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8º ano · Matemática
Equações · Sistemas de equações

Equações lineares com duas incógnitas

Três ingressos de cinema para adulto e dois infantis somam R$ 170,00. Essa frase vira $3x + 2y = 170$. Repare: são **duas** incógnitas e apenas **uma** equação. Não existe um único resultado, e sim todo um conjunto de pares $(x, y)$ que funcionam. Vamos ver o que isso significa e como lidar com isso.

O que é uma equação linear com duas incógnitas

Com uma única equação desse tipo há infinitas soluções: escolhendo um valor para $x$, sai o valor de $y$ (ou o contrário).

Esquema com vários pares de valores que satisfazem a equação 3x + 2y = 34: (0, 17), (4, 11), (8, 5) e (10, 2). 3x + 2y = 34 x = 0y = 17 x = 4y = 11 x = 8y = 5 x = 10y = 2 … e muitas outras: cada x dá um valor de y

Para verificar uma solução, substitua as duas coordenadas. O par $(4, 11)$ serve, pois $3 \cdot 4 + 2 \cdot 11 = 12 + 22 = 34$ ✓. Já $(3, -1)$ não serve, pois $3 \cdot 3 + 2 \cdot (-1) = 7 \ne 34$.

Pratica★☆☆Por começar
Verifique se os pares de valores $(1, 2)$, $(3, -1)$ e $(0, 4)$ são soluções da equação linear $3x + 2y = 7$.

Verifique se os pares de valores $(1, 2)$, $(3, -1)$ e $(0, 4)$ são soluções da equação linear $3x + 2y = 7$.

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Pratica★☆☆Por começar
Indique justificadamente quais das seguintes equações são equações lineares com duas incógnitas: a) $x^2 + y = 7$ b) $3x - \frac{y}{4} = 1$ c) $x \cdot y = 12$ d)…

Indique justificadamente quais das seguintes equações são equações lineares com duas incógnitas:

  • a) $x^2 + y = 7$

  • b) $3x - \frac{y}{4} = 1$

  • c) $x \cdot y = 12$

  • d) $-x + 6y = 0$

Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Determine o valor que o coeficiente $c$ deve ter para que o par de valores $(-2, 5)$ seja solução da equação $4x - 3y = c$.

Determine o valor que o coeficiente $c$ deve ter para que o par de valores $(-2, 5)$ seja solução da equação $4x - 3y = c$.

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A reta: representação gráfica

Se você marcar no plano cartesiano todos os pares $(x, y)$ que satisfazem $ax + by = c$, obtém uma reta. É daí que vem o nome "linear".

Para desenhar a reta à mão bastam dois pontos. Os mais cômodos costumam ser os cortes com os eixos: faça $x = 0$ e depois $y = 0$.

Também é possível descobrir a equação de uma reta a partir de dois pontos dela. Substitua as coordenadas de cada ponto em $ax + by = c$ e resolva o sistema de equações obtido para $a$, $b$ e $c$ (como há infinitas equações equivalentes, você pode fixar um dos coeficientes).

Há um caso especial: quando um dos coeficientes é zero, a reta fica paralela a um dos eixos. Se $a = 0$, a equação vira $by = c$, ou seja, $y = \dfrac{c}{b}$: o valor de $y$ é fixo e $x$ pode ser qualquer um, então a reta é horizontal, paralela ao eixo das abscissas ($x$). Se $b = 0$, a equação vira $ax = c$, ou seja, $x = \dfrac{c}{a}$: o valor de $x$ é fixo e $y$ pode ser qualquer um, então a reta é vertical, paralela ao eixo das ordenadas ($y$).

Há um caso especial: quando um dos coeficientes é zero, a reta fica paralela a um dos eixos. Se $a = 0$, a equação vira $by = c$, ou seja, $y = \dfrac{c}{b}$: o valor de $y$ é fixo e $x$ pode ser qualquer um, então a reta é horizontal, paralela ao eixo das abscissas ($x$). Se $b = 0$, a equação vira $ax = c$, ou seja, $x = \dfrac{c}{a}$: o valor de $x$ é fixo e $y$ pode ser qualquer um, então a reta é vertical, paralela ao eixo das ordenadas ($y$).

Há um caso especial: quando um dos coeficientes é zero, a reta fica paralela a um dos eixos. Se $a = 0$, a equação vira $by = c$, ou seja, $y = \dfrac{c}{b}$: o valor de $y$ é fixo e $x$ pode ser qualquer um, então a reta é horizontal, paralela ao eixo das abscissas ($x$). Se $b = 0$, a equação vira $ax = c$, ou seja, $x = \dfrac{c}{a}$: o valor de $x$ é fixo e $y$ pode ser qualquer um, então a reta é vertical, paralela ao eixo das ordenadas ($y$).

