Matemática · Livro 1 · 1.º ao 9.º ano

Matemática do ensino fundamental

Matemática do ensino fundamental · 1.º ao 9.º ano

38Números decimais

Entre 22 e 33 há um monte de números: 2.52.5, 2.712.71, 2.9992.999 … Os números decimais estendem o sistema de valor posicional para a direita das unidades, e seguem as mesmas regras dos números naturais — com algumas armadilhas que este capítulo vai ensinar você a evitar.

38.1 A escrita decimal

Definição 38.1 (Casas decimais)

Um número decimal tem uma parte inteira e uma parte decimal, separadas pelo ponto decimal. Cada casa à direita do ponto vale dez vezes menos que a anterior: décimos, centésimos, milésimos. Por exemplo,

13.407=13+410+0100+71000=1×10+3+4×110+7×11000.13.407 = 13 + \frac{4}{10} + \frac{0}{100} + \frac{7}{1000} = 1 \times 10 + 3 + 4 \times \frac{1}{10} + 7 \times \frac{1}{1000}.
O quadro de valor posicional de 13.407: o ponto decimal fica entre as unidades e os décimos.
O quadro de valor posicional de 13.40713.407: o ponto decimal fica entre as unidades e os décimos.

Observação 38.2 (Zeros que contam e zeros que não contam)

Acrescentar zeros no fim da parte decimal não muda nada: 2.5=2.50=2.5002.5 = 2.50 = 2.500. Mas os zeros entre algarismos são essenciais: 13.40713.4713.407 \neq 13.47. E 0.50.5 é bem diferente de 0.050.05!

Método 38.3 (Comparar números decimais)

  1. Compare primeiro as partes inteiras: 7.2>5.997.2 > 5.99 porque 7>57 > 5.
  2. Se as partes inteiras forem iguais, compare as partes decimais algarismo por algarismo a partir da esquerda — completar com zeros no fim ajuda: para comparar 3.43.4 e 3.153.15, escreva 3.403.40 e 3.153.15; como 40>1540 > 15 centésimos, 3.4>3.153.4 > 3.15.

Atenção: mais comprido não quer dizer maior. 3.153.15 tem mais algarismos que 3.43.4, mas é menor.

Ampliação da reta numérica entre 3 e 4: cada traço é um décimo. O ponto 3.15 fica bem no meio, entre 3.1 e 3.2.
Ampliação da reta numérica entre 33 e 44: cada traço é um décimo. O ponto 3.153.15 fica bem no meio, entre 3.13.1 e 3.23.2.

38.2 Somar, subtrair, multiplicar

Método 38.4 (Contas armadas com decimais)

Para somar ou subtrair números decimais, alinhe os pontos decimais (assim as unidades ficam sob as unidades e os décimos sob os décimos), completando com zeros no fim se for preciso; depois calcule como com números naturais e ponha o ponto do resultado sob os outros.

Exemplo 38.5

Calcule 13.7+2.8513.7 + 2.85, alinhando os pontos (13.7=13.7013.7 = 13.70):

13.70+  2.8516.55\begin{array}{r} 1\,3.7\,0 \\ +\ \ \,2.8\,5 \\ \hline 1\,6.5\,5 \end{array}

Calcule 62.356 - 2.35 (escreva 6=6.006 = 6.00): 6.002.35=3.656.00 - 2.35 = 3.65. Confira: 3.65+2.35=63.65 + 2.35 = 6.

Exemplo 38.6 (Multiplicar decimais)

Para calcular 2.3×1.42.3 \times 1.4: multiplique como números naturais, 23×14=32223 \times 14 = 322; depois conte os algarismos decimais dos fatores (1+1=21 + 1 = 2) e ponha o ponto de modo que o resultado tenha essa quantidade: 2.3×1.4=3.222.3 \times 1.4 = 3.22. Conferência de tamanho: 2.3×1.42.3 \times 1.4 deve dar um pouco mais que 2.3×1=2.32.3 \times 1 = 2.3 — e 3.223.22 dá.

38.3 Multiplicar e dividir por 10, 100, 1000

Proposição 38.7 (Deslocar o ponto)

Multiplicar um número decimal por 1010, 100100, 10001000 desloca o ponto decimal dele 11, 22, 33 casas para a direita; dividir o desloca para a esquerda (completando com zeros quando for preciso):

3.75×100=375,42.1÷1000=0.0421.3.75 \times 100 = 375, \qquad 42.1 \div 1000 = 0.0421 .

