Razão e proporção

Razão e proporção são conceitos utilizados para comparar quantidades e estabelecer relações entre elas. Eles aparecem em muitas situações do cotidiano e também servem de base para outros conteúdos da Matemática, como proporcionalidade, regra de três, porcentagem, escalas e taxas.

Nesta postagem, vamos começar entendendo o significado de uma razão. Depois, veremos como identificar razões equivalentes, compreender uma proporção e utilizar suas propriedades na resolução de problemas.

Habilidade da BNCC EM13MAT314 — Resolver e elaborar problemas que envolvem grandezas determinadas pela razão ou pelo produto de outras, como velocidade, densidade demográfica, energia elétrica, entre outras.

1. O que é uma razão?

Imagine uma turma formada por 12 meninas e 8 meninos.

Podemos simplesmente informar essas duas quantidades, mas também podemos querer compará-las. Uma maneira de fazer isso é dividir uma quantidade pela outra.

A razão entre o número de meninas e o número de meninos é:

12 : 8

ou, na forma de fração,

12 8

Essa razão pode ser simplificada. Como 12 e 8 são divisíveis por 4, dividimos os dois termos por 4:

12 ÷ 4 = 3
8 ÷ 4 = 2

Portanto:

12 : 8 = 3 : 2

Isso significa que a relação entre o número de meninas e o número de meninos é de 3 para 2.

É importante perceber que 3 : 2 não significa que existam apenas 3 meninas e 2 meninos na turma. A razão está descrevendo a relação entre as quantidades. Para cada grupo de 3 meninas, temos proporcionalmente um grupo de 2 meninos.

A ordem dos termos importa

Agora vamos inverter a comparação.

A razão entre o número de meninos e meninas é:

8 : 12

Simplificando por 4:

8 ÷ 4 = 2
12 ÷ 4 = 3

Assim:

8 : 12 = 2 : 3

Observe:

meninas : meninos = 3 : 2
meninos : meninas = 2 : 3

As duas razões utilizam as mesmas quantidades, mas possuem significados diferentes porque a ordem da comparação foi alterada.

Também podemos comparar o número de meninas com o total de estudantes. Como existem 12 meninas e 8 meninos, primeiro calculamos o total:

12 + 8 = 20

A razão entre meninas e total de estudantes é:

12 : 20

Simplificando por 4:

12 : 20 = 3 : 5

Portanto, a razão entre o número de meninas e o total de estudantes é 3 para 5.

Definição de razão

De modo geral, dados dois números a e b, com b ≠ 0, chamamos de razão entre a e b o quociente de a por b.

Podemos representá-la como:

a : b   ou   a b

O primeiro termo, a, recebe o nome de antecedente. O segundo termo, b, recebe o nome de consequente.

O consequente não pode ser zero porque uma razão corresponde a uma divisão, e não existe divisão por zero.

Exemplo 1 — Simplificando uma razão

Determine a razão entre 18 e 30 e escreva-a na forma mais simples.

Inicialmente:

18 : 30

Precisamos encontrar um número que divida 18 e 30. Ambos são divisíveis por 6.

18 ÷ 6 = 3
30 ÷ 6 = 5

Logo:

18 : 30 = 3 : 5

Portanto, a razão simplificada entre 18 e 30 é 3 para 5.

Pratique

1. Simplifique a razão entre 24 e 36.
2. Em uma caixa há 15 bolas azuis e 10 bolas vermelhas. Determine:
a) a razão entre bolas azuis e bolas vermelhas;
b) a razão entre bolas vermelhas e bolas azuis;
c) a razão entre bolas azuis e o total de bolas.
Ver respostas
1. A razão é 24 : 36. Como 24 e 36 são divisíveis por 12:
24 ÷ 12 = 2
36 ÷ 12 = 3
Portanto, 24 : 36 = 2 : 3.
2a. Azuis : vermelhas = 15 : 10. Dividindo os dois termos por 5:
15 : 10 = 3 : 2
2b. Vermelhas : azuis = 10 : 15. Dividindo por 5:
10 : 15 = 2 : 3

Observe que a inversão da ordem alterou a razão.

2c. Primeiro calculamos o total:
15 + 10 = 25

Assim, azuis : total = 15 : 25. Dividindo por 5:

15 : 25 = 3 : 5

2. Razão entre grandezas de mesma natureza

Quando comparamos grandezas de mesma natureza, como dois comprimentos ou duas massas, precisamos prestar atenção às unidades de medida.

Exemplo — Comparando comprimentos

Qual é a razão entre 2 metros e 50 centímetros?

Não devemos escrever imediatamente 2 : 50, porque as duas medidas estão expressas em unidades diferentes.

