Solucionador de equações quadráticas
Calcule o discriminante e as raízes reais a partir da forma padrão, de vértice ou fatorada.
As equações do segundo grau podem parecer um pouco complexas à primeira vista. Principalmente quando \(a\), \(b\), \(c\), o discriminante e a fórmula das raízes aparecem ao mesmo tempo, pode ser difícil saber por onde começar. Esta ferramenta de cálculo determina o discriminante, o número de raízes reais e as próprias raízes com base na forma em que a equação é introduzida.
Pode escrever a equação na forma padrão. Se tiver a forma de vértice, também pode utilizá-la. Se a equação já estiver fatorada, também é possível identificar diretamente as raízes.
Introdução da equação
A ferramenta funciona com três formas de escrita diferentes.
Na forma padrão, a equação é escrita da seguinte maneira:
Formül
Ao selecionar esta forma, é necessário introduzir os valores de \(a\), \(b\) e \(c\).
A forma de vértice é escrita da seguinte maneira:
Formül
Nesta forma, são utilizados os valores de \(a\), \(h\) e \(k\).
A forma fatorada é escrita da seguinte maneira:
Formül
Nesta forma, as raízes podem frequentemente ser lidas diretamente a partir da equação. No entanto, o coeficiente \(a\) continua a influenciar o cálculo do discriminante.
O que deve ser introduzido na ferramenta?
Se a equação estiver na forma \(x^2 - 5x + 6 = 0\), selecione a forma padrão. Neste exemplo, os valores são:
\(a = 1\), \(b = -5\), \(c = 6\)
Se a equação estiver na forma \((x - 2)^2 - 1 = 0\), a forma de vértice é mais adequada:
\(a = 1\), \(h = 2\), \(k = -1\)
Se a equação estiver na forma \((x - 2)(x - 3) = 0\), pode utilizar a forma fatorada:
\(a = 1\), \(p = 2\), \(q = 3\)
Há um pequeno detalhe relacionado com o sinal que deve ser observado. Na forma fatorada, a expressão \(x + 1\) significa \(x - (-1)\). Por isso, se existir o fator \(x + 1\), a raiz correspondente é \(-1\).
Quando uma equação é do segundo grau?
Para que uma equação seja do segundo grau, a maior potência da incógnita deve ser 2. A forma geral continua a ser:
Formül
O coeficiente \(a\) não pode ser igual a zero. Se \(a = 0\), o termo \(x^2\) desaparece. Nesse caso, a equação deixa de ser do segundo grau e passa a ser do primeiro grau.
Por exemplo, \(3x^2 - 2x + 1 = 0\) é uma equação do segundo grau. No entanto, se for escrita como \(0x^2 - 2x + 1 = 0\), resta apenas \(-2x + 1 = 0\).
O que indica o discriminante?
Para analisar as raízes de uma equação na forma padrão, calcula-se primeiro o discriminante:
Formül
O sinal do discriminante determina o número de raízes reais:
Formül
Assim, se \(\Delta > 0\), existem duas raízes reais distintas. Se \(\Delta = 0\), as raízes coincidem. Se \(\Delta < 0\), a equação não tem solução no conjunto dos números reais.
As raízes são calculadas com a seguinte fórmula:
Formül
Raízes na forma de vértice
Se a equação estiver na forma de vértice, as raízes podem ser determinadas diretamente com a seguinte fórmula:
Formül
Nesta forma, a expressão dentro da raiz quadrada é importante. Se \(\frac{-k}{a}\) for negativo, não existem raízes reais.
Na forma de vértice, o discriminante também pode ser calculado da seguinte maneira:
Formül
Esta forma é especialmente útil quando o vértice da parábola é conhecido. Não é necessário desenvolver a equação para a forma padrão; o resultado pode ser obtido diretamente a partir dos valores de \(a\), \(h\) e \(k\).
Raízes na forma fatorada
Se a equação for apresentada na forma fatorada, o processo é mais curto:
Formül
Para que um produto seja igual a zero, pelo menos um dos fatores deve ser igual a zero. Por isso, as raízes são:
Formül
Para determinar o discriminante, utiliza-se a seguinte fórmula:
Formül
O coeficiente principal \(a\) não altera a posição das raízes. No entanto, influencia a forma vertical da parábola.
Vejamos alguns exemplos
Considere primeiro a seguinte equação:
$$x^2 - 5x + 6 = 0$$
Aqui, \(a = 1\), \(b = -5\), \(c = 6\).
Vamos calcular o discriminante:
$$\Delta = (-5)^2 - 4 \times 1 \times 6 = 25 - 24 = 1$$
Como \(\Delta = 1\) é positivo, esperamos duas raízes reais distintas.
A fórmula das raízes é:
$$x = \frac{-(-5) \pm \sqrt{1}}{2 \times 1}$$
A primeira raiz:
$$x_1 = \frac{5 + 1}{2} = 3$$
A segunda raiz:
$$x_2 = \frac{5 - 1}{2} = 2$$
As raízes desta equação são \(x = 3\) e \(x = 2\).
Vejamos agora um exemplo em que as raízes coincidem:
$$x^2 - 4x + 4 = 0$$
Os coeficientes são \(a = 1\), \(b = -4\), \(c = 4\).
$$\Delta = (-4)^2 - 4 \times 1 \times 4 = 16 - 16 = 0$$
Como o discriminante é zero, as duas raízes têm o mesmo valor:
$$x = \frac{-(-4)}{2 \times 1} = \frac{4}{2} = 2$$
Neste caso, \(x = 2\) é uma raiz dupla. No gráfico, a parábola é tangente ao eixo \(x\) neste ponto.
