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Métodos para resolver equações quadráticas
Equações quadráticas são uma parte essencial da álgebra, geralmente ensinadas na Matemática do Ensino Médio. Elas formam a base para tópicos mais avançados em matemática e também são aplicáveis em vários contextos do mundo real, como física, engenharia e finanças. Uma equação quadrática é geralmente expressa na forma:
ax^2 + bx + c = 0
onde a
, b
e c
são constantes, e x
representa a variável desconhecida que queremos resolver. Os principais métodos para resolver equações quadráticas são os seguintes:
- Fatoração
- Completar o quadrado
- Usar a fórmula quadrática
- Graficamente
1. Fatoração
A fatoração envolve reescrever a expressão quadrática em uma forma que possa ser igualada a zero, tornando mais fácil resolver para x
. A forma fatorada de uma quadrática é geralmente:
(px + q)(rx + s) = 0
Vamos considerar um exemplo simples:
Exemplo:
Resolva a equação quadrática x^2 - 5x + 6 = 0
por fatoração.
Para fatorar, encontre dois números que multiplicam por 6
(o termo constante, c
) e somam -5
(x
, o coeficiente de b
). Os números -2
e -3
cumprem essas condições:
x^2 - 5x + 6 = (x - 2)(x - 3) = 0
Igualando cada fator a zero, temos:
x - 2 = 0 ou x - 3 = 0
Resolvendo estas, obtemos as soluções x = 2
e x = 3
.
2. Completar o quadrado
Completar o quadrado transforma uma equação quadrática em um trinômio quadrado perfeito, tornando-a mais fácil de resolver. Este processo envolve criar um quadrado adicionando e subtraindo um valor específico. Vamos ver este processo passo a passo:
Exemplo:
Resolva a equação quadrática x^2 + 6x + 5 = 0
completando o quadrado.
- Transfira o termo constante para o outro lado:
x^2 + 6x = -5
- Pegue metade do coeficiente de
x
, eleve-o ao quadrado e adicione em ambos os lados:(6/2)^2 = 3^2 = 9
A simplificação é a seguinte:x^2 + 6x + 9 = -5 + 9
(x + 3)^2 = 4
- Tire a raiz quadrada de ambos os lados:
x + 3 = ±2
- Encontre
x
:x = -3 ± 2
Isso nos dá
x = -1
e x = -5
.
3. Fórmula quadrática
A fórmula quadrática é provavelmente o método mais robusto para resolver qualquer equação quadrática, mesmo quando fatorar ou completar o quadrado é difícil. A fórmula é dada como:
x = (-b ± √(b^2 - 4ac)) / (2a)
Exemplo:
Use a fórmula quadrática para resolver a equação 2x^2 + 4x - 6 = 0
.
- Identifique os coeficientes:
a = 2, b = 4, c = -6
- Substitua na fórmula:
x = (-4 ± √(4^2 - 4(2)(-6))) / (2 * 2)
- Simplifique dentro da raiz quadrada:
x = (-4 ± √(16 + 48)) / 4
x = (-4 ± √64) / 4
- Calcule as raízes:
x = (-4 ± 8) / 4
Isso leva às seguintes soluções:
x = 1 e x = -3
4. Graficamente
Ao traçar graficamente uma equação quadrática, suas soluções ou raízes podem ser claramente demonstradas onde a parábola intersecta o eixo x. Uma equação quadrática é geralmente plotada como y = ax^2 + bx + c
. Vamos considerar a equação y = x^2 - x - 6
.
O gráfico acima mostra a parábola intersectando o eixo x em x = -2
e x = 3
, que são soluções da equação x^2 - x - 6 = 0
.
Conclusão
Em conclusão, existem vários métodos que se pode usar para resolver equações quadráticas: fatoração, completar o quadrado, usar a fórmula quadrática e graficamente. Cada técnica tem seus próprios méritos e cenários onde é mais aplicável. Enquanto a fatoração é eficiente para equações quadráticas simples, completar o quadrado e a fórmula quadrática fornecem abordagens sistemáticas que funcionam para quadráticas mais complexas. O gráfico fornece uma visão visual das soluções e da natureza das parábolas. Dominar esses métodos é importante para resolver problemas do mundo real e avançar nos estudos matemáticos.