Equação quártica – exercícios resolvidos

Equação quártica ou do 4° grau é definida por \(ax^4 + bx^3 + cx^2 + dx + e\) e podemos resolvê-la pelo método de Ferrari ou podemos transformá-la para \(ax^4 + cx^2 + dx + e\) e resolver pelo método de Descartes (que separa uma equação do quarto grau em duas de grau 2).

Nesse artigo iremos ver a minha transformação para a equação do modo \(ax^4 + cx^2 + dx + e\) que tem quatro raízes.

Para isso iremos fazer uma “fórmula” para conseguir chegar na minha transformação. Essa fórmula é bastante simples, trata-se de uma manipulação algébrica para obter uma fórmula que, por iterações, podemos chegar em uma das raízes da equação quártica após diversos passos.

Equação quártica – Explicação por tópicos

Gráfico equação de quarto grau
Conceito básico da equação Quártica
Fórmula por iterações equação quártica
Transformação de Martinelli
Método de Descartes
Exemplo – Exercício resolvido

Conceito básico de equação quártica

Bem, o básico que podemos dizer sobre a equação do quarto grau é que ela, diferente das equações de grau menores como a de terceiro e segundo grau, para ela ser resolvida, é preciso utilizar o Método de Ferrari (que não iremos falar dele nesse artigo) ou utilizar outro método como o de Descartes e assim conseguiremos separar uma equação de quarto grau em duas de grau menores, no caso, duas equações quadráticas.

Para utilizar o método de Descartes é preciso saber como resolver uma equação do terceiro grau, pois durante o procedimento do uso do método de Descartes surgirá uma equação cúbica e com uma das raízes reais dela conseguiremos terminar a separação da equação quártica em duas de segundo grau.

Fórmula por iterações equação quártica

Vamos começar com a forma geral de uma equação quártica:

\(ax^4 + bx^3 + cx^2 + dx + e = 0\)

Agora nosso objetivo é criar um binômio elevado a 4 no primeiro membro, temos:

\(ax^4 + bx^3 = – cx^2 – dx – e\)

Multiplica ambos os membros por \(256a^3\)

Temos então:

\(256a^4x^4 + 256a^3bx^3 = -256a^3cx^2 – 256a^3dx – 256a^3e\)

Agora iremos adicionar em ambos os membros: \( 96a^2b^2 + 16axb^3 + b^4\) .Pelo binômio de Newton fica fácil entender isso. Basta desenvolver \((4ax + b)^4\).

Temos então:

\(256a^4x^4 + 256a^3bx^3 + 96a^2x^2b^2 + 16axb^3 + b^4 = \)
\(96a^2x^2b^2 + 16axb^3 + b^4 -256a^3cx^2 – 256a^3dx – 256a^3e\)

Organizando, colocando em evidência, temos uma situação assim:

\((4ax + b)^4 = 96a^2x^2b^2 + 16axb^3 + b^4 -256a^3cx^2 – 256a^3dx – 256a^3e\)

Pronto, já temos quase a nossa “fórmula” para descobrir uma das raízes de uma equação de quarto grau por iterações.

$${{ x = {{-b – \sqrt[4]{ b^4 + 16a(b^3 – 16a^2d)x + 16a^2(6b^2 – 16ac)x^2 – 256a^3e }} \over {4a}} }}$$

Ai está, após rearranjarmos a expressão temos essa igualdade acima que é a fórmula convencional, dando um chute de 1 ou -1 no x e no x² e, por iterações, ou seja, pegar o resultado e inserí-lo novamente em x e x² teremos valores se aproximando da raiz (quando elas não forem complexas).

Transformação de Martinelli

Com a minha transformação para a equação quártica sem o termo cúbico evitamos denominadores para solucioná-la com o método de Descartes.

Como provar a transformação de Martinelli

É simples, basta pegar a fórmula por iterações e inserir em x a própria fórmula. Então teremos dentro do radical algo assim:

Primeiro a fórmula por iterações:

$${{ x = {{-b – \sqrt[4]{ b^4 + 16a(b^3 – 16a^2d)x + 16a^2(6b^2 – 16ac)x^2 – 256a^3e }} \over {4a}} }}$$

E agora como chegar na transformação de Martinelli:

$${{ 16a(b^3 – 16a^2d)[{{- b – x} \over {4a}}] }}$$
$${{ 4(b^3 – 16a^2d)[{{- b – x}}] }}$$
$${{ -4(b^3 – 16a^2d) }}$$
$${{ -4b(b^3 – 16a^2d) }}$$

