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Inequações Exponenciais: 20 Exercícios Resolvidos Passo a Passo

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By Pimath, 21 Maio, 2026

Uma colecção progressiva de 20 exercícios resolvidos sobre inequações exponenciais, concebida para aprender a aplicar correctamente a monotonicidade de tais funções, reconhecer quando o sentido da inequação se conserva e quando, pelo contrário, se inverte.

Em cada exercício utilizaremos com rigor as propriedades das potências, a redução à mesma base e, quando necessário, o método de substituição.


Exercício 1 — nível ★☆☆☆☆

Resolver:

\[ 2^x>8 \]

Resultado

\[ S=(3,+\infty) \]

Resolução

Escrevemos \(8\) como potência de \(2\):

\[ 8=2^3 \]

A inequação torna-se:

\[ 2^x>2^3 \]

Como \(2>1\), a função exponencial \(2^x\) é estritamente crescente. Podemos, portanto, comparar os expoentes conservando o mesmo sentido:

\[ x>3 \]

Logo:

\[ S=(3,+\infty) \]


Exercício 2 — nível ★☆☆☆☆

Resolver:

\[ 3^{x-1}\le 27 \]

Resultado

\[ S=(-\infty,4] \]

Resolução

Escrevemos \(27\) como potência de \(3\):

\[ 27=3^3 \]

Obtemos:

\[ 3^{x-1}\le 3^3 \]

Como \(3>1\), a função exponencial é crescente. O sentido da inequação conserva-se:

\[ x-1\le 3 \]

Portanto:

\[ x\le 4 \]

Logo:

\[ S=(-\infty,4] \]


Exercício 3 — nível ★☆☆☆☆

Resolver:

\[ \left(\frac12\right)^x>\frac1{16} \]

Resultado

\[ S=(-\infty,4) \]

Resolução

Escrevemos o segundo membro como potência de \(\frac12\):

\[ \frac1{16}=\left(\frac12\right)^4 \]

A inequação torna-se:

\[ \left(\frac12\right)^x>\left(\frac12\right)^4 \]

Como:

\[ 0<\frac12<1 \]

a função exponencial é estritamente decrescente. Por conseguinte, ao comparar os expoentes, o sentido da inequação inverte-se:

\[ x<4 \]

Logo:

\[ S=(-\infty,4) \]


Exercício 4 — nível ★★☆☆☆

Resolver:

\[ 5^{2x+1}\ge 5^{x-3} \]

Resultado

\[ S=[-4,+\infty) \]

Resolução

As duas potências têm a mesma base \(5\). Como \(5>1\), a função exponencial é crescente.

Podemos, portanto, comparar os expoentes conservando o mesmo sentido:

\[ 2x+1\ge x-3 \]

Subtraindo \(x\) de ambos os membros:

\[ x+1\ge -3 \]

Portanto:

\[ x\ge -4 \]

Logo:

\[ S=[-4,+\infty) \]


Exercício 5 — nível ★★☆☆☆

Resolver:

\[ \left(\frac13\right)^{x+2}\le \left(\frac13\right)^{2x-1} \]

Resultado

\[ S=(-\infty,3] \]

Resolução

A base é \(\frac13\), portanto:

\[ 0<\frac13<1 \]

A função exponencial é decrescente. Consequentemente, ao passar dos exponenciais para os expoentes, o sentido da inequação inverte-se.

De:

\[ \left(\frac13\right)^{x+2}\le \left(\frac13\right)^{2x-1} \]

obtemos:

\[ x+2\ge 2x-1 \]

Portanto:

\[ 3\ge x \]

ou seja:

\[ x\le 3 \]

Logo:

\[ S=(-\infty,3] \]


Exercício 6 — nível ★★☆☆☆

Resolver:

\[ 4^x>2^{3x} \]

Resultado

\[ S=(-\infty,0) \]

Resolução

Escrevemos \(4\) como potência de \(2\):

\[ 4=2^2 \]

Então:

\[ 4^x=(2^2)^x=2^{2x} \]

A inequação torna-se:

\[ 2^{2x}>2^{3x} \]

