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2.6: Equações quadráticas

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    189267
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    Objetivos de
    • Resolva equações quadráticas por fatoração.
    • Resolva equações quadráticas pela propriedade da raiz quadrada.
    • Resolva equações quadráticas completando o quadrado.
    • Resolva equações quadráticas usando a fórmula quadrática.

    O monitor do computador à esquerda na Figura\(\PageIndex{1}\) é um modelo de\(23.6\) -polegadas e o da direita é um modelo de\(27\) -polegadas. Proporcionalmente, os monitores parecem muito parecidos. Se houver uma quantidade limitada de espaço e desejarmos o maior monitor possível, como decidimos qual deles escolher? Nesta seção, aprenderemos como resolver problemas como esse usando quatro métodos diferentes.

    Duas televisões lado a lado. A televisão direita é um pouco maior que a esquerda.
    Figura\(\PageIndex{1}\)

    Resolvendo equações quadráticas por fatoração

    Uma equação contendo um polinômio de segundo grau é chamada de equação quadrática. Por exemplo, equações como\(2x^2 +3x−1=0\) e\(x^2−4= 0\) são equações quadráticas. Eles são usados de inúmeras maneiras nas áreas de engenharia, arquitetura, finanças, ciências biológicas e, claro, matemática.

    Muitas vezes, o método mais fácil de resolver uma equação quadrática é fatorar. Fatorar significa encontrar expressões que podem ser multiplicadas juntas para dar a expressão em um lado da equação.

    Se uma equação quadrática puder ser fatorada, ela será escrita como um produto de termos lineares. A resolução por fatoração depende da propriedade do produto zero, que afirma que se\(a⋅b=0\), então\(a = 0\) ou\(b =0\), onde a e b são números reais ou expressões algébricas. Em outras palavras, se o produto de dois números ou duas expressões for igual a zero, um dos números ou uma das expressões deverá ser igual a zero porque zero multiplicado por qualquer coisa é igual a zero.

    A multiplicação dos fatores expande a equação para uma sequência de termos separados por sinais de mais ou menos. Então, nesse sentido, a operação de multiplicação desfaz a operação de fatoração. Por exemplo, expanda a expressão fatorada\((x−2)(x+3)\) multiplicando os dois fatores juntos.

    \[\begin{align*} (x-2)(x+3)&= x^2+3x-2x-6\\ &= x^2+x-6\\ \end{align*}\]

    O produto é uma expressão quadrática. Definido igual a zero,\(x^2+x−6= 0\) é uma equação quadrática. Se fôssemos fatorar a equação, recuperaríamos os fatores que multiplicamos.

    O processo de fatorar uma equação quadrática depende do coeficiente principal, seja ele\(1\) ou outro inteiro. Examinaremos as duas situações; mas primeiro, queremos confirmar que a equação está escrita na forma padrão\(ax^2+bx+c=0\), onde\(a\)\(b\), e\(c\) são números reais,\(a≠0\) e. A equação\(x^2 +x−6= 0\) está na forma padrão.

    Podemos usar a propriedade de produto zero para resolver equações quadráticas nas quais primeiro precisamos fatorar o maior fator comum (GCF) e para equações que também têm fórmulas de fatoração especiais, como a diferença dos quadrados, que veremos mais adiante nesta seção.

    PROPRIEDADE DE PRODUTO ZERO E EQUAÇÕES QUADRÁTICAS

    Os estados da propriedade de produto zero

    Se\(a⋅b=0\), então\(a=0\) ou\(b=0\),

    onde\(a\) e\(b\) são números reais ou expressões algébricas.

    Uma equação quadrática é uma equação contendo um polinômio de segundo grau; por exemplo

    \[ax^2+bx+c=0\]

    onde\(a\)\(b\), e\(c\) são números reais e, se\(a≠0\), estão na forma padrão.

