Revisão de Álgebra

As ideias principais das aulas desta matéria, reunidas para você retomar e praticar.

1Linguagem e expressões algébricas

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  • As letras podem representar valores variáveis, incógnitas ou parâmetros. O contexto e o universo escolhido definem seu papel.
  • Expressões indicam operações; equações apresentam condições de igualdade; identidades valem para todos os valores do domínio declarado.
  • Na substituição, use parênteses para valores negativos e respeite prioridades. Base negativa e oposto de uma potência são coisas diferentes.
  • Todo denominador deve ser não nulo; uma raiz quadrada real exige radicando não negativo. Todas as condições da expressão e do contexto valem juntas.
  • Termos semelhantes têm a mesma parte literal com os mesmos expoentes. Some os coeficientes; em produtos de potências de mesma base, conte os fatores.
  • A distributiva justifica reduções, retirada de parênteses, produtos e fator comum. Cancelamento só se aplica a fatores não nulos e preserva as restrições originais.
  • Um modelo precisa de significado, domínio e unidades. Justifique um padrão pela construção; exemplos isolados não provam uma regra universal.

2Equações e inequações do primeiro grau

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  • Resolver é descrever todos os valores admissíveis que satisfazem a condição original. Universo e domínio fazem parte da resposta.
  • Equivalência exige preservar exatamente as soluções. Somar o mesmo valor e multiplicar por constante não nula são passos reversíveis; multiplicar por zero perde informação.
  • Na forma ax + b = 0, a ≠ 0 dá x = −b/a. Se o coeficiente final de x for zero, avalie a afirmação constante: ela pode valer para todo o universo ou para nenhum valor.
  • A mudança de sinal aparente ao reunir termos vem de operações nos dois membros. Parênteses, frações e decimais obedecem às mesmas propriedades.
  • Em desigualdades, multiplicar ou dividir por número negativo inverte a relação. Somar um negativo não provoca essa inversão.
  • Intervalos devem registrar extremos incluídos ou excluídos. Infinito não é um extremo real incluído. Respostas também podem ser o conjunto vazio ou um único ponto.
  • “E” pede interseção; “ou” inclusivo pede união. Uma cadeia de desigualdades representa condições simultâneas.
  • Parâmetros exigem casos quando podem zerar ou mudar o sinal de um divisor. Em problemas, verifique contagem inteira, medidas positivas, unidades e a pergunta original.

3Sistemas do primeiro grau

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  • Uma solução é um par, tripla ou lista ordenada que satisfaz todas as condições, no domínio e universo declarados.
  • Substituição, comparação e adição organizam as mesmas propriedades de igualdade. Escolha o método pela estrutura dos coeficientes.
  • Ao eliminar, conserve informação suficiente para voltar às outras incógnitas. Uma consequência isolada pode aceitar pares que não resolvem o sistema.
  • Nos reais, sistemas lineares são determinados, indeterminados ou impossíveis. Retas concorrentes, coincidentes e paralelas distintas representam os três casos de duas equações não degeneradas.
  • 0 = 0 não impõe nova restrição; 0 = c, com c ≠ 0, torna o sistema impossível. Não confunda uma identidade produzida com liberdade total de todas as incógnitas.
  • D = ad − bc ≠ 0 garante um único par real no sistema de duas equações; D = 0 exige analisar a compatibilidade. Não divida por um coeficiente ou parâmetro antes de discutir se pode ser zero.
  • Escalonar elimina incógnitas por operações reversíveis. A quantidade de equações sozinha não decide a quantidade de soluções.
  • Modelar exige traduzir cada dado, usar unidades coerentes e verificar admissibilidade. Mudanças de incógnitas exigem uma volta cuidadosa ao problema original.