Como \(2>1\), a função exponencial \(2^x\) é estritamente crescente. Comparando os expoentes com o mesmo sentido:

\[ 2x>3x \]

Subtraindo \(3x\) de ambos os membros:

\[ -x>0 \]

Multiplicando por \(-1\), o sentido da inequação inverte-se:

\[ x<0 \]

Logo:

\[ S=(-\infty,0) \]


Exercício 7 — nível ★★☆☆☆

Resolver:

\[ 9^x\le 3^{x+4} \]

Resultado

\[ S=(-\infty,4] \]

Resolução

Escrevemos \(9\) como potência de \(3\):

\[ 9=3^2 \]

Então:

\[ 9^x=(3^2)^x=3^{2x} \]

A inequação torna-se:

\[ 3^{2x}\le 3^{x+4} \]

Como \(3>1\), comparamos os expoentes conservando o sentido:

\[ 2x\le x+4 \]

Portanto:

\[ x\le 4 \]

Logo:

\[ S=(-\infty,4] \]


Exercício 8 — nível ★★☆☆☆

Resolver:

\[ 2^{x+2}-2^x>12 \]

Resultado

\[ S=(2,+\infty) \]

Resolução

Reescrevemos o primeiro termo:

\[ 2^{x+2}=2^x\cdot 2^2=4\cdot 2^x \]

A inequação torna-se:

\[ 4\cdot 2^x-2^x>12 \]

Colocamos \(2^x\) em evidência:

\[ 2^x(4-1)>12 \]

ou seja:

\[ 3\cdot 2^x>12 \]

Dividindo por \(3\), que é positivo:

\[ 2^x>4 \]

Como \(4=2^2\), obtemos:

\[ 2^x>2^2 \]

Sendo \(2>1\), a função exponencial é crescente:

\[ x>2 \]

Logo:

\[ S=(2,+\infty) \]


Exercício 9 — nível ★★☆☆☆

Resolver:

\[ 3^{x+1}+3^x\le 36 \]

Resultado

\[ S=(-\infty,2] \]

Resolução

Reescrevemos:

\[ 3^{x+1}=3\cdot 3^x \]

Portanto:

\[ 3^{x+1}+3^x=3\cdot 3^x+3^x=4\cdot 3^x \]

A inequação torna-se:

\[ 4\cdot 3^x\le 36 \]

Dividindo por \(4\), que é positivo:

\[ 3^x\le 9 \]

Como \(9=3^2\), obtemos:

\[ 3^x\le 3^2 \]

Sendo \(3>1\), comparamos os expoentes:

\[ x\le 2 \]

Logo:

\[ S=(-\infty,2] \]


Exercício 10 — nível ★★★☆☆

Resolver:

\[ 2^{2x}-5\cdot 2^x+4\le 0 \]

Resultado

\[ S=[0,2] \]

Resolução

Façamos:

\[ t=2^x \]

Como \(2^x>0\), temos:

\[ t>0 \]

Além disso:

\[ 2^{2x}=(2^x)^2=t^2 \]

A inequação torna-se:

\[ t^2-5t+4\le 0 \]

Factorizamos:

\[ t^2-5t+4=(t-1)(t-4) \]

Portanto:

\[ (t-1)(t-4)\le 0 \]

O produto é menor ou igual a zero entre as duas raízes:

\[ 1\le t\le 4 \]

Regressando a \(x\):

\[ 1\le 2^x\le 4 \]

Escrevemos:

\[ 1=2^0,\qquad 4=2^2 \]

Como \(2>1\), obtemos:

\[ 0\le x\le 2 \]

Logo:

\[ S=[0,2] \]


Exercício 11 — nível ★★★☆☆

Resolver:

\[ 3^{2x}-4\cdot 3^x+3>0 \]

Resultado

\[ S=(-\infty,0)\cup(1,+\infty) \]

Resolução

Façamos:

\[ t=3^x \]

Como \(3^x>0\), temos:

\[ t>0 \]

Além disso:

\[ 3^{2x}=(3^x)^2=t^2 \]

A inequação torna-se:

\[ t^2-4t+3>0 \]

Factorizamos:

\[ t^2-4t+3=(t-1)(t-3) \]

Portanto:

\[ (t-1)(t-3)>0 \]

