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1ª série · Matemática
Equações e sistemas · Equações, inequações e sistemas

Inequações com uma incógnita

Antes de começar, convém dominares: Equações do segundo grau (9º ano do Ensino Fundamental (Anos Finais))

Uma loja de aplicativos de transporte cobra uma taxa fixa mais um valor por quilômetro, e você quer saber para quais distâncias a corrida cabe no seu orçamento. Ou então a variável aparece no denominador, ou dentro de um módulo. Todas essas inequações se resolvem com a mesma ideia: levar tudo para um lado, fatorar ou reduzir a um único quociente e estudar o sinal por trechos da reta.

Inequações de 1º grau e sistemas

Uma inequação de 1º grau se resolve como uma equação, com uma regra a mais: ao multiplicar ou dividir por um número negativo, o sentido da desigualdade se inverte. A solução costuma ser dada como intervalo, usando $(a; b)$ para extremo aberto e $[a; b]$ para extremo fechado.

Um sistema de inequações exige que todas as condições valham ao mesmo tempo: a solução é a interseção das soluções de cada inequação.

Pratica★☆☆Por começar
Resolva a seguinte inequação de primeiro grau: $3(x - 2) + 4 \leq 5x - 8$. Expresse a solução em forma de intervalo.

Resolva a seguinte inequação de primeiro grau: $3(x - 2) + 4 \leq 5x - 8$. Expresse a solução em forma de intervalo.

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Pratica★☆☆Por começar
Resolva a inequação com denominadores: $\frac{x}{2} - \frac{x-1}{3} > 1$.

Resolva a inequação com denominadores: $\frac{x}{2} - \frac{x-1}{3} > 1$.

Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Resolva o seguinte sistema de inequações com uma incógnita e expresse a solução como um único intervalo: $2x - 3 < 5$ $3x + 1 \geq -2$

Resolva o seguinte sistema de inequações com uma incógnita e expresse a solução como um único intervalo:

$2x - 3 < 5$

$3x + 1 \geq -2$

Resolver
Pratica★★☆Por começar
Resolva a seguinte inequação prestando atenção aos sinais negativos à frente das frações: $\frac{2x - 1}{4} - \frac{3x + 2}{6} \geq \frac{x - 5}{3} - 1$.

Resolva a seguinte inequação prestando atenção aos sinais negativos à frente das frações: $\frac{2x - 1}{4} - \frac{3x + 2}{6} \geq \frac{x - 5}{3} - 1$.

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Inequações de 2º grau e sistemas mistos

Para resolver $ax^2 + bx + c \lessgtr 0$, encontre as raízes (fatoração ou fórmula de Bhaskara) e observe a parábola: se $a > 0$, ela fica abaixo do eixo $x$ entre as raízes e acima fora delas. Se $a < 0$, é o contrário.

Em um sistema misto, resolva cada inequação separadamente e faça a interseção.

Retas reais com as soluções de duas inequações e a interseção entre elas. 3x − 5 ≤ x + 1 → x ≤ 3 x² − 7x + 10 > 0 → x < 2 ou x > 5 interseção: (−∞; 2)
Pratica★☆☆Por começar
Encontre os valores de $x$ que satisfazem a inequação de segundo grau, que já se apresenta fatorada: $(x - 4)(x + 2) < 0$.

Encontre os valores de $x$ que satisfazem a inequação de segundo grau, que já se apresenta fatorada: $(x - 4)(x + 2) < 0$.

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Pratica★☆☆Por começar
Resolva a seguinte inequação incompleta de segundo grau e represente sua solução na reta real: $2x^2 - 18 \geq 0$.

Resolva a seguinte inequação incompleta de segundo grau e represente sua solução na reta real: $2x^2 - 18 \geq 0$.

Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Determine o intervalo solução da inequação de segundo grau: $x^2 - 5x + 6 \leq 0$.

Determine o intervalo solução da inequação de segundo grau: $x^2 - 5x + 6 \leq 0$.

Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Considere a inequação polinomial do segundo grau $x^2 - 2x - 8 < 0$. a) Antes de realizar qualquer cálculo algébrico, estime o sinal numérico do polinômio avaliando…

Considere a inequação polinomial do segundo grau $x^2 - 2x - 8 < 0$. a) Antes de realizar qualquer cálculo algébrico, estime o sinal numérico do polinômio avaliando mentalmente em valores simples como $x = -3$, $x = 0$ e $x = 5$. Com essa estimativa, preveja de forma fundamentada se o conjunto solução será um intervalo limitado da forma $(a, b)$ ou a união de duas semirretas infinitas. b) Resolva a inequação passo a passo por meio da decomposição em fatores do polinômio e de uma tabela de sinais. c) Verifique se o intervalo encontrado coincide com a sua previsão inicial e justifique se os valores de fronteira $x = -2$ e $x = 4$ fazem parte ou não do conjunto solução.

Resolver
Pratica★★★Por começar
Resolva o seguinte sistema de inequações e explique qual particularidade o conjunto solução dele tem: $x^2 - 4x + 4 \leq 0$ $2x - 1 > 0$

Resolva o seguinte sistema de inequações e explique qual particularidade o conjunto solução dele tem:

$x^2 - 4x + 4 \leq 0$

$2x - 1 > 0$

Resolver
Pratica★★★Por começar
Estude e resolva o seguinte sistema formado por uma inequação de primeiro grau e outra de segundo grau: $3x - 5 \leq x + 1$ $x^2 - 7x + 10 > 0$

Estude e resolva o seguinte sistema formado por uma inequação de primeiro grau e outra de segundo grau:

$3x - 5 \leq x + 1$

$x^2 - 7x + 10 > 0$

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Grau superior: fatorando antes de estudar o sinal

Quadro de sinais do produto de três fatores de 1º grau na reta real. x(x−5)(x+1) ≤ 0 −105 xx − 5x + 1produto −−++ −−−+ −+++ −+−+ solução: (−∞; −1] ∪ [0; 5]
Pratica★★☆Por começar
Resolva a inequação polinomial de grau superior colocando o fator comum em evidência previamente: $x^3 - 4x^2 - 5x \leq 0$.

Resolva a inequação polinomial de grau superior colocando o fator comum em evidência previamente: $x^3 - 4x^2 - 5x \leq 0$.

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Racionais: sinal do numerador e do denominador

Pratica★☆☆Por começar
Resolva a inequação racional simples estudando o sinal do numerador e do denominador: $\frac{x-3}{x+1} \leq 0$.

Resolva a inequação racional simples estudando o sinal do numerador e do denominador: $\frac{x-3}{x+1} \leq 0$.

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Pratica★☆☆Por começar
O Marcos está resolvendo a inequação racional $\frac{6}{x - 2} \leq 2$. Para eliminar o denominador, decide multiplicar ambos os membros por $(x - 2)$, obtendo…

O Marcos está resolvendo a inequação racional $\frac{6}{x - 2} \leq 2$. Para eliminar o denominador, decide multiplicar ambos os membros por $(x - 2)$, obtendo $6 \leq 2(x - 2)$. Após operar, conclui que a solução é $x \geq 5$, ou seja, o intervalo $[5, +\infty)$. a) Identifique o erro conceitual que o Marcos comete no seu primeiro passo e explique por que não é lícito multiplicar ambos os membros de uma inequação por uma expressão algébrica sem conhecer o seu sinal. b) Encontre um contraexemplo numérico (um valor de $x$) que verifique a inequação original, mas não pertença à solução do Marcos. c) Resolva a inequação de forma correta, passando todos os termos para o primeiro membro, agrupando numa única fração e estudando os sinais resultantes.

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Pratica★★☆Por começar
Resolva a inequação racional: $\frac{2x + 1}{x - 2} > 3$. Lembre-se de passar todos os termos para um lado da inequação e operar para obter um único quociente antes de…

Resolva a inequação racional: $\frac{2x + 1}{x - 2} > 3$. Lembre-se de passar todos os termos para um lado da inequação e operar para obter um único quociente antes de estudar os sinais.