4Potências e radicais

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  • Uma potência de expoente inteiro positivo conta fatores iguais. Parênteses definem a base; o sinal fora da potência é aplicado depois.
  • Expoente zero dá 1 apenas para base não nula; expoente negativo indica recíproco. Nesta aula, 0⁰ e expoentes negativos de zero não estão definidos.
  • As leis de expoentes vêm de contar, agrupar e cancelar fatores. Mesma base, denominadores não nulos e domínio original precisam ser preservados.
  • Notação científica normalizada usa um coeficiente de módulo entre 1 e 10, com 10 excluído, e potência inteira de dez. Para somar, primeiro iguale as potências.
  • Raiz par real exige radicando não negativo e seleciona o valor não negativo. Raiz ímpar real aceita qualquer radicando. Um radical não representa todas as soluções de uma equação.
  • A raiz de xⁿ é |x| se n é par e x se n é ímpar. Uma simplificação não pode descartar o sinal nem mudar o domínio.
  • Produtos, quocientes, extrações e mudanças de índice exigem as hipóteses de sinal. Somar radicais semelhantes é usar a distributiva; a raiz não se distribui sobre soma.
  • Racionalizar multiplica por um fator não nulo no numerador e no denominador. Verifique também se o conjugado pode zerar em um valor aceito pela expressão original.
  • As leis gerais de expoentes racionais foram enunciadas para bases positivas. Bases negativas exigem fração irredutível e discussão própria; não transportar as regras automaticamente.
  • Aproximações precisam ser indicadas por ≈ e justificadas pela precisão pedida. Nas aplicações, confira positividade de comprimentos, unidades e hipóteses do modelo.

5Polinômios

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  • Polinômios são somas finitas de monômios com coeficientes reais e expoentes inteiros não negativos nas variáveis. Frações e radicais constantes podem ser coeficientes.
  • Reduza os termos semelhantes antes de contar termos e determinar o grau. O grau não é a quantidade de termos. Coeficientes ausentes são registrados como zero para organizar cálculos.
  • Constante não nula tem grau 0. O polinômio nulo tem todos os coeficientes zero e não recebe grau nesta convenção. Parâmetros podem anular os termos dominantes e mudar o grau.
  • Em várias variáveis, o grau total soma os expoentes de cada monômio e toma o maior entre os termos reduzidos. Grau em uma variável e homogeneidade são conceitos distintos.
  • Avaliar P(c) produz um número; P(0) é o termo constante. Uma raiz c satisfaz P(c) = 0, mas isso não torna P identicamente nulo.
  • Uma identidade compara todos os coeficientes e vale para qualquer valor real da variável. Coincidir em alguns números não comprova identidade.
  • Na soma e na diferença, opere coeficientes de partes literais iguais. Subtrair um polinômio troca todos os sinais dele. Na multiplicação, cada termo de um fator multiplica cada termo do outro.
  • O grau de uma soma pode diminuir por cancelamento ou a soma pode ser nula. No produto de dois polinômios reais não nulos em uma variável, os graus se somam.
  • Na divisão euclidiana por B não nulo, A = BQ + R, com R = 0 ou grau de R menor que o de B. A identidade e essa condição tornam Q e R únicos. Divisor constante não nulo tem resto zero.
  • O método da chave cancela o termo dominante a cada etapa. Ordene, preencha graus ausentes com zeros, multiplique pelo divisor inteiro e subtraia todos os termos com atenção aos sinais.
  • A identidade da divisão vale em todos os reais; a fração A(x)/B(x) só vale onde B(x) ≠ 0. Simplificar uma fração não remove as exclusões de seu domínio original.

6Produtos notáveis e fatoração

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  • Produtos notáveis são identidades deduzidas pela distributiva. Expandir e fatorar reorganizam a mesma expressão, sem resolver automaticamente uma equação.
  • Quadrados de binômios incluem o termo central ±2ab. No quadrado da diferença, o último termo é +b². Conjugados produzem a² − b².
  • Cubos de binômios incluem dois termos mistos com coeficiente 3. Cubo de uma soma é diferente de soma de cubos. Com três termos, devem ser contados todos os produtos mistos.
  • Se a + b + c = 0, então a³ + b³ + c³ = 3abc. A condição de soma zero precisa acompanhar a conclusão.
  • Fator comum e agrupamento usam a distributiva no sentido inverso. As identidades continuam válidas quando o fator evidenciado vale zero.
  • Um trinômio quadrado perfeito precisa conferir os dois quadrados e o termo central. Ter extremos quadrados não basta.
  • Nos trinômios mônicos, procure os números que tenham soma e produto corretos. No método AC, separe o termo central com soma B e produto AC, mantendo A ≠ 0.
  • Somas e diferenças de cubos se decompõem em um binômio e um trinômio, com cancelamento dos termos mistos. Examine os fatores depois das substituições.
  • Substituições e adição/subtração da mesma parcela podem revelar identidades. Volte à variável original e confira a expansão.
  • A fatoração depende do conjunto de coeficientes. Um quadrático sem raiz real não se divide em lineares reais. Não generalize isso para toda soma de quadrados.
  • O princípio do produto nulo vale para fatores reais e produto igual a zero. Dividir por uma expressão que pode zerar pode eliminar soluções.
  • Cancelar fatores em uma fração exige que sejam não nulos e não remove as exclusões do domínio original. Nas aplicações geométricas, preserve positividade e unidades.