Sabemos que:

1 m = 100 cm

Então:

2 m = 200 cm

Agora as duas medidas estão em centímetros:

200 cm e 50 cm

Podemos calcular a razão:

200 : 50

Dividindo os dois termos por 50:

200 ÷ 50 = 4
50 ÷ 50 = 1

Logo:

200 : 50 = 4 : 1

Isso significa que 2 metros correspondem a quatro vezes 50 centímetros.

Exemplo — Comparando massas

Determine a razão entre 1,5 kg e 500 g.

Primeiro precisamos utilizar a mesma unidade. Como:

1 kg = 1.000 g

temos:

1,5 kg = 1.500 g

Agora calculamos:

1.500 : 500

Dividindo os dois termos por 500:

1.500 ÷ 500 = 3
500 ÷ 500 = 1

Portanto:

1.500 : 500 = 3 : 1

Isso significa que 1,5 kg corresponde a três vezes 500 g.

Pratique

1. Determine a razão entre 3 m e 75 cm.
2. Determine a razão entre 2 kg e 800 g e simplifique-a.
Ver respostas
1. Primeiro convertemos 3 m para centímetros:
3 m = 300 cm

Então:

300 : 75 = 4 : 1

Portanto, 3 m correspondem a quatro vezes 75 cm.

2. Primeiro:
2 kg = 2.000 g

Então:

2.000 : 800

Dividindo os dois termos por 400:

2.000 ÷ 400 = 5
800 ÷ 400 = 2

Logo, 2.000 : 800 = 5 : 2.

3. Razão entre grandezas de naturezas diferentes

Uma razão também pode comparar grandezas diferentes. Nesse caso, o resultado geralmente possui uma unidade própria, que precisa ser interpretada.

Exemplo — Velocidade média

Imagine um automóvel que percorreu 180 km em 3 horas. Queremos saber quantos quilômetros, em média, correspondem a cada hora de viagem.

A razão entre distância e tempo é:

180 km 3 h

Efetuando a divisão:

180 ÷ 3 = 60

Portanto:

60 km/h

O resultado não significa apenas “60”. A unidade km/h faz parte da resposta e indica que, nessa relação, correspondem 60 quilômetros a cada hora.

Exemplo — Densidade demográfica

Considere uma região com 24.000 habitantes distribuídos em uma área de 300 km².

Queremos determinar a quantidade média de habitantes por quilômetro quadrado.

24.000 habitantes 300 km²

Agora dividimos:

24.000 ÷ 300 = 80

Portanto:

80 habitantes/km²

A interpretação é que essa região possui, em média, 80 habitantes para cada quilômetro quadrado de área. Isso não significa que cada quilômetro quadrado tenha exatamente 80 pessoas. Trata-se de uma razão que relaciona a população total com a área total.

Pratique

1. Um ciclista percorreu 84 km em 4 horas. Determine a razão entre a distância percorrida e o tempo.
2. Uma região possui 45.000 habitantes e área de 500 km². Determine sua densidade demográfica média.
Ver respostas
1.
84 km 4 h

84 ÷ 4 = 21

Portanto, a razão é 21 km/h. Isso significa 21 quilômetros para cada hora.

2.
45.000 habitantes 500 km²

45.000 ÷ 500 = 90

Portanto, a densidade demográfica média é de 90 habitantes/km².

4. Razões equivalentes

Duas razões diferentes podem representar a mesma relação. Considere:

2 3   e   4 6

Podemos simplificar a segunda razão dividindo o numerador e o denominador por 2:

4 ÷ 2 = 2
6 ÷ 2 = 3

Portanto:

4 6 = 2 3

Embora os números sejam diferentes, as duas razões representam a mesma relação. Por isso, são chamadas de razões equivalentes.

Exemplo — Identificando razões equivalentes

Vamos verificar se as razões

6 9   e   10 15

são equivalentes.

Primeiro, simplificamos 6/9 dividindo os dois termos por 3:

6 9 = 2 3

Agora simplificamos 10/15 dividindo os dois termos por 5:

10 15 = 2 3

As duas razões foram reduzidas à mesma forma. Portanto, 6/9 e 10/15 são razões equivalentes.

Pratique

1. Verifique se as razões 812 e 1015 são equivalentes.
2. Complete:
35 = ?20
Ver respostas
1. Simplificando 8/12 por 4:
812 = 23

Simplificando 10/15 por 5:

1015 = 23

Portanto, as razões são equivalentes.

2. O denominador passou de 5 para 20:
5 × 4 = 20

Multiplicamos também o numerador por 4:

3 × 4 = 12

Logo:

35 = 1220

O número procurado é 12.

5. O que é uma proporção?

Quando temos uma igualdade entre duas razões, temos uma proporção.