Demonstração. Multiplicar por 1010 faz cada algarismo valer dez vezes mais: os décimos viram unidades, as unidades viram dezenas, e assim por diante — cada algarismo anda uma coluna para a esquerda no quadro de valor posicional, o que é o mesmo que deslocar o ponto uma casa para a direita. Dividir inverte isso.

Exemplo 38.8 (Unidades de medida)

Converter unidades é exatamente esse jogo: como 11 m =100= 100 cm,

3.75 m=3.75×100 cm=375 cm,42 mm=42÷10 cm=4.2 cm.3.75 \text{ m} = 3.75 \times 100 \text{ cm} = 375 \text{ cm}, \qquad 42 \text{ mm} = 42 \div 10 \text{ cm} = 4.2 \text{ cm}.

38.4 Arredondamento

Definição 38.9 (Arredondamento)

O arredondamento de um número à unidade (ou ao décimo, ao centésimo, …) é o número mais próximo com essa precisão. Olhe o algarismo seguinte: se for 0,1,2,3,40,1,2,3,4, arredonde para baixo (mantenha); se for 5,6,7,8,95,6,7,8,9, arredonde para cima.

Exemplo 38.10

7.387.38 arredondado à unidade é 77 (algarismo seguinte 33: mantém); arredondado ao décimo é 7.47.4 (algarismo seguinte 88: sobe). O preço 4.9964.996 arredondado ao centésimo é 5.005.00 — o arredondamento pode mudar todos os algarismos!

38.5 Exercícios

Exercício 38.1

Escreva como número decimal: 5+310+71005 + \dfrac{3}{10} + \dfrac{7}{100}; 910\dfrac{9}{10}; 12+4100012 + \dfrac{4}{1000}; “oito unidades e cinco centésimos”.

Solução

Solução de Exercício 38.1.

5.375.37; 0.90.9; 12.00412.004; 8.058.05.

Exercício 38.2

Em 86.35486.354: qual é o algarismo dos décimos? E o dos centésimos? O que conta o algarismo 88? Escreva esse número como na Definição 38.1.

Solução

Solução de Exercício 38.2.

Algarismo dos décimos: 33; algarismo dos centésimos: 55; o 88 conta as dezenas.

86.354=8×10+6+3×110+5×1100+4×11000.86.354 = 8 \times 10 + 6 + 3 \times \frac{1}{10} + 5 \times \frac{1}{100} + 4 \times \frac{1}{1000}.

Exercício 38.3

Copie e complete com <<, >> ou ==:

5.3  ?  5.29,0.7  ?  0.70,2.09  ?  2.9,14.5  ?  14.49.5.3 \;?\; 5.29, \qquad 0.7 \;?\; 0.70, \qquad 2.09 \;?\; 2.9, \qquad 14.5 \;?\; 14.49 .
Solução

Solução de Exercício 38.3.

5.3>5.295.3 > 5.29 (compare 5.305.30 com 5.295.29); 0.7=0.700.7 = 0.70 (zeros no fim não mudam nada); 2.09<2.92.09 < 2.9 (décimos: 0<90 < 9); 14.5>14.4914.5 > 14.49.

Exercício 38.4

Ordene do menor para o maior: 4.24.2; 4.054.05; 4.514.51; 4.154.15; 4.54.5.

Solução

Solução de Exercício 38.4.

Complete até duas casas: 4.204.20; 4.054.05; 4.514.51; 4.154.15; 4.504.50. Ordem:

4.05<4.15<4.2<4.5<4.51.4.05 < 4.15 < 4.2 < 4.5 < 4.51 .

Exercício 38.5

Que números decimais correspondem aos pontos AA, BB, CC numa reta numérica graduada em décimos, se AA está 33 traços depois do 66, BB está 77 traços depois do 66 e CC está 22 traços depois do 77?

Solução

Solução de Exercício 38.5.

Cada traço é um décimo. AA: 6.36.3; BB: 6.76.7; CC: 7.27.2.

Exercício 38.6

Arme as contas e calcule: 45.8+7.6545.8 + 7.65; 23.48.7223.4 - 8.72; 5.6×2.45.6 \times 2.4 (conte os algarismos decimais!).

Solução

Solução de Exercício 38.6.

45.80+7.65=53.4545.80 + 7.65 = 53.45.

