Relações entre coeficientes e raízes da equação do segundo grau

Em uma equação do segundo grau, existe uma relação direta entre os coeficientes da equação e suas raízes. Essas relações permitem obter informações sobre as soluções sem precisar, necessariamente, calcular cada raiz pela fórmula resolutiva.

Considere a equação:

x2 − 5x + 6 = 0

Suas raízes são:

x1 = 2    e    x2 = 3

A soma das raízes é:

x1 + x2 = 2 + 3 = 5

e o produto:

x1 · x2 = 2 · 3 = 6

Esses valores estão diretamente relacionados aos coeficientes da equação. De modo geral, para:

ax2 + bx + c = 0

com a ≠ 0, podemos estabelecer relações entre a, b, c e as raízes da equação.

Conhecimentos de base
Para acompanhar este conteúdo, é importante compreender a forma geral da equação do segundo grau, identificar seus coeficientes, resolver equações do segundo grau, realizar operações com números reais e trabalhar com expressões algébricas e frações.

1. Soma das raízes

Considere:

ax2 + bx + c = 0

com raízes x1 e x2.

A soma das raízes é determinada pela relação:

x1 + x2 = −b a
Exemplo 1

x2 − 7x + 10 = 0

a = 1,   b = −7,   c = 10

x1 + x2 = −(−7) 1 = 7

As raízes são 2 e 5, confirmando que 2 + 5 = 7.
Exemplo 2

2x2 − 10x + 12 = 0

x1 + x2 = −(−10) 2 = 5

As raízes são 2 e 3, portanto 2 + 3 = 5.

Pratique

1. Determine a soma das raízes de x2 − 9x + 14 = 0.

2. Determine a soma das raízes de 2x2 + 6x − 8 = 0.

3. Sem calcular individualmente as raízes, determine x1 + x2 em 3x2 − 12x + 5 = 0.

Ver respostas

1. x1 + x2 = 9.

2. x1 + x2 = −3.

3. x1 + x2 = 4.

2. Produto das raízes

Para a equação:

ax2 + bx + c = 0

o produto das raízes é:

x1 · x2 = c a
Exemplo 1

x2 − 7x + 10 = 0

x1 · x2 = 10 1 = 10

Como as raízes são 2 e 5, temos 2 · 5 = 10.
Exemplo 2

2x2 − 10x + 12 = 0

x1 · x2 = 12 2 = 6

Como as raízes são 2 e 3, temos 2 · 3 = 6.

Pratique

1. Determine o produto das raízes de x2 − 8x + 15 = 0.

2. Determine o produto das raízes de 2x2 + 5x − 12 = 0.

3. Sem calcular individualmente as raízes, determine x1 · x2 em 4x2 − 7x + 2 = 0.

Ver respostas

1. x1 · x2 = 15.

2. x1 · x2 = −6.

3. x1 · x2 = 12.

3. Relações de Girard para a equação do segundo grau

As relações entre a soma e o produto das raízes e os coeficientes de uma equação do segundo grau são conhecidas como relações de Girard.

x1 + x2 = −ba
x1 · x2 = ca

Essas relações permitem analisar as raízes sem precisar determiná-las individualmente.

Exemplo 1

2x2 − 14x + 20 = 0

Soma das raízes = 7.
Produto das raízes = 10.

Procuramos dois números cuja soma seja 7 e cujo produto seja 10.

Esses números são 2 e 5.

Logo, x1 = 2 e x2 = 5.
Exemplo 2

3x2 + 3x − 6 = 0

Soma das raízes = −1.
Produto das raízes = −2.

Os números são 1 e −2.

Portanto, x1 = 1 e x2 = −2.

Pratique

1. Utilize a soma e o produto para determinar as raízes de x2 − 11x + 28 = 0.

2. Determine as raízes de x2 + 2x − 15 = 0 utilizando as relações entre coeficientes e raízes.

3. Uma equação do segundo grau possui soma das raízes igual a 9 e produto igual a 20. Quais são suas raízes?

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1. As raízes são 4 e 7.

2. As raízes são 3 e −5.

3. As raízes são 4 e 5.

4. Construção de uma equação a partir de suas raízes

Se x1 e x2 são as raízes, podemos escrever:

(x − x1)(x − x2) = 0

Desenvolvendo:

x2 − (x1 + x2)x + x1x2 = 0

Quando o coeficiente de x2 é 1, podemos escrever:

x2 − Sx + P = 0

em que S representa a soma das raízes e P representa o produto.