Por exemplo:

23 = 46

Essa igualdade é uma proporção porque as duas razões são equivalentes.

De maneira geral:

ab = cd

com b ≠ 0 e d ≠ 0.

Na proporção 23 = 46, temos:

2 e 6 → extremos
3 e 4 → meios

Esses nomes serão importantes para compreender a propriedade fundamental das proporções.

Exemplo — Verificando se existe uma proporção

Verifique se:

58 = 1524

Podemos simplificar a segunda razão. Como 15 e 24 são divisíveis por 3:

15 ÷ 3 = 5
24 ÷ 3 = 8

Então:

1524 = 58

Logo, a igualdade forma uma proporção, pois representa uma igualdade entre razões equivalentes.

Pratique

Determine quais igualdades abaixo representam proporções:

a) 34 = 912
b) 25 = 815
c) 710 = 2130
Ver respostas

a) Sim. 9/12 pode ser simplificada por 3, resultando em 3/4.

b) Não. As razões 2/5 e 8/15 não são equivalentes.

c) Sim. 21/30 pode ser simplificada por 3, resultando em 7/10.

6. Propriedade fundamental das proporções

Considere novamente:

23 = 46

Os extremos são 2 e 6. Multiplicando:

2 × 6 = 12

Os meios são 3 e 4. Multiplicando:

3 × 4 = 12

Os dois produtos são iguais. Portanto, em toda proporção, o produto dos extremos é igual ao produto dos meios.

De maneira geral, se:

ab = cd

então:

a · d = b · c

Exemplo 1 — Determinando um termo desconhecido

Determine x:

35 = x20

Os extremos são 3 e 20. Os meios são 5 e x. Aplicamos a propriedade fundamental:

3 × 20 = 5x
60 = 5x

Como 5 está multiplicando x, dividimos os dois lados da igualdade por 5:

605 = 5x5

No lado direito, 5/5 = 1. Assim:

x = 12

Verificando:

35 = 1220

Como 12/20 simplifica para 3/5, o resultado x = 12 está correto.

Exemplo 2 — A incógnita em outra posição

Determine x:

x7 = 614

Aplicando a propriedade fundamental:

14x = 7 × 6
14x = 42

Dividindo os dois lados por 14:

x = 3

Conferindo:

37 = 614

Como 6/14 simplifica para 3/7, o resultado está correto.

Pratique

1. Determine x:
47 = x21
2. Determine x:
5x = 1524
3. Determine x:
x18 = 23
Ver respostas
1.
4 × 21 = 7x
84 = 7x
x = 12
2.
5 × 24 = 15x
120 = 15x
x = 8

Conferindo, 15/24 simplifica para 5/8. Portanto, o resultado está correto.

3.
3x = 18 × 2
3x = 36
x = 12

7. Montando uma proporção a partir de um problema

Saber resolver uma proporção já montada é importante, mas em muitas situações o maior desafio é construir corretamente a proporção a partir das informações do problema.

Exemplo — Receita

Uma receita utiliza 2 xícaras de farinha para produzir 12 biscoitos. Mantendo a mesma receita, quantas xícaras de farinha serão necessárias para produzir 30 biscoitos?

Primeiro organizamos as informações:

2 xícaras → 12 biscoitos
x xícaras → 30 biscoitos

Precisamos manter as grandezas correspondentes na mesma posição. Podemos escrever:

212 = x30

Nos dois lados, o numerador representa farinha e o denominador representa biscoitos.

Aplicando a propriedade fundamental:

2 × 30 = 12x
60 = 12x

Dividindo os dois lados por 12:

x = 6012 = 5

Portanto, para produzir 30 biscoitos, mantendo a mesma receita, serão necessárias 5 xícaras de farinha.

Por que a organização é importante?

Também poderíamos montar:

122 = 30x

Essa organização também está correta, pois mantivemos biscoitos/farinha = biscoitos/farinha.

O que não devemos fazer é trocar a ordem de apenas uma das razões:

212 = 30x

Nesse caso, o lado esquerdo representa farinha/biscoitos, enquanto o lado direito representa biscoitos/farinha. As grandezas correspondentes deixaram de ocupar as mesmas posições.

Pratique

Uma mistura utiliza 3 litros de água para 2 litros de concentrado. Mantendo a mesma proporção, quantos litros de água serão necessários para 8 litros de concentrado?
Ver respostas

Organizamos:

3 L de água → 2 L de concentrado
x L de água → 8 L de concentrado

Então:

32 = x8
3 × 8 = 2x
24 = 2x
x = 12

Portanto, serão necessários 12 litros de água.