    Resolvendo quadráticas com um coeficiente principal de\(1\)

    Na equação quadrática\(x^2 +x−6=0\), o coeficiente principal, ou o coeficiente de\(x^2\), é\(1\). Temos um método para fatorar equações quadráticas nesta forma.

    Como: Fatorar uma equação quadrática com o coeficiente principal de 1
    1. Encontre dois números cujo produto seja igual\(c\) e cuja soma seja igual\(b\).
    2. Use esses números para escrever dois fatores da forma\((x+k)\) ou\((x−k)\), onde k é um dos números encontrados na etapa 1. Use os números exatamente como estão. Em outras palavras, se os dois números forem\(1\) e\(−2\), os fatores são\((x+1)(x−2)\).
    3. Resolva usando a propriedade de produto zero definindo cada fator igual a zero e resolvendo para a variável.
    Exemplo\(\PageIndex{1}\): Solving a Quadratic with Leading Coefficient of \(1\)

    Fatore e resolva a equação:\(x^2+x−6=0\).

    Solução

    Para fatorar\(x^2 +x−6=0\), procuramos dois números cujo produto seja igual\(−6\) e cuja soma seja igual\(1\). Comece examinando os possíveis fatores de\(−6\).

    \[1⋅(−6) \nonumber \]

    \[(−6)⋅1 \nonumber \]

    \[2⋅(−3) \nonumber \]

    \[3⋅(−2) \nonumber \]

    O último par,\(3⋅(−2)\) somado a\(1\), então esses são os números. Observe que apenas um par de números funcionará. Em seguida, escreva os fatores.

    \[(x−2)(x+3)=0 \nonumber \]

    Para resolver essa equação, usamos a propriedade de produto zero. Defina cada fator igual a zero e resolva.

    \[\begin{align*} (x-2)(x+3)&= 0\\ (x-2)&= 0\\ x&= 2\\ (x+3)&= 0\\ x&= -3 \end{align*}\]

    As duas soluções são\(2\)\(−3\) e. Podemos ver como as soluções se relacionam com o gráfico na Figura\(\PageIndex{2}\). As soluções são as interceptações x de\(x^2 +x−6=0\).

    Plano coordenado com o eixo x variando de menos 5 a 5 e o eixo y variando de menos 7 a 7. A função x ao quadrado mais x menos seis é igual a zero é representada graficamente, com os interceptos x (-3,0) e (2,0), traçados também.
    Figura\(\PageIndex{2}\)
    Exercício\(\PageIndex{1}\)

    Fatore e resolva a equação quadrática:\(x^2−5x−6=0\).

    Resposta

    \((x−6)(x+1)=0\),\(x=6\),\(x=−1\)

    Exemplo\(\PageIndex{2}\): Solve the Quadratic Equation by Factoring

    Resolva a equação quadrática fatorando:\(x^2+8x+15=0\).

    Solução

    Encontre dois números cujo produto seja igual\(15\) e cuja soma seja igual\(8\). Liste os fatores de\(15\).

    \[1⋅15 \nonumber \]

    \[3⋅5 \nonumber \]

    \[(−1)⋅(−15) \nonumber \]

    \[(−3)⋅(−5) \nonumber \]

    Os números somados\(8\) são\(3\)\(5\) e. Em seguida, escreva os fatores, defina cada fator igual a zero e resolva.

    \[\begin{align*} (x+3)(x+5)&= 0\\ (x+3)&= 0\\ x&= -3\\ (x+5)&= 0\\ x&= -5 \end{align*}\]

    As soluções são\(−3\)\(−5\) e.

    Exercício\(\PageIndex{2}\)

    Resolva a equação quadrática fatorando:\(x^2−4x−21=0\).

    Resposta

    \((x−7)(x+3)=0\),\(x=7\),\(x=−3\)

    Exemplo\(\PageIndex{3}\): Using Zero-Product Property to Solve a Quadratic Equation

    Resolva a equação da diferença dos quadrados usando a propriedade de produto zero:\(x^2−9=0\).

