Matemática Essencial

Ensino Fundamental, Médio e Superior no Brasil

Ensino Fundamental
Frações
Patrícia E.Silva e Ulysses Sodré

Material desta página

1 Elementos Históricos sobre frações

Há \(3000\) antes de Cristo, geômetras dos faraós do Egito realizavam marcação das terras que ficavam às margens do rio Nilo, para a sua população. Mas, no período de junho a setembro, o rio inundava essas terras levando parte de suas marcações. Logo os proprietários das terras tinham que marcá-las novamente e para isso, eles utilizavam uma marcação com cordas, que seria uma espécie de medida, denominada estiradores de cordas.

As pessoas usavam cordas, esticando-as e assim verificavam quantas vezes aquela unidade de medida estava contida nos lados do terreno, mas raramente a medida dava correta no terreno, isto é, não cabia um número inteiro de vezes nos lados do terreno; sendo assim eles sentiram a necessidade de criar um novo tipo de número: o número fracionário, onde eles utilizavam as frações.

2 Introdução ao conceito de fração

Às vezes, ao tentar partir algo em pedaços, como por exemplo, uma pizza, nós a cortamos em partes que não são do mesmo tamanho.

Logo isso daria uma grande confusão, pois quem ficaria com a parte maior? Ou quem ficaria com a parte menor? É lógico que alguém sairia no prejuízo.

Pensemos neste exemplo: Dois irmãos foram juntos comprar chocolate. Eles compraram duas barras de chocolate iguais, uma para cada um. Iam começar a comer quando chegou uma de suas melhores amigas e vieram as perguntas: Quem daria um pedaço para a amiga? Qual deveria ser o tamanho do pedaço? Eles discutiram e chegaram à seguinte conclusão: Para que nenhum dos dois comesse menos, cada um daria metade do chocolate para a amiga.

  1. Você concorda com esta divisão? Por quê?
  2. Como você poderia resolver esta situação para que todos comessem partes iguais?
  3. O que acha da frase: Quem parte e reparte e não fica com a melhor parte, ou é bobo ou não tem arte.

3 Elementos gerais para a construção de frações

Para representar os elementos que não são tomados como partes inteiras de alguma coisa, utilizamos o objeto matemático denominado fração.

O conjunto dos números naturais, algumas vezes inclui o zero e outras vezes não, tendo em vista que zero foi um número criado para dar sentido nulo a algo. Assim, o conjunto \(N\) será representado por:

\[N=\{1,2,3,4,5,6,7,...\}\]

Logo, todos os números naturais representam partes inteiras.

Os números que não representam partes inteiras, mas que são partes de inteiros, constituem os números racionais não-negativos, aqui representados por \(Q_{+}\), onde esta letra \(Q\) significa quociente ou divisão de dois números inteiros naturais.

\[Q_+ = \{0,...,\frac14,...,\frac12,...,1,...,2,...\}\]

Numeral: Relativo a número ou indicativo de número.

Número: Palavra ou símbolo que expressa quantidade.

4 Definição de fração

Os numerais que representam números racionais não-negativos são as frações, que são formas matemáticas onde aparece um número que fica em cima de um traço (numerador) e outro número que fica embaixo do mesmo traço (denominador).

\[\frac{\text{numerador}}{\text{denominador}}\]

Quando o denominador é um número natural, o numerador indica quantas partes são tomadas do denominador, sendo que o denominador indica em quantas partes o número inteiro foi dividido.

Nota: A linguagem HTML não proporciona ainda um método simples para implementar a barra de fração, razão pela qual, às vezes usamos a barra \(/\) ou mesmo o sinal \(\div\), para entender a divisão de dois números.

Exemplo: A fração \(1/4\), que pode ser escrita como:

\[\frac14\]

Em linguagem matemática, as fracões podem ser escritas tanto como no exemplo acima ou mesmo como \(1/4\), considerada mais comum.

\[1= \begin{array}{|c|c|c|c|} \hline \color{red}{1/4} & 1/4 & 1/4 & 1/4 \\ \hline \end{array}\]

A unidade foi dividida em quatro partes iguais. A fração pode ser visualizada através da figura anexada, sendo que ficou em cor vermelha uma dessas partes.

