Expressões algébricas e operações

A Álgebra permite representar números, relações e situações por meio de letras, números e símbolos matemáticos. Com ela, podemos descrever uma situação de forma geral, sem precisar conhecer antecipadamente todos os valores envolvidos.

Por exemplo, uma corrida por aplicativo cobra uma taxa fixa de R$ 6,00 mais R$ 2,50 por quilômetro percorrido. Se x representa a quantidade de quilômetros, o preço da corrida pode ser representado por:

6 + 2,5x

Essa expressão pode ser utilizada para calcular o preço de corridas com diferentes distâncias.

Conhecimentos de base
Este conteúdo retoma conhecimentos fundamentais da linguagem algébrica, necessários para o estudo de equações, inequações, funções e outros conteúdos do Ensino Médio.

1. Linguagem algébrica e expressões algébricas

Uma expressão algébrica é uma expressão matemática formada por números, letras e operações.

Observe alguns exemplos:

3x + 5
2a2 − 4a + 7
(x + y) ÷ 2
5m2n − 3mn + 8

As letras utilizadas nas expressões podem representar valores desconhecidos ou valores que podem variar. Essas letras são chamadas de variáveis.

A linguagem algébrica também permite transformar informações escritas em linguagem comum em expressões matemáticas.

O dobro de um número: 2x

Um número aumentado em 7: x + 7

O triplo de um número menos 5: 3x − 5

A metade de um número: x ÷ 2

O quadrado de um número mais 4: x2 + 4

Uma mesma letra deve representar o mesmo valor dentro de uma determinada expressão ou situação.

Pratique

1. Represente por uma expressão algébrica o dobro de um número x aumentado em 5.

2. Escreva uma expressão que represente a metade de um número y menos 3.

3. Se n representa um número natural, escreva uma expressão para representar o número natural seguinte a n.

Ver respostas

1. 2x + 5

2. y ÷ 2 − 3

3. n + 1

2. Termos, coeficientes e parte literal

Os termos de uma expressão algébrica são separados pelos sinais de adição ou subtração.

Na expressão:

5x2 − 3x + 8

temos três termos:

5x2,    −3x,    8

Nos termos que possuem letras, podemos identificar o coeficiente e a parte literal.

No termo:

−7a2b

o coeficiente é −7 e a parte literal é a2b.

O coeficiente é a parte numérica que multiplica as variáveis. Quando ele não aparece escrito, seu valor é 1:

x = 1x     e     −x = −1x

Um termo formado apenas por um número, como o 8 da expressão anterior, é chamado de termo constante.

Pratique

1. Na expressão 6x2 − 4x + 9, identifique seus três termos.

2. Determine o coeficiente e a parte literal do termo −8x3y2.

3. Na expressão 3a2 + 7a − 5, qual é o termo constante?

Ver respostas

1. 6x2, −4x e 9.

2. Coeficiente: −8. Parte literal: x3y2.

3. −5.

3. Monômios e grau de um monômio

Uma expressão algébrica formada por um único termo é chamada de monômio.

São exemplos:

7x     −3a2     5xy     (2/3)m3n

O grau de um monômio é obtido pela soma dos expoentes de suas variáveis.

No monômio 6x2y3:

2 + 3 = 5

Portanto, esse monômio possui grau 5.

Quando existe apenas uma variável, o grau corresponde ao seu expoente. Assim, 4x3 é um monômio de grau 3.

No monômio −5ab2, o grau é:

1 + 2 = 3

pois o expoente de a, mesmo não aparecendo escrito, é 1.

Pratique

1. Determine o grau do monômio 7x4.

2. Determine o grau de −3a2b3.

3. No monômio 5x2yz3, identifique o coeficiente, a parte literal e o grau.

Ver respostas

1. Grau 4.

2. 2 + 3 = 5. Portanto, grau 5.

3. Coeficiente: 5. Parte literal: x2yz3. Grau: 2 + 1 + 3 = 6.

4. Termos semelhantes e redução

Dois ou mais termos são semelhantes quando apresentam exatamente a mesma parte literal, isto é, possuem as mesmas variáveis elevadas aos mesmos expoentes.

3x,    7x,    −2x

são termos semelhantes.

Também são semelhantes:

5a2b,    −3a2b,    8a2b

Por outro lado, 4x e 4x2 não são semelhantes. Da mesma forma, 3ab e 3a2b não são semelhantes.

Quando os termos são semelhantes, podemos reduzi-los realizando a operação entre seus coeficientes e mantendo a parte literal:

3x + 5x = (3 + 5)x = 8x
7a − 2a + 4a = (7 − 2 + 4)a = 9a

Em uma expressão com diferentes partes literais:

4x2 + 3x − 2x2 + 5x
= (4x2 − 2x2) + (3x + 5x)
= 2x2 + 8x

Os termos 2x2 e 8x não podem ser reduzidos entre si, pois não são semelhantes.

