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Função Exponencial

Uma função exponencial tem a forma y = a·bˣ, em que a ≠ 0 é o valor inicial e b > 0, b ≠ 1 é o fator de crescimento. Se b > 1, ela cresce; se 0 < b < 1, ela decai. Cada aumento de 1 em x multiplica y por b (uma razão constante), ao contrário da função linear, que soma um valor constante. O gráfico de y = bˣ passa por (0, 1), tem domínio igual a todos os números reais, imagem y > 0 e o eixo x como assíntota horizontal. A forma geral y = a·b^(k(x − d)) + c estica, reflete e desloca o gráfico.

🎬 História passo a passo

  1. Comece com 1 bloco. A cada passo o número dobra: 1, 2, 4, 8. Multiplicar sempre pelo mesmo número é o que chamamos de exponencial.
  2. O número da frente, a, é o valor inicial (quando x = 0). Mude a de 1 para 3 e todas as colunas ficam 3 vezes mais altas.
  3. Se a base b está entre 0 e 1, cada passo deixa o valor menor. Isso é decaimento exponencial, como uma xícara de chá esfriando.
  4. Compare: o verde soma 2 a cada passo (linear) e o azul multiplica por 2 a cada passo (exponencial). No começo ficam perto, mas logo as colunas azuis disparam na frente.
  5. Some c a todos os valores e o gráfico inteiro sobe. Ele chega bem perto da reta y = c, mas nunca encosta: essa é a assíntota.
  6. Brincadeira livre: mexa em a, b e c. Primeiro adivinhe, depois confira as colunas e a equação.

Dica: arraste a cena 3D para girar. Use dois dedos para dar zoom.

🤔 Dúvidas comuns, esclarecidas

Por que b⁰ = 1, de modo que o gráfico sempre começa em a?

Voltar um passo significa dividir por b. De b¹ = b, dividindo por b temos b⁰ = 1. Então, em x = 0, y = a × 1 = a.

Por que b não pode ser 1 nem negativo?

Se b = 1, y nunca muda: fica uma reta horizontal. Se b é negativo, os valores pulam entre positivo e negativo e nem existem para x = ½. Por isso b > 0 e b ≠ 1.

Por que o decaimento nunca chega a zero?

Dividir um número positivo ao meio sempre deixa um número positivo, não importa quantas vezes você faça isso. Então a curva chega perto de 0, mas nunca toca.

O linear estava na frente no começo. Por que ele perdeu?

Somar 2 a cada vez dá um salto fixo; dobrar dá um salto que cresce a cada passo. Veja as colunas azuis disparando na frente das verdes.

O que o c faz com a assíntota?

Todos os valores de y sobem c, inclusive o nível do qual a curva se aproxima. Assim, a assíntota passa de y = 0 para y = c.

O que é uma função exponencial?

Uma função exponencial tem a variável no expoente: y = a · bˣ. Aqui a é o valor inicial e b é a base, também chamada de fator de crescimento. Precisamos de b > 0 e b ≠ 1.

Numa tabela, quando x aumenta 1, y é multiplicado sempre pelo mesmo número b. Ou seja, a razão (próximo y ÷ y atual) é constante. É assim que você reconhece uma relação exponencial nos dados.

As regras de potência ajudam a simplificar: bᵐ·bⁿ = bᵐ⁺ⁿ, (bᵐ)ⁿ = bᵐⁿ, b⁰ = 1, b⁻ⁿ = 1/bⁿ, b^(1/n) = ⁿ√b.

Gráfico, domínio, imagem e assíntota

Para y = bˣ:

Linear, quadrática ou exponencial? Use as diferenças

Olhe uma tabela com passos iguais em x:

O crescimento exponencial é lento no começo, mas, a longo prazo, supera qualquer função linear ou quadrática.

Transformações: y = a·b^(k(x − d)) + c

Ordem de aplicação: primeiro esticamentos e reflexões, depois os deslocamentos. Para cada ponto (x, y) de y = bˣ, o novo ponto é (x/k + d, a·y + c).

Resolvendo problemas: crescimento, decaimento e dados

Para modelar dados: confira se as razões são mais ou menos constantes, ache a pelo valor inicial e b pela razão média, ou use uma ferramenta gráfica para fazer a regressão exponencial. Para ler respostas no gráfico, veja onde a curva chega a um certo valor de y.

Experimente: dobre uma folha de papel ao meio, de novo e de novo. Conte as camadas: 1, 2, 4, 8, 16... Depois de 7 dobras, você tem 128 camadas. Isso é 2ᵗ.

Fórmulas e definições principais

Exemplos resolvidos

1. Esta tabela é linear, quadrática ou exponencial? x: 0,1,2,3; y: 5, 15, 45, 135.

Diferenças: 10, 30, 90 (não são constantes). Razões: 15/5 = 3, 45/15 = 3, 135/45 = 3 → razão constante. É exponencial: y = 5·3ˣ.

2. Dê o domínio, a imagem, a assíntota e o intercepto em y de y = 2·3ˣ − 4.

Domínio: todos os x reais. a = 2 > 0 e c = −4, então a imagem é y > −4. Assíntota y = −4. Intercepto em y: x = 0 → 2·1 − 4 = −2.

3. Descreva as transformações de y = 2ˣ que dão y = −3·2^(x − 1) + 5.

a = −3: esticamento vertical por 3 e reflexão no eixo x. d = 1: deslocamento de 1 para a direita. c = 5: deslocamento de 5 para cima. Nova assíntota y = 5, imagem y < 5.

4. ₹10,000 (ou qualquer moeda) são investidos a 8 % ao ano, com juros compostos anuais. Ache o montante após 5 anos.

A = P(1 + r)ᵗ = 10000 × 1.08⁵. 1.08² = 1.1664; 1.08⁴ = 1.3605; ×1.08 = 1.4693. A ≈ 14,693.

5. Uma amostra radioativa de 80 g tem meia-vida de 6 dias. Quanto sobra após 18 dias?

Número de meias-vidas = 18 ÷ 6 = 3. A = 80 × (½)³ = 80 ÷ 8 = 10 g.

6. Uma cultura de bactérias começa com 200 células e dobra a cada 3 horas. Quando chegará a 6400 células?

6400 = 200 · 2^(t/3) → 32 = 2^(t/3). 32 = 2⁵, então t/3 = 5 → t = 15 horas.

Erros comuns

Quiz de prática

1. Qual destas é uma função exponencial?
2. O gráfico de y = 5ˣ passa por:
3. y = 100·(0.9)ˣ representa:
4. A assíntota de y = 3ˣ + 2 é:
5. Uma tabela tem y = 4, 12, 36, 108. O fator de crescimento é:

Prática: responda você mesmo

Digite ou escolha sua resposta e aperte Conferir. Use a dica se travar; a solução completa aparece depois que você responder.

Perguntas frequentes

O que é uma função exponencial?

É uma função em que a variável está no expoente, y = a·bˣ, de modo que y é multiplicado pelo mesmo fator b cada vez que x aumenta 1.

Como saber se é crescimento ou decaimento exponencial?

Olhe a base: b > 1 significa crescimento, 0 < b < 1 significa decaimento (com a > 0).

Quais são o domínio e a imagem de y = a·bˣ + c?

Domínio: todos os números reais. Imagem: y > c se a > 0, ou y < c se a < 0. A assíntota é y = c.

Onde isso é ensinado

Canada (Ontario)Grade 11A. Mathematical Models
Canada (Ontario)Grade 11B. Exponential Functions
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USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 11Modeling with functions
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 11Mathematical modeling
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 12Exponential and Logarithmic Functions
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