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Pratica★★★Por começar
Resolva a inequação racional na qual o numerador e o denominador são polinômios de segundo grau: $\frac{x^2 - 2x - 8}{x^2 - 9} \leq 0$.

Resolva a inequação racional na qual o numerador e o denominador são polinômios de segundo grau: $\frac{x^2 - 2x - 8}{x^2 - 9} \leq 0$.

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Pratica★★★Por começar
Resolva a seguinte inequação racional, realizando as somas algébricas necessárias para expressá-la como um único quociente antes de estudar os sinais:…

Resolva a seguinte inequação racional, realizando as somas algébricas necessárias para expressá-la como um único quociente antes de estudar os sinais: $\frac{1}{x} + \frac{1}{x+2} \geq \frac{3}{4}$.

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Pratica★★★Por começar
Pretende-se conceber uma inequação racional com uma incógnita cujo conjunto exato de soluções seja $(-3, 2] \cup (5, +\infty)$. a) Construa uma inequação da forma…

Pretende-se conceber uma inequação racional com uma incógnita cujo conjunto exato de soluções seja $(-3, 2] \cup (5, +\infty)$. a) Construa uma inequação da forma $\frac{P(x)}{Q(x)} \geq 0$, em que tanto o numerador $P(x)$ quanto o denominador $Q(x)$ sejam polinômios fatorados em binômios mônicos do primeiro grau. Justifique passo a passo, apoiando-se no estudo de sinais por trechos, a posição de cada fator no numerador ou no denominador. b) Explique detalhadamente por que razão os números $-3$ e $5$ devem aparecer com intervalo aberto (parênteses) na solução, enquanto o $2$ fica fechado (com colchetes). c) Sem refazer toda a tabela de sinais, fundamente que transformação elementar você deveria aplicar à sua inequação para que a solução passe a ser $(-\infty, -3) \cup [2, 5)$.

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Inequações com módulo

O módulo $|x - a|$ é a distância entre $x$ e $a$ na reta. Assim:

  • $|A| \leq k$ (com $k > 0$) equivale a $-k \leq A \leq k$: um único intervalo.

  • $|A| \geq k$ equivale a $A \leq -k$ ou $A \geq k$: duas semirretas.

Desdobramento da inequação com módulo em duas semirretas externas na reta real. |2x − 5| ≥ 7 2x − 5 ≤ −7 → x ≤ −1 2x − 5 ≥ 7 → x ≥ 6 −106

Se a expressão dentro do módulo tem um fator comum, ele pode sair do módulo: $|k \cdot A| = |k| \cdot |A|$. Isso vale porque a distância até a origem de $k \cdot A$ é $|k|$ vezes a de $A$.

Pratica★★☆Por começar
Resolva a inequação com valor absoluto e expresse sua solução como união de intervalos: $|2x - 5| \geq 7$.

Resolva a inequação com valor absoluto e expresse sua solução como união de intervalos: $|2x - 5| \geq 7$.

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Pratica★★☆Por começar
Para resolver a inequação com valor absoluto $|2x - 6| \leq 10$, apresentam-se duas estratégias diferentes: Via 1 (Método algébrico), transformar a expressão na dupla…

Para resolver a inequação com valor absoluto $|2x - 6| \leq 10$, apresentam-se duas estratégias diferentes: Via 1 (Método algébrico), transformar a expressão na dupla desigualdade simultânea $-10 \leq 2x - 6 \leq 10$ e isolar $x$; e Via 2 (Interpretação geométrica), colocar em evidência o fator comum para escrever $2 \cdot |x - 3| \leq 10$, simplificar para $|x - 3| \leq 5$ e interpretar a distância ao valor central $3$ sobre a reta real. a) Desenvolva de forma explícita ambos os procedimentos e verifique que se obtém exatamente o mesmo intervalo solução. b) Justifique de forma fundamentada qual dos dois métodos você considera mais eficiente e qual minimiza a probabilidade de cometer erros com os sinais. c) Explique como se adaptaria a abordagem de cada via se a inequação fosse estrita e de sentido oposto: $|2x - 6| > 10$.