    Solução

    Reconhecendo que a equação representa a diferença dos quadrados, podemos escrever os dois fatores tomando a raiz quadrada de cada termo, usando um sinal de menos como operador em um fator e um sinal de mais como operador no outro. Resolva usando a propriedade de fator zero.

    \[\begin{align*} x^2-9&= 0\\ (x-3)(x+3)&= 0\\ x-3&= 0\\ x&= 3\\ (x+3)&= 0\\ x&= -3 \end{align*}\]

    As soluções são\(3\)\(−3\) e.

    Exercício\(\PageIndex{3}\)

    Resolva fatorando:\(x^2−25=0\).

    Resposta

    \((x+5)(x−5)=0, x=−5, x=5\)

    Fatorando e resolvendo uma equação quadrática de ordem superior

    Quando o coeficiente principal não é\(1\), fatoramos uma equação quadrática usando o método chamado agrupamento, que requer quatro termos.

    Agrupamento: Etapas para fatorar equações quadráticas

    Com a equação na forma padrão, vamos revisar os procedimentos de agrupamento

    1. Com o quadrático na forma padrão\(ax^2+bx+c=0\), multiplique\(a⋅c\).
    2. Encontre dois números cujo produto seja igual a ac e cuja soma seja igual\(b\).
    3. Reescreva a equação substituindo o\(bx\) termo por dois termos usando os números encontrados na etapa\(1\) como coeficientes de\(x\).
    4. Fator os dois primeiros termos e depois fatore os dois últimos termos. As expressões entre parênteses devem ser exatamente as mesmas para usar o agrupamento.
    5. Considere a expressão entre parênteses.
    6. Defina as expressões como iguais a zero e resolva a variável.
    Exemplo\(\PageIndex{4}\): Solving a Quadratic Equation Using Grouping

    Use o agrupamento para fatorar e resolver a equação quadrática:\(4x^2+15x+9=0\).

    Solução

    Primeiro, multiplique\(ac:4(9)=36\). Em seguida, liste os fatores de\(36\).

    \[1⋅36 \nonumber\]

    \[2⋅18 \nonumber\]

    \[3⋅12 \nonumber\]

    \[4⋅9 \nonumber\]

    \[6⋅6 \nonumber\]

    O único par de fatores que somam\(15\) é\(3+12\). Reescreva a equação substituindo o termo b\(15x\),, por dois termos usando\(3\) e\(12\) como coeficientes de\(x\). Fator os dois primeiros termos e depois fatore os dois últimos termos.

    \[\begin{align*} 4x^2+3x+12x+9&= 0\\ x(4x+3)+3(4x+3)&= 0\\ (4x+3)(x+3)&= 0 \qquad \text{Solve using the zero-product property}\\ (4x+3)&= 3\\ x&= -\dfrac{3}{4}\\ (x+3)&= 0\\ x&= -3 \end{align*}\]

    As soluções são\(−\dfrac{3}{4}\),\(−3\) e. Veja a Figura\(\PageIndex{3}\).

    Plano coordenado com o eixo x variando de menos 6 a 2 com todas as outras marcas de verificação rotuladas e o eixo y variando de menos 6 a 2 com cada marca de escala numerada. A equação: quatro x ao quadrado mais quinze x mais nove também é representada graficamente com seus interceptos x: (-3/4,0) e (-3,0) plotados também.
    Figura\(\PageIndex{3}\)
    Exercício\(\PageIndex{4}\)

    Resolva usando fatoração por agrupamento:\(12x^2+11x+2=0\).

    Resposta

    \((3x+2)(4x+1)=0\),\(x=−\dfrac{2}{3}\),\(x=−\dfrac{1}{4}\)

    Exemplo\(\PageIndex{5}\): Solving a Higher Degree Quadratic Equation by Factoring

    Resolva a equação fatorando:\(−3x^3−5x^2−2x=0\).