Podemos já adicionar:

$${{ b^4 – 256a^3e }}$$

Por fim fazemos isso com:

$${{ 16a^2(6b^2-16ac)[{{-b – x} \over 4a}][{{-b – x} \over 4a}]}}$$

Temos no primeiro desenvolvimento:

$${{ 4a(6b^2-16ac)[{{-b – x}}][{{-b – x} \over 4a}]}}$$

Fazendo:

$${{ [-b(6b^2 – 16ac) – (6b^2 – 16ac)][-b – x] }}$$

$${{ b^2(6b^2 – 16ac) + 2b(6b^2 – 16ac) + (6b^2 – 16ac) }}$$

Então podemos formar uma equação quártica com as seguintes características:

$${{ ax^4 }}$$
$${{-(6b^2 – 16ac)x^2}}$$
$${{-(2b(6b^2 – 16ac) – 4(b^3 – 16a^2d))x}}$$
$${{-(b^4 – 256a^3e + b^2(6b^2-16ac) – 4b(b^3 – 16a^2d))}}$$

Aconselho que você defina o termo a como 1 (dividir toda a equação por a torna o termo a igual a 1).

Podemos usar o método de Descartes para solucionar esse tipo de equação. O método consiste em separar uma equação de grau 4 em duas de grau 2.

Atenção: Depois de resolver a equação com a transformação de Martinelli você terá que usar a seguinte fórmula para obter de fato as raízes: Ela é:

$${{ {{-b – \alpha} \over {4a}} }}$$

Sendo Alfa uma das raiz obtida pela separação da equação do quarto grau em duas de grau 2.

Veremos um exemplo disso depois.

Método de Descartes

Vamos resolver uma equação do quarto grau da forma:

$${{ ax^4 + cx^2 + dx + e = 0 }}$$

Para isso começamos com a seguinte igualdade:

$${{y^4 + qy^2 + ry + s = (y^2 + ky + m)(y^2 -ky + n) }}$$

Portanto, igualamos essa expressão com um o produto de dois trinômios que também é 0. Feito isso temos que:

$${{m + n – k^2 = q}}$$ e

$${{k(m – n) = r}}$$

e

$${{mn = s }}$$

Certo, sabendo dessas informações podemos adquirir mais informações. Por exemplo.

$${{ m + n – k^2 = q => n = k^2 + q – m }}$$
$${{k(n – m) = r => n – m = r/k => -m = r/k – n}}$$

Temos então a situação de:

$${{ 2n = k^2 + q + r/k }}$$

e

$${{2m = k^2 + q – r/k }}$$

Feito isso podemos obter a seguinte expressão sabendo que mn = s:

$${{(k^3 + qk + r)(k^3 + qk – r) = 4sk^2}}$$

E disso conseguimos uma equação do sexto grau que também é uma cúbica.

$${{k^6 + 2qk^4 + (q^2-4s)k^2 – r^2 = 0 }}$$

Exemplo – Exercício resolvido

$${{x^4 + 52x^3 + 944x^2 + 6848x + 15360 = 0 }}$$

Feito a transformação, temos:

$${{ x^4 – 1120x^2 + 7680x + 48384 = 0}}$$

Temos que:

$${{m + n – k^2 = – 1120}}$$

$${{k(n-m) = 7680}}$$

$${{mn = 48384}}$$

$${{(k^3 – 1120k + 7680)(k^3 – 1120k – 7680) = 193536k^2 }}$$

Temos então:

$${{ k^6 – 2240k^4 + 1060864k^2 – 58982400 = 0 }}$$

Onde suas raízes são: -40, -24, -8, 8, 24 e 40.

Vamos usar a raiz 8 positivo para finalizar nossa resolução pelo método de Descartes:

$${{ m + n – 64 = – 1120 }}$$

$${{8(n – m) = 7680 }}$$

$${{mn = 48384 }}$$

Sendo assim podemos saber m e n.

$${{ m = -1056 – n }}$$

$${{ n = – 48 }}$$

$${{ m = – 1008 }}$$

Agora podemos formar as duas equações do segundo grau:

$${{ y^2 + 8y – 1008 = 0 }}$$
$${{ y^2 – 8y – 48 = 0 }}$$

Agora usamos Bháskara para descobrir as raízes dessas equações de segundo grau e obtemos que:

raiz 1 = 28
raiz 2 = -36
raiz 3 = 12
raiz 4 = -4

Agora para sabermos mesmo as raízes da equação quártica dada como exemplo precisamos ainda passar esses números para a seguinte fórmula:

$${{ {- b – (raiz) \over {4a}} }}$$

Então fazemos:

$${{ {-52 – 28 \over {4}} => -20}}$$

$${{ {-52 + 36 \over {4}} => -4}}$$

$${{ {-52 – 12 \over {4}} => -16}}$$

$${{ {-52 + 4 \over {4}} => -12 }}$$


Encontre a equação da reta, perpendicular à reta

Encontre a equação da reta, perpendicular à reta de equação 3x+2y-1=0 e que passa pelo ponto (2,0)