O produto é positivo no exterior das raízes:

\[ t<1 \quad \text{ou} \quad t>3 \]

Tendo em conta que \(t>0\), a primeira condição significa:

\[ 01 \]="" ="" p="">

Regressando a \(x\):

\[ 3^x<1 \quad \text{ou} \quad 3^x>3 \]

Escrevemos:

\[ 1=3^0,\qquad 3=3^1 \]

Como \(3>1\), obtemos:

\[ x<0 \quad \text{ou} \quad x>1 \]

Logo:

\[ S=(-\infty,0)\cup(1,+\infty) \]


Exercício 12 — nível ★★★☆☆

Resolver:

\[ 4^x-6\cdot 2^x+8\ge 0 \]

Resultado

\[ S=(-\infty,1]\cup[2,+\infty) \]

Resolução

Observamos que:

\[ 4^x=(2^2)^x=2^{2x}=(2^x)^2 \]

Façamos:

\[ t=2^x \]

com:

\[ t>0 \]

A inequação torna-se:

\[ t^2-6t+8\ge 0 \]

Factorizamos:

\[ t^2-6t+8=(t-2)(t-4) \]

Portanto:

\[ (t-2)(t-4)\ge 0 \]

O produto é maior ou igual a zero no exterior das raízes:

\[ t\le 2 \quad \text{ou} \quad t\ge 4 \]

Regressando a \(x\):

\[ 2^x\le 2 \quad \text{ou} \quad 2^x\ge 4 \]

Como:

\[ 2=2^1,\qquad 4=2^2 \]

e sendo \(2>1\), obtemos:

\[ x\le 1 \quad \text{ou} \quad x\ge 2 \]

Logo:

\[ S=(-\infty,1]\cup[2,+\infty) \]


Exercício 13 — nível ★★★☆☆

Resolver:

\[ \frac{2^x-4}{2^x+1}\ge 0 \]

Resultado

\[ S=[2,+\infty) \]

Resolução

Façamos:

\[ t=2^x \]

Como \(2^x>0\), temos:

\[ t>0 \]

A inequação torna-se:

\[ \frac{t-4}{t+1}\ge 0 \]

Como \(t>0\), o denominador é sempre positivo:

\[ t+1>0 \]

Assim, o sinal da fracção depende apenas do numerador:

\[ t-4\ge 0 \]

ou seja:

\[ t\ge 4 \]

Regressando a \(x\):

\[ 2^x\ge 4 \]

Como \(4=2^2\) e \(2>1\), obtemos:

\[ x\ge 2 \]

Logo:

\[ S=[2,+\infty) \]


Exercício 14 — nível ★★★★☆

Resolver:

\[ \frac{3^x-9}{3^x-1}<0 \]

Resultado

\[ S=(0,2) \]

Resolução

Façamos:

\[ t=3^x \]

Como \(3^x>0\), temos:

\[ t>0 \]

A inequação torna-se:

\[ \frac{t-9}{t-1}<0 \]

Os pontos críticos são:

\[ t=1,\qquad t=9 \]

O valor \(t=1\) anula o denominador, pelo que não é admissível. O valor \(t=9\) anula o numerador.

Para \(t>0\), estudamos os intervalos:

\[ (0,1),\qquad (1,9),\qquad (9,+\infty) \]

O quadro de sinais é:

\[ \begin{array}{c|ccc} t & (0,1) & (1,9) & (9,+\infty)\\ \hline t-9 & - & - & +\\ t-1 & - & + & +\\ \hline \dfrac{t-9}{t-1} & + & - & + \end{array} \]

A fracção deve ser negativa, portanto:

\[ 19 \]="" ="" p="">

Regressando à variável \(x\):

\[ 1<3^x<9 \]

Escrevemos:

\[ 1=3^0,\qquad 9=3^2 \]

Portanto:

\[ 3^0<3^x<3^2 \]

Como \(3>1\), obtemos:

\[ 02 \]="" ="" p="">

Logo:

\[ S=(0,2) \]


Exercício 15 — nível ★★★★☆

Resolver:

\[ 2^{x+1}+2^{1-x}\le 5 \]

Resultado

\[ S=[-1,1] \]