    Solução

    Essa equação não parece quadrática, pois a maior potência não é\(3\)\(2\). Lembre-se de que a primeira coisa que queremos fazer ao resolver qualquer equação é considerar o GCF, se houver. E isso acontece aqui. Podemos considerar todos os termos e, em seguida, prosseguir com o agrupamento.\(−x\)

    \ [\ begin {align*}
    -3x^3-5x^2-2x&= 0\\
    -x (3x^2+5x+2) &= 0\\
    -x (3x^2+3x+2x+2) &= 0\ qquad\ text {Use o agrupamento na expressão entre parênteses}\\
    -x [3x (x+1) +2 (x+1)] &= 0\\
    -x (3x+2) (x+1) &= 0\
    \\ text {Agora, usamos a propriedade do produto zero. Observe que temos três fatores.} \\
    -x&= 0\\
    x&= 0\\
    3x+2&= 0\\
    x&= -\ dfrac {2} {3}\\
    x+1&= 0\\
    x&= -1
    \ end {align*}\]

    As soluções são\(0\)\(−\dfrac{2}{3}\),\(−1\) e.

    Exercício\(\PageIndex{5}\)

    Resolva fatorando:\(x^3+11x^2+10x=0\).

    Resposta

    \(x=0, x=−10, x=−1\)

    Usando a propriedade de raiz quadrada

    Quando não há um termo linear na equação, outro método para resolver uma equação quadrática é usando a propriedade raiz quadrada, na qual isolamos o\(x^2\) termo e pegamos a raiz quadrada do número do outro lado do sinal de igual. Lembre-se de que às vezes podemos ter que manipular a equação para isolar o\(x^2\) termo para que a propriedade da raiz quadrada possa ser usada.

    A PROPRIEDADE DA RAIZ QUADRADA

    Com o\(x^2\) termo isolado, a propriedade da raiz quadrada afirma que:

    se\(x^2=k\), então\(x=±\sqrt{k}\)

    onde\(k\) é um número real diferente de zero.

    Como fazer: Dada uma equação quadrática com um\(x^2\) term but no \(x\) term, use the square root property to solve it
    1. Isole o\(x^2\) termo em um lado do sinal de igual.
    2. Pegue a raiz quadrada dos dois lados da equação, colocando um\(±\) sinal antes da expressão no lado oposto ao termo quadrado.
    3. Simplifique os números na lateral com o\(±\) sinal.
    Exemplo\(\PageIndex{6}\): Solving a Simple Quadratic Equation Using the Square Root Property

    Resolva a quadrática usando a propriedade de raiz quadrada:\(x^2=8\).

    Solução

    Pegue a raiz quadrada dos dois lados e depois simplifique o radical. Lembre-se de usar um\(±\) sinal antes do símbolo radical.

    \[\begin{align*} x^2&= 8\\ x&= \pm \sqrt{8}\\ &= \pm 2\sqrt{2} \end{align*}\]

    As soluções são\(2\sqrt{2}\),\(-2\sqrt{2}\)

    Exemplo\(\PageIndex{7}\): Solving a Quadratic Equation Using the Square Root Property

    Resolva a equação quadrática:\(4x^2+1=7\).

    Solução

    Primeiro, isole o\(x^2\) termo. Em seguida, pegue a raiz quadrada dos dois lados.

    \[\begin{align*} 4x^2+1&= 7\\ 4x^2&= 6\\ x^2&= \dfrac{6}{4}\\ x&= \pm \dfrac{\sqrt{6}}{2} \end{align*}\]

    As soluções são\(\dfrac{\sqrt{6}}{2}\),\(-\dfrac{\sqrt{6}}{2}\) e.

    Exercício\(\PageIndex{6}\)

    Resolva a equação quadrática usando a propriedade da raiz quadrada:\(3{(x−4)}^2=15\).