Pratique

1. Quais termos são semelhantes: 5a2b, −3ab2, 7a2b e 4ab?

2. Simplifique: 6x + 4x − 3x.

3. Reduza: 7a2 + 3a − 2a2 + 5a.

Ver respostas

1. 5a2b e 7a2b.

2. 7x.

3. 5a2 + 8a.

5. Adição e subtração de expressões algébricas

Para adicionar expressões algébricas, retiramos os parênteses e reduzimos os termos semelhantes.

(3x2 + 5x − 2) + (2x2 − 3x + 7)
= 5x2 + 2x + 5

Na subtração, precisamos ter atenção especial ao sinal que aparece antes dos parênteses:

(6x2 + 4x − 3) − (2x2 − 5x + 1)
= 6x2 + 4x − 3 − 2x2 + 5x − 1
= 4x2 + 9x − 4

Quando existe um sinal negativo antes dos parênteses, todos os termos que estão dentro deles têm seus sinais trocados.

Pratique

1. Efetue: (4x2 + 3x − 5) + (2x2 − 7x + 8).

2. Calcule: (7a2 − 2a + 4) − (3a2 + 5a − 6).

3. Simplifique: (5y2 + 4y − 3) + (2y2 − y + 6) − (3y2 + 2y − 1).

Ver respostas

1. 6x2 − 4x + 3.

2. 4a2 − 7a + 10.

3. 4y2 + y + 4.

6. Multiplicação de expressões algébricas

Na multiplicação de expressões algébricas, utilizamos as propriedades da multiplicação e, quando necessário, as propriedades das potências.

Multiplicação de monômios

(3x2)(4x3) = 12x5

Com mais de uma variável:

(−2a2b)(5ab3) = −10a3b4

Multiplicação de um monômio por uma expressão

Nesse caso, aplicamos a propriedade distributiva:

3x(2x + 5) = 6x2 + 15x
−2a(3a2 − 4a + 5) = −6a3 + 8a2 − 10a

Multiplicação entre duas expressões

(x + 3)(x + 5)
= x(x + 5) + 3(x + 5)
= x2 + 8x + 15

Esse procedimento será retomado na próxima postagem, quando estudaremos produtos notáveis e fatoração.

Pratique

1. Calcule: (4x2)(−3x3).

2. Aplique a propriedade distributiva: 5x(2x2 − 3x + 4).

3. Desenvolva e simplifique: (x + 2)(x + 6).

Ver respostas

1. −12x5.

2. 10x3 − 15x2 + 20x.

3. x2 + 8x + 12.

7. Divisão de monômios

Na divisão de monômios, dividimos os coeficientes e aplicamos as propriedades das potências às variáveis de mesma base.

12x5 ÷ 3x2 = 4x3

Outro exemplo:

−18a4b3 ÷ 6a2b = −3a2b2

É importante lembrar que a divisão só está definida quando o divisor é diferente de zero.

Pratique

1. Simplifique: 20x5 ÷ 5x2.

2. Efetue: −24a6 ÷ 6a2.

3. Simplifique: 30x4y5 ÷ 5x2y2.

Ver respostas

1. 4x3.

2. −4a4.

3. 6x2y3.

8. Valor numérico de uma expressão algébrica

O valor numérico de uma expressão algébrica é o número obtido quando substituímos as variáveis por valores determinados e efetuamos as operações indicadas.

Considere:

2x2 − 3x + 4

Para x = 3:

2(3)2 − 3(3) + 4 = 18 − 9 + 4 = 13

Quando o valor da variável é negativo, o uso dos parênteses é especialmente importante.

Para x = −3 na expressão x2 + 2x − 1:

(−3)2 + 2(−3) − 1 = 9 − 6 − 1 = 2

Observe que:

(−3)2 = 9     enquanto     −32 = −9

Pratique

1. Calcule o valor de 3x + 5 para x = 4.

2. Determine o valor de 2a2 − a + 3 para a = −2.

3. Para x = 2 e y = −3, determine o valor de x2 − 2xy + y.

Ver respostas

1. 3(4) + 5 = 17.

2. 2(−2)2 − (−2) + 3 = 13.

3. (2)2 − 2(2)(−3) + (−3) = 13.

9. Expressões algébricas em situações-problema

Uma das principais utilidades da Álgebra é representar situações por meio de expressões matemáticas.

Considere uma empresa de entregas que cobra uma taxa fixa de R$ 12,00 mais R$ 3,50 por quilômetro percorrido.

Se d representa a distância, em quilômetros:

V = 12 + 3,5d

Para uma distância de 8 km:

V = 12 + 3,5(8) = 12 + 28 = 40

Portanto, o valor da entrega será R$ 40,00.

As expressões algébricas também podem representar grandezas geométricas. Considere um retângulo cujo comprimento mede x + 4 metros e cuja largura mede x metros.