23.408.72=14.6823.40 - 8.72 = 14.68 (confere: 14.68+8.72=23.414.68 + 8.72 = 23.4).

56×24=134456 \times 24 = 1344, e dois algarismos decimais nos fatores: 5.6×2.4=13.445.6 \times 2.4 = 13.44.

Exercício 38.7

Calcule sem escrever nada:

6.42×10,0.35×1000,78.1÷100,5÷1000.6.42 \times 10, \qquad 0.35 \times 1000, \qquad 78.1 \div 100, \qquad 5 \div 1000 .
Solução

Solução de Exercício 38.7.

6.42×10=64.26.42 \times 10 = 64.2; 0.35×1000=3500.35 \times 1000 = 350; 78.1÷100=0.78178.1 \div 100 = 0.781; 5÷1000=0.0055 \div 1000 = 0.005.

Exercício 38.8

Converta: 2.42.4 m em cm; 370370 g em kg; 0.850.85 km em m; 5656 mm em m.

Solução

Solução de Exercício 38.8.

2.42.4 m =240= 240 cm; 370370 g =0.37= 0.37 kg (divida por 10001000); 0.850.85 km =850= 850 m; 5656 mm =0.056= 0.056 m.

Exercício 38.9

Arredonde 23.86723.867: à unidade; ao décimo; ao centésimo. Arredonde 9.979.97 ao décimo.

Solução

Solução de Exercício 38.9.

À unidade: 2424 (algarismo seguinte 88: sobe). Ao décimo: 23.923.9. Ao centésimo: 23.8723.87. E 9.979.97 ao décimo: o algarismo seguinte é 77, então sobem os 99 décimos — 10.010.0.

Exercício 38.10 ★★

Um pão francês custa 1.151.15. Lena compra três pães e paga com uma nota de 55. Escreva as duas contas necessárias e dê o troco dela.

Solução

Solução de Exercício 38.10.

Preço dos pães: 3×1.15=3.453 \times 1.15 = 3.45. Troco: 53.45=1.555 - 3.45 = 1.55.

Exercício 38.11 ★★

Encontre um número decimal estritamente entre 7.47.4 e 7.57.5; depois um entre 3.993.99 e 44. Quantos números desses existem em cada caso?

Solução

Solução de Exercício 38.11.

Entre 7.47.4 e 7.57.5: por exemplo 7.457.45 (ou 7.417.41, 7.4997.499, …). Entre 3.993.99 e 44: por exemplo 3.9953.995. Nos dois casos há infinitos números desses: sempre se pode acrescentar mais casas decimais.

Exercício 38.12 ★★★

Usando cada um dos algarismos 22, 55, 88 exatamente uma vez e um ponto decimal, escreva o maior número possível e depois o menor possível. (Números como .58.58 não são permitidos: a parte inteira tem de conter pelo menos um algarismo.)

Solução

Solução de Exercício 38.12.

Maior: ponha os maiores algarismos na frente e o ponto o mais tarde possível: 85.285.2. Menor: os menores algarismos na frente e o ponto o mais cedo possível: 2.582.58.

38.6 Problema: o número logo depois de 3 não existe

Problema 38.1

Problema de fim de semana — entre dois números decimais quaisquer sempre há outro: ampliando a reta numérica

Na escada dos números naturais, todo número tem um vizinho de porta: logo depois de 77 vem 88, e nada mora entre os dois. Os números decimais são um mundo completamente diferente. Qual é o número logo depois de 33? É 3.13.1? 3.013.01? 3.0013.001? Este problema desenvolve uma técnica de ampliação da reta numérica (continuando o Exercício 38.11) e chega a uma conclusão famosa: o número logo depois de 33 não existe — entre dois números decimais quaisquer, por mais próximos que estejam, sempre há espaço para mais.

Parte I — Ampliando.

  1. Qual é maior, 2.9992.999 ou 33? Calcule a diferença entre eles.
  2. Trace uma reta numérica de 7.47.4 a 7.57.5, graduada em centésimos, e marque nela 7.427.42, 7.457.45 e 7.487.48. Liste todos os números com dois algarismos decimais que ficam estritamente entre 7.47.4 e 7.57.5. Quantos são?
  3. Amplie de novo: entre 7.447.44 e 7.457.45, liste todos os números com três algarismos decimais. Quantos são desta vez?
  4. Usando a mesma ideia, explique como contar os números com exatamente três algarismos decimais que ficam estritamente entre 7.47.4 e 7.57.5, e dê essa contagem.
  5. Descreva a receita escondida por trás das questões 2 a 4 (a ampliação): dados dois números que parecem vizinhos, como 5.675.67 e 5.685.68, como é que escrever mais uma casa decimal sempre revela um número estritamente entre eles? Aplique a sua receita a 5.675.67 e 5.685.68, e depois a 0.19990.1999 e 0.20.2.