Resolução

Façamos:

\[ t=2^x \]

Como \(2^x>0\), temos:

\[ t>0 \]

Reescrevemos os dois termos:

\[ 2^{x+1}=2\cdot 2^x=2t \]

Além disso:

\[ 2^{1-x}=2\cdot 2^{-x}=\frac{2}{2^x}=\frac{2}{t} \]

A inequação torna-se:

\[ 2t+\frac{2}{t}\le 5 \]

Como \(t>0\), podemos multiplicar por \(t\) sem alterar o sentido:

\[ 2t^2+2\le 5t \]

Transportando tudo para o primeiro membro:

\[ 2t^2-5t+2\le 0 \]

Factorizamos:

\[ 2t^2-5t+2=(2t-1)(t-2) \]

Portanto:

\[ (2t-1)(t-2)\le 0 \]

O produto é menor ou igual a zero entre as duas raízes:

\[ \frac12\le t\le 2 \]

Regressando a \(x\):

\[ \frac12\le 2^x\le 2 \]

Escrevemos:

\[ \frac12=2^{-1},\qquad 2=2^1 \]

Como \(2>1\), obtemos:

\[ -1\le x\le 1 \]

Logo:

\[ S=[-1,1] \]


Exercício 16 — nível ★★★★☆

Resolver:

\[ 9^x-10\cdot 3^x+9\ge 0 \]

Resultado

\[ S=(-\infty,0]\cup[2,+\infty) \]

Resolução

Observamos que:

\[ 9^x=(3^2)^x=3^{2x}=(3^x)^2 \]

Façamos:

\[ t=3^x \]

com:

\[ t>0 \]

A inequação torna-se:

\[ t^2-10t+9\ge 0 \]

Factorizamos:

\[ t^2-10t+9=(t-1)(t-9) \]

Portanto:

\[ (t-1)(t-9)\ge 0 \]

O produto é maior ou igual a zero no exterior das raízes:

\[ t\le 1 \quad \text{ou} \quad t\ge 9 \]

Regressando a \(x\):

\[ 3^x\le 1 \quad \text{ou} \quad 3^x\ge 9 \]

Como:

\[ 1=3^0,\qquad 9=3^2 \]

e sendo \(3>1\), obtemos:

\[ x\le 0 \quad \text{ou} \quad x\ge 2 \]

Logo:

\[ S=(-\infty,0]\cup[2,+\infty) \]


Exercício 17 — nível ★★★★☆

Resolver:

\[ \left(\frac14\right)^x-5\left(\frac12\right)^x+4\le 0 \]

Resultado

\[ S=[-2,0] \]

Resolução

Expressamos tudo em função de \(\left(\frac12\right)^x\).

Como:

\[ \frac14=\left(\frac12\right)^2 \]

temos:

\[ \left(\frac14\right)^x=\left(\frac12\right)^{2x} \]

Façamos:

\[ t=\left(\frac12\right)^x \]

com:

\[ t>0 \]

Então:

\[ \left(\frac12\right)^{2x}=t^2 \]

A inequação torna-se:

\[ t^2-5t+4\le 0 \]

Factorizamos:

\[ t^2-5t+4=(t-1)(t-4) \]

Portanto:

\[ (t-1)(t-4)\le 0 \]

O produto é menor ou igual a zero entre as raízes:

\[ 1\le t\le 4 \]

Regressando a \(x\):

\[ 1\le \left(\frac12\right)^x\le 4 \]

Escrevemos os extremos como potências de \(\frac12\):

\[ 1=\left(\frac12\right)^0,\qquad 4=\left(\frac12\right)^{-2} \]

Como a base \(\frac12\) pertence ao intervalo \((0,1)\), a função exponencial é decrescente, pelo que a ordem dos expoentes se inverte.

