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Este documento aborda conceitos fundamentais de teoria dos conjuntos, como a definição de conjuntos, operações básicas entre conjuntos (união, interseção, diferença) e exemplos de aplicação dessas operações. Uma introdução à teoria dos conjuntos, explorando a notação de conjuntos, a representação de conjuntos por meio de diagramas e a realização de operações básicas entre conjuntos. Além disso, são fornecidos exercícios e exemplos práticos para consolidar o entendimento dos tópicos abordados. Este material pode ser útil para estudantes de matemática, ciência da computação e áreas afins que buscam uma compreensão sólida dos conceitos fundamentais de teoria dos conjuntos.
Tipologia: Esquemas
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Não perca as partes importantes!





























































































Maputo, Janeiro de 2015
versao 1.
Pref´acio
Agradecemos a todos que de forma directa ou indirecta fizeram parte desta obra. Ao escrevˆe-la inspiramo-nos nos princ´ıpios de um grande Professor que postula a ideia de que ”...ensinar ´e lem- brar aos outros que eles sabem tanto quanto vocˆe!...”e procuramos de modo detalhado mostrar momentos importantes para a constru¸c˜ao de valores e saberes Matem´aticos.
Se dedicarmo-nos a lembrar ao estudante ou leitor que ele sabe, ent˜ao estaremos a incitar a orga- niza¸c˜ao e constru¸c˜ao de seu proprio conhecimento buscando dessa forma a base do estudante na centraliza¸c˜ao do processo de ensino. Esta abordagem tem sido previlegiada nos ultimos tempos, raz˜ao pela qual preparamos esta obra dando prioridade a actividade individual e colectiva dos estudantes destacando o Professor como alguem que disperta nos estudantes a direc¸c˜ao e os caminhos a seguir para a sua aprendisagem.
Dividida em quatro cap´ıtulos, o primeiro faz uma revis˜ao de componentes necess´arias para o acom- panhamento do manual. O segundo cap´ıtulo fala sobre sucess˜oes num´ericas, limites de sucess˜oes num´ericas, fun¸c˜oes reais de uma vari´avel real, limites e continuidade. O segundo cap´ıtulo estuda o conceito de derivada de fun¸c˜oes e suas aplica¸c˜oes em estudos Matem´aticos e ´areas afins; o ter- ceiro aborda a integra¸c˜ao segundo Rieman, suas propriedades e aplica¸c˜oes. Ao longo do manual desenvolvem-se temas e da-se primor a constru¸c˜ao dos saberes orientados a aplica¸c˜oes imediatas em ciˆencias e economia, garantindo tamb´em a cria¸c˜ao de bases para o prosseguimento de estudos em Ma- tem´atica II e em outras disciplinas que buscam na Matem´atica a fonte para a persep¸c˜ao e resolu¸c˜ao de seus problemas.
Apresentamos exemplos com diferentes aplica¸c˜oes aos temas aqui abordados, dando-se primasia a capacidade do estudante encontrar problemas pr´aticos que apliquem os conceitos estudados. No fim de cada cap´ıtulo, poder´a encontrar uma colec¸c˜ao de exerc´ıcios que obrigatoriamente dever´a resolver antes de prosseguir com a sua leitura.
Consideramos esta obra ainda n˜ao acabada, a sua terceira vers˜ao ser´a publicada em inicios de 2016, por isso, esperamos receber de Si observa¸c˜oes, coment´arios e cr´ıticas que naturalmente servir˜ao para enriquecer este produto. Dispomos do email [email protected] para cr´ıticas, cr´ıticas e cr´ıticas. Cri- tique por favor, sabemos que s´o assim iremos um dia atingir melhores patamares. Sua cr´ıtica vai ajudar-nos a melhorar.
Com desejos de que a leitura desta brochura seja fascinante, a nossa espectativa ´e de despertar em Si,
10 Matem´atica I - Da teoria `a Pr´atica
Exemplo 1.2.