    Resposta

    \(x=4±\sqrt{5}\)

    Completando a Praça

    Nem todas as equações quadráticas podem ser fatoradas ou resolvidas em sua forma original usando a propriedade raiz quadrada. Nesses casos, podemos usar um método para resolver uma equação quadrática conhecida como completar o quadrado. Usando esse método, adicionamos ou subtraímos termos em ambos os lados da equação até termos um trinômio quadrado perfeito em um lado do sinal de igual. Em seguida, aplicamos a propriedade raiz quadrada. Para completar o quadrado, o coeficiente principal,\(a\), deve ser igual\(1\). Se isso não acontecer, divida a equação inteira por\(a\). Em seguida, podemos usar os procedimentos a seguir para resolver uma equação quadrática completando o quadrado.

    Usaremos o exemplo\(x^2+4x+1=0\) para ilustrar cada etapa.

    Dada uma equação quadrática que não pode ser fatorada, e com\(a=1\), first add or subtract the constant term to the right sign of the equal sign.

    \ [\ begin {align*}
    x^2+4x+1&= 0\\
    x^2+4x&= -1\ qquad\ text {Multiplique o termo b}\ text {por}\ dfrac {1} {2}\ text {e quadre-o.} \\
    \ dfrac {1} {2} (4) &= 2\\
    2^2&= 4\ qquad\ text {Add}\ left ({\ dfrac {1} {2}}\ right) ^2\ text {em ambos os lados do sinal de igual e simplifique o lado direito. Temos}\\
    x^2+4x+4&= -1+4\\
    x^2+4x+4&= 3\ qquad\ text {O lado esquerdo da equação agora pode ser fatorado como um quadrado perfeito.} \\
    {(x+2)} ^2&=3\\
    \ sqrt {{(x+2)} ^2} &=\ pm\ sqrt {3}\ qquad\ text {Use a propriedade da raiz quadrada e resolva.} \\
    \ sqrt {{(x+2)} ^2} &=\ pm\ sqrt {3}\\
    x+2&=\ pm\ sqrt {3}\\
    x&= -2\ pm\ sqrt {3}
    \ end {align*}\]

    As soluções são\(−2+\sqrt{3}\),\(−2−\sqrt{3}\) e.

    Exemplo\(\PageIndex{8}\): Solving a Quadratic by Completing the Square

    Resolva a equação quadrática completando o quadrado:\(x^2−3x−5=0\).

    Solução

    Primeiro, mova o termo constante para o lado direito do sinal de igual.

    \ [\ begin {align*}
    x^2-3x&= 5\ qquad\ text {Então, pegue}\ dfrac {1} {2}\ text {do termo b e coloque-o ao quadrado.} \\
    \ dfrac {1} {2} (-3) &= -\ dfrac {3} {2}\\
    {\ left (-\ dfrac {3} {2}\ direita)} ^2=\ dfrac {9} {4}\
    x^2-3x+ {\ left (-\ dfrac {3} {2}\ direita)} ^2&= 5+ {\ left (-\ dfrac {3} {2}\ right)} ^2\ qquad\ text {Adicione o resultado aos dois lados do sinal de igual.} \\
    x^2-3x+\ dfrac {9} {4} &= 5+\ dfrac {9} {4}\
    \ text {Considere o lado esquerdo como um quadrado perfeito e simplifique o lado direito.} \\
    {\ left (x-\ dfrac {3} {2}\ right)} ^2&=\ dfrac {29} {4}\\
    (x-\ dfrac {3} {2}) &=\ pm\ dfrac {\ sqrt {29}} {2}\ qquad\ text {Use a propriedade da raiz quadrada e resolva.} \\
    x&=\ dfrac {3} {2}\ pm\ dfrac {\ sqrt {29}} {2}\
    \ end {align*}\]

    As soluções são\(\dfrac{3}{2}+\dfrac{\sqrt{29}}{2}\), e\(\dfrac{3}{2}-\dfrac{\sqrt{29}}{2}\)

    Exercício\(\PageIndex{7}\)

    Resolva completando o quadrado:\(x^2−6x=13\).