Há um caso especial: quando um dos coeficientes é zero, a reta fica paralela a um dos eixos. Se $a = 0$, a equação vira $by = c$, ou seja, $y = \dfrac{c}{b}$: o valor de $y$ é fixo e $x$ pode ser qualquer um, então a reta é horizontal, paralela ao eixo das abscissas ($x$). Se $b = 0$, a equação vira $ax = c$, ou seja, $x = \dfrac{c}{a}$: o valor de $x$ é fixo e $y$ pode ser qualquer um, então a reta é vertical, paralela ao eixo das ordenadas ($y$).

Pratica★☆☆Por começar
Dada a equação $7x + 3y = 21$, determine o valor de $y$ quando $x = 0$, e o valor de $x$ quando $y = 0$.

Dada a equação $7x + 3y = 21$, determine o valor de $y$ quando $x = 0$, e o valor de $x$ quando $y = 0$.

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Pratica★★☆Por começar
Encontre uma equação linear da forma $ax + by = c$ que tenha como soluções os pares de valores $(2, 3)$ e $(4, -1)$.

Encontre uma equação linear da forma $ax + by = c$ que tenha como soluções os pares de valores $(2, 3)$ e $(4, -1)$.

Resolver
Pratica★★☆Por começar
Calcule a área do triângulo formado pela representação gráfica da equação $8x + 5y = 40$ ao interceptar os eixos coordenados $X$ e $Y$.

Calcule a área do triângulo formado pela representação gráfica da equação $8x + 5y = 40$ ao interceptar os eixos coordenados $X$ e $Y$.

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Pratica★★☆Por começar
Observe a reta representada no plano cartesiano a seguir. Determine a equação linear com duas incógnitas que corresponde a essa reta, expressando-a na forma…

Observe a reta representada no plano cartesiano a seguir.

X Y 1 2 3 4 1 2 3 4

Determine a equação linear com duas incógnitas que corresponde a essa reta, expressando-a na forma $ax + by = c$ com coeficientes inteiros. A partir da equação obtida, encontre o valor de $y$ quando $x = 12$.

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Pratica★★★Por começar
Na figura a seguir são mostradas três retas correspondentes a três equações lineares com duas incógnitas da forma $ax + by = c$. Relacione cada reta (A, B e C) com uma…

Na figura a seguir são mostradas três retas correspondentes a três equações lineares com duas incógnitas da forma $ax + by = c$.

X Y A B C

Relacione cada reta (A, B e C) com uma das seguintes condições sobre seus coeficientes, justificando matematicamente sua resposta:

  • Condição 1: $a > 0$, $b > 0$, $c > 0$

  • Condição 2: $a > 0$, $b < 0$, $c = 0$

  • Condição 3: $a = 0$, $b > 0$, $c > 0$

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Pratica★★★Por começar
Dada a equação linear paramétrica $(k-1)x + (k+2)y = 3k$, encontre o valor do parâmetro $k$ para que a reta correspondente seja paralela ao eixo das ordenadas ($Y$).…

Dada a equação linear paramétrica $(k-1)x + (k+2)y = 3k$, encontre o valor do parâmetro $k$ para que a reta correspondente seja paralela ao eixo das ordenadas ($Y$). Para esse valor de $k$, qual é a equação resultante e que particularidade têm todas as suas soluções?

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Pratica★★★Por começar
Dada a equação linear paramétrica $(k-1)x + (k+2)y = 3k$, encontre o valor do parâmetro $k$ para que a reta correspondente seja paralela ao eixo das ordenadas ($Y$).…

Dada a equação linear paramétrica $(k-1)x + (k+2)y = 3k$, encontre o valor do parâmetro $k$ para que a reta correspondente seja paralela ao eixo das ordenadas ($Y$). Para esse valor de $k$, qual é a equação resultante e que particularidade têm todas as suas soluções?

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Pratica★★★Por começar
Dada a equação linear paramétrica $(k-1)x + (k+2)y = 3k$, encontre o valor do parâmetro $k$ para que a reta correspondente seja paralela ao eixo das ordenadas ($Y$).…

Dada a equação linear paramétrica $(k-1)x + (k+2)y = 3k$, encontre o valor do parâmetro $k$ para que a reta correspondente seja paralela ao eixo das ordenadas ($Y$). Para esse valor de $k$, qual é a equação resultante e que particularidade têm todas as suas soluções?