Resolvemos separadamente:

\[ \left(\frac12\right)^x\ge 1 \]

e:

\[ \left(\frac12\right)^x\le 4 \]

Como:

\[ 1=\left(\frac12\right)^0,\qquad 4=\left(\frac12\right)^{-2} \]

e sendo a função exponencial de base \(\frac12\) decrescente, obtemos:

\[ x\le 0 \]

e:

\[ x\ge -2 \]

Intersectando:

\[ -2\le x\le 0 \]

Logo:

\[ S=[-2,0] \]


Exercício 18 — nível ★★★★☆

Resolver:

\[ \begin{cases} 2^x>4\\ 3^{x-1}\le 9 \end{cases} \]

Resultado

\[ S=(2,3] \]

Resolução

Resolvemos separadamente as duas inequações.

Primeira inequação:

\[ 2^x>4 \]

Como \(4=2^2\), temos:

\[ 2^x>2^2 \]

Sendo \(2>1\), obtemos:

\[ x>2 \]

Segunda inequação:

\[ 3^{x-1}\le 9 \]

Como \(9=3^2\), obtemos:

\[ 3^{x-1}\le 3^2 \]

Sendo \(3>1\), comparamos os expoentes:

\[ x-1\le 2 \]

Portanto:

\[ x\le 3 \]

Intersectando as duas condições:

\[ x>2 \quad \text{e} \quad x\le 3 \]

Obtemos:

\[ 2="" p="">

Logo:

\[ S=(2,3] \]


Exercício 19 — nível ★★★★★

Resolver:

\[ \frac{2^{2x}-5\cdot 2^x+4}{2^x-2}\ge 0 \]

Resultado

\[ S=[0,1)\cup[2,+\infty) \]

Resolução

Façamos:

\[ t=2^x \]

Como \(2^x>0\), temos:

\[ t>0 \]

Além disso:

\[ 2^{2x}=(2^x)^2=t^2 \]

A inequação torna-se:

\[ \frac{t^2-5t+4}{t-2}\ge 0 \]

Factorizamos o numerador:

\[ t^2-5t+4=(t-1)(t-4) \]

Portanto:

\[ \frac{(t-1)(t-4)}{t-2}\ge 0 \]

Os pontos críticos são:

\[ t=1,\qquad t=2,\qquad t=4 \]

O valor \(t=2\) anula o denominador, pelo que deve ser excluído.

Estudamos o sinal para \(t>0\):

\[ \begin{array}{c|cccc} t & (0,1) & (1,2) & (2,4) & (4,+\infty)\\ \hline t-1 & - & + & + & +\\ t-4 & - & - & - & +\\ t-2 & - & - & + & +\\ \hline \dfrac{(t-1)(t-4)}{t-2} & - & + & - & + \end{array} \]

Como pretendemos uma fracção maior ou igual a zero, seleccionamos os intervalos com sinal positivo e incluímos os zeros do numerador:

\[ 1\le t<2 \quad \text{ou} \quad t\ge 4 \]

O valor \(t=2\) permanece excluído por anular o denominador.

Regressando a \(x\):

\[ 1\le 2^x<2 \quad \text{ou} \quad 2^x\ge 4 \]

Escrevemos:

\[ 1=2^0,\qquad 2=2^1,\qquad 4=2^2 \]

Como \(2>1\), obtemos:

\[ 0\le x<1 \quad \text{ou} \quad x\ge 2 \]

Logo:

\[ S=[0,1)\cup[2,+\infty) \]


Exercício 20 — nível ★★★★★

Resolver:

\[ 4^x-3\cdot 2^{x+1}+8<0 \]

Resultado

\[ S=(1,2) \]

Resolução

Reescrevemos tudo em função de \(2^x\).

Como:

\[ 4^x=(2^2)^x=2^{2x}=(2^x)^2 \]

e:

\[ 2^{x+1}=2\cdot 2^x \]

façamos:

\[ t=2^x \]

com:

\[ t>0 \]

A inequação torna-se:

\[ t^2-6t+8<0 \]

Factorizamos:

\[ t^2-6t+8=(t-2)(t-4) \]

Portanto:

\[ (t-2)(t-4)<0 \]

O produto é negativo entre as duas raízes:

\[ 24 \]="" ="" p="">

Regressando a \(x\):

\[ 2<2^x<4 \]

Escrevemos:

\[ 2=2^1,\qquad 4=2^2 \]

Como \(2>1\), obtemos:

\[ 12 \]="" ="" p="">

Logo:

\[ S=(1,2) \]


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