Função racional

Quocientes, restrições e assíntotas

Analise funções formadas por quocientes de polinômios, identificando domínio, sinais, descontinuidades e comportamento gráfico.

Conceito e domínio

Uma função racional é um quociente de polinômios.

f(x)=P(x)/Q(x), com Q(x)≠0

O domínio exclui todos os zeros do denominador original, mesmo quando algum fator pode ser cancelado durante a simplificação.

Zeros e interseções

Um zero ocorre quando o numerador é zero e o denominador não é. O corte no eixo y é f(0), quando zero pertence ao domínio.

f(x)=(x−3)/(x+1).

Zero: x−3=0, então x=3.

Interseção com y: f(0)=−3.

Furos e assíntotas verticais

Se um fator do denominador cancela com o numerador, surge uma descontinuidade removível, representada por um furo. Se o fator não cancela e a função cresce sem limite perto do ponto, há assíntota vertical.

f(x)=(x²−1)/(x−1), x≠1.

Simplificando, f(x)=x+1, mas o ponto x=1 continua fora do domínio.

O gráfico é a reta y=x+1 com um furo em (1,2).

Assíntotas horizontais e oblíquas

grau(P)<grau(Q): assíntota horizontal y=0.

grau(P)=grau(Q): y é a razão dos coeficientes dominantes.

grau(P)=grau(Q)+1: a divisão pode fornecer assíntota oblíqua.

A assíntota descreve o comportamento da função, mas não é uma barreira absoluta: uma curva pode cruzar uma assíntota horizontal.

Função recíproca e transformações

O modelo y=1/x possui domínio e imagem ℝ{0}, assíntotas x=0 e y=0 e dois ramos de hipérbole.

f(x)=a/(x−h)+k

Nessa forma, as assíntotas são x=h e y=k; o sinal de a orienta os ramos.

Estudo do sinal

Marque zeros do numerador e valores proibidos do denominador. Em cada intervalo, analise o sinal dos fatores.

(x−2)/(x+3)>0.

Pontos críticos: −3, proibido, e 2, zero.

O quociente é positivo em (−∞,−3)∪(2,+∞).

Equações e inequações racionais

Antes de operar, registre as restrições. Em equações, multiplique pelo denominador comum somente após excluí-lo de zero. Em inequações, não multiplique por uma expressão de sinal desconhecido: use tabela de sinais.

1/(x−1)=2.

Restrição: x≠1.

1=2(x−1), então x=3/2, valor permitido.

Pegadinhas

  • Cancelar fatores e recolocar no domínio um valor proibido.
  • Procurar zeros também no denominador.
  • Confundir furo com assíntota vertical.
  • Achar que a curva nunca cruza assíntota horizontal.
  • Multiplicar inequação por denominador de sinal desconhecido.
  • Esquecer as restrições antes de resolver a equação.

Questões resolvidas

1. Domínio e zero

Analise f(x)=(2x−4)/(x²−9).

Domínio: x≠−3 e x≠3.

Zero: 2x−4=0, então x=2.

Como 2 pertence ao domínio, é zero da função.

2. Assíntotas

Determine as assíntotas de f(x)=(3x+1)/(x−2).

O denominador zera em x=2 e não há cancelamento: assíntota vertical x=2.

Os graus são iguais.

A razão dos coeficientes dominantes é 3: assíntota horizontal y=3.

3. Inequação

Resolva (x+1)/(x−4)≤0.

Pontos críticos: −1, zero, e 4, proibido.

O quociente é negativo entre −1 e 4.

Incluímos −1 e excluímos 4.

Solução: [−1,4).

Exercícios

Fácil

1. Em P(x)/Q(x), o domínio exclui:

A) zeros de PB) zeros de QC) todos os números negativosD) o número 1 sempre
Fácil

2. O zero de (x−5)/(x+2) é:

A) −2B) 0C) 2D) 5
Médio

3. A assíntota vertical de 1/(x−3) é:

A) x=0B) y=0C) x=3D) y=3
Médio

4. (x²−1)/(x−1), no domínio original, possui:

A) assíntota em x=1B) furo em x=1C) zero obrigatório em x=1D) domínio ℝ
Difícil

5. A assíntota horizontal de (2x+1)/(x−4) é:

A) y=0B) y=1C) y=2D) x=2
Difícil

6. A solução de 1/(x−2)>0 é:

A) x<2B) x>2C) x≠2D) x≥2

Gabarito comentado:

1-B: O denominador não pode ser zero.

2-D: O numerador zera em x=5 e o denominador não.

3-C: O denominador zera em x=3.

4-B: O fator cancela, mas x=1 permanece excluído.

5-C: Graus iguais: razão 2/1=2.

6-B: O numerador é positivo; o denominador precisa ser positivo.

Resumo final

  • Função racional é quociente de polinômios.
  • Zeros do denominador são excluídos do domínio original.
  • Zeros da função vêm do numerador permitido.
  • Cancelamento pode criar um furo.
  • Assíntotas descrevem o comportamento próximo a pontos ou no infinito.
  • Inequações racionais exigem tabela de sinais e atenção aos valores proibidos.