Vejamos também um caso sem raízes reais:
$$x^2 + 2x + 5 = 0$$
Aqui, \(a = 1\), \(b = 2\), \(c = 5\).
$$\Delta = 2^2 - 4 \times 1 \times 5 = 4 - 20 = -16$$
Como \(\Delta < 0\), não existem raízes reais. A parábola não cruza o eixo \(x\).
Exemplo a partir da forma de vértice
Considere a equação:
$$(x - 2)^2 - 1 = 0$$
Aqui, \(a = 1\), \(h = 2\), \(k = -1\).
Vamos aplicar a fórmula das raízes:
$$x = 2 \pm \sqrt{\frac{-(-1)}{1}}$$
$$x = 2 \pm \sqrt{1}$$
Assim:
$$x_1 = 2 + 1 = 3$$
$$x_2 = 2 - 1 = 1$$
Também podemos verificar o mesmo resultado através do discriminante:
$$\Delta = -4 \times 1 \times (-1) = 4$$
Como o discriminante é positivo, existem duas raízes reais distintas.
Considere também uma equação na forma de vértice sem raízes reais:
$$(x - 2)^2 + 1 = 0$$
Desta vez, \(a = 1\), \(h = 2\), \(k = 1\).
A expressão dentro da raiz quadrada é:
$$\frac{-k}{a} = \frac{-1}{1} = -1$$
No conjunto dos números reais, não é possível calcular a raiz quadrada de um número negativo. Por isso, a equação não possui raízes reais.
O discriminante indica o mesmo resultado:
$$\Delta = -4 \times 1 \times 1 = -4$$
Como \(\Delta < 0\), não existem raízes reais.
Exemplo a partir de uma equação fatorada
Na equação seguinte, as raízes são quase imediatamente visíveis:
$$(x - 2)(x - 3) = 0$$
Um dos fatores deve ser igual a zero:
$$x - 2 = 0 \Rightarrow x = 2$$
$$x - 3 = 0 \Rightarrow x = 3$$
Aqui, \(a = 1\), \(p = 2\), \(q = 3\).
O discriminante é:
$$\Delta = 1^2(2 - 3)^2 = 1$$
As raízes são \(x = 2\) e \(x = 3\).
Um exemplo com coeficiente principal pode ser:
$$5(x + 1)(x - 4) = 0$$
A expressão \(x + 1\) pode ser interpretada como \(x - (-1)\):
$$5(x - (-1))(x - 4) = 0$$
Neste caso, \(a = 5\), \(p = -1\), \(q = 4\).
As raízes são:
$$x_1 = -1$$
$$x_2 = 4$$
O discriminante é:
$$\Delta = 5^2(-1 - 4)^2 = 25 \times 25 = 625$$
O coeficiente \(5\) não altera as raízes. As raízes continuam a ser determinadas pelos fatores. O coeficiente determina principalmente o quanto o gráfico parece estreito ou largo na direção vertical.
Interpretação dos resultados
Se \(\Delta > 0\), a equação possui duas raízes reais distintas. No gráfico, a parábola cruza o eixo \(x\) em dois pontos diferentes.
Se \(\Delta = 0\), é apresentado apenas um valor de raiz real. Na realidade, as duas raízes coincidem no mesmo ponto. A parábola é tangente ao eixo \(x\).
Se \(\Delta < 0\), não existem raízes reais. A equação pode ser resolvida com números complexos, mas, se a ferramenta mostrar apenas raízes reais, a secção de resultados indicará que não existem raízes reais.
Para verificar uma raiz encontrada, pode substituir o respetivo valor na equação inicial.
Por exemplo, vamos testar \(x = 2\) na equação \(x^2 - 5x + 6 = 0\):
$$2^2 - 5 \times 2 + 6 = 4 - 10 + 6 = 0$$
Como a igualdade é satisfeita, \(x = 2\) é realmente uma das raízes desta equação.
Pontos a ter em atenção durante a utilização
- Não introduza zero para \(a\). Nesse caso, a equação não será do segundo grau.
- Se estiver a trabalhar com a forma padrão, coloque todos os termos no mesmo lado da igualdade.
- Introduza os coeficientes negativos juntamente com o sinal de menos.
- Considere como \(0\) o coeficiente de qualquer termo ausente na equação.
- Na forma de vértice, preste atenção ao sinal na expressão \(x - h\).
- Na forma fatorada, \(x + 1\) significa \(x - (-1)\).
- Podem ocorrer pequenas diferenças de arredondamento com coeficientes decimais.
- O resultado «sem raízes reais» muitas vezes não é um erro; o discriminante pode ser negativo.
Onde é útil?
Este tipo de equação não aparece apenas em exercícios de álgebra. As equações do segundo grau também são utilizadas em gráficos de parábolas, problemas de movimento, problemas de área e cálculos de valores máximos e mínimos.
Esta ferramenta é especialmente útil nas seguintes situações:
- Para verificar um cálculo efetuado com a fórmula das raízes
- Para determinar onde uma parábola cruza o eixo \(x\)
- Para confirmar o resultado de uma fatorização
- Para resolver equações resultantes de problemas de trajetória ou movimento em física
- Para fazer uma verificação rápida em questões de exame
- Para observar como diferentes coeficientes alteram as raízes
Ao resolver exercícios, é mais instrutivo utilizar a ferramenta para verificar o resultado do que apenas para o obter. Efetuar primeiro o cálculo por conta própria e depois introduzir os valores na ferramenta facilita a identificação da etapa em que ocorreu um erro.