Exemplo 1

Raízes: 3 e 7.

S = 3 + 7 = 10
P = 3 · 7 = 21

Equação:
x2 − 10x + 21 = 0
Exemplo 2

Raízes: −2 e 5.

S = −2 + 5 = 3
P = (−2) · 5 = −10

Equação:
x2 − 3x − 10 = 0
Exemplo 3

Raízes: −4 e −6.

S = −10
P = 24

Equação:
x2 + 10x + 24 = 0

Pratique

1. Construa uma equação do segundo grau cujas raízes sejam 2 e 8.

2. Determine uma equação do segundo grau cujas raízes sejam −3 e 4.

3. Escreva uma equação do segundo grau cujas raízes sejam −5 e −2.

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1. x2 − 10x + 16 = 0.

2. x2 − x − 12 = 0.

3. x2 + 7x + 10 = 0.

5. Determinação de uma raiz conhecendo a outra

Conhecendo uma das raízes, podemos utilizar a soma ou o produto para encontrar a outra.

Exemplo 1

x2 − 9x + 20 = 0

Uma das raízes é 4.

Como x1 + x2 = 9:

4 + x2 = 9

x2 = 5
Exemplo 2

2x2 + x − 6 = 0

Uma das raízes é −2.

O produto das raízes é −3.

(−2)x2 = −3

x2 = 32

Pratique

1. Na equação x2 − 13x + 36 = 0, uma das raízes é 4. Determine a outra.

2. Na equação 2x2 − 5x − 3 = 0, uma das raízes é 3. Determine a outra.

3. Uma equação possui soma das raízes igual a 8. Sabendo que uma das raízes é 3, determine a outra.

Ver respostas

1. A outra raiz é 9.

2. A outra raiz é −12.

3. A outra raiz é 5.

6. Sinais das raízes

A soma e o produto fornecem informações sobre os sinais das raízes reais, mesmo sem conhecermos seus valores.

Produto positivo

Se x1x2 > 0, as raízes possuem o mesmo sinal.

Se a soma também for positiva, ambas são positivas.
Se a soma for negativa, ambas são negativas.
Produto negativo

Se x1x2 < 0, as raízes possuem sinais diferentes.
Produto igual a zero

Se x1x2 = 0, pelo menos uma das raízes é zero.

Essa análise pressupõe que a equação possua raízes reais. Quando necessário, o discriminante também deve ser considerado.

Pratique

1. Sem calcular as raízes, determine seus sinais em x2 − 11x + 24 = 0.

2. Analise os sinais das raízes de x2 + 9x + 14 = 0.

3. O que podemos concluir sobre os sinais das raízes reais de 2x2 − 3x − 5 = 0?

Ver respostas

1. As duas raízes são positivas.

2. As duas raízes são negativas.

3. As raízes possuem sinais diferentes.

7. Expressões envolvendo as raízes

Conhecendo a soma e o produto, podemos calcular outras expressões sem determinar as raízes separadamente.

x12 + x22 = (x1 + x2)2 − 2x1x2
Exemplo 1

x2 − 6x + 5 = 0

x1 + x2 = 6
x1x2 = 5

x12 + x22 = 62 − 2 · 5

= 36 − 10 = 26

Também podemos utilizar:

(x1 − x2)2 = (x1 + x2)2 − 4x1x2

Pratique

1. Para x2 − 7x + 10 = 0, determine x12 + x22.

2. Para x2 − 5x + 4 = 0, determine (x1 − x2)2.

3. As raízes possuem soma 8 e produto 12. Determine x12 + x22.

Ver respostas

1. 72 − 2 · 10 = 29.

2. 52 − 4 · 4 = 9.

3. 82 − 2 · 12 = 40.

8. Determinação de coeficientes a partir das raízes

Se conhecemos as raízes e alguns coeficientes, podemos utilizar as relações de soma e produto para determinar coeficientes desconhecidos.

Exemplo 1

x2 + bx + 12 = 0

Raízes: 3 e 4.

Soma = 7.

7 = −b

b = −7

Portanto:
x2 − 7x + 12 = 0
Exemplo 2

2x2 + bx − 6 = 0

Raízes: 3 e −1.

Soma = 2.

2 = −b2

b = −4
Exemplo 3

3x2 − 12x + c = 0

Produto das raízes = 5.

5 = c3

c = 15

Pratique

1. Em x2 + bx + 18 = 0, as raízes são 3 e 6. Determine b.

2. Em 2x2 + bx + 8 = 0, as raízes são −2 e −2. Determine b.

3. Em 4x2 − 20x + c = 0, o produto das raízes é 6. Determine c.

Ver respostas

1. b = −9.