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Pratica★★★Por começar
Dada a equação linear paramétrica $(k-1)x + (k+2)y = 3k$, encontre o valor do parâmetro $k$ para que a reta correspondente seja paralela ao eixo das ordenadas ($Y$).…

Dada a equação linear paramétrica $(k-1)x + (k+2)y = 3k$, encontre o valor do parâmetro $k$ para que a reta correspondente seja paralela ao eixo das ordenadas ($Y$). Para esse valor de $k$, qual é a equação resultante e que particularidade têm todas as suas soluções?

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Isolar uma incógnita e gerar soluções

Para encontrar soluções com facilidade, isole uma incógnita (em geral $y$) em função da outra.

Note: ao isolar $y$ e escrever $y = mx + n$, o número $m$ que multiplica $x$ é o coeficiente angular (a inclinação) da reta. Em $y = \dfrac{5x - 10}{2} = \dfrac{5}{2}x - 5$, o coeficiente angular é $\dfrac{5}{2}$.

Esquema em que a equação 5x − 2y = 10 é transformada, ao isolar y, em y = (5x − 10) / 2. 5x − 2y = 10 isolamos y y = (5x − 10) / 2
Pratica★☆☆Por começar
Dada a equação linear com duas incógnitas $5x - 2y = 10$, isole a incógnita $y$ em função de $x$.

Dada a equação linear com duas incógnitas $5x - 2y = 10$, isole a incógnita $y$ em função de $x$.

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Pratica★☆☆Por começar
Encontre três soluções distintas para a equação linear $-2x + 4y = 8$.

Encontre três soluções distintas para a equação linear $-2x + 4y = 8$.

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Pratica★★☆Por começar
Na equação linear $4x - y = 18$, encontre a solução na qual ambas as incógnitas têm exatamente o mesmo valor (ou seja, $x = y$).

Na equação linear $4x - y = 18$, encontre a solução na qual ambas as incógnitas têm exatamente o mesmo valor (ou seja, $x = y$).

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Pratica★★★Por começar
Para representar numa quadrícula a equação linear $3x - 5y = 30$ e encontrar soluções com números inteiros, duas alunas propõem isolar uma incógnita diferente: Método da…

Para representar numa quadrícula a equação linear $3x - 5y = 30$ e encontrar soluções com números inteiros, duas alunas propõem isolar uma incógnita diferente:

  • Método da Ana: isolar $x$ em função de $y$, obtendo $x = \frac{30 + 5y}{3}$.

  • Método da Beatriz: isolar $y$ em função de $x$, obtendo $y = \frac{3x - 30}{5}$.

  1. a) Analise os denominadores de ambas as expressões e justifique qual dos dois métodos se revela mais simples e rápido para gerar valores inteiros sem que surjam dízimas, apoiando-se nos critérios de divisibilidade do 3 e do 5.
  2. b) Utilizando o método que você selecionou como mais eficiente, calcule três pares de soluções com números inteiros (positivos, negativos ou zero) que não sejam os pontos de interseção com os eixos.
  3. c) A partir da expressão do método da Beatriz, fundamente matematicamente por que razão cada vez que a variável $x$ aumenta $5$ unidades, a variável $y$ deve aumentar obrigatoriamente $3$ unidades para que a igualdade se mantenha.
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Equações equivalentes

Fluxograma que mostra como obter equações equivalentes a 6x − 9y = 15, dividindo por 3 e multiplicando por 2. 6x − 9y = 15 (original) ÷ 3 2x − 3y = 5 (equivalente) × 2 4x − 6y = 10 (equivalente)

Quando a equação tem frações, multiplique tudo pelo MMC dos denominadores para eliminá-los. Por exemplo, $\frac{x}{2} + \frac{y}{3} = 1$, multiplicada por $6$, vira $3x + 2y = 6$.

Pratica★☆☆Por começar
Escreva duas equações que sejam equivalentes a $6x - 9y = 15$, obtendo uma delas ao multiplicar todos os seus termos por um número inteiro e a outra ao dividi-los.

Escreva duas equações que sejam equivalentes a $6x - 9y = 15$, obtendo uma delas ao multiplicar todos os seus termos por um número inteiro e a outra ao dividi-los.