Parte II — O vizinho que não existe.

  1. Tomás afirma: “o número logo depois de 33 é 3.13.1”. Mostre que ele está errado, dando um número estritamente entre 33 e 3.13.1. Tomás recua para 3.013.01 e depois para 3.0013.001. Vença cada um desses candidatos.
  2. Explique por que ninguém pode ganhar esse jogo de você: qualquer que seja o número estritamente maior que 33 proposto por Tomás, a receita de ampliação da questão 5 produz um número estritamente entre 33 e a proposta dele. O que isso prova sobre “o número logo depois de 33”?
  3. Agora o outro lado: Tomás caça o número logo antes de 33 e tenta 2.92.9, depois 2.992.99, depois 2.9992.999. Vença os três candidatos dele. Depois calcule 32.9993 - 2.999 e descreva (sem armar a conta) a diferença entre 33 e o número escrito com um 22, um ponto e vinte algarismos 99.
  4. Por que nada disso funciona com os números naturais? Explique em uma ou duas frases por que não existe número natural estritamente entre 77 e 88, embora existam muitos números decimais ali.
  5. Um comprimento é anunciado como “3.73.7 cm, arredondado ao décimo” (Definição 38.9). Dê o menor comprimento que arredonda para 3.73.7 cm e explique por que um comprimento de 3.753.75 cm não arredonda para 3.73.7 — de modo que o comprimento verdadeiro é pelo menos 3.653.65 cm e estritamente menor que 3.753.75 cm.

Parte III — Brincadeiras com algarismos e pontos.

  1. Ordene do menor para o maior: 0.60.6; 0.580.58; 0.1230.123; 0.09990.0999. Depois explique a um colega, em uma frase, por que 0.0999<0.60.0999 < 0.6 mesmo estando escrito com mais algarismos (Método 38.3).
  2. Os preços de uma loja têm sempre exatamente dois algarismos decimais. Existe algum preço estritamente entre 4.994.99 e 55? Compare com a questão 9: o que os preços e os números naturais têm em comum?
  3. Usando cada um dos algarismos 22, 55, 88 exatamente uma vez e um ponto decimal (parte inteira não vazia, como no Exercício 38.12), encontre o número mais próximo de 66. Justifique calculando a distância dos seus melhores candidatos até 66.
  4. O número mais famoso da matemática, π\pi, satisfaz 3.141<π<3.1423.141 < \pi < 3.142. Dê um número decimal estritamente entre 3.1413.141 e 3.1423.142; depois um estritamente entre 3.14153.1415 e 3.14163.1416. (Os matemáticos espremem π\pi exatamente assim — cada nova casa decimal é mais uma ampliação. Você vai ver π\pi em ação no Capítulo 43.)
  5. O grande final: explique por que há mais números decimais entre 00 e 11 do que qualquer número que você consiga dizer. (Quantos números uma ampliação produz? A ampliação pode parar algum dia?)
Solução

Solução de Problema 38.1.

1. 33 é maior: completando, 3.000>2.9993.000 > 2.999. A diferença é 3.0002.999=0.0013.000 - 2.999 = 0.001, um milésimo.

2. Estritamente entre 7.4=7.407.4 = 7.40 e 7.5=7.507.5 = 7.50 ficam

7.41, 7.42, 7.43, 7.44, 7.45, 7.46, 7.47, 7.48, 7.49:7.41,\ 7.42,\ 7.43,\ 7.44,\ 7.45,\ 7.46,\ 7.47,\ 7.48,\ 7.49 :

nove números, um por nova marca de graduação.

3. O mesmo desenho, dez vezes menor: entre 7.4407.440 e 7.4507.450 ficam 7.441,7.442,,7.4497.441, 7.442, \dots, 7.449 — nove números de novo.

4. Entre 7.4007.400 e 7.5007.500, os números com três algarismos decimais são 7.401,7.402,,7.4997.401, 7.402, \dots, 7.499: todos os milésimos de 401401 a 499499, ou seja, 9999 números.

