Considere as funções: f: N -> Z, dada por f(n)=3*n+1; g: R -> R, dada por g(x) = x - |(x + 2)² - 1|; h:[0,infinito) -> R, dada por h(x) = raiz(x + 1) - raiz(x). Determine as seguintes pré-imagens: f^{-1}({2 k: k in N})

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem a função definida por . O objetivo é encontrar todas as entradas que, ao passarem por essa função, dão como saída um número par. Ou seja, estamos procurando as pré-imagens de números pares. Para isso, vamos usar conceitos de funções e propriedades dos números pares e ímpares.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que significa que seja um número par. Um número é par quando é múltiplo de 2, ou seja, pode ser escrito como , onde é um número natural.
Então, queremos que:
Agora, vamos resolver essa equação para encontrar :
Subtraindo 1 de ambos os lados:
Dividindo ambos os lados por 3:
Para ser um número natural, o lado direito da equação deve resultar em um número inteiro. Isso significa que deve ser divisível por 3.

Passo 3

Vamos analisar a expressão . Queremos que seja múltiplo de 3. Ou seja:
Resolvendo isso:
Multiplicando ambos os lados por 2 (o inverso de 2 módulo 3):
Isso significa que pode ser escrito como:
Substituindo de volta na expressão para :
Portanto, , onde é um número natural.

Passo 4

A expressão mostra que é um número ímpar, já que é duas vezes um número mais 1. Portanto, todas as pré-imagens que levam a números pares na função são exatamente os números ímpares naturais.

Resposta

A pré-imagem é o conjunto de todos os números naturais ímpares. Em outras palavras:
éí