7Frações algébricas e equações fracionárias

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  • Frações algébricas seguem as regras das frações numéricas, mas exigem acompanhar os valores que anulam denominadores variáveis.
  • O domínio original vem antes da simplificação. Numerador zero é permitido com denominador não nulo; 0/0 não é definido.
  • Cancelar exige um fator não nulo que multiplique todo o numerador e todo o denominador. As exclusões do fator cancelado permanecem.
  • Fatores e parcelas são diferentes. Podemos separar parcelas de um numerador sobre o mesmo denominador não nulo; não separar um denominador somado pela mesma regra.
  • Para adicionar ou subtrair, construa um denominador comum e opere os numeradores inteiros. Os sinais e os fatores complementares precisam acompanhar todas as parcelas.
  • Na multiplicação, opere numeradores e denominadores, mantendo o domínio de cada fração original. Potências negativas exigem que a fração também seja não nula.
  • Na divisão, as duas frações precisam existir e a divisora precisa ser não nula. Inverter não apaga a restrição de um denominador original.
  • Frações complexas exigem verificar os denominadores internos e o denominador principal inteiro. A barra principal agrupa numerador e denominador completos.
  • Multiplicar uma equação por expressão não nula em seu domínio preserva equivalência. Todos os termos dos dois membros recebem o fator.
  • Resolver a equação polinomial obtida fornece candidatos. O conjunto solução conserva apenas os que pertencem ao domínio e satisfazem a equação original.
  • Uma equação pode ser impossível, ter uma ou mais soluções, ou ser identidade em seu domínio. Identidade não reinclui pontos proibidos.
  • Parâmetros exigem separar casos antes de dividir: podem mudar o domínio, anular um denominador inteiro ou transformar uma equação em identidade ou impossibilidade.
  • Nos problemas, acrescente as condições do modelo, como positividade e contagem inteira, e confira unidades, taxas e resultados no enunciado.

8Equações do segundo grau

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  • O segundo grau é identificado depois da redução a ax² + bx + c = 0, com a ≠ 0. Os coeficientes incluem seus sinais.
  • Nos casos incompletos, fator comum e quadrado isolado costumam ser diretos. Dividir por uma incógnita pode perder a solução zero.
  • O produto nulo exige produto igual a zero. Uma soma nula ou um produto igual a outro número não permite igualar parcelas ou fatores a zero.
  • A raiz principal é não negativa; os dois sinais aparecem ao resolver u² = k com k > 0. Para k = 0 há um valor e, para k < 0, nenhum real.
  • Completar quadrados acrescenta o quadrado da metade do coeficiente linear, depois de normalizar o coeficiente quadrático. A mesma parcela deve ser acrescentada aos dois membros.
  • A equivalência (2ax + b)² = Δ, com Δ = b² − 4ac, justifica a fórmula geral e funciona também para a negativo.
  • Δ > 0 dá duas raízes reais distintas; Δ = 0 dá uma raiz dupla; Δ < 0 não dá raízes reais. Raiz dupla é contada uma vez no conjunto solução.
  • Soma e produto são −b/a e c/a, contando a raiz dupla duas vezes. Eles justificam a forma fatorada e a construção de uma equação pelas raízes.
  • Combinações das raízes podem ser calculadas com identidades em S e P. Recíprocos exigem raízes não nulas; distâncias usam módulo.
  • A classificação de sinais pressupõe existência de raízes reais. Discriminante positivo não significa duas raízes positivas.
  • Parâmetros que anulam o coeficiente principal exigem separar os casos lineares, impossíveis ou identidades antes de usar a fórmula quadrática.
  • Reduções de equações fracionárias conservam o domínio original e filtram os candidatos. As restrições não desaparecem depois de multiplicar denominadores.
  • Em biquadradas, t = x² exige t ≥ 0. Retorne à incógnita: t positivo gera dois valores, t zero gera um e t negativo nenhum real.
  • Outras substituições também exigem retorno e verificação dos valores que a expressão substituída pode assumir.
  • Nas aplicações, use unidades e restrições do contexto. Uma ou ambas as raízes podem ser aceitas, conforme o problema.

