10º ano

10º anoCompreendendo AlgebraEntendendo Equações Quadráticas


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:

  1. Fatoração
  2. Completar o quadrado
  3. Usar a fórmula quadrática
  4. 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.

  1. Transfira o termo constante para o outro lado:
    x^2 + 6x = -5
  2. Pegue metade do coeficiente de x, eleve-o ao quadrado e adicione em ambos os lados:
    (6/2)^2 = 3^2 = 9
    x^2 + 6x + 9 = -5 + 9
    A simplificação é a seguinte:
    (x + 3)^2 = 4
  3. Tire a raiz quadrada de ambos os lados:
    x + 3 = ±2
  4. Encontre x:
    x = -3 ± 2
  5. 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.

  1. Identifique os coeficientes:
    a = 2, b = 4, c = -6
  2. Substitua na fórmula:
    x = (-4 ± √(4^2 - 4(2)(-6))) / (2 * 2)
  3. Simplifique dentro da raiz quadrada:
    x = (-4 ± √(16 + 48)) / 4
    x = (-4 ± √64) / 4
  4. Calcule as raízes:
    x = (-4 ± 8) / 4
  5. 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.

(-2,0) (3,0)

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.


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