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Pratica★★★Por começar
Resolva a inequação com valor absoluto que inclui expressões fracionárias: $\left| \frac{3x - 1}{2} \right| < 4$.

Resolva a inequação com valor absoluto que inclui expressões fracionárias: $\left| \frac{3x - 1}{2} \right| < 4$.

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Problemas e parâmetros

Para modelar: defina a incógnita, traduza a condição em inequação, resolva e confira se a solução faz sentido no contexto (comprimentos positivos, quantidades naturais).

Jardim retangular de largura x e comprimento x + 4 com limite de área. x · (x + 4) ≤ 45 largura x, comprimento x + 4

Quando o problema pergunta "para quais valores de $k$…", a condição costuma vir do discriminante $\Delta = b^2 - 4ac$: $\Delta < 0$ (sem raízes reais), $\Delta = 0$ (uma raiz) ou $\Delta > 0$ (duas raízes). Isso vira uma inequação em $k$. Do mesmo modo, uma parábola $y = at^2 + bt + c$ com $a > 0$ fica sempre acima do eixo $x$ quando $\Delta < 0$.

Pratica★☆☆Por começar
A soma do dobro de um número natural e $5$ é estritamente menor que $17$. Formule a inequação correspondente e encontre todos os números naturais que a satisfazem.

A soma do dobro de um número natural e $5$ é estritamente menor que $17$. Formule a inequação correspondente e encontre todos os números naturais que a satisfazem.

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Pratica★★☆Por começar
Deseja-se construir um jardim retangular de modo que seu comprimento seja $4$ metros maior que sua largura $x$. Se há adubo suficiente para cobrir no máximo…

Deseja-se construir um jardim retangular de modo que seu comprimento seja $4$ metros maior que sua largura $x$. Se há adubo suficiente para cobrir no máximo $45 \text{ m}^2$, formule uma inequação e determine os possíveis valores que a largura $x$ pode assumir.

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Pratica★★☆Por começar
Uma pequena empresa de artesanato tem custos fixos mensais de $300$ reais e produzir cada pulseira de couro custa $2$ reais. Se ela vende cada pulseira por $5$ reais,…

Uma pequena empresa de artesanato tem custos fixos mensais de $300$ reais e produzir cada pulseira de couro custa $2$ reais. Se ela vende cada pulseira por $5$ reais, quantas pulseiras deve vender no mínimo por mês para começar a obter lucro? Formule e resolva a inequação.

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Pratica★★☆Por começar
Um furgão de entregas consome $8$ litros de combustível a cada $100 \text{ km}$ na estrada e $12$ litros a cada $100 \text{ km}$ na cidade. Se em um trajeto de…

Um furgão de entregas consome $8$ litros de combustível a cada $100 \text{ km}$ na estrada e $12$ litros a cada $100 \text{ km}$ na cidade. Se em um trajeto de $500 \text{ km}$ no total consumiu menos de $45$ litros, quantos quilômetros no máximo pode ter percorrido pela cidade?

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Pratica★★☆Por começar
Determine para quais valores do parâmetro $k$ a equação de segundo grau $x^2 - kx + 9 = 0$ não possui soluções reais. Formule a inequação correspondente utilizando o…

Determine para quais valores do parâmetro $k$ a equação de segundo grau $x^2 - kx + 9 = 0$ não possui soluções reais. Formule a inequação correspondente utilizando o discriminante e resolva-a.