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Pratica★☆☆Por começar
O Mateo quer simplificar a equação linear com duas incógnitas $2x + 4y = 12$ para encontrar pares de soluções com mais facilidade. No caderno dele, faz o seguinte:…

O Mateo quer simplificar a equação linear com duas incógnitas $2x + 4y = 12$ para encontrar pares de soluções com mais facilidade. No caderno dele, faz o seguinte:

«Divido por $2$ para que os números sejam menores: $x + 2y = 12$.

Agora escolho o valor $y = 3$ e substituo: $x + 2 \cdot 3 = 12 \implies x + 6 = 12 \implies x = 6$.

Portanto, o par $(6, 3)$ é uma solução da equação original».

  1. a) Identifique o erro que o Mateo cometeu ao procurar uma equação equivalente e explique por que o procedimento dele viola a regra da balança.
  2. b) Verifique, substituindo na equação original $2x + 4y = 12$, se o par $(6, 3)$ obtido pelo Mateo é realmente uma solução válida.
  3. c) Escreva a equação simplificada correta e encontre um par $(x, y)$ que seja de fato uma solução real.
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Pratica★★☆Por começar
Dada a equação linear com coeficientes fracionários $\frac{x - 1}{2} + \frac{2y + 3}{5} = 1$, expresse-a em sua forma geral $ax + by = c$ eliminando os denominadores.…

Dada a equação linear com coeficientes fracionários $\frac{x - 1}{2} + \frac{2y + 3}{5} = 1$, expresse-a em sua forma geral $ax + by = c$ eliminando os denominadores. Depois, encontre uma solução na qual $x$ seja um número inteiro negativo.

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Pratica★★★Por começar
Duas bombas de água enchem um reservatório. A primeira despeja $x$ litros por minuto e a segunda $y$ litros por minuto. Se abrirmos a primeira durante 12 minutos e a…

Duas bombas de água enchem um reservatório. A primeira despeja $x$ litros por minuto e a segunda $y$ litros por minuto. Se abrirmos a primeira durante 12 minutos e a segunda durante 18 minutos, o reservatório recebe 420 litros. Se abrirmos ambas simultaneamente durante 15 minutos, o reservatório recebe 375 litros. Elabore uma equação linear para cada situação, simplifique-as e determine se representam equações equivalentes.

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Montar uma equação a partir de um enunciado

  1. Decida o que cada incógnita representa e anote.

  2. Traduza o enunciado por partes: "o dobro de", "a soma de", "custa ao todo"…

  3. Teste a equação com algum valor simples para ver se faz sentido.

Esquema que traduz a frase sobre três ingressos de adulto e dois infantis na equação 3x + 2y = 170. «3 ingressos de adulto e 2 infantis somam R$ 170,00» traduzimos 3·x + 2·y = 170 adultos infantis

Quando o enunciado pede soluções inteiras e positivas (quantidade de objetos, por exemplo), liste os valores possíveis de uma incógnita e veja quais deixam a outra inteira e positiva.

Voltando ao início: a frase dos ingressos vira $3x + 2y = 170$, uma única equação com infinitos pares possíveis. Só com mais uma informação (outra equação) é possível descobrir os preços exatos; isso é o que vem nos próximos apartados.

Pratica★☆☆Por começar
Traduza para a linguagem algébrica, por meio de uma equação linear com duas incógnitas, a seguinte afirmação: "O preço de três ingressos de cinema para adulto mais o…

Traduza para a linguagem algébrica, por meio de uma equação linear com duas incógnitas, a seguinte afirmação: "O preço de três ingressos de cinema para adulto mais o preço de dois ingressos infantis soma um total de 34 reais".

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Pratica★☆☆Por começar
No transporte urbano de ônibus de uma cidade brasileira, a passagem simples custa $1,50$ reais e a viagem paga com cartão de múltiplas viagens custa $0,80$ reais. Um…

No transporte urbano de ônibus de uma cidade brasileira, a passagem simples custa $1,50$ reais e a viagem paga com cartão de múltiplas viagens custa $0,80$ reais. Um grupo de amigos gastou no total exatamente $12$ reais combinando ambos os meios de pagamento durante uma tarde.

  1. a) Escreva a equação linear com duas incógnitas ($x$ = número de passagens simples, $y$ = número de viagens com cartão) que represente a despesa total.
  2. b) Antes de fazer cálculos exatos, estime mentalmente se é possível que tenham adquirido $10$ passagens simples com esse orçamento e fundamente a sua resposta.
  3. c) Verifique se o par de valores com $x = 4$ e $y = 7,5$ é solução numérica da equação e explique, fundamentando, por que não pode ser uma solução válida no contexto real deste problema.
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Uma prova é composta por perguntas de múltipla escolha que valem 2 pontos cada e problemas dissertativos que valem 5 pontos cada. Formule uma equação linear que…

Uma prova é composta por perguntas de múltipla escolha que valem 2 pontos cada e problemas dissertativos que valem 5 pontos cada. Formule uma equação linear que relacione o número de perguntas de cada tipo para obter uma pontuação máxima de 30 pontos. Encontre uma solução em que o número de perguntas de múltipla escolha seja exatamente o quíntuplo do de problemas.