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<html><head></head><body><div>Em cada caso, determine o domínio máximo <span class="math-inline ">
<mjx-container class=“MathJax” jax=“SVG”><svg style=“vertical-align: -0.312ex;” xmlns=“
http://www.w3.org/2000/svg” width=“6.524ex” height=“1.857ex” role=“img” focusable=“false” viewBox=“0 -683 2883.6 821”><title>D ⊆ R</title><g stroke=“currentColor” fill=“currentColor” stroke-width=“0” transform=“scale(1,-1)”><g data-mml-node=“math”><g data-mml-node=“mi”><path data-c=“1D437” d=“M287 628Q287 635 230 637Q207 637 200 638T193 647Q193 655 197 667T204 682Q206 683 403 683Q570 682 590 682T630 676Q702 659 752 597T803 431Q803 275 696 151T444 3L430 1L236 0H125H72Q48 0 41 2T33 11Q33 13 36 25Q40 41 44 43T67 46Q94 46 127 49Q141 52 146 61Q149 65 218 339T287 628ZM703 469Q703 507 692 537T666 584T629 613T590 629T555 636Q553 636 541 636T512 636T479 637H436Q392 637 386 627Q384 623 313 339T242 52Q242 48 253 48T330 47Q335 47 349 47T373 46Q499 46 581 128Q617 164 640 212T683 339T703 469Z”></path></g><g data-mml-node=“mo” transform=“translate(1105.8,0)”><path data-c=“2286” d=“M84 346Q84 468 166 546T360 635Q361 635 370 635T395 635T430 636T475 636T524 636H679Q694 628 694 616Q694 607 681 597L522 596H470H441Q366 596 338 592T266 568Q244 557 224 542T179 500T139 433T124 346V341Q124 253 185 185Q244 121 328 103Q348 98 366 98T522 96H681Q694 86 694 76Q694 64 679 56H526Q510 56 480 56T434 55Q350 55 289 71T172 141Q84 223 84 346ZM104 -131T104 -118T118 -98H679Q694 -106 694 -118T679 -138H118Q104 -131 104 -118Z”></path></g><g data-mml-node=“TeXAtom” data-mjx-texclass=“ORD” transform=“translate(2161.6,0)”><g data-mml-node=“mi”><path data-c=“211D” d=“M17 665Q17 672 28 683H221Q415 681 439 677Q461 673 481 667T516 654T544 639T566 623T584 607T597 592T607 578T614 565T618 554L621 548Q626 530 626 497Q626 447 613 419Q578 348 473 326L455 321Q462 310 473 292T517 226T578 141T637 72T686 35Q705 30 705 16Q705 7 693 -1H510Q503 6 404 159L306 310H268V183Q270 67 271 59Q274 42 291 38Q295 37 319 35Q344 35 353 28Q362 17 353 3L346 -1H28Q16 5 16 16Q16 35 55 35Q96 38 101 52Q106 60 106 341T101 632Q95 645 55 648Q17 648 17 665ZM241 35Q238 42 237 45T235 78T233 163T233 337V621L237 635L244 648H133Q136 641 137 638T139 603T141 517T141 341Q141 131 140 89T134 37Q133 36 133 35H241ZM457 496Q457 540 449 570T425 615T400 634T377 643Q374 643 339 648Q300 648 281 635Q271 628 270 610T268 481V346H284Q327 346 375 352Q421 364 439 392T457 496ZM492 537T492 496T488 427T478 389T469 371T464 361Q464 360 465 360Q469 360 497 370Q593 400 593 495Q593 592 477 630L457 637L461 626Q474 611 488 561Q492 537 492 496ZM464 243Q411 317 410 317Q404 317 401 315Q384 315 370 312H346L526 35H619L606 50Q553 109 464 243Z”></path></g></g></g></g></svg></mjx-container></span> da função <span class="math-inline ">
<mjx-container class=“MathJax” jax=“SVG”><svg style=“vertical-align: -0.464ex;” xmlns=“http://www.w3.org/2000/svg” width=“10.156ex” height=“2.059ex” role=“img” focusable=“false” viewBox=“0 -705 4489.1 910”><title>f: D -> R</title><g stroke=“currentColor” fill=“currentColor” stroke-width=“0” transform=“scale(1,-1)”><g data-mml-node=“math”><g data-mml-node=“mi”><path data-c=“1D453” d=“M118 -162Q120 -162 124 -164T135 -167T147 -168Q160 -168 171 -155T187 -126Q197 -99 221 27T267 267T289 382V385H242Q195 385 192 387Q188 390 188 397L195 425Q197 430 203 430T250 431Q298 431 298 432Q298 434 307 482T319 540Q356 705 465 705Q502 703 526 683T550 630Q550 594 529 578T487 561Q443 561 443 603Q443 622 454 636T478 657L487 662Q471 668 457 668Q445 668 434 658T419 630Q412 601 403 552T387 469T380 433Q380 431 435 431Q480 431 487 430T498 424Q499 420 496 407T491 391Q489 386 482 386T428 385H372L349 263Q301 15 282 -47Q255 -132 212 -173Q175 -205 139 -205Q107 -205 81 -186T55 -132Q55 -95 76 -78T118 -61Q162 -61 162 -103Q162 -122 151 -136T127 -157L118 -162Z”></path></g><g data-mml-node=“mo” transform=“translate(827.8,0)”><path data-c=“3A” d=“M78 370Q78 394 95 412T138 430Q162 430 180 414T199 371Q199 346 182 328T139 310T96 327T78 370ZM78 60Q78 84 95 102T138 120Q162 120 180 104T199 61Q199 36 182 18T139 0T96 17T78 60Z”></path></g><g data-mml-node=“mi” transform=“translate(1383.6,0)”><path data-c=“1D437” d=“M287 628Q287 635 230 637Q207 637 200 638T193 647Q193 655 197 667T204 682Q206 683 403 683Q570 682 590 682T630 676Q702 659 752 597T803 431Q803 275 696 151T444 3L430 1L236 0H125H72Q48 0 41 2T33 11Q33 13 36 25Q40 41 44 43T67 46Q94 46 127 49Q141 52 146 61Q149 65 218 339T287 628ZM703 469Q703 507 692 537T666 584T629 613T590 629T555 636Q553 636 541 636T512 636T479 637H436Q392 637 386 627Q384 623 313 339T242 52Q242 48 253 48T330 47Q335 47 349 47T373 46Q499 46 581 128Q617 164 640 212T683 339T703 469Z”></path></g><g data-mml-node=“mo” transform=“translate(2489.3,0)”><path data-c=“2192” d=“M56 237T56 250T70 270H835Q719 357 692 493Q692 494 692 496T691 499Q691 511 708 511H711Q720 511 723 510T729 506T732 497T735 481T743 456Q765 389 816 336T935 261Q944 258 944 250Q944 244 939 241T915 231T877 212Q836 186 806 152T761 85T740 35T732 4Q730 -6 727 -8T711 -11Q691 -11 691 0Q691 7 696 25Q728 151 835 230H70Q56 237 56 250Z”></path></g><g data-mml-node=“TeXAtom” data-mjx-texclass=“ORD” transform=“translate(3767.1,0)”><g data-mml-node=“mi”><path data-c=“211D” d=“M17 665Q17 672 28 683H221Q415 681 439 677Q461 673 481 667T516 654T544 639T566 623T584 607T597 592T607 578T614 565T618 554L621 548Q626 530 626 497Q626 447 613 419Q578 348 473 326L455 321Q462 310 473 292T517 226T578 141T637 72T686 35Q705 30 705 16Q705 7 693 -1H510Q503 6 404 159L306 310H268V183Q270 67 271 59Q274 42 291 38Q295 37 319 35Q344 35 353 28Q362 17 353 3L346 -1H28Q16 5 16 16Q16 35 55 35Q96 38 101 52Q106 60 106 341T101 632Q95 645 55 648Q17 648 17 665ZM241 35Q238 42 237 45T235 78T233 163T233 337V621L237 635L244 648H133Q136 641 137 638T139 603T141 517T141 341Q141 131 140 89T134 37Q133 36 133 35H241ZM457 496Q457 540 449 570T425 615T400 634T377 643Q374 643 339 648Q300 648 281 635Q271 628 270 610T268 481V346H284Q327 346 375 352Q421 364 439 392T457 496ZM492 537T492 496T488 427T478 389T469 371T464 361Q464 360 465 360Q469 360 497 370Q593 400 593 495Q593 592 477 630L457 637L461 626Q474 611 488 561Q492 537 492 496ZM464 243Q411 317 410 317Q404 317 401 315Q384 315 370 312H346L526 35H619L606 50Q553 109 464 243Z”></path></g></g></g></g></svg></mjx-container></span> dada por: <span class="math-inline ">
<mjx-container class=“MathJax” jax=“SVG”><svg style=“vertical-align: -0.912ex;” xmlns=“http://www.w3.org/2000/svg” width=“22.53ex” height=“3.697ex” role=“img” focusable=“false” viewBox=“0 -1231 9958.3 1633.9”><title>f(x) = raiz( |2x - 7| - |3x + 2| + 5 ) / (x + 6)</title><g stroke=“currentColor” fill=“currentColor” stroke-width=“0” transform=“scale(1,-1)”><g data-mml-node=“math”><g data-mml-node=“mi”><path data-c=“1D453” d=“M118 -162Q120 -162 124 -164T135 -167T147 -168Q160 -168 171 -155T187 -126Q197 -99 221 27T267 267T289 382V385H242Q195 385 192 387Q188 390 188 397L195 425Q197 430 203 430T250 431Q298 431 298 432Q298 434 307 482T319 540Q356 705 465 705Q502 703 526 683T550 630Q550 594 529 578T487 561Q443 561 443 603Q443 622 454 636T478 657L487 662Q471 668 457 668Q445 668 434 658T419 630Q412 601 403 552T387 469T380 433Q380 431 435 431Q480 431 487 430T498 424Q499 420 496 407T491 391Q489 386 482 386T428 385H372L349 263Q301 15 282 -47Q255 -132 212 -173Q175 -205 139 -205Q107 -205 81 -186T55 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