9Inequações e estudo de sinais

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  • Uma inequação descreve valores que tornam uma comparação verdadeira. Universo e domínio fazem parte da resposta; infinito nunca é incluído como um número real.
  • Somar a mesma expressão preserva a ordem. Multiplicar ou dividir por negativo inverte a relação; por positivo, preserva. Divisores variáveis exigem conhecer o sinal ou separar casos.
  • O sinal de ax + b, com a ≠ 0, vem de a(x − r), onde r = −b/a. Constantes e expressão nula exigem análise própria.
  • Produtos combinam sinais no mesmo x. Fatores de mesmo sinal dão produto positivo; não é preciso que sejam todos positivos.
  • O quadro usa os mesmos intervalos em todas as linhas. Ordene zeros e exclusões, justifique a constância dos sinais entre eles e examine os pontos separadamente.
  • Multiplicidade ímpar troca o sinal e par o preserva, se o restante não zera. Uma raiz par permitida pode aparecer como ponto isolado numa relação não estrita.
  • Com duas raízes reais distintas, o produto dos fatores lineares é positivo fora e negativo entre elas. O coeficiente principal pode inverter o sinal da quadrática.
  • Com raiz dupla, a quadrática tem o sinal do coeficiente principal fora da raiz. Com Δ < 0, ela mantém esse sinal em toda a reta e nunca zera.
  • Em quocientes, o denominador nunca pode zerar. Igualdade permitida pela relação não reinclui extremos proibidos; zero comum a numerador e denominador continua excluído.
  • Antes de analisar uma comparação de frações, reúna a diferença em uma única fração comparada com zero. Os sinais devem corresponder à expressão inteira.
  • Multiplicar pelo quadrado de um denominador é reversível e preserva a ordem somente onde ele é não nulo. O produto obtido ainda precisa respeitar o domínio original.
  • Cancelar fatores facilita o quadro, mas conserva lacunas do domínio. Um fator zero não torna definido um produto que contém outra expressão indefinida.
  • Condições ligadas por “e” e cadeias pedem interseção; “ou” inclusivo pede união. A inclusão de cada extremo depende de todas as condições e domínios.
  • Parâmetros podem mudar sinais, ordem das raízes e grau. Separe os casos antes de dividir e justifique também exigências que valem para todo real.
  • Nas aplicações, aplique positividade, unidades, limites do modelo e contagem inteira ao conjunto algébrico. Diferencie valor positivo de valor não negativo.