5 Leitura de frações

Em todos os casos, consideramos a fração na forma \(1/d=\frac{1}{d}\).

5.1 Denominador é maior que 1 e menor que 10

5.2 Denominador é maior que 10

Em geral, lemos: 1, o denominador e a palavra avos.

Avos é um substantivo masculino usado na leitura das frações, designa cada uma das partes iguais em que foi dividida a unidade e se cujo denominador é maior do que dez.

Nota: Não existe há explicação clara sobre a palavra avos, mas esta palavra pode ter aparecido na sequência: \(1/2, 1/4, 1/8\) e a última fração pode ser lida como algo em Latim: 1 octavos como uma variante de: 1 octo avos.

5.3 Denominador é múltiplo de 10

Nota: A fração \(1/3597\) pode ser lida como: um, três mil quinhentos e noventa e sete avos.

6 Tipos de frações

A representação gráfica mostra a fração \(3/4\) que é uma fração cujo numerador é um número natural menor do que o denominador.

\[\begin{array}{|c|c|c|c|} \hline \color{red}{1/4} & \color{red}{1/4} & \color{red}{1/4} & 1/4 \\ \hline \end{array}\]

A fração cujo numerador é menor que o denominador, isto é, a parte é tomada dentro do inteiro, é uma fração própria. A fração cujo numerador é maior do que o denominador, isto é, representa mais do que um inteiro dividido em partes iguais é uma fração imprópria. Por exemplo:

\[\frac53 = \frac33 + \frac23 = 1+\frac23\]
\[3/3=\begin{array}{|c|c|c|} \hline \color{red}{1/3} & \color{red}{1/3} & \color{red}{1/3} \\ \hline \end{array}\]
\[2/3=\begin{array}{|c|c|c|} \hline \color{red}{1/3} & \color{red}{1/3} & 1/3 \\ \hline \end{array}\]

Fração aparente: é aquela cujo numerador é um múltiplo do denominador e aparenta ser uma fração mas não é, pois representa um número inteiro.

Como um caso particular, o zero é múltiplo de todo número inteiro, assim as frações \(0/3\), \(0/8\), \(15/3\) são aparentes, pois são números inteiros.

Frações Equivalentes: São as que representam a mesma parte do inteiro. Multiplicando os termos (numerador e denominador) de uma fração sucessivamente pelos números naturais, obtemos um conjunto infinito de frações que constitui um conjunto conhecido como a classe de equivalência da fração dada.

\[\,\;1\;\;= \begin{array}{|c|} \hline \;\quad\qquad\qquad\qquad\qquad 1 \;\,\quad\qquad\qquad\qquad\qquad \\ \hline \end{array}\] \[1/2= \begin{array}{|c|c|} \hline \qquad\quad\;\;\, \color{red}{1/2} \qquad\quad\;\;\; & \qquad\quad\;\;\; 1/2 \qquad\quad\;\;\, \\ \hline \end{array}\] \[2/4= \begin{array}{|c|c|c|c|} \hline \quad\; \color{red}{1/4} \quad\; & \quad\, \color{red}{1/4} \quad\; & \quad\; 1/4 \quad\; & \quad\, 1/4 \quad\; \\ \hline \end{array}\] \[3/6= \begin{array}{|c|c|c|c|c|c|} \hline \;\; \color{red}{1/6} \; & \;\; \color{red}{1/6} \; & \;\; \color{red}{1/6} \; & \;\;\, 1/6 & \;\; 1/6 \; & \;\;\, 1/6 \; \\ \hline \end{array}\] \[4/8= \begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|c|} \hline \color{red}{1/8} & \color{red}{1/8} & \color{red}{1/8} & \color{red}{1/8} & 1/8 & 1/8 & 1/8 & 1/8\\ \hline \end{array}\]