A = { 2 , 4 , 6 , 8 , ...} B = { 1 , 3 , 5 , 7 , 9 , ...} C = {maputo, pemba, xai − xai, lichinga}
Os Elementos de um conjunto s˜ao geralmente representados por letras min´usculas. Exemplo 1.3. A = {a,e,i,o,u}
Observa¸c˜ao 1.1. Veja que no exemplo anterior os elementos do conjunto aparecem separados pelo sinal da v´ırgula. Os elementos de um conjunto aparecem entre chavetas ”{}”. Designa-se a esta forma de representar conjuntos Forma tabular ou Representa¸c˜ao por extens˜ao. Se se definir um conjunto particular usando uma determinada propriedade de que se revestem seus elementos, como por exemplo: considerando-se o conjunto B como sendo o conjunto de num´eros ´ımpares, usa-se uma letra qualquer. Por quest˜ao de uniformidade usa-se a letra x para representar um elemento qualquer e o s´ımbolo (:) que significa - tal que, e escreve-se:
B = {x : x = 2k − 1 , k ∈ N}
Lˆe-se: B ´e um conjunto de n´umeros x tal que esses n´umeros s˜ao ´ımpares. Designa-se a esta meneira de construir ou representar um conjunto Representa¸c˜ao por compreens˜ao.
Diz-se que um conjunto est´a bem definido, quando claramente se identificam os seus elementos. Exis- tem 3 formas de defini¸c˜ao de um conjunto:
Exemplo 1.4. O conjunto A est´a representado por extens˜ao:
A = { 1 , 3 , 5 , 7 , 9 }
B. Adelino; C. Betuel; M. Tereza; N. Clarinda - 2015 11
Defin¸c˜ao 1.3. Um conjunto diz-se definido ou representado por compreens˜ao quando se ”compre- ende”,com base em uma regra, quais s˜ao os constituentes do mesmo.
Exemplo 1.5. O conjunto A est´a representado por extens˜ao:
A = {x : x = 2k − 1; k ∈ N e x < 10 }
Defin¸c˜ao 1.4. Um conjunto diz-se definido ou representado por diagrama de Venn
Exemplo 1.6. Seja A = {a, b, c, d, e, f }, Diz-se que A ´e um conjunto e ”a, b, c, d, e, f ”s˜ao elementos do conjunto A, assim:
E o n´^ ´ umero de elementos que o conjunto tem (]).
Exemplo 1.7. Seja V = {a, e, i, o, u}ent˜ao ]V = 5.
Defin¸c˜ao 1.5. Um conjunto diz-se Finito quando se poder identificar o n´umero de elementos que dele fazem parte. Em outras palavras, se tiver Cardinal.
Exemplo 1.8. Considere os seguintes exemplos:
B. Adelino; C. Betuel; M. Tereza; N. Clarinda - 2015 13
Exemplo 1.12. Considere os seguintes exemplos:
Defin¸c˜ao 1.10. O nome vai mais longe, sub-conjunto, um conjunto pequeno. O termo pequeno na l´ıngua portuguesa ´e relativo, ”pequeno em relac¸c˜ao a alguma coisa”. Diz-se que o conjunto A ´e subconjunto do conjunto B , se todos elementos de A pertencerem a B , isto ´e, tamb´em s˜ao elementos de B.
Exemplo 1.13. Considere os seguintes exemplos:
Costuma-se dizer que o conjunto A ´e superconjunto de B. Esta afirma¸c˜ao equivale a dizer que o conjunto B ´e subconjunto de A e isto ´e l´ogico, se B ´e subconjunto de A, ent˜ao A ´e superconjunto de B. A ser assim temos para a firma¸c˜ao A ⊂ B os seguintes coment´arios:
14 Matem´atica I - Da teoria `a Pr´atica
Para a afirma¸c˜ao A 6 ⊂ B , pode-se fazer os seguintes coment´arios:
Observa¸c˜ao 1.2. Aten¸c˜ao:
Algumas vezes os elementos de um determinado conjunto, s˜ao tamb´em conjuntos. O conjunto formado por todos subconjuntos de um determinado conjunto ´e um conjunto de conjuntos ou ainda fam´ılia de conjuntos.
