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Frações Algébricas: o que são e como resolver (com exemplos e exercícios)

Rafael C. Asth
Rafael C. Asth
Professor de Matemática e Física

Frações algébricas são expressões matemáticas com letras. Elas representam uma divisão entre polinômios.

Assim como as frações numéricas, elas têm um numerador (a parte de cima da fração) e um denominador (a parte de baixo). A diferença é que, nas frações algébricas, os numeradores e denominadores podem conter variáveis (letras) além de números.

Uma fração algébrica é uma expressão do tipo numerador P parêntese esquerdo x parêntese direito sobre denominador Q parêntese esquerdo x parêntese direito fim da fração, onde:

  • P(x) e Q(x) são polinômios;
  • Q(x) não igual0 (o denominador nunca pode ser zero).

Elas funcionam semelhantes às frações numéricas, porém, envolvem expressões com variáveis.

As frações algébricas aparecem frequentemente em equações, simplificações e operações matemáticas mais avançadas.

Exemplos de Frações Algébricas

a) numerador x mais 3 sobre denominador 2 x menos 1 fim da fração

b) numerador x ao quadrado menos 4 sobre denominador x mais 5 fim da fração

c) numerador 3 x mais 2 sobre denominador x ao quadrado menos 9 fim da fração

d) 2 sobre y

e) numerador a ao quadrado b sobre denominador 3 a b ao quadrado fim da fração

Condição de existência de uma fração algébrica

Para uma fração algébrica ser definida, o denominador não pode ser igual a zero. Toda fração é uma divisão onde o termo de baixo é o divisor. Como não existe divisão por zero, a expressão algébrica do denominador não pode resultar em zero.

Por isso, devemos sempre verificar os valores proibidos para as variáveis (valores que tornariam o denominador igual a zero).

Exemplo: Na fração numerador x mais 3 sobre denominador x menos 2 fim da fração, o valor proibido é 2, pois tornaria o denominador igual a zero. Veja que:

x - 2 = 0
x = 2

Assim, a fração algébrica acima existe para valores de x diferentes de 2.

Simplificação de Frações Algébricas

A simplificação é feita dividindo o numerador e o denominador pelos mesmos fatores, assim como nas frações numéricas.

Passos para simplificar:

  1. Fatorar o numerador e o denominador;
  2. Identificar fatores comuns;
  3. Cancelar os fatores comuns.

Exemplo 1: numerador x ao quadrado menos 9 sobre denominador x menos 3 fim da fração

Fatorando: numerador parêntese esquerdo x mais 3 parêntese direito parêntese esquerdo x menos 3 parêntese direito sobre denominador x menos 3 fim da fração

Cancelando o fator comum:

numerador parêntese esquerdo x mais 3 parêntese direito riscado diagonal para cima sobre parêntese esquerdo x menos 3 parêntese direito fim do riscado sobre denominador riscado diagonal para cima sobre x menos 3 fim do riscado fim da fração igual a x mais 3

Isso significa que a expressão (x + 3) é equivalente a original numerador x ao quadrado menos 9 sobre denominador x menos 3 fim da fração.

Exemplo 2: numerador 3 x mais 6 sobre denominador x ao quadrado menos 4 fim da fração

Passo 1: Fatorar o numerador e denominador.

Numerador: 3 x mais 6 igual a 3 parêntese esquerdo x mais 2 parêntese direito (fator comum em evidência)

Denominador: x ao quadrado menos 4 igual a parêntese esquerdo x mais 2 parêntese direito parêntese esquerdo x menos 2 parêntese direito (diferença de quadrados)

Passo 2: Simplificar.

numerador 3 x mais 6 sobre denominador x ao quadrado menos 4 fim da fração igual a numerador 3 parêntese esquerdo x espaço mais espaço 2 parêntese direito sobre denominador parêntese esquerdo x espaço mais espaço 2 parêntese direito parêntese esquerdo x espaço menos espaço 2 parêntese direito fim da fração igual a numerador 3 riscado diagonal para cima sobre parêntese esquerdo x espaço mais espaço 2 parêntese direito fim do riscado sobre denominador riscado diagonal para cima sobre parêntese esquerdo x espaço mais espaço 2 parêntese direito fim do riscado parêntese esquerdo x espaço menos espaço 2 parêntese direito fim da fração igual a numerador 3 sobre denominador x espaço menos espaço 2 fim da fração

Assim, numerador 3 sobre denominador x espaço menos espaço 2 fim da fração é a forma simplificada de numerador 3 x mais 6 sobre denominador x ao quadrado menos 4 fim da fração.

Dica importante!