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Pratica★★☆Por começar
Uma estudante universitária de Salvador precisa se deslocar diariamente para a sua faculdade utilizando o metrô. Para a região que percorre, apresentam-se duas opções…

Uma estudante universitária de Salvador precisa se deslocar diariamente para a sua faculdade utilizando o metrô. Para a região que percorre, apresentam-se duas opções tarifárias: Opção A, comprar passagens simples a $2,80$ reais por cada trajeto; ou Opção B, assinar um passe mensal de viagens ilimitadas por $36$ reais por mês, ao qual deve somar um pagamento único de $4$ reais no primeiro mês pela emissão física do cartão personalizado. a) Formule uma inequação do primeiro grau com uma incógnita que determine a partir de quantos trajetos por mês a Opção B se torna estritamente mais barata do que a Opção A durante o primeiro mês de utilização. b) Resolva a inequação e interprete a solução, indicando o número inteiro mínimo de viagens necessárias para amortizar o passe. c) Se o mês letivo tiver 21 dias e ela fizer 2 viagens por dia (ida e volta), calcule quanto dinheiro ela economiza por mês com a opção mais favorável em relação à outra.

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Pratica★★★Por começar
Um foguete de água é lançado verticalmente para cima em um experimento escolar. A altura dele $h$ em metros em função do tempo $t$ em segundos é dada pela expressão…

Um foguete de água é lançado verticalmente para cima em um experimento escolar. A altura dele $h$ em metros em função do tempo $t$ em segundos é dada pela expressão $h(t) = -5t^2 + 20t + 2$. Determine algebricamente durante qual intervalo de tempo o foguete estará acima dos $17 \text{ m}$ de altura.

t (s) h (m) 17 t₁ t₂ h(t) ≥ 17
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Pratica★★★Por começar
Os lucros mensais de uma fábrica de patinetes elétricos, expressos em milhares de reais, são dados pela função $B(x) = -x^3 + 10x^2 - 16x$, onde $x$ representa o número…

Os lucros mensais de uma fábrica de patinetes elétricos, expressos em milhares de reais, são dados pela função $B(x) = -x^3 + 10x^2 - 16x$, onde $x$ representa o número de centenas de patinetes fabricados. Quantos patinetes devem ser fabricados para que a empresa não tenha prejuízos (ou seja, para que $B(x) \geq 0$)?

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Pratica★★★Por começar
Em um triângulo isósceles, os lados iguais medem $x \text{ cm}$ e o lado desigual mede $10 \text{ cm}$. Para que o triângulo possa ser construído, a soma dos…

Em um triângulo isósceles, os lados iguais medem $x \text{ cm}$ e o lado desigual mede $10 \text{ cm}$. Para que o triângulo possa ser construído, a soma dos comprimentos de dois lados quaisquer deve ser estritamente maior que o comprimento do terceiro lado. Além disso, deseja-se que o seu perímetro não ultrapasse $36 \text{ cm}$. Formule um sistema de inequações e encontre os possíveis valores de $x$.

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Pratica★★★Por começar
Um fabricante de componentes automotivos em Minas Gerais concebe um sensor térmico cuja resistência elétrica de funcionamento $R$ (em ohms) depende da temperatura…

Um fabricante de componentes automotivos em Minas Gerais concebe um sensor térmico cuja resistência elétrica de funcionamento $R$ (em ohms) depende da temperatura exterior $t$ (em graus Celsius) segundo a expressão $R(t) = t^2 - 2(k - 1)t + (k + 5)$, onde $k$ é um parâmetro real de calibração. Por normas estritas de segurança, o dispositivo só funciona corretamente se a resistência for estritamente positiva ($R(t) > 0$) para qualquer temperatura $t \in \mathbb{R}$. a) Interprete o gráfico de $y = R(t)$ como uma parábola e deduza que condição geométrica em relação ao eixo das abscissas e que condição algébrica sobre o seu discriminante $\Delta = b^2 - 4ac$ devem ser cumpridas para garantir a referida operacionalidade. b) Formule e resolva a inequação do segundo grau na incógnita $k$ resultante da condição anterior, indicando o intervalo de valores válidos para a calibração do sensor. c) Se na fábrica for cometido um erro e o parâmetro for ajustado para $k = 4$, justifique que anomalia ocorrerá e determine a que temperatura exata $t$ o sensor deixará de funcionar por sua resistência se anular.

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Voltando ao início: no problema do orçamento, a condição é uma inequação de 1º grau em $x$ (os quilômetros), e a solução é um intervalo de distâncias que você confere no contexto.

Resumo

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