Exemplo 1.14. Considere os seguintes exemplos:
Os s´ımbolos mais usados na teoria de conjuntos est˜ao representados a seguir:
16 Matem´atica I - Da teoria `a Pr´atica
B
1
2
7
8
Figura 1.2:
A ∪ B
1
2
4
5 1
2
7
8
Figura 1.3:
A intersec¸c˜ao de A e B ´e um outro conjunto que se pode designar por C e teremos:
C = A ∩ B = { 1 , 2 }. Veja que participam na intersec¸c˜ao os elementos que em simultˆaneo pertencem a A e B. Veja na figura (1.6), os elementos que fazem parte do conjunto intersec¸c˜ao, s˜ao 1 e 2.
A = { 1 , 2 , 4 , 5 }; B = { 1 , 2 , 7 , 8 };
B. Adelino; C. Betuel; M. Tereza; N. Clarinda - 2015 17
A
1
2
4
5
Figura 1.4:
B
1
2
7
8
Figura 1.5:
A Diferen¸ca de A e B ´e um outro conjunto que se pode designar por C e teremos: C = A \ B = { 4 , 5 }; vide figura (1.7) Veja que participam na diferen¸ca de A e B os elementos que fazem parte de A e que n˜ao fazem parte de B, como mostramos na figura (1.8).
A diferen¸ca sim´etrica de A e B ´e o conjunto:
E = C ∪ D = { 4 , 5 , 7 , 8 }
B. Adelino; C. Betuel; M. Tereza; N. Clarinda - 2015 19
A \ B
5
4
Figura 1.8:
B M A
7
8
5
4
Figura 1.9:
Exemplo 1.19. Numa sala de aulas est˜ao presentes 20 rapazes e 25 raparigas. Determine a raz˜ao entre o n´umero de rapazes e raparigas.
R: A raz˜ao entre o n´umero de rapazes e o n´umero de raparigas ´e: no^ rapazes no^ raparigas =
ou 4 ÷ 5
Isto ´e, 4 rapazes para 5 raparigas!!!
Defin¸c˜ao 1.11. Quando se fala de raz˜ao entre dois n´umeros a e b, isto ´e ab , o dividendo (a) designa-se antecedente e o divisor (b) designa-se consequente.
20 Matem´atica I - Da teoria `a Pr´atica
Defin¸c˜ao 1.12. Os desenhistas, cartografistas, marinheiros e outros, utilizam o conceito raz˜ao para relaccionar distˆancias reais e distˆancias mapeadas que para distinguir introduzem no lugar de raz˜ao o conceito de escala e denota-se: Escala = medida do desenhomedida real
Exemplo 1.20. No Mapa de Mo¸cambique a distˆancia entre Lichinga e Quelimane ´e de 50cm, sabendo que o mapa foi desenhado com uma escala de 50001. Determine a distˆancia real em km de Quelimane `a Lichinga.
Exemplo 1.21. Qual ´e a raz˜ao entre as ´areas de duas circunferˆencias se a raz˜ao entre seus raios for igual a^12? Resolu¸c˜ao.
cos
sen
− 1 1
1
− 1
Figura 1.10:
As duas circunferˆencias acima s˜ao somente um exemplo de v´arias circunferˆencias que tem a relac¸c˜ao de seus raios 1:2. Designar-se-´a r 1 , S 1 raio e superf´ıcie respectivamente da primeira c´ırcunferˆencia e r 2 , S 2 raio e superf´ıcie respectivamente da segunda c´ırcunferˆencia, pelo problema colocado temos: r 1 r 2 =
Como neste exerc´ıcio deve-se determinar a raz˜ao de propor¸c˜ao entre as ´areas das duas c´ırcunferˆencia, teremos: S 1 S 2 =^
π × r^21 π × r^22 =
( (^) r 1 r 2
Defin¸c˜ao 1.13. Chama-se Percentagem a raz˜ao com consequente 100.