Resposta da pergunta

Primeiro vamos obter o coeficiente angular da equação da reta conhecida:

3x + 2y + 1 = 0

y = (-3x – 1)/2

O coeficiente angular é -3/2. Como queremos saber o coeficiente angular da reta perpendicular a reta 3x+2y-1=0 temos então que obter o inverso do oposto do coeficiente angular -3/2. Temos então:

(3/2)^-1 => 2/3

2/3 é o coeficiente angular da reta que é perpendicular a reta no formato geral 3x+2y-1=0.

Iremos definir o termo independente dessa reta. Dessa forma:

y = (2/3)x + c

Como conhecemos o ponto P(2,0) podemos entender que:

0 = (2/3)(2) + c

c = -4/3

Temos então que a forma reduzida da reta perpendicular a reta 3x+2y-1=0 é:

y = (2/3)x – 4/3

Na forma geral temos:

(2/3)x -y -4/3 = 0

Eliminando os denominadores temos:

2x -3y – 4 = 0

Resposta: a reta é 2x – 3y – 4 = 0


Um capital de R$ 25.000,00 aplicado durante 9 meses

Um capital de R$ 25.000,00 aplicado durante 9 meses,rende juros de R$ 10.125,00.determine a taxa correspondente.

Resposta da pergunta

Vamos precisar utilizar a fórmula de juros simples.
Juros Simples:

J = P.i.n

10125 = 25000.9.i

i = 0,045

Ou 4,5% ao mês!


Equivalência de taxas de juros compostos

Equivalência de taxas de juros compostos

1° qual a taxa anual equivalente a 5% ao semestre?

2° qual a taxa mensal equivalente a 20% ao ano?

3° qual a taxa anual equivalente a 0,5% ao mês?

4° qual a taxa mensal equivalente a 12,62% ao semestre?

5° uma taxa diária de 1%, equivalente a que taxa mensal?

Resposta das perguntas

1° qual a taxa anual equivalente a 5% ao semestre?

1 + ia = (1 + 0,05)²
1 + ia = 1,1025
ia = 0,1025
10,25% ao ano.

2° qual a taxa mensal equivalente a 20% ao ano?

1 + 0,2 = (1 + im)^12
(1,2)^(1/12) = = 1 + im
1,015309471 = 1 + im
im = 0,015309471
im = 1,5309471% ao mês.

3° qual a taxa anual equivalente a 0,5% ao mês?

1 + ia = (1 + 0,005)^12
1 + ia = 1,061677812
ia = 0,061677812
6,1677812% ao ano.

4° qual a taxa mensal equivalente a 12,62% ao semestre?

1 + is = (1 + im)^6
1 + 0,1262 = (1 + im)^6
(1,1262)^(1/6) = 1 + im
1,020005673 = 1 + im
im = 0,020005673

Cerca de 20% ao mês.

5° uma taxa diária de 1%, equivalente a que taxa mensal?

1 + id = (1 + im)^30
1 + 0,01 = (1 + im)^30

(1,01)^(1/30) = 1 + im

im = 0,347848915

34,7848915% ao mês.


Uma pesquisa realizada com 1000 pessoas mostra a

Uma pesquisa realizada com 1000 pessoas mostra a preferência dos usuários quanto às redes
sociais A, B e C. Os dados da pesquisa são apresentados a seguir.
· 124 pessoas disseram que não utilizam nenhuma das três redes;
· 54 pessoas responderam que utilizam as três redes sociais A, B e C;
· 137 pessoas responderam que utilizam as redes A e B;
· 262 pessoas responderam que utilizam as redes A e C;
· 199 pessoas responderam que utilizam as redes B e C;
· 590 pessoas responderam que utilizam a rede A;
· 445 pessoas responderam que utilizam a rede C;
· 385 pessoas responderam que utilizam a rede B.
Qual é o número de pessoas que utilizam somente a rede A?

a. 162.
b. 227.
c. 245.
d. 369.
e. 536.

Resposta da pergunta

Diagrama de Venn 1000 pessoas

A pergunta é: Qual é o número de pessoas que utilizam somente a rede A?

