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Crescimento multiplicativo: reconstrução e limites

2ª série · Ensino Médio diurno · Espírito SantoPercurso edumaterial

O que vais aprender

  • Reconstruir uma quantidade inicial a partir de uma variação exponencial.
  • Decidir o primeiro instante inteiro que satisfaz uma meta.

Antes de começar

  • Operações com racionais, leitura de grandezas e equações elementares.

O que precisa ser preservado

Uma diferença constante caracteriza um crescimento aditivo; um quociente constante entre valores em instantes igualmente espaçados caracteriza um crescimento multiplicativo. Se a quantidade inicial é C e o fator por etapa é q, o modelo é C·qⁿ. O instante zero já contém C: não se conta como uma multiplicação. Reconstruir C exige desfazer todas as etapas transcorridas, não apenas a última.

O aumento entre as etapas n e n+1 é C·qⁿ(q−1). Conhecer esse aumento pode permitir recuperar C mesmo sem conhecer diretamente o total em nenhum desses instantes. No decaimento, a quantidade perdida e a quantidade restante são grandezas distintas. Um modelo de meia-vida usa fator 0,5 sobre a quantidade que resta em cada etapa, e não sobre a quantidade inicial em todas elas.

Uma meta em etapas inteiras exige testar a fronteira. Se uma desigualdade produz um instante real entre dois inteiros, a primeira etapa admissível depende do sentido da desigualdade e de o limite ser inclusivo. Confira o valor escolhido e o anterior. O modelo só vale no intervalo e nas condições declaradas: uma população não continua crescendo sem limites apenas porque uma expressão exponencial foi escrita.

Fator por etapa
Razão entre valores de instantes consecutivos igualmente espaçados.

Organize e confira

  1. Determine se os dados representam total, aumento ou quantidade perdida.
  2. Reconstrua a base inicial por inversão das potências.
  3. Teste a meta no instante candidato e no anterior.

Um caso com dados próprios

Uma cultura dobra por etapa. Entre as etapas três e quatro, aumenta 96 unidades. Qual era o total inicial e em qual etapa alcança pela primeira vez 100 unidades?

  1. O aumento é C·2³(2−1)=8C; logo C=12.
  2. Na etapa três há 96, ainda abaixo de 100. Na etapa quatro há 192.

Inicial: 12 unidades; primeira etapa admissível: quatro.

Analise o erro

O aumento 96 é o valor inicial.

O aumento entre essas etapas é oito vezes o valor inicial.

A diferença entre totais consecutivos também contém uma potência.

  • Reconstruir uma quantidade inicial a partir de uma variação exponencial.
  • Decidir o primeiro instante inteiro que satisfaz uma meta.
Barras crescentes com valores 12, 24, 48, 96 e 192; uma linha tracejada assinala a meta de 100 entre as duas últimas.
Crescimento multiplicativo: reconstrução e limites

Verifica agora

  1. Ver a ilustração

    Uma cultura dobra por etapa. Entre as etapas dois e três, aumenta 60 unidades. Qual era o total na etapa zero? Informe somente o número solicitado.

    Ver solução explicada

    Resposta: 15

    O aumento é 4C, portanto C=60/4=15.

  2. Ver a ilustração

    Uma amostra perde metade a cada quatro dias. Após doze dias restam 10 mg. Quantos mg foram perdidos somente nos primeiros quatro dias? Informe somente o número solicitado.

    Ver solução explicada

    Resposta: 40

    Doze dias são três intervalos; inicialmente havia 10·8=80 mg. A primeira perda é 40 mg.

  3. Ver a ilustração

    Um modelo começa com 7 unidades e triplica por etapa inteira. Qual a primeira etapa com pelo menos 200 unidades? Informe somente o número solicitado.

    Ver solução explicada

    Resposta: 4

    Na etapa três há 189; na quatro há 567. A etapa três não satisfaz a meta.

  4. Ver a ilustração

    Uma amostra começa com 240 mg e perde metade por intervalo. Qual é o primeiro intervalo inteiro ao fim do qual restam menos de 20 mg? Informe somente o número solicitado.

    Ver solução explicada

    Resposta: 4

    Após três intervalos restam 30; após quatro, 15. A condição é estrita.

Alinhamento curricular e fontes

Continua por este corredor

Praticar isto: Investigar variação exponencialPraticar isto: Reconstruir modelos de meia-vidaPraticar isto: Decidir o primeiro instante admissívelPG: soma acumulada e orçamento finitoEscalas logarítmicas: referência, domínio e comparação