8. Aplicações de razão e proporção

Exemplo 1 — Escala

Uma planta utiliza a escala 1 : 100. Isso significa que 1 unidade de comprimento no desenho corresponde a 100 unidades do mesmo comprimento na realidade.

Se uma parede mede 4 cm na planta, qual é seu comprimento real?

1 cm na planta → 100 cm na realidade
4 cm na planta → x cm na realidade

Montamos:

1100 = 4x

Aplicando a propriedade fundamental:

1 × x = 100 × 4
x = 400

O comprimento real é inicialmente obtido em centímetros:

400 cm

Como 100 cm = 1 m:

400 cm = 4 m

Portanto, a parede possui 4 metros de comprimento na realidade.

Exemplo 2 — Receita

Uma receita preparada para 6 pessoas utiliza 450 g de determinado ingrediente. Mantendo a mesma proporção, quanto será necessário para servir 10 pessoas?

450 g → 6 pessoas
x g → 10 pessoas

Montamos:

4506 = x10

Aplicando a propriedade fundamental:

450 × 10 = 6x
4.500 = 6x

Dividindo por 6:

x = 4.5006 = 750

Portanto, serão necessários 750 g do ingrediente para manter a mesma proporção da receita para 10 pessoas.

9. Revisão e aprofundamento

1. Em uma turma há 18 estudantes que utilizam transporte escolar e 12 estudantes que utilizam outros meios de transporte. Determine, na forma simplificada:

a) a razão entre o número de estudantes que utilizam transporte escolar e o número dos que utilizam outros meios;
b) a razão entre o número de estudantes que utilizam transporte escolar e o total de estudantes da turma.
2. Determine a razão entre 2,4 m e 60 cm, escrevendo-a na forma mais simples.
3. Um ônibus percorreu 270 km em 3 horas. Determine a razão entre a distância percorrida e o tempo gasto e explique o significado do resultado.
4. Verifique se as razões 1421 e 1827 são equivalentes. Justifique por meio da simplificação.
5. Determine x para que a igualdade seja uma proporção:
79 = x36
6. Determine x:
8x = 1215
7. Para preparar uma bebida, são utilizados 2 litros de concentrado para 5 litros de água. Mantendo a mesma proporção, quantos litros de água serão necessários quando forem utilizados 6 litros de concentrado?
8. Em um mapa com escala 1 : 50.000, a distância entre dois pontos é de 6 cm. Qual é a distância real entre esses pontos? Apresente o resultado em quilômetros.
9. Uma receita para 4 pessoas utiliza 300 g de arroz. A mesma receita será preparada para 10 pessoas, mantendo-se a proporção. Quantos gramas de arroz serão necessários?
10. Uma região possui 72.000 habitantes distribuídos em uma área de 800 km².

a) Determine a razão entre o número de habitantes e a área.
b) Interprete o resultado obtido.
Gabarito
1.
a) A razão é 18 : 12. Dividindo os dois termos por 6:
18 : 12 = 3 : 2
b) O total é:
18 + 12 = 30

A razão é 18 : 30. Simplificando por 6:

18 : 30 = 3 : 5
2. Primeiro convertemos:
2,4 m = 240 cm

Então:

240 : 60 = 4 : 1

Portanto, 2,4 m correspondem a quatro vezes 60 cm.

3.
270 km 3 h = 90 km/h

Isso significa que, nessa relação entre distância e tempo, correspondem, em média, 90 quilômetros a cada hora.

4. Simplificando:
1421 = 23
1827 = 23

Portanto, as razões são equivalentes.

5.
7 × 36 = 9x
252 = 9x
x = 28

Conferindo, 28/36 simplifica para 7/9. Portanto, o resultado está correto.

6.
8 × 15 = 12x
120 = 12x
x = 10

8/10 e 12/15 simplificam para 4/5. Portanto, x = 10.

7. Organizamos:
2 L de concentrado → 5 L de água
6 L de concentrado → x L de água
25 = 6x
2x = 5 × 6
2x = 30
x = 15

Serão necessários 15 litros de água.

8. A escala 1 : 50.000 significa que 1 cm no mapa corresponde a 50.000 cm na realidade.
6 × 50.000 = 300.000 cm
300.000 cm ÷ 100 = 3.000 m
3.000 m ÷ 1.000 = 3 km

A distância real é de 3 km.

9. Organizamos:
300 g → 4 pessoas
x g → 10 pessoas
300 × 10 = 4x
3.000 = 4x
x = 750

Serão necessários 750 g de arroz.

10.
a)
72.000 habitantes 800 km² = 90 habitantes/km²

b) O resultado indica que a região possui, em média, 90 habitantes para cada quilômetro quadrado. Isso não significa que cada quilômetro quadrado tenha exatamente 90 moradores; o valor relaciona a população total com a área total.

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