5. A receita da ampliação: escreva os dois números com a mesma quantidade de casas decimais e depois acrescente mais uma casa decimal — o número menor seguido de um algarismo de 11 a 99 cai estritamente entre os dois. De fato, 5.67=5.6705.67 = 5.670 e 5.68=5.6805.68 = 5.680, e

5.670<5.675<5.680;5.670 < 5.675 < 5.680 ;

do mesmo modo, 0.1999=0.19990<0.19995<0.20000=0.20.1999 = 0.19990 < 0.19995 < 0.20000 = 0.2. Entre duas graduações vizinhas sempre há um nível inteiramente novo de nove graduações mais finas.

6. 3<3.05<3.13 < 3.05 < 3.1; depois 3<3.005<3.013 < 3.005 < 3.01; depois 3<3.0005<3.0013 < 3.0005 < 3.001. Cada candidato é vencido por mais uma ampliação.

7. Qualquer que seja o número proposto por Tomás — chame-o de candidato, estritamente maior que 33 —, a questão 5 produz um número estritamente entre 33 e o candidato. Logo o candidato não era o número mais próximo de 33: existe algo ainda mais próximo. Como isso acontece com todo candidato sem exceção, nenhum número pode ser “o número logo depois de 33”: ele simplesmente não existe.

8. 2.9<2.95<32.9 < 2.95 < 3, 2.99<2.995<32.99 < 2.995 < 3, 2.999<2.9995<32.999 < 2.9995 < 3. E 32.999=0.0013 - 2.999 = 0.001. Com vinte noves, a diferença é um ponto decimal seguido de dezenove zeros e um 11 — uma unidade na vigésima casa decimal: minúscula, mas não nula. Por mais noves que Tomás escreva, ele nunca chega a 33.

9. Os números naturais sobem de 11 em 11: mais que 77 e menos que 88 significaria um número inteiro de unidades estritamente entre 77 e 88 unidades, e não existe nenhum. A ampliação só escapa disso escrevendo algarismos depois do ponto — exatamente o que os números naturais não têm.

10. O menor comprimento que arredonda para 3.73.7 é 3.653.65 cm: o algarismo seguinte dele é 55, que arredonda para cima (Definição 38.9). E 3.753.75 sobe para 3.83.8 pela mesma razão. Então “3.73.7 cm arredondado ao décimo” quer dizer: pelo menos 3.653.65 cm e estritamente menos que 3.753.75 cm — um segmento inteiro de comprimentos verdadeiros possíveis se esconde atrás de um único valor arredondado.

11. 0.0999<0.123<0.58<0.60.0999 < 0.123 < 0.58 < 0.6. Em uma frase: comparando algarismo por algarismo a partir da esquerda, 0.09990.0999 tem 00 décimos enquanto 0.60.6 tem 66, e a comparação já se resolve aí — a quantidade de algarismos escritos não diz nada sobre o tamanho (Método 38.3).

12. Não: em centavos, 4.994.99 são 499499 centavos e 55 são 500500 centavos — números inteiros consecutivos, sem nada entre eles. Os preços, tendo exatamente duas casas decimais, são na verdade números inteiros de centavos disfarçados: como os números naturais da questão 9, eles têm vizinhos de porta. A ampliação sem fim precisa do direito de escrever cada vez mais casas decimais.

13. Os candidatos perto de 66 são 5.825.82 e 8.258.25 (um número começado por 22, ou por 5858, 2525, 8282, 8585, fica longe de 66). Distâncias: 65.82=0.186 - 5.82 = 0.18 e 8.256=2.258.25 - 6 = 2.25. O mais próximo é 5.825.82.

14. Por exemplo 3.14153.1415, já que 3.1410<3.1415<3.14203.1410 < 3.1415 < 3.1420; depois 3.141593.14159, já que 3.14150<3.14159<3.141603.14150 < 3.14159 < 3.14160. (Os dois são passos reais da caça de verdade a π=3.14159\pi = 3.14159\dots)

15. Suponha que alguém diga um número, tão grande quanto quiser. Uma ampliação transforma cada par de graduações vizinhas entre 00 e 11 em nove números novos, e a ampliação pode ser repetida para sempre — as questões 2, 3 e 4 foram apenas os dois primeiros níveis. Repetindo-a vezes suficientes, produzem-se mais números decimais entre 00 e 11 do que o número dito. Logo nenhum número é grande o bastante para contá-los: são infinitos.