[justify]O estudo das funções exponenciais é fundamental para a compreensão de diversos fenômenos naturais e processos biológicos, como o crescimento populacional de microrganismos. Um exemplo clássico é o desenvolvimento de bactérias e leveduras em condições ideais de cultivo, caracterizadas por temperatura, pH e disponibilidade de nutrientes adequados, nas quais a reprodução ocorre de forma acelerada.[br][br]A reprodução desses organismos geralmente acontece por meio da fissão binária, processo em que uma célula-mãe se divide, originando duas células-filhas geneticamente idênticas. Quando essa duplicação ocorre em intervalos regulares e sucessivos, a população cresce de maneira exponencial, pois a cada novo intervalo de tempo a quantidade de células é multiplicada, resultando em um aumento cada vez mais rápido do número de indivíduos.[/justify]
[justify]Um biólogo inicia uma cultura da levedura [i]Saccharomyces cerevisiae[/i] com uma população inicial de uma célula. Em condições ideais de cultivo, cada célula se reproduz por fissão, originando duas células-filhas e duplicando a população a cada 20 minutos.[br][br]O gráfico a seguir representa a evolução dessa população ao longo do tempo.[br][br]Nele, a variável (x) corresponde ao número de intervalos de 20 minutos transcorridos desde o início da cultura, enquanto (y) representa a quantidade de células presentes em cada instante.[br][br]A função que modela esse crescimento poppulacional é[/justify][center][math]f(x)=[/math][math]2^x[/math][br][/center]
Após observar o gráfico de[math]f(x)[/math]no GeoGebra, responda: [br] a) Qual é o valor inicial de células na cultura? [br] b) Quantas células haverá após 5 intervalos de 20 minutos? [br]
Observe o comportamento do gráfico de f(x) e responda:
Valor inicial e inclinação da curva[br]Qual é o valor inicial representado no ponto x=0 no gráfico? Em que momento do gráfico a curva começa a ficar mais inclinada (mais “íngreme”)?
Manipulação de parâmetros e nova expressão[br]Utilize os sliders do GeoGebra para manter a população inicial para 1 células e mudar a taxa de duplicação para triplicar a população a cada intervalo.[br]a) Escreva a nova expressão matemática f(x) para essa cultura.[br]b) Verifique em qual intervalo de tempo a população atinge 243 células.
[list][*]a) A nova expressão é [math]f(x)=3^x.[/math][url=https://www.geogebra.org/material/edit/id/fndtzbz3][/url][br][/*][*]b) A população atinge 243 células quando x=5, pois [math]f(5)=3^5=243[/math][br][/*][/list]
Padrão de crescimento e diferença entre termos[br]Observando o gráfico e a tabela de valores de f(x):[br]O que acontece com a diferença entre os valores de f(x) de um intervalo para o seguinte à medida que x aumenta?