    Resposta

    \(x=3±\sqrt{22}\)

    Usando a fórmula quadrática

    O quarto método para resolver uma equação quadrática é usando a fórmula quadrática, uma fórmula que resolverá todas as equações quadráticas. Embora a fórmula quadrática funcione em qualquer equação quadrática na forma padrão, é fácil cometer erros ao substituir os valores na fórmula. Preste muita atenção ao substituir e use parênteses ao inserir um número negativo.

    Podemos derivar a fórmula quadrática completando o quadrado. Vamos assumir que o coeficiente principal é positivo; se for negativo, podemos multiplicar a equação por\(−1\) e obter um positivo a. Dado\(ax^2+bx+c=0, a≠0\), completaremos o quadrado da seguinte forma:

    Primeiro, mova o termo constante para o lado direito do sinal de igual:

    \[ax^2+bx=−c \nonumber \]

    Como queremos que o coeficiente principal seja igual\(1\), divida por\(a\):

    \[x^2+\dfrac{b}{a}x=−\dfrac{c}{a} \nonumber \]

    Em seguida, encontre\(\dfrac{1}{2}\) o termo intermediário e adicione\({(\dfrac{1}{2}\dfrac{b}{a})}^2=\dfrac{b^2}{4a^2}\) aos dois lados do sinal de igual:

    \[x^2+\dfrac{b}{a}x+\dfrac{b^2}{4a^2}=\dfrac{b^2}{4a^2}-\dfrac{c}{a} \nonumber \]

    Em seguida, escreva o lado esquerdo como um quadrado perfeito. Encontre o denominador comum do lado direito e escreva-o como uma única fração:

    \[{(x+\dfrac{b}{2a})}^2=\dfrac{b^2-4ac}{4a^2} \nonumber \]

    Agora, use a propriedade de raiz quadrada, que fornece

    \[x+\dfrac{b}{2a}=±\sqrt{\dfrac{b^2-4ac}{4a^2}} \nonumber \]

    \[x+\dfrac{b}{2a}=\dfrac{±\sqrt{b^2-4ac}}{2a} \nonumber \]

    Finalmente, adicione\(-\dfrac{b}{2a}\) os dois lados da equação e combine os termos no lado direito. Assim,

    \[x=\dfrac{-b±\sqrt{b^2-4ac}}{2a} \nonumber \]

    A FÓRMULA QUADRÁTICA

    Escrita na forma padrão\(ax^2+bx+c=0\), qualquer equação quadrática pode ser resolvida usando a fórmula quadrática:

    \[x=\dfrac{-b±\sqrt{b^2-4ac}}{2a}\]

    onde\(a\)\(b\), e\(c\) são números reais\(a≠0\) e.

    Como

    Dada uma equação quadrática, resolva-a usando a fórmula quadrática

    1. Certifique-se de que a equação esteja na forma padrão:\(ax^2+bx+c=0\).
    2. Anote os valores dos coeficientes e do termo constante\(a\)\(b\),,\(c\) e.
    3. Substitua cuidadosamente os valores anotados na etapa 2 na equação. Para evitar erros desnecessários, use parênteses ao redor de cada entrada de número na fórmula.
    4. Calcule e resolva.
    Exemplo\(\PageIndex{9}\): Solve the Quadratic Equation Using the Quadratic Formula

    Resolva a equação quadrática:\(x^2+5x+1=0\).

    Solução

    Identifique os coeficientes:\(a=1,b=5,c=1\). Em seguida, use a fórmula quadrática.

    \[\begin{align*} x&= \dfrac{-(5) \pm \sqrt{(5)^2-4(1)(1)}}{2(1)}\\ &= \dfrac{-5 \pm \sqrt{25-4}}{2}\\ &= \dfrac{-5 \pm \sqrt{21}}{2} \end{align*}\]

    Exemplo\(\PageIndex{10}\): Solving a Quadratic Equation with the Quadratic Formula

    Use a fórmula quadrática para resolver\(x^2+x+2=0\).