7 Propriedades fundamentais

  1. Multiplicando os termos (numerador e denominador) de uma fração pelo mesmo número natural, obtemos uma fração equivalente à fração dada:
\[\frac12 = \frac{1{\times}2}{2{\times}2} = \frac24\]
  1. Quando podemos dividir os termos (numerador e denominador) de uma fração pelo mesmo número natural, obtemos uma fração equivalente à fração dada:
\[\frac{12}{16} = \frac{12÷2}{16÷2} = \frac{6}{8} = \frac{6÷2}{8÷2} = \frac34\]

8 A fração como uma classe de equivalência

A classe de equivalência de uma fração é o conjunto de todas as frações equivalentes à fração dada. Ao invés de trabalhar com todos os elementos deste conjunto infinito, simplesmente poderemos tomar a fração mais simples deste conjunto que será a representante desta classe. Esta fração recebe o nome de número racional. Aplicando a propriedade fundamental, podemos escrever o conjunto das frações equivalentes a \(1/3\), como:

\[C\left(\frac13\right)=\left\{\frac13,\frac26,\frac39,\frac4{12}, \frac5{15},\frac{6}{18},...\right\}\]

9 Número Misto

Quando o numerador de uma fração é maior que o denominador, podemos realizar uma operação de decomposição desta fração em uma parte inteira e uma parte fracionária e o resultado é denominado número misto. Transformação de uma fração imprópria em um número misto

\[\frac{17}4=\frac{16+1}4 = \frac{16}{4} + \frac14 = 4 + \frac14 = 4\frac14\]

Transformação de um número misto em uma fração imprópria

\[4\frac14 = 4 + \frac14 = \frac{16}4 + \frac14 = \frac{17}4\]

10 Simplificação de Frações

Simplificar frações é o mesmo que escrevê-la em uma forma mais simples, para que a mesma se torne mais fácil de ser manipulada.

O objetivo de simplificar uma fração e tornar a mesma uma fração irredutível, isto é, uma fração para a qual o Máximo Divisor Comum entre o numerador e o denominador seja 1, ou seja, o numerador e o denominador devem ser primos entre si. Tal simplificação pode ser feita através de divisão sucessiva e pela fatoração.

A divisão sucessiva corresponde a dividir os dois termos da fração por um mesmo número (fator comum ) até que ela se torne irredutível.

\[\frac{36}{60}=\frac{36÷2}{60÷2}=\frac{18}{30} =\frac{18÷2}{30÷2}=\frac{9}{15}=\frac{9÷3}{15÷3}=\frac35\]

Respectivamente, dividimos os termos das frações por \(2\), \(2\) e \(3\).

Nota: Outro modo para dividir frações é obter o Máximo Divisor Comum (MDC) entre os termos da fração e simplificar a fração diretamente por esse valor.

Exemplo: Simplificamos a fração \(\frac{54}{72}\) usando o Máximo Divisor Comum. Como \(MDC(54,72)=18\), então

\[\frac{54}{72} = \frac{54÷18}{72÷18} = \frac34\]

11 Comparação de duas frações

11.1 Por redução ao mesmo denominador

Se duas frações possuem denominadores iguais, a maior fração é a que possui maior numerador. Por exemplo:

\[\frac35 < \frac45\]

11.2 Os termos das frações são diferentes

Reduzimos ambas as frações a um mesmo denominador e o processo depende do cálculo do Mínimo Múltiplo Comum (MMC) entre os dois denominadores que é o denominador comum às duas frações. Na sequência, divide-se o denominador comum pelo denominador de cada fração e multiplica-se o resultado obtido pelo respectivo numerador.