10Equações com radicais e módulo

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  • Trabalhando nos reais, raiz par exige radicando não negativo e representa o resultado principal não negativo. Raiz par no denominador exige radicando positivo; raiz ímpar aceita radicando e resultado negativos.
  • Elevar ao quadrado preserva uma igualdade no sentido de ida, mas pode acrescentar candidatos. Para ter equivalência, controle os sinais e mantenha o domínio; confira cada resultado na original.
  • Isole a raiz antes de usar a potência. Com duas raízes, preserve o termo misto do quadrado da soma e reavalie as condições após cada transformação.
  • Na substituição t = √x, imponha t ≥ 0 e volte a x = t². Em raízes compostas, examine a existência das operações de dentro para fora.
  • Uma raiz principal não pode ficar abaixo de um limite negativo. Se o limite inferior for negativo, qualquer raiz definida já o supera; se ambos os membros forem não negativos, compare os quadrados.
  • Módulo é distância até zero. Use |u| = u se u ≥ 0 e |u| = −u se u < 0. Em particular, √(u²) = |u|.
  • Módulos de produto e quociente se separam, respeitando denominadores não nulos. O módulo da soma satisfaz a desigualdade triangular; não existe uma regra geral de igualdade com a soma dos módulos.
  • |x − a| mede a distância entre x e a. Para raio positivo, uma equação de distância tem dois pontos, uma inequação interna escolhe um intervalo e uma externa escolhe dois lados.
  • Para |A| = c com c > 0, resolva A = c ou A = −c. Com c = 0, exija A = 0; com c < 0, não há solução.
  • Em |A| = B variável, imponha B ≥ 0 além dos dois ramos. Em |A| = |B|, os dois membros já são não negativos, então A = B ou A = −B basta dentro do domínio.
  • Para somas de módulos, divida a reta pelos zeros dos conteúdos. Confira se cada resposta pertence ao caso utilizado; uma soma de distâncias pode ser constante em um intervalo inteiro.
  • As relações |A| ≤ B e |A| < B são cadeias de condições simultâneas. As relações |A| ≥ B e |A| > B são uniões de ramos externos; analise também limite zero ou negativo.
  • Compare dois módulos pelos quadrados sem alterar o sentido da desigualdade. Não apague as barras sem conhecer os sinais dos conteúdos.
  • Em módulos aninhados, resolva de fora para dentro e descarte alvos internos negativos. Parâmetros podem mudar a existência e a quantidade de soluções; conte apenas valores distintos.
  • Em aplicações, interseccione a solução algébrica com as condições do contexto e declare as unidades. Uma raiz negativa pode ser válida na equação e inválida como comprimento.

11Números complexos

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  • A unidade imaginária satisfaz i² = −1. Os reais estão contidos nos complexos: a = a + 0i. Uma equação sem solução real pode ter soluções em ℂ.
  • A forma a + bi usa a e b reais e é única. Re(z) = a e Im(z) = b; a parte imaginária é o coeficiente, não o termo bi.
  • Igualdade de complexos significa igualdade simultânea das componentes. O número é real se b = 0; nesta aula, imaginário puro exige a = 0 e b ≠ 0.
  • O afixo de a + bi é o ponto (a, b). Os eixos real e imaginário são perpendiculares e usam a mesma escala.
  • As potências de i seguem o ciclo 1, i, −1, −i conforme o resto do expoente inteiro por 4; o ciclo inclui expoentes negativos.
  • Para r > 0, z² = −r tem duas soluções ±i√r. O radical principal √(−r) indica apenas i√r; regras de radicais reais não se estendem automaticamente a todo ℂ.
  • Some e subtraia componentes correspondentes. Multiplique pela distributiva e use i² = −1; as regras algébricas de um corpo continuam válidas, incluindo produto nulo e cancelamento por fator não nulo.
  • O conjugado de a + bi é a − bi, reflexo no eixo real. Ele não é o oposto em geral. Conjugar duas vezes devolve z, e a conjugação preserva soma, produto e quociente definido.
  • O produto de z por seu conjugado é a² + b², positivo se z ≠ 0. Para dividir por um complexo não nulo, multiplique os dois termos da fração pelo conjugado do denominador.
  • Potências de expoente inteiro positivo permitem base zero. Expoentes zero ou negativos exigem base não nula nesta aula; não atribuímos valor a 0⁰.
  • O módulo |z| = √(a² + b²) é uma distância real não negativa. Produtos e quocientes têm módulos multiplicados ou divididos, com divisor não nulo.
  • |z − w| mede a distância entre os afixos. A condição |z − z₀| = r, para r > 0, descreve uma circunferência; ≤ descreve seu disco fechado. Equidistância no plano pode produzir uma reta inteira.
  • Multiplicar por i transforma (a, b) em (−b, a), um giro anti-horário de 90°. Quatro desses giros devolvem o ponto; o módulo é preservado.
  • Equações com conjugados podem ser resolvidas escrevendo z = a + bi e comparando as duas componentes reais. Pode haver uma, nenhuma ou infinitas soluções.
  • Quadráticas de coeficientes reais com Δ < 0 têm duas raízes não reais conjugadas. Com coeficientes complexos, use uma raiz quadrada de Δ, sem classificar um Δ não real por positivo ou negativo.
  • Para w² = a + bi, as componentes satisfazem u² − v² = a e 2uv = b. Se o alvo é não nulo, as duas raízes são opostas; se é zero, só há o valor zero.
  • Soma, produto e fatoração da quadrática continuam válidos em ℂ, contando multiplicidades. A exigência de raízes não reais conjugadas depende de os coeficientes serem reais.
  • Desigualdades entre módulos ou componentes são comparações reais. Não existe uma ordem de corpo em ℂ que permita usar i > 0 ou i < 0 como nos reais.

