Exercícios sobre função injetora, bijetora e sobrejetora (com respostas comentadas)

William Canellas
William Canellas
Professor de Matemática

Compreender as funções injetoras, sobrejetoras e bijetoras é essencial para avançar nos estudos de funções e suas aplicações na Matemática. Esses conceitos aparecem com frequência no ENEM e nos vestibulares, exigindo interpretação e análise das relações entre domínio, contradomínio e imagem.

Nesta seleção de exercícios comentados, você poderá praticar o conteúdo e revisar os principais conceitos de forma clara e objetiva.

Questão 1

Considere os conjuntos A vírgula B subconjunto reto números reais e a função f dois pontos A seta para a direita B definida por f parêntese esquerdo x parêntese direito igual a numerador 4 x menos 3 sobre denominador 2 menos x fim da fração. Determine os conjuntos A e B, respectivamente, para que f seja bijetora.

a) A igual a reto números reais menos abre chaves 2 fecha chaves e B igual a reto números reais menos abre chaves menos 4 fecha chaves

b) A igual a reto números reais menos abre chaves menos 2 fecha chaves e B igual a reto números reais menos abre chaves 4 fecha chaves

c) A igual a reto números reais menos abre chaves 2 fecha chaves e B igual a reto números reais menos abre chaves 4 fecha chaves

d) A igual a reto números reais menos abre chaves menos 2 fecha chaves e B igual a reto números reais menos abre chaves menos 4 fecha chaves

e) A igual a B igual a reto números reais

Gabarito explicado

Como a função é uma função racional inicialmente devemos verificar qual é o seu domínio. Neste caso teremos:

2 menos x não igual 0x não igual 2

Aplicando a contrapositiva da definição de função injetora.

f parêntese esquerdo x com 1 subscrito parêntese direito igual a f parêntese esquerdo x com 2 subscrito parêntese direito seta dupla para a direita x com 1 subscrito igual a x com 2 subscritonumerador 4 x com 1 subscrito menos 3 sobre denominador 2 menos x com 1 subscrito fim da fração igual a numerador 4 x com 2 subscrito menos 3 sobre denominador 2 menos x com 2 subscrito fim da fração8 x com 1 subscrito menos 4 x com 1 subscrito x com 2 subscrito menos 6 mais 3 x com 2 subscrito igual a 8 x com 2 subscrito menos 4 x com 1 subscrito x com 2 subscrito menos 6 mais 3 x com 1 subscrito5 x com 1 subscrito igual a 5 x com 2 subscritox com 1 subscrito igual a x com 2 subscrito

Portanto, para A igual a reto números reais menos abre chaves 2 fecha chaves a função é injetora.

Agora analisamos a função trocando x por y e vice-versa.

x igual a numerador 4 y menos 3 sobre denominador 2 menos y fim da fração2 x menos x y igual a 4 y menos 34 y mais x y igual a 2 x mais 3y abre parênteses 4 mais x fecha parênteses igual a 2 x mais 3y igual a numerador 2 x mais 3 sobre denominador 4 mais x fim da fração

Cujo domínio é a imagem da função original,

4 mais x não igual 0x não igual menos 4

Logo, fazendo B igual a I m abre parênteses f fecha parênteses igual a reto números reais menos abre chaves menos 4 fecha chaves a função será sobrejetora e consequentemente bijetora.

A igual a reto números reais menos abre chaves 2 fecha chaves e B igual a reto números reais menos abre chaves menos 4 fecha chaves

Questão 2

Dada a função f dois pontos reto números naturais seta para a direita reto números inteiros definida por f abre parênteses n fecha parênteses igual a 3 n menos 5. Podemos afirmar que f é:

a) Apenas sobrejetora

b) Apenas injetora

c) Bijetora

d) Nem injetora e nem sobrejetora

e) Injetora e sobrejetora apenas para os números ímpares

Gabarito explicado

A função f abre parênteses n fecha parênteses igual a 3 n menos 5 é injetora pois para cada dois valores distintos de n pertence reto números naturais obtemos sempre dois valores distintos de k pertence reto números inteiros, mas não é sobrejetora, pois a imagem da função não são todos os números inteiros, mas apenas:

I m abre parênteses f fecha parênteses igual a abre chaves menos 5 vírgula espaço menos 2 vírgula espaço 1 vírgula espaço 4 vírgula espaço 7 vírgula espaço... fecha chaves não igual C D abre parênteses f fecha parênteses igual a reto números inteiros

Portanto, f é apenas injetora.