Exemplo: Vamos comparar as frações \(\frac23\) e \(\frac35\). Como os denominadores são \(3\) e \(5\), temos que \(MMC(3,5)=15\). Reduzindo ambas as frações ao mesmo denominador comum \(15\), aplica-se a regra de dividir o denominador comum pelo denominador de cada fração e na sequência multiplica-se esse respectivo número pelo numerador.

\[\frac23 \quad ? \quad \frac35\]

Multiplicando os termos da primeira fração por \(5\) e multiplicando os termos da segunda fração por \(3\) obtemos:

\[\frac23 = \frac{2{\times}5}{3{\times}5} \quad ? \quad \frac{3{\times}3}{5{\times}3} = \frac35\]

Temos então os mesmos denominadores, logo:

\[\frac23 = \frac{10}{15} \quad ? \quad \frac{9}{15} = \frac35\]

e podemos garantir que

\[\frac23 = \frac{10}{15} > \frac{9}{15} = \frac35\]

11.3 As frações possuem o mesmo numerador

Se os numeradores das frações são iguais, a fração maior é a que tem o denominador menor.

Exemplo: Uma representação gráfica para a desigualdade

\[\frac34 > \frac38\]

que é igual a

\[\frac68 > \frac38\]

pode ser dada geometricamente por:

\[\frac68= \begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|c|} \hline \color{red}{1/8} & \color{red}{1/8} & \color{red}{1/8} & \color{red}{1/8} & \color{red}{1/8} & \color{red}{1/8} & 1/8 & 1/8\\ \hline \end{array}\] \[\frac38= \begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|c|} \hline \color{red}{1/8} & \color{red}{1/8} & \color{red}{1/8} & 1/8 & 1/8 & 1/8 & 1/8 & 1/8\\ \hline \end{array}\]

A área marcada em \(\color{red}{vermelho}\) é maior na primeira figura, assim

\[\frac34 = \frac68 > \frac38\]

12 Divisão de frações

Consideremos inicialmente uma divisão \(D\) de duas frações, denotada por:

\[D = \frac12 \div \frac23\]

Um modo fácil para explicar esta divisão é tomar as duas frações com o mesmo denominador e realizar a divisão do primeiro numerador pelo segundo numerador, isto é:

\[D = \frac12 \div \frac23 = \frac36 \div \frac46\]

pois \(1/2=3/6\) e \(2/3=4/6\). O desenho abaixo mostra as frações \(1/2\) e \(2/3\), através de suas formas equivalentes: \(3/6\) e \(4/6\).

\[1/2=3/6= \begin{array}{|c|c|c|c|c|c|} \hline \color{red}{1/6} & \color{red}{1/6} & \color{red}{1/6} & 1/6 & 1/6 & 1/6 \\ \hline \end{array}\] \[2/3=4/6= \begin{array}{|c|c|c|c|c|c|} \hline \color{red}{1/6} & \color{red}{1/6} & \color{red}{1/6} & \color{red}{1/6} & 1/6 & 1/6 \\ \hline \end{array}\]

Realizar a divisão entre dois números fracionários ou não fracionários, \(A\) e \(B\), é o mesmo que procurar saber quantas partes de \(B\) estão ocupadas por \(A\). Quantas partes da fração \(4/6\) estão ocupadas pela fração \(3/6\)?

Nas figuras, os numeradores das frações estão em cor vermelha. Como temos 3 partes em vermelho na primeira fração e 4 partes em vermelho na segunda fração, a divisão corresponde à fração \(\frac34\), ou seja, em cada 4 partes vermelhas, 3 estão ocupadas.

Este argumento justifica a divisão de duas frações pela multiplicação da primeira fração pelo inverso da segunda fração e observamos que de fato isto funciona neste caso:

\[D=\frac12 \div \frac23 = \frac36 {\times} \frac64 = \frac{18}{24} =\frac34\]

Na verdade, há um tratamento mais geral deste caso particular. A divisão de um número real \(\frac{a}{b}\) pelo número real \(\frac{c}{d}\) é, a multiplicação do número \(\frac{a}{b}\) pelo inverso de \(\frac{c}{d}\). Mas, o inverso de \(\frac{c}{d}\) é a fração \(\frac{d}{c}\), assim:

\[\frac{a}{b}\div\frac{c}{d}=\frac{a}{b}\times\frac{d}{c}=\frac{a{\times}d}{b{\times}c}\]