12Equações polinomiais

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  • Uma raiz r satisfaz P(r) = 0 exatamente. Grau é calculado depois da redução, e o universo real ou complexo muda a resposta. Constantes e polinômio nulo precisam de análise própria.
  • A identidade P = DQ + R, com D não nulo e resto de grau menor que o divisor ou nulo, continua válida com coeficientes complexos. A fração P/D conserva suas exclusões de domínio.
  • O resto por x − c é P(c). Pelo teorema do fator, P(c) = 0 equivale à existência do fator x − c.
  • Ruffini usa a base c do divisor x − c e todos os coeficientes em ordem decrescente. A linha final fornece coeficientes do quociente e, por último, o resto.
  • Para divisor ax + b com a ≠ 0, use c = −b/a e divida por a o quociente obtido para x − c. O resto não muda.
  • Cada raiz confirmada permite reduzir o grau por divisão exata. Mantenha o ramo da raiz retirada e não divida uma equação por um fator que pode zerar sem separar esse caso.
  • A multiplicidade exata m exige P = (x − r)ᵐS e S(r) ≠ 0. Conjunto solução conta valores distintos; a contagem pelo grau considera multiplicidades.
  • Um polinômio não nulo de grau n tem no máximo n raízes distintas. Concordância de dois polinômios de grau no máximo n em n + 1 pontos distintos prova a identidade.
  • O TFA garante raiz complexa a todo polinômio não constante com coeficientes complexos. Sua demonstração geral não foi feita aqui; com o teorema do fator, ele fornece n raízes contando multiplicidades.
  • Coeficientes reais obrigam pares de raízes não reais conjugadas com multiplicidades iguais. Cada par forma um quadrático real sem raiz real; grau real ímpar garante alguma raiz real.
  • O teste racional exige coeficientes inteiros e fração reduzida. Numerador divide o termo constante, denominador divide o dominante. A lista contém candidatos; ausência de raízes racionais não exclui irracionais.
  • Girard relaciona somas de produtos das raízes aos coeficientes, com sinais alternados e divisão pelo dominante. Raízes repetidas ocupam posições repetidas na lista.
  • Combinações simétricas podem ser calculadas sem achar cada raiz. Recíprocos exigem raízes não nulas; soma de quadrados não é soma de módulos ao quadrado.
  • Para construir um polinômio, use todos os fatores exigidos e determine a constante não nula por outro dado. Grau mínimo, coeficientes reais e multiplicidades podem obrigar fatores adicionais.
  • Parâmetros podem anular o coeficiente dominante ou repetir raízes. Separe as mudanças de grau e use divisões sucessivas para testar repetição.
  • Substituições exigem voltar à incógnita original e preservar suas restrições. Uma raiz negativa da equação em t = x² não retorna a x real.
  • Resto por divisor quadrático pode ser linear. Duas raízes distintas do divisor fornecem duas avaliações; uma raiz dupla não fornece duas condições diferentes pela mesma avaliação.
  • Descartes limita raízes positivas e negativas contando mudanças de sinal e multiplicidades. Ignore coeficientes zero e conte a raiz zero separadamente; possibilidades não são soluções confirmadas.
  • Sinais opostos de um polinômio real em dois pontos garantem alguma raiz entre eles. Bissecção mantém um intervalo e controla seu comprimento; aproximação numérica não é igualdade exata.
  • Em problemas, selecione as raízes compatíveis com medidas, unidades, contagem e domínio do modelo, e confira a resposta na condição original.

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