Questão 3

Seja f dois pontos reto números reais seta para a direita B a função definida por f abre parênteses x fecha parênteses igual a x ao quadrado menos 4 x mais 13. Para que f seja sobrejetora o conjunto B mais amplo deve ser igual a:

a) reto números reais

b) reto números reais barra invertida abre chaves 9 fecha chaves

c) parêntese recto esquerdo 9 vírgula espaço mais infinito parêntese direito

d) parêntese recto direito 9 vírgula espaço mais infinito parêntese direito

e) parêntese esquerdo menos infinito vírgula 9 parêntese recto direito

Gabarito explicado

Para que a função seja sobrejetora devemos ter C D abre parênteses f fecha parênteses igual a I m abre parênteses f fecha parênteses.

Como o gráfico de f é uma parábola com a concavidade voltada para cima, o vértice um ponto de mínimo, portanto a imagem deve ser parêntese recto esquerdo y com v subscrito vírgula espaço mais infinito parêntese direito.

Completando quadrados e colocando a função quadrática na forma canônica

y menos y com v subscrito igual a a abre parênteses x menos x com v subscrito fecha parênteses ao quadradoy igual a x ao quadrado menos 4 x mais 13y menos 9 igual a x ao quadrado menos 4 x mais 13 menos 9y menos 9 igual a x ao quadrado menos 4 x mais 4y menos 9 igual a abre parênteses x menos 2 fecha parênteses ao quadradoV igual a abre parênteses 2 vírgula espaço 9 fecha parêntesesI m abre parênteses f fecha parênteses igual a B igual a parêntese recto esquerdo 9 vírgula espaço mais infinito parêntese direito

Questão 4

Sabendo que f dois pontos A seta para a direita reto números reais é injetora e f é definida por f parêntese esquerdo x parêntese direito igual a log com 2 subscrito abre parênteses x ao quadrado menos 1 fecha parênteses o domínio máximo de f pode ser igual a:

a) parêntese esquerdo menos infinito vírgula espaço menos 1 parêntese recto esquerdo união parêntese recto direito 1 vírgula espaço mais infinito parêntese direito

b) parêntese recto direito menos 1 vírgula espaço 1 parêntese recto esquerdo

c) parêntese recto direito 1 vírgula espaço mais infinito parêntese direito

d) parêntese recto esquerdo 1 vírgula espaço mais infinito parêntese direito

e) reto números reais barra invertida abre chaves menos 1 vírgula espaço 1 fecha chaves

Gabarito explicado

Inicialmente devemos obter o domínio da função.

x ao quadrado menos 1 maior que 0x menor que menos 1 espaço o u espaço x maior que 1parêntese esquerdo menos infinito vírgula espaço menos 1 parêntese recto esquerdo união parêntese recto direito 1 vírgula espaço mais infinito parêntese direito

Como a função quadrática é simétrica em relação ao eixo Oy, a função f dada também será simétrica e portanto para ser injetora apenas um dos intervalos satisfaz a condição e dentre as alternativas aúnica que contem uma solução é parêntese recto direito 1 vírgula espaço mais infinito parêntese direito.

Ainda com dúvidas? Pergunta ao Ajudante IA do Toda Matéria

Questão 5

Sobre as afirmativas abaixo:

I. Toda função bijetora admite inversa.

II. Para que uma função seja injetora basta que para tudo x com 1 subscrito não igual x com 2 subscrito pertence A gere f parêntese esquerdo x com 1 subscrito parêntese direito não igual f parêntese esquerdo x com 2 subscrito parêntese direito pertence B tal que f dois pontos A seta para a direita B.