    Solução

    Primeiro, identificamos os coeficientes:\(a=1\)\(b=1\),\(c=2\) e.

    Substitua esses valores na fórmula quadrática.

    \[\begin{align*} x&= \dfrac{-b \pm \sqrt{b^2-4ac}}{2a}\\ &= \dfrac{-(1) \pm \sqrt{(1)^2-4(1)(2)}}{2(1)}\\ &= \dfrac{-1 \pm \sqrt{1-8}}{2}\\ &= \dfrac{-1 \pm \sqrt{-7}}{2}\\ &= \dfrac{-1 \pm i\sqrt{7}}{2} \end{align*}\]

    Exercício\(\PageIndex{8}\)

    Resolva a equação quadrática usando a fórmula quadrática:\(9x^2+3x−2=0\).

    Resposta

    \(x=-\dfrac{2}{3},x=\dfrac{1}{3}\)

    O discriminante

    A fórmula quadrática não apenas gera as soluções para uma equação quadrática, ela nos fala sobre a natureza das soluções quando consideramos o discriminante, ou a expressão sob o radical\(b^2−4ac\). O discriminante nos diz se as soluções são números reais ou números complexos e quantas soluções de cada tipo esperar. A tabela\(\PageIndex{1}\) relaciona o valor do discriminante às soluções de uma equação quadrática.

    Tabela\(\PageIndex{1}\)
    Valor do discriminante Resultados
    \(b^2−4ac=0\) Uma solução racional (solução dupla)
    \(b^2−4ac>0\), quadrado perfeito Duas soluções racionais
    \(b^2−4ac>0\), não é um quadrado perfeito Duas soluções irracionais
    \(b^2−4ac<0\) Duas soluções complexas
    O DISCRIMINANTE

    Para\(ax^2+bx+c=0\), onde\(a\),\(b\), e\(c\) são números reais, o discriminante é a expressão sob o radical na fórmula quadrática:\(b^2−4ac\). Ele nos diz se as soluções são números reais ou números complexos e quantas soluções de cada tipo esperar.

    Exemplo\(\PageIndex{11}\): Using the Discriminant to Find the Nature of the Solutions to a Quadratic Equation

    Use o discriminante para encontrar a natureza das soluções para as seguintes equações quadráticas:

    1. \(x^2+4x+4=0\)
    2. \(8x^2+14x+3=0\)
    3. \(3x^2−5x−2=0\)
    4. \(3x^2−10x+15=0\)

    Solução

    Calcule o discriminante\(b^2−4ac\) para cada equação e indique o tipo de solução esperado.

    uma.

    \(x^2+4x+4=0\)

    \(b^2-4ac={(4)}^2-4(1)(4)=0\)Haverá uma solução dupla racional.

    b.

    \(8x^2+14x+3=0\)

    \(b^2-4ac={(14)}^2-4(8)(3)=100\)Como\(100\) é um quadrado perfeito, haverá duas soluções racionais.

    c.

    \(3x^2−5x−2=0\)

    \(b^2-4ac={(-5)}^2-4(3)(-2)=49\)Como\(49\) é um quadrado perfeito, haverá duas soluções racionais.

    d.

    \(3x^2−10x+15=0\)

    \(b^2-4ac={(-10)}^2-4(3)(15)=-80\)Haverá duas soluções complexas.

    Usando o teorema de Pitágoras

    Uma das fórmulas mais famosas da matemática é o Teorema de Pitágoras. É baseado em um triângulo reto e afirma a relação entre os comprimentos dos lados como\(a^2+b^2=c^2\), onde\(a\) e\(b\) se refere às pernas de um triângulo reto adjacente ao\(90°\) ângulo, e\(c\) se refere à hipotenusa. Tem usos imensuráveis em arquitetura, engenharia, ciências, geometria, trigonometria e álgebra, e em aplicações diárias.