Para simplificar frações algébricas é fundamental conhecer bem a fatoração de polinômios e os produtos notáveis.

Operações com Frações Algébricas

Adição e Subtração

Para adicionar ou subtrair frações algébricas, precisamos de um denominador comum:

  1. Encontrar o mínimo múltiplo comum (MMC) dos denominadores;
  2. Transformar as frações para terem o mesmo denominador;
  3. Realizar a adição ou subtração dos numeradores;
  4. Simplificar o resultado, se possível.

Exemplo: numerador 2 sobre denominador x mais 1 fim da fração mais numerador 3 sobre denominador x menos 2 fim da fração

Passo 1: Os denominadores são parêntese esquerdo x mais 1 parêntese direito espaçoe parêntese esquerdo x menos 2 parêntese direito. Como não têm fatores comuns, o MMC é parêntese esquerdo x mais 1 parêntese direito parêntese esquerdo x menos 2 parêntese direito.

Passo 2: Transformando as frações para terem o mesmo denominador.

numerador 2 sobre denominador x mais 1 fim da fração mais numerador 3 sobre denominador x menos 2 fim da fração numerador 2 parêntese esquerdo x menos 2 parêntese direito espaço mais espaço 3 parêntese esquerdo x mais 1 parêntese direito sobre denominador parêntese esquerdo x mais 1 parêntese direito parêntese esquerdo x menos 2 parêntese direito fim da fração

Passo 3: Somando os termos no numerador:

numerador 2 x espaço menos espaço 4 espaço mais espaço 3 x espaço mais espaço 3 sobre denominador parêntese esquerdo x mais 1 parêntese direito parêntese esquerdo x menos 2 parêntese direito fim da fração igual a numerador 5 x espaço menos espaço 1 sobre denominador parêntese esquerdo x mais 1 parêntese direito parêntese esquerdo x menos 2 parêntese direito fim da fração

Passo 4: Simplificação:

Como não há mais possibilidade de fatorar e simplificar a expressão, esta é a resposta:

numerador 5 x menos 1 sobre denominador parêntese esquerdo x mais 1 parêntese direito parêntese esquerdo x menos 2 parêntese direito fim da fração

Multiplicação

Para multiplicar frações algébricas:

  1. Multiplicar os numeradores entre si;
  2. Multiplicar os denominadores entre si;
  3. Simplificar o resultado, se possível.

Exemplo: numerador x mais 3 sobre denominador x menos 1 fim da fração. numerador x menos 1 sobre denominador x ao quadrado menos 9 fim da fração

Passo 1: Multiplicando:

numerador parêntese esquerdo x mais 3 parêntese direito parêntese esquerdo x menos 1 parêntese direito sobre denominador parêntese esquerdo x menos 1 parêntese direito parêntese esquerdo x ao quadrado menos 9 parêntese direito fim da fração

Passo 2: Simplificando:

numerador x mais 3 sobre denominador x ao quadrado menos 9 fim da fração igual a numerador x mais 3 sobre denominador parêntese esquerdo x mais 3 parêntese direito parêntese esquerdo x menos 3 parêntese direito fim da fração igual a numerador 1 sobre denominador x menos 3 fim da fração

Divisão

Para dividir uma fração algébrica por outra:

  1. Multiplicar a primeira fração pelo inverso da segunda;
  2. Simplificar o resultado, se possível.

Exemplo: numerador x ao quadrado sobre denominador x mais 2 fim da fração dividido por x sobre 2

Passo 1: Transformando em multiplicação pelo inverso:

numerador x ao quadrado sobre denominador x mais 2 fim da fração.2 sobre x igual a numerador 2 x ao quadrado sobre denominador x parêntese esquerdo x mais 2 parêntese direito fim da fração

Passo 2: Simplificando:

numerador 2 x ao quadrado sobre denominador x parêntese esquerdo x mais 2 parêntese direito fim da fração igual a numerador 2 x sobre denominador x mais 2 fim da fração

Exercícios sobre frações algébricas

Exercício 1

Simplifique: numerador x ao quadrado menos 4 x mais 4 sobre denominador x menos 2 fim da fração

a) x ao quadrado menos 2

b) x menos 1

c) x menos 2

d) x menos 4

e) x ao quadrado menos 6

Gabarito explicado

Fatorando o numerador: numerador parêntese esquerdo x menos 2 parêntese direito ao quadrado sobre denominador x menos 2 fim da fração

Simplificando: numerador parêntese esquerdo x menos 2 parêntese direito ao quadrado sobre denominador x menos 2 fim da fração igual a x menos 2

