Aceitamos que em R, estão definidas duas leis de composição interna:
Adição (Soma):
Para todo número real a e b temos que a + b também é um número real.
Multiplicação (Produto):
Para todo número real a e b temos que a
· b também é um número real.
A adição e a multiplicação de números reais satisfazem os seguintes axiomas:
Cálculo Diferencial em R
Propriedade 1.1.
Para todos os números reais a, b, c temos as seguintes propriedades :
1. Os elementos neutro, inverso aditivo e multiplicativo, são únicos.
2. a = ¡(¡a).¡1)¡1
3. Se a =60 então a =(a.
4. a:0=0:a =0.
5. ¡a =(¡1):a.
6. a:(¡b)=(¡a):b = ¡(a:b) 7.
(¡a):(¡b)= a:b 8.
a + c = b + c se, e somente se a = b.
9. Se a:c = b:c e c 60, então a = b.
10. a:b =0 se, e somente se a =0 ou b =0.
11. a= b2 se, e somente se a = b ou a = ¡b.
Demonstração.
(2) Pelo Axioma A4, tem-se que:
a . R existe ¡a .
R que satisfaz a igualdade a + (¡a)=(¡a)+ a =0.
Assim para todo (¡a) .
R existe ¡(¡a) .
R que satisfaz a igualdade (¡a)+(¡(¡a)) = (¡(¡a)) + (¡a)=0.
Então a +(¡a)+(¡(¡a)) = (¡(¡a)) + a +(¡a); isto é a = ¡(¡a).
Demonstração.
(4)
a:0= a(0 + 0); pois 0=0+0 Logo, pelo Axioma D1 segue que a:0= a
· (0+0) = a:0+ a:0, então a:0=0 .
Demonstração.
(5)
a +(¡1)a =1:a +(¡1):a isto de a =1:a = [1 + (¡1)]:a distributividade = 0 [1+(¡1)] = 0 e a:0=0
então, aplicando o Axioma A4 para a, segue (¡1)a = ¡a .
Demonstração.
Demonstração.
(10) Suponhamos que a =0 ou b =0.
Então pela Propriedade (1.1)-(4) segue que a:b =0.
Por outro lado, suponha.
¡1 ¡1
Suponhamos que a:b =0 e que a 6¡1(a:b)= a:0=0, isto é (a:a):b =1:b =0;
=0.
Então a
logo b =0.
De modo análogo, suponha que b 6¤
=0.
Logo a =0.
Definição 1.1.
A diferença e o quociente de dois números reais é definido por:
Demonstração.
(1)
Sendo a e b números reais, então a - b é um número real.
Logo existe seu oposto aditivo ¡(a - b).
Assim (a - b)+(¡(a - b)) = 0.
Pela Definição (1.1) segue-se:
(a - b) - (a - b)=0 ou a +(¡b) - (a - b)=0 (1.1)
Cálculo Diferencial em R 7
Por outro lado, ¡(b - a) é um número real, logo existe seu inverso aditivo ¡[¡(b - a)], logo ¡(b¡a)+ f¡[¡(b¡a)]} =0.
Assim pela Propriedade (1.1)-(2) temos que:
¡(b¡a)+(b¡a)=0 então
¡(b - a)+ b +(¡a)=0 (1.2)
De (1.1) e (1.2) temos que (a +(¡b) - (a - b)) + (¡(b - a)+ b +(¡a)) = 0, isto é ¡(a - b)+(¡(b - a)) = 0; donde pela Propriedade (1.1)-(8) do oposto aditivo de (a - b) resulta que ¡(b - a)) = (a - b).
.
Demonstração.
(6) Sejam a 6
=0 e ax + b = c, então pela Propriedade (1.2)-(2) concluímos que ax = c - b.
Pelo oposto multiplicativo do número a 6¡1(ax)= a¡1(c - b) e, pelo Axioma P3
=0 temos a
c - b
e Definição (1.1)-(2) resulta x = .
a
Demonstração.
(2) -( 5) Exercício para o leitor.
Exemplo 1.1.
253 1
Emprestei os dos dos de um dinheiro que tinha e ainda tenho de um de milhão de
365 5
reais.
Que quantidade de dinheiro emprestei ? Solução.
O significado matemático das palavras "dos", "das", "do", "de"em matemática, podemos entender como se se tratar de uma multiplicação.
253 1
Suponha que tinha x reais.
Emprestei ()()()x, logo tenho ()(1000, 000).
Assim:
x ¡
3655
2531 12
()()()x = ()(1000, 000) .
x - x = 200, 000 .
x = 200, 000 .
x = 300, 000.
365533
Portanto, tinha 300, 000 reais e emprestei R$100, 000.
Exemplo 1.2.
Ao chegar em minha casa encontrei várias aranhas e baratas, depois de matar estes 16 insetos contei o número de patas e observei que eram 108.
Calcular, quantas baratas e aranhas encontrei ao chegar em casa.
Solução.
É suficiente sabermos o número de patas que cada inseto possui, e em seguida analisar os dados e o que se pede no problema.
Suponha, que existam b baratas e (16 - b) aranhas.
Como, cada barata tem 6 patas e cada aranha tem 8 patas, temos que:
6b +8:(16 - b) = 108.
Logo b = 10.
Portanto, o total de baratas que encontrei foram 10 e as aranhas totalizaram seis.
Exemplo 1.3.
Um fabricante de latas, deseja fabricar uma lata em forma de cilindro circular reto com 10cm de raio e 6283, 2 cm3 da capacidade.
Determine sua altura.
Solução.
Sabemos que o volume V , do cilindro circular reto de raio r e altura h é dado pela fór