos gráficos tem abcissa x≈9,47.

(Analiticamente: 2D2+25=4500,7π≈204,63⇒D2≈89,81⇒D≈9,477.)

Como C é crescente, C(D)≥450 para D≥9,47… O diâmetro maior deve ser, no mínimo, cerca de 9,5 dm.

10Fácil

📄 Adaptado de: Exame Nacional de Matemática B (735), 2020, 1.ª fase, itens 5.1 e 5.2

A pressão, p, em atmosferas (atm), exercida sobre um mergulhador no mar depende da profundidade, x, em metros, a que ele se encontra, de acordo com

p(x)=0,1x+1,x≥0.

a) Determine a pressão à superfície do mar.

b) Indique o declive da reta que contém o gráfico de p e interprete esse valor no contexto da situação.

Resolução

a) À superfície, a profundidade é x=0.

p(0)=0,1×0+1=1. À superfície, a pressão é de 1 atm.

b) p é uma função afim da forma p(x)=mx+b, com m=0,1 e b=1; o declive é m=0,1.

Como o declive é positivo, a pressão aumenta à medida que a profundidade aumenta.

Declive 0,1: por cada metro a mais de profundidade, a pressão aumenta 0,1 atm.

11Médio

📄 Adaptado de: Exame Nacional de Matemática A (635), 2020, época especial, itens 8.1 e 8.2

Uma autarquia construiu, num parque, uma rampa de skate entre duas paredes verticais, [AB] e [CD], distanciadas 21 metros. Num corte longitudinal, a rampa é o arco BD e o chão é o segmento [AC].
A altura ao chão, em metros, do ponto da rampa situado a x metros da parede [AB] é dada por

f(x)=0,0001x4−0,005x3+0,11x2−x+3,4,x∈[0,21]

(assim, f(0) é a altura da parede [AB] e f(21) é a altura da parede [CD]).

a) Qual é o valor, em metros, arredondado às décimas, da diferença entre as alturas das duas paredes (em valor absoluto)?

(A) 0,8    (B) 0,7    (C) 0,5    (D) 0,4

b) Num certo instante, dois jovens estão na rampa à mesma altura do chão. Um deles, o mais próximo da parede [AB], está a 1 metro dessa parede. Seja d a distância, em metros, do outro jovem à parede [CD] (sabe-se que esse valor existe e é único). Determine d, recorrendo às capacidades gráficas da calculadora. Na sua resposta: escreva uma equação que permita resolver o problema; reproduza o(s) gráfico(s) visualizado(s) na calculadora, com as coordenadas relevantes arredondadas às centésimas; apresente d em metros, arredondado às décimas.

Resolução

a) f(0)=3,4 e f(21)=0,0001×214−0,005×213+0,11×212−21+3,4=19,4481−46,305+48,51−21+3,4=4,0531.

|f(21)−f(0)|=|4,0531−3,4|=0,6531≈0,7 m: opção (B).

b) O jovem mais próximo de [AB] está à altura f(1)=0,0001−0,005+0,11−1+3,4=2,5051 m. O outro jovem está num ponto de abcissa x tal que f(x)=f(1), ou seja, f(x)=2,5051, com x≠1.

Na calculadora, representamos y1=f(x) e y2=2,5051 na janela [0,21]×[0,5] e determinamos os pontos de interseção: (1;2,51) e (18,29;2,51).

O outro jovem está a 18,29 m da parede [AB], logo a sua distância à parede [CD] é d≈21−18,29=2,71.

d≈2,7 m.

12Médio

📄 Adaptado de: Exame Nacional de Matemática B (735), 2021, 1.ª fase, itens 2.1 e 2.2

O António pretende mudar de distribuidor de gás natural e está a comparar as tarifas de duas empresas:
• Empresa A: termo fixo de 0,1336 € por dia e termo variável de 0,0479 € por kWh consumido;
• Empresa B: sem termo fixo e termo variável de 0,0586 € por kWh consumido.
Uma das faturas do António refere-se a um período de 30 dias, com um consumo de 325 kWh.

a) De acordo com estas tarifas, qual das empresas teria cobrado menos pelo consumo indicado na fatura? Justifique.

b) O António verificou que, a partir de um certo consumo mensal, a empresa A passa a ser a opção mais vantajosa. Considerando um mês de 30 dias e designando por f e g as funções que dão o preço mensal, em euros, em função do consumo x, em kWh, nas empresas A e B, respetivamente, determine esse consumo, em kWh, arredondado às unidades.

Resolução

a) Empresa A: termo fixo 30×0,1336=4,008 €; termo variável 325×0,0479=15,5675 €; total ≈19,58 €.

Empresa B: 325×0,0586=19,045≈19,05 €.