Resposta: 245 pessoas.

Como saber se isso está certo?

Vamos somar tudo: 245 + 83 + 54 + 208 + 38 + 145 + 103 = 876

Não deu 1000 pois 124 pessoas disseram que não utilizam nenhuma das 3 redes logo: 1000 – 124 = 876.

Portanto nossa resposta está correta:

Resposta: 245 pessoas gostam da rede A exclusivamente


Paulo e Roberto Juntos tem 50 anos.

Paulo e Roberto Juntos tem 50 anos. a idade de Roberto diminuída da idade de Paulo é igual a 24 anos qual é a dos dois?

Resposta da pergunta

Vamos chamar de P e R as letras para Paulo e Roberto respectivamente.

O problema nos diz que Paulo e Roberto tem juntos 50 anos, então:

P + R = 50

Sabemos também que a idade de Roberto diminuída da idade de Paulo é igual a 24, então temos:

P – R = 24

Temos um sistema:

P + R = 50
P – R = 24

2P = 74

P = 74/2

P = 37

Se P = 37 então:

37 + R = 50

R = 50 – 37

R = 13

Resposta da pergunta: Roberto tem 13 anos e Paulo tem 37


Uma lojista comprou uma peça de roupa por R$45,00

Uma lojista comprou uma peça de roupa por R$45,00 E a vendeu por R$72,00. Qual foi o percentual de lucro sobre o preço da venda?

Resposta da pergunta

Temos que L = lucro, R = receita e C = custo. Então:

L = ?

R = 72

C = 45

Como L = R – C fazemos:

L = 72 – 45

L = 27

Agora basta usar uma regra de três simples e encontrar o percentual

27 – x
72 – 1

72x = 27

x = 27/72

x = 0,375 ou 37,5% de lucro!

Resposta da pergunta: 37,5% de lucro.


Determine a distância entre os pontos A e B

Determine a distância entre os pontos A e B nos seguintes casos: A(5,-1) e B(-3,10)

Resposta da pergunta

A(5,-1) e B(-3,10)

Poderíamos usar o teorema de Pitágoras, mas, formalmente fazemos:

D² = (Xb – Xa)² + (Yb – Ya)²

D² = (-3 – 5)² + (-10 + 1)²

D² = (-8)² + (-9)²

D² = 64 + 81

D = √145

Resposta: √145 é a distância entre o ponto A e o B


Determine a equação geral da reta que é perpendicular

Determine a equação geral da reta que é perpendicular a reta r: 2x -4y + 10 = 0 no seu ponto de abcissa 3.

Resposta da pergunta

O ponto é (3,0)

Como é perpendicular a reta 2x -4y + 10 = 0 então temos o oposto do coeficiente angular. Vejamos:

2x – 4y + 10 =

-y = (-2x – 10)/4

y = x/2 + 5/2

O coeficiente angular é 1/2 e o OPOSTO dele é (1/2)^-1 logo = 2.

Podemos agora igualar a equação da GA que é:

y – y1 = m(x – x1)

Sabemos y1 que é 0, sabemos o coeficiente angular que é 2 e sabemos o ponto da abcissa 3. Então fica:

y – 0 = 2(x – 3)

y – 0 = 2x – 6

0 = 2x – y – 6

Ou se preferir:

2x – y – 6 = 0

Esta é a equação geral da reta perpendicular a reta r: 2x -4y + 10 = 0 no seu ponto de abcissa 3.

Resposta: 2x – y – 6 = 0


Log_2 (x-5)+ log_2 (x+2) = log_2 8

Equações logaritmicas:

Log_2 (x-5)+ log_2 (x+2) = log_2 8

Resposta da pergunta

Como todas bases são iguais basta saber uma propriedade logarítmica:

Soma de logarítmos na mesma base é o mesmo que multiplicação, então temos:

log_2(x-5)(x+2) = log_2 8

Fazemos agora:

(x-5)(x+2) = 8

x² -3x – 10 = 8

x² -3x – 18 = 0

Aplicando Bháskara:

x1 = 6

e

x2 = -3

Percebemos que -3 não dá, pois se substituírmos teremos o primeiro logarítmo negativo (logarítmo de número negativo não existe). Então só nos resta o 6.

Log_2 (x-5)+ log_2 (x+2) = log_2 8

Log_2 ((6)-5)+ log_2 ((6)+2) = log_2 8

Log_2 1 + log_2 8 = log_2 8

0 + 3 = 3

3 = 3

Resposta: x é igual a 6


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