2. b = 8.

3. c = 24.

9. Resolução de problemas utilizando as relações entre raízes e coeficientes

As relações de soma e produto também podem ser utilizadas em situações nas quais não é necessário determinar imediatamente cada raiz.

Exemplo 1 — Idades

As idades de dois irmãos correspondem às raízes de:

x2 − 25x + 156 = 0

A soma das raízes é 25.

Portanto, a soma das idades é 25 anos.
Exemplo 2 — Perímetro

As medidas dos lados de um retângulo são as raízes de:

x2 − 14x + 40 = 0

x1 + x2 = 14

P = 2(x1 + x2)

P = 28

Logo, o perímetro é 28 cm.
Exemplo 3 — Área

As raízes representam as dimensões de um terreno retangular.

Soma das raízes = 18
Produto das raízes = 77

Como A = x1x2, a área é 77 m².

Pratique

1. As raízes de x2 − 16x + 55 = 0 representam as idades de duas pessoas. Qual é a soma dessas idades?

2. As medidas dos lados de um retângulo correspondem às raízes de x2 − 18x + 77 = 0. Determine o perímetro.

3. As raízes representam as dimensões de um terreno. Sabendo que sua soma é 20 e seu produto é 96, determine a área.

Ver respostas

1. A soma das idades é 16 anos.

2. O perímetro é 36 unidades de comprimento.

3. A área é 96 unidades quadradas.

10. Revisão e aprofundamento

1.

Considere x2 − 12x + 20 = 0. Sem calcular individualmente as raízes, determine a soma delas.

A) 10
B) 12
C) 20
D) −12
E) −20
2.

Na equação 2x2 − 7x + 6 = 0, o produto das raízes é:

A) 2
B) 3
C) 6
D) −3
E) −6
3.

Uma equação possui raízes 4 e 7. Qual equação possui essas raízes?

A) x2 + 11x + 28 = 0
B) x2 − 11x + 28 = 0
C) x2 − 28x + 11 = 0
D) x2 + 11x − 28 = 0
E) x2 − 7x + 4 = 0
4.

Na equação x2 − 10x + 21 = 0, uma das raízes é 3. A outra é:

A) 5
B) 6
C) 7
D) 8
E) 9
5.

Uma equação possui duas raízes reais cuja soma é −8 e cujo produto é 15. Podemos concluir que:

A) as duas raízes são positivas.
B) as duas raízes são negativas.
C) uma raiz é positiva e a outra é negativa.
D) uma das raízes é zero.
E) o produto das raízes é negativo.
6.

As raízes possuem soma 6 e produto 5. Qual é o valor de x12 + x22?

A) 16
B) 20
C) 26
D) 31
E) 36
7.

Na equação x2 + bx + 24 = 0, as raízes são 4 e 6. O valor de b é:

A) −24
B) −10
C) −2
D) 10
E) 24
8.

Considere 3x2 − 15x + 6 = 0. Qual é a soma de suas raízes?

A) −5
B) −3
C) 2
D) 5
E) 15
9.

As medidas dos lados de um retângulo correspondem às raízes da equação x2 − 15x + 50 = 0. Qual é o perímetro?

A) 15 unidades
B) 25 unidades
C) 30 unidades
D) 50 unidades
E) 100 unidades
10.

As raízes de uma equação possuem soma 9 e produto 14. Qual equação possui essas raízes?

A) x2 + 9x + 14 = 0
B) x2 − 9x + 14 = 0
C) x2 + 14x − 9 = 0
D) x2 − 14x + 9 = 0
E) x2 − 9x − 14 = 0
Gabarito

1. B. A soma das raízes é 12.

2. B. O produto é 62 = 3.

3. B. Soma = 11 e produto = 28. Portanto: x2 − 11x + 28 = 0.

4. C. Como a soma é 10, a outra raiz é 7.

5. B. O produto é positivo, portanto as raízes possuem o mesmo sinal. Como a soma é negativa, ambas são negativas.

6. C. 62 − 2 · 5 = 36 − 10 = 26.

7. B. A soma é 10. Como x1 + x2 = −b, temos b = −10.

8. D. x1 + x2 = 153 = 5.

9. C. A soma das medidas é 15. Logo, P = 2 · 15 = 30 unidades.

10. B. Para soma 9 e produto 14: x2 − 9x + 14 = 0.