III. Se C D abre parênteses f fecha parênteses igual a I m abre parênteses f fecha parênteses, então f é bijetora.

IV. Se f dois pontos reto números reais à potência de asterisco seta para a direita abre chaves menos 1 vírgula espaço 1 fecha chaves definida por f parêntese esquerdo x parêntese direito igual a numerador abre barra vertical x fecha barra vertical sobre denominador x fim da fração, então f é sobrejetora.

É(São) verdadeira(s):

a) Apenas I e II

b) Apenas I e III

c) Apenas I, II e III

d) Apenas I, II e IV

e) Todas

Gabarito explicado

I. (Verdadeira)

II. (Verdadeira)

III. (Falsa), pois sobre a função apenas sabemos que ela é sobrejetora.

IV. (Verdadeira)

Questão 6

Sabendo que a função f dois pontos A seta para a direita B definida por f parêntese esquerdo x parêntese direito igual a numerador 3 x menos 2 sobre denominador 5 menos x fim da fração é inversível, as assíntotas vertical e horizontal de f são, respectivamente:

a) x igual a 5 e y igual a menos 3

b) x igual a menos 5 e y igual a menos 3

c) x igual a 5 e y igual a 3

d) x igual a menos 5 e y igual a 3

e) Possui apenas assíntotas oblíquas

Gabarito explicado

Devemos ter

5 menos x não igual 0x não igual 5

Portanto, para x igual a 5 temos uma assíntota vertical.

Agora trocamos x por y e vice-versa

x igual a numerador 3 y menos 2 sobre denominador 5 menos y fim da fração5 x menos x y igual a 3 y menos 2y igual a numerador 5 x mais 2 sobre denominador x mais 3 fim da fração

Na função original

y mais 3 não igual 0y não igual menos 3

Logo, y igual a menos 3 é uma assíntota horizontal.

Questão 7

Dizemos que uma função f dois pontos A seta para a direita B é injetora se, e somente se, elementos distintos do domínio possuem imagens distintas no contradomínio. Formalmente, a definição direta é expressa por:

para tudo x com 1 subscrito vírgula x com 2 subscrito pertence A vírgula espaço x com 1 subscrito não igual x com 2 subscrito seta dupla para a direita f parêntese esquerdo x com 1 subscrito parêntese direito não igual f parêntese esquerdo x com 2 subscrito parêntese direito

Para demonstrar que uma função é injetora, é muito comum utilizarmos a contrapositiva da proposição lógica acima. Assinale a alternativa que apresenta corretamente essa contrapositiva:

a) para tudo x com 1 subscrito vírgula espaço x com 2 subscrito pertence A vírgula espaço f parêntese esquerdo x com 1 subscrito parêntese direito igual a f parêntese esquerdo x com 2 subscrito parêntese direito seta dupla para a direita x com 1 subscrito não igual x com 2 subscrito

b) para tudo x com 1 subscrito vírgula espaço x com 2 subscrito pertence A vírgula espaço x com 1 subscrito igual a x com 2 subscrito seta dupla para a direita f parêntese esquerdo x com 1 subscrito parêntese direito igual a f parêntese esquerdo x com 2 subscrito parêntese direito

c) para tudo x com 1 subscrito vírgula espaço x com 2 subscrito pertence A vírgula espaço f parêntese esquerdo x com 1 subscrito parêntese direito não igual f parêntese esquerdo x com 2 subscrito parêntese direito seta dupla para a direita x com 1 subscrito não igual x com 2 subscrito

d) para tudo x com 1 subscrito vírgula espaço x com 2 subscrito pertence A vírgula espaço x com 1 subscrito não igual x com 2 subscrito seta dupla para a direita f parêntese esquerdo x com 1 subscrito parêntese direito igual a f parêntese esquerdo x com 2 subscrito parêntese direito

e) para tudo x com 1 subscrito vírgula espaço x com 2 subscrito pertence A vírgula espaço f parêntese esquerdo x com 1 subscrito parêntese direito igual a f parêntese esquerdo x com 2 subscrito parêntese direito seta dupla para a direita x com 1 subscrito igual a x com 2 subscrito

Gabarito explicado

Pela condicional lógica p seta para a direita q a contrapositiva é dada por sinal de negação q seta para a direita sinal de negação p.