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Pratica★★☆Por começar
Uma empresa de aluguel de bicicletas cobra uma taxa fixa pelo seguro mais um valor por cada hora de uso. Se alugar uma bicicleta durante 3 horas custa 14 reais e durante…

Uma empresa de aluguel de bicicletas cobra uma taxa fixa pelo seguro mais um valor por cada hora de uso. Se alugar uma bicicleta durante 3 horas custa 14 reais e durante 5 horas custa 22 reais, elabore uma equação linear que relacione o custo total ($y$) com as horas de uso ($x$). Qual é o valor da taxa fixa?

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Pratica★★☆Por começar
Num município espanhol aplica-se um desconto na taxa de lixo para premiar a separação de resíduos. Segundo o programa municipal, cada quilograma de embalagens leves…

Num município espanhol aplica-se um desconto na taxa de lixo para premiar a separação de resíduos. Segundo o programa municipal, cada quilograma de embalagens leves recicladas (lixeira amarela, $x$) gera uma economia de $0,30$ reais, e cada quilograma de papel e papelão (lixeira azul, $y$) representa uma economia de $0,20$ reais. Um condomínio de moradores fixou como objetivo alcançar uma economia total exata de $60$ reais em um mês.

  1. a) Escreva a equação linear com duas incógnitas que descreve a relação entre os quilogramas reciclados de cada resíduo e a economia fixada.
  2. b) Calcule os dois pontos de interseção com os eixos: quando não se recicla nada de papelão ($y = 0$) e quando não se recicla nada de embalagens ($x = 0$). Explique o significado de cada um desses dois casos no cotidiano do condomínio.
  3. c) Um porta-voz dos moradores afirma que, entregando $100\text{ kg}$ de embalagens e $150\text{ kg}$ de papelão, conseguirão exatamente o desconto de $60$ reais. Justifique por meio de cálculos se a afirmação é verdadeira ou falsa.
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Em uma loja de eletrônicos são vendidos pen drives a 14 reais e cartões SD a 9 reais. Uma escola gastou exatamente 195 reais nesses dispositivos. Escreva a equação…

Em uma loja de eletrônicos são vendidos pen drives a 14 reais e cartões SD a 9 reais. Uma escola gastou exatamente 195 reais nesses dispositivos. Escreva a equação linear correspondente e encontre TODAS as combinações possíveis de pen drives e cartões que eles puderam comprar, sabendo que adquiriram pelo menos um de cada tipo.

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Segundo dados do Ministério do Meio Ambiente sobre emissões no transporte urbano, um veículo de passeio a gasolina emite em média $0,12\text{ kg}$ de $\text{CO}2$ por…

Segundo dados do Ministério do Meio Ambiente sobre emissões no transporte urbano, um veículo de passeio a gasolina emite em média $0,12\text{ kg}$ de $\text{CO}_2$ por quilômetro percorrido, enquanto uma van de entrega a diesel emite $0,18\text{ kg}$ de $\text{CO}_2$ por quilômetro. Uma empresa local de entregas quer fixar um limite diário conjunto de exatamente $36\text{ kg}$ de $\text{CO}_2$ entre os quilômetros percorridos pelo seu veículo de passeio ($x$) e os da sua van ($y$).

  1. a) Escreva a equação linear com duas incógnitas que traduz esta situação ambiental.
  2. b) Transforme a equação anterior em uma equação equivalente com coeficientes inteiros o menores possível. Explique por que as duas equações têm exatamente os mesmos pares de soluções.
  3. c) Se durante uma jornada o veículo de passeio tiver percorrido $150\text{ km}$, use a equação equivalente para calcular quantos quilômetros a van pode percorrer para cumprir à risca a cota de emissões fixada.
  4. d) A empresa avalia uma jornada de trabalho na qual a van percorre sempre o dobro da distância do veículo de passeio ($y = 2x$). Calcule quantos quilômetros cada veículo deverá percorrer para esgotar a cota fixada e justifique se essas distâncias são razoáveis e viáveis para um dia de entregas urbanas de 8 horas.
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Resumo

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