Exercício 2

Calcule: numerador x mais 1 sobre denominador x menos 2 fim da fração mais numerador 3 sobre denominador 2 menos x fim da fração

a) x - 2

b) x - 1

c) x + 1

d) 1

e) x

Gabarito explicado

Observe que 2 menos x espaço igual a espaço menos parêntese esquerdo x menos 2 parêntese direito, então:

numerador 3 sobre denominador 2 menos x fim da fração igual a numerador 3 sobre denominador menos parêntese esquerdo x menos 2 parêntese direito fim da fração igual a numerador menos 3 sobre denominador x menos 2 fim da fração

Somando: numerador x mais 1 sobre denominador x menos 2 fim da fração mais numerador menos 3 sobre denominador x menos 2 fim da fração igual a numerador x mais 1 menos 3 sobre denominador x menos 2 fim da fração igual a numerador x menos 2 sobre denominador x menos 2 fim da fração igual a 1

Exercício 3

Simplifique: numerador x ao quadrado mais x menos 6 sobre denominador x ao quadrado menos 4 fim da fração dividido por numerador x mais 3 sobre denominador x menos 2 fim da fração.

a) x ao quadrado menos x menos 3

b) numerador x menos 2 sobre denominador x mais 2 fim da fração

c) x menos 2

d) x mais 2

e) x ao quadrado menos 3

Gabarito explicado

Fatorando: numerador parêntese esquerdo x mais 3 parêntese direito parêntese esquerdo x menos 2 parêntese direito sobre denominador parêntese esquerdo x mais 2 parêntese direito parêntese esquerdo x menos 2 parêntese direito fim da fração dividido por numerador x mais 3 sobre denominador x menos 2 fim da fração

Transformando em multiplicação:

numerador parêntese esquerdo x mais 3 parêntese direito parêntese esquerdo x menos 2 parêntese direito sobre denominador parêntese esquerdo x mais 2 parêntese direito parêntese esquerdo x menos 2 parêntese direito fim da fração. numerador x menos 2 sobre denominador x mais 3 fim da fração

Simplificando:

numerador parêntese esquerdo x mais 3 parêntese direito parêntese esquerdo x menos 2 parêntese direito parêntese esquerdo x menos 2 parêntese direito sobre denominador parêntese esquerdo x mais 2 parêntese direito parêntese esquerdo x menos 2 parêntese direito parêntese esquerdo x mais 3 parêntese direito fim da fração igual a numerador x menos 2 sobre denominador x mais 2 fim da fração

Exercício 4

Na expressão numerador 3 x ao quadrado menos 15 sobre denominador x ao cubo menos 3 x ao quadrado mais 2 x fim da fração vezes numerador x ao quadrado menos 4 x mais 4 sobre denominador x menos 5 fim da fração, quais são os valores proibidos para a variável x?

a) x = 0, x = 1, x = 2 e x = 5

b) x = 0, x = 2, x = 3 e x = 5

c) x = 0, x = 2 e x = 5

d) x = 1, x = 2 e x = 5

e) x = 2 e x = 5

Gabarito explicado

Para encontrar os valores proibidos, precisamos identificar os valores que tornam qualquer um dos denominadores igual a zero.

Vamos analisar cada denominador:

Primeiro denominador: x ao cubo menos 3 x ao quadrado mais 2 x igual a x parêntese esquerdo x ao quadrado menos 3 x mais 2 parêntese direito igual a x parêntese esquerdo x menos 1 parêntese direito parêntese esquerdo x menos 2 parêntese direito

Segundo denominador: x - 5

Igualando cada fator a zero:

x = 0 (do fator x)

x = 1 (do fator x - 1)

x = 2 (do fator x - 2)

x = 5 (do denominador x - 5)

Portanto, os valores proibidos são x = 0, x = 1, x = 2 e x = 5.

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Referências Bibliográficas

IEZZI, Gelson; DOLCE, Osvaldo; MURAKAMI, Carlos. Fundamentos de Matemática Elementar, vol. 6: Complexos, Polinômios e Equações. 8ª ed. São Paulo: Atual, 2013.

GIOVANNI, José Ruy; BONJORNO, José Roberto; GIOVANNI JR, José Ruy. Matemática Fundamental: Uma Nova Abordagem. São Paulo: FTD, 2011.

LIMA, Elon Lages; CARVALHO, Paulo Cezar Pinto; WAGNER, Eduardo; MORGADO, Augusto César. A Matemática do Ensino Médio - Volume 2. 6ª ed. Rio de Janeiro: SBM, 2006.

Rafael C. Asth
Rafael C. Asth
Professor de Matemática licenciado, pós-graduado em Ensino da Matemática e da Física e Estatística. Atua como professor desde 2006 e cria conteúdos educacionais online desde 2021.