Das alternativas a única que nega o consequente e faz a implicação com a negação do antecedênte é a alternativa e.

f parêntese esquerdo x com 1 subscrito parêntese direito igual a f parêntese esquerdo x com 2 subscrito parêntese direito seta dupla para a direita x com 1 subscrito igual a x com 2 subscrito

Questão 8

Considere as funções reais f dois pontos reto números reais seta para a direita reto números reais definida por f parêntese esquerdo x parêntese direito igual a 2 x menos 3 e g dois pontos A seta para a direita B definida por g parêntese esquerdo x parêntese direito igual a x ao quadrado menos 4 x mais 5. Sabe-se que a função composta h parêntese esquerdo x parêntese direito igual a f operador anelar g parêntese esquerdo x parêntese direito é bijetora. Um par de conjuntos que satisfaz as condições para o domínio A e o contradomínio B da função g é:

a) A igual a parêntese recto esquerdo 0 vírgula espaço mais infinito parêntese direito e B igual a parêntese recto esquerdo 1 vírgula espaço mais infinito parêntese direito

b) A igual a parêntese recto esquerdo 2 vírgula espaço mais infinito parêntese direito e B igual a parêntese recto esquerdo 1 vírgula espaço mais infinito parêntese direito

c) A igual a reto números reais e B igual a parêntese recto esquerdo 7 vírgula espaço mais infinito parêntese direito

d) A igual a parêntese recto esquerdo 2 vírgula espaço mais infinito parêntese direito e B igual a reto números reais

e) A igual a parêntese esquerdo menos infinito vírgula espaço 2 parêntese recto direito e B igual a parêntese recto esquerdo 0 vírgula espaço mais infinito parêntese direito

Gabarito explicado

Vamos obter a função composta

h parêntese esquerdo x parêntese direito igual a f parêntese esquerdo g parêntese esquerdo x parêntese direito parêntese direito igual a 2 abre parênteses x ao quadrado menos 4 x mais 5 fecha parênteses menos 3h parêntese esquerdo x parêntese direito igual a 2 x ao quadrado menos 8 x mais 7

Para h ser bijetora devemos analisar o vértice.

x com v subscrito igual a menos numerador parêntese esquerdo menos 8 parêntese direito sobre denominador 2.2 fim da fração igual a 2 logo para ser injetora A igual a parêntese esquerdo menos infinito vírgula espaço 2 parêntese recto direito ou A igual a parêntese recto esquerdo 2 vírgula espaço mais infinito parêntese direito.

E para ser sobrejetora como tem concavidada voltada para cima a imagem deve ser I m parêntese esquerdo h parêntese direito maior ou igual a y com v subscrito da função h.

y com v subscrito igual a menos 1

f parêntese esquerdo g parêntese esquerdo x parêntese direito parêntese direito igual a 2 g parêntese esquerdo x parêntese direito menos 3 maior ou igual a menos 1g parêntese esquerdo x parêntese direito maior ou igual a 1

Das alternativas a única que contem intervalos que satisfazem as condições é a alternativa b.

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Referências Bibliográficas

CANELLAS, William. Matemática para o infinito e além: tomo I - conjuntos e funções. Joinville: Clube de Autores, 2020.

DANTE, Luiz Roberto. Matemática: contexto e aplicações. 3. ed. São Paulo: Ática, 2016.

IEZZI, Gelson; MURAKAMI, Carlos. Fundamentos de matemática elementar: conjuntos e funções. 9. ed. São Paulo: Atual, 2013. v. 1.

LIMA, Elon Lages et al. A matemática do ensino médio. 11. ed. Rio de Janeiro: SBM, 2016. v. 1.

MORGADO, Augusto César et al. Álgebra I. Rio de Janeiro: Imprensa Universitária, 2015.

William Canellas
William Canellas
Professor de Matemática com 20 anos de experiência, licenciado pela Universidade Gama Filho (UGF) e mestre pelo IMPA. Autor de livros e artigos, é referência na preparação para concursos e no ensino de Matemática.