    Usamos o Teorema de Pitágoras para resolver o comprimento de um lado de um triângulo quando temos os comprimentos dos outros dois. Como cada um dos termos é quadrado no teorema, quando estamos resolvendo um lado de um triângulo, temos uma equação quadrática. Podemos usar os métodos para resolver equações quadráticas que aprendemos nesta seção para resolver o lado ausente.

    O teorema de Pitágoras é dado como

    \[a^2+b^2=c^2\]

    onde\(a\) e\(b\) se refere às pernas de um triângulo reto adjacente ao\(90°\) ângulo, e\(c\) se refere à hipotenusa, conforme mostrado em.

    Triângulo reto com a base rotulada: a, a altura marcada: b e a hipotenusa rotulada: c
    Figura\(\PageIndex{4}\)
    Exemplo\(\PageIndex{12}\): Finding the Length of the Missing Side of a Right Triangle

    Encontre o comprimento do lado ausente do triângulo direito na Figura\(\PageIndex{5}\).

    Triângulo reto com a base marcada: a, a altura marcada: 4 e a hipotenusa marcada como 12.
    Figura\(\PageIndex{5}\)

    Solução

    Como temos as medidas do lado\(b\) e da hipotenusa, o lado que falta é\(a\).

    \[\begin{align*} a^2+b^2&= c^2\\ a^2+{(4)}^2&= {(12)}^2\\ a^2+16&= 144\\ a^2&= 128\\ a&= \sqrt{128}\\ &= 8\sqrt{2} \end{align*}\]

    Exercício\(\PageIndex{9}\)

    Use o Teorema de Pitágoras para resolver o problema do triângulo reto: a perna a mede 4 unidades, a perna b mede 3 unidades. Encontre o comprimento da hipotenusa.

    Resposta

    \(5\)unidades

    Mídia

    Acesse esses recursos on-line para obter instruções e práticas adicionais com equações quadráticas.

    1. Resolvendo equações quadráticas por fatoração
    2. A propriedade de produto zero
    3. Completando a Praça
    4. Fórmula quadrática com duas soluções racionais
    5. Comprimento de uma perna de um triângulo reto

    Equações-chave

    fórmula quadrática \(x=\dfrac{−b±\sqrt{b^2-4ac}}{2a}\)

    Conceitos-chave

    • Muitas equações quadráticas podem ser resolvidas fatorando quando a equação tem um coeficiente inicial de\(1\) ou se a equação é uma diferença de quadrados. A propriedade do fator zero é então usada para encontrar soluções. Veja exemplo, exemplo e exemplo.
    • Muitas equações quadráticas com um coeficiente principal diferente de\(1\) podem ser resolvidas por fatoração usando o método de agrupamento. Veja o exemplo e o exemplo.
    • Outro método para resolver o quadrático é a propriedade da raiz quadrada. A variável é quadrada. Isolamos o termo quadrado e pegamos a raiz quadrada de ambos os lados da equação. A solução produzirá uma solução positiva e negativa. Veja o exemplo e o exemplo.
    • Completar o quadrado é um método de resolver equações quadráticas quando a equação não pode ser fatorada. Veja o exemplo.
    • Um método altamente confiável para resolver equações quadráticas é a fórmula quadrática, com base nos coeficientes e no termo constante na equação. Veja o exemplo.
    • O discriminante é usado para indicar a natureza das raízes que a equação quadrática produzirá: reais ou complexas, racionais ou irracionais e quantas de cada uma. Veja o exemplo.
    • O Teorema de Pitágoras, entre os teoremas mais famosos da história, é usado para resolver problemas do triângulo reto e tem aplicações em vários campos. Resolver o comprimento de um lado de um triângulo reto requer a resolução de uma equação quadrática. Veja o exemplo.