Seu perímetro é:

P = 2(x + 4) + 2x = 4x + 8

Sua área é:

A = x(x + 4) = x2 + 4x

Assim, uma mesma situação pode gerar diferentes expressões, dependendo da grandeza que desejamos representar.

Pratique

1. Um estacionamento cobra uma taxa fixa de R$ 8,00 mais R$ 5,00 por hora. Se h representa o número de horas, escreva uma expressão para o valor V a pagar.

2. Utilizando a expressão anterior, determine o valor pago por uma permanência de 4 horas.

3. Um terreno retangular possui comprimento x + 5 metros e largura x + 2 metros. Escreva e simplifique uma expressão para representar sua área.

Ver respostas

1. V = 8 + 5h.

2. V = 8 + 5(4) = 28. Portanto, R$ 28,00.

3. A = (x + 5)(x + 2) = x2 + 7x + 10.

10. Revisão e aprofundamento

Agora, resolva as questões a seguir para revisar os principais conceitos estudados nesta postagem.

1.

Uma gráfica cobra uma taxa fixa de R$ 35,00 para preparar um arquivo e mais R$ 0,80 por página impressa. Se p representa a quantidade de páginas, qual expressão representa o valor total V do serviço?

A) V = 35,80p
B) V = 35 + 0,80p
C) V = 0,80 + 35p
D) V = 35(p + 0,80)
E) V = (35 + 0,80)p
2.

Considere os termos:

5x2y,   −3xy2,   8x2y,   4x2,   −2xy2

Quais pares são formados por termos semelhantes?

A) 5x2y e −3xy2, apenas.
B) 5x2y e 8x2y, apenas.
C) −3xy2 e −2xy2, apenas.
D) 5x2y e 8x2y; −3xy2 e −2xy2.
E) 8x2y e 4x2; −3xy2 e −2xy2.
3.

Simplifique:

7a2 − 3a + 5 − 2a2 + 8a − 9
A) 5a2 + 5a − 4
B) 9a2 + 5a − 4
C) 5a2 − 11a + 14
D) 5a2 + 11a − 4
E) 9a2 − 11a + 14
4.

Considere A = 6x2 + 5x − 4 e B = 2x2 − 3x + 7. Qual é o resultado de A − B?

A) 4x2 + 2x + 3
B) 4x2 + 8x − 11
C) 8x2 + 2x + 3
D) 4x2 + 8x + 3
E) 8x2 + 8x − 11
5.

Uma peça retangular possui largura x centímetros e comprimento x + 7 centímetros. Qual expressão representa sua área?

A) 2x + 7
B) 2x + 14
C) x2 + 7
D) x2 + 7x
E) 2x2 + 14x
6.

Ao aplicar a propriedade distributiva em:

−3x2(2x3 − 4x + 5)

obtemos:

A) −6x5 + 12x3 − 15x2
B) −6x6 + 12x3 − 15x2
C) 6x5 − 12x3 + 15x2
D) −6x5 − 12x3 − 15x2
E) −6x5 + 12x2 − 15x
7.

Simplifique 24a6b4 ÷ 6a2b, considerando valores para os quais o divisor seja diferente de zero.

A) 4a3b3
B) 4a4b3
C) 18a4b3
D) 4a8b4
E) 4a4b4
8.

O valor de uma grandeza é calculado por T = x2 − 4x + 6. Se x = −2, qual é o valor de T?

A) −6
B) 2
C) 6
D) 14
E) 18
9.

Um jardim retangular possui largura x + 1 metros e comprimento x + 4 metros. Qual expressão representa sua área após a simplificação?

A) x2 + 5x + 4
B) x2 + 4x + 5
C) 2x2 + 5x + 4
D) x2 + 5x + 5
E) 2x + 5
10.

Uma empresa estima o custo diário pela expressão C = 2x2 + 15x + 120. Se foram produzidos 10 lotes, qual foi o custo estimado?

A) R$ 270,00
B) R$ 320,00
C) R$ 420,00
D) R$ 470,00
E) R$ 520,00
Gabarito

1. B. V = 35 + 0,80p.

2. D. Os pares semelhantes são 5x2y e 8x2y; −3xy2 e −2xy2.

3. A. 7a2 − 3a + 5 − 2a2 + 8a − 9 = 5a2 + 5a − 4.

4. B. (6x2 + 5x − 4) − (2x2 − 3x + 7) = 4x2 + 8x − 11.

5. D. A = x(x + 7) = x2 + 7x.

6. A. −3x2(2x3 − 4x + 5) = −6x5 + 12x3 − 15x2.

7. B. 24a6b4 ÷ 6a2b = 4a4b3.

8. E. T = (−2)2 − 4(−2) + 6 = 4 + 8 + 6 = 18.

9. A. A = (x + 1)(x + 4) = x2 + 5x + 4.

10. D. C = 2(10)2 + 15(10) + 120 = 470. Portanto, o custo estimado é R$ 470,00.