Como 19,05<19,58, a empresa B teria cobrado menos.

b) f(x)=0,0479x+4,008 e g(x)=0,0586x (funções afins de x).

A empresa A é mais vantajosa quando f(x)<g(x): 0,0479x+4,008<0,0586x⇔4,008<0,0107x⇔x>4,0080,0107≈374,58.

Verificação: f(374)≈21,923>g(374)≈21,916 e f(375)≈21,971<g(375)=21,975.

A empresa A passa a ser mais vantajosa a partir de cerca de 375 kWh por mês.

13Médio

📄 Adaptado de: Exame Nacional de Matemática B (735), 2021, 2.ª fase, item 3.1

A potência útil, P, em quilowatts (kW), de uma torre eólica depende da velocidade do vento, v, em metros por segundo (m/s). A potência aumenta com a velocidade do vento até atingir 3000 kW, para uma certa velocidade N (com N>15); a partir daí, por mais que a velocidade aumente, a potência mantém-se constante. A função P é definida por ramos:

P(v)={−2,731v3+77,834v2−393,264v+553,023se 3≤v<N3000se v≥N

Recorrendo às capacidades gráficas da calculadora, determine o valor de N, arredondado às unidades.

Resolução

N é a velocidade a partir da qual a potência passa a ser constante e igual a 3000 kW, ou seja, o primeiro valor de v (com v>15) para o qual o primeiro ramo atinge 3000.

Na calculadora: y1=−2,731x3+77,834x2−393,264x+553,023 e y2=3000, numa janela como [3;20]×[0;3500].

O gráfico de y1 é crescente desde v=3 e interseta a reta y=3000 pela primeira vez no ponto de abcissa v≈15,95.

Verificação: P(15)≈2949,6<3000 e o ramo cúbico atinge os 3000 kW logo a seguir.

N≈16 m/s.

14Fácil

📄 Adaptado de: Exame Nacional de Matemática B (735), 2022, 1.ª fase, itens 4.1 e 4.2

Um canteiro de flores tem a forma de um retângulo. Sendo x o comprimento, em metros, de um dos lados do canteiro, a sua área, em m², é dada por

A(x)=6x−x2,0<x<6.

a) Determine o perímetro do canteiro. Comece por obter uma expressão do comprimento do outro lado em função de x.

b) Determine a área máxima que o canteiro pode ter.

Resolução

a) A(x)=6x−x2=x(6−x). Como a área é o produto dos dois lados e um deles mede x, o outro lado mede 6−x.

Perímetro: P=2x+2(6−x)=2x+12−2x=12.

O perímetro do canteiro é 12 m (qualquer que seja x).

b) A(x)=0⇔x(6−x)=0⇔x=0∨x=6. A parábola tem a concavidade voltada para baixo, pelo que o máximo ocorre no vértice.

Abcissa do vértice: xV=0+62=3; ordenada: A(3)=6×3−32=9.

A área máxima é 9 m² (o canteiro é então um quadrado de lado 3 m).

15Médio

📄 Adaptado de: Exame Nacional de Matemática B (735), 2022, 2.ª fase, itens 4.1 e 4.2

Um agente imobiliário tem 60 apartamentos para arrendar e vai fixar a mesma renda mensal, p, em euros, para todos. O número de apartamentos arrendados, N, em função da renda, é dado pelo modelo

N(p)=60−p50,0≤p≤3000.

a) Mostre que o modelo satisfaz as três condições seguintes:
A) com uma renda de 0€, todos os apartamentos são arrendados;
B) com uma renda de 3000€, nenhum apartamento é arrendado;
C) entre 0€ e 3000€, cada aumento de 50€ na renda faz com que se arrende menos um apartamento.

b) A receita mensal do agente é dada por R(p)=p·N(p). Determine a renda que permite obter a receita máxima, de acordo com estes modelos.

Resolução

a) A) N(0)=60−0=60: os 60 apartamentos são arrendados.

B) N(3000)=60−300050=60−60=0: nenhum apartamento é arrendado.

C) N(p+50)=60−p+5050=60−p50−1=N(p)−1. Equivalentemente, N é uma função afim de declive −150: por cada 50€ de aumento, N diminui 50×150=1.

b) R(p)=p(60−p50)=60p−p250, função quadrática com concavidade voltada para baixo.

Zeros: p(60−p50)=0⇔p=0∨p=3000. O maximizante é a abcissa do vértice: p=0+30002=1500.

R(1500)=1500×30=45000 €. A receita é máxima com uma renda de 1500€ (arrendam-se 30 apartamentos e a receita é de 45 000€).

Deixe um comentário

O seu endereço de email não será publicado. Campos obrigatórios marcados com *

Voltar ao topo