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ENADE COMENTADO 2008 Matemática Chanceler Dom Dadeus Grings Reitor Joaquim Clotet Vice-Reitor Evilázio Teixeira Conselho Editorial Ana Maria Lisboa de Mello Bettina Steren dos Santos Eduardo Campos Pellanda Elaine Turk Faria Érico João Hammes Gilberto Keller de Andrade Helenita Rosa Franco Ir. Armando Bortolini Jane Rita Caetano da Silveira Jorge Luis Nicolas Audy – Presidente Jurandir Malerba Lauro Kopper Filho Luciano Klöckner Marília Costa Morosini Nuncia Maria S. de Constantino Renato Tetelbom Stein Ruth Maria Chittó Gauer EDIPUCRS Jerônimo Carlos Santos Braga – Diretor Jorge Campos da Costa – Editor-Chefe Augusto Vieira Cardona Cármen Regina Jardim de Azambuja Monica Bertoni dos Santos (Organizadores) ENADE COMENTADO 2008 Matemática Porto Alegre 2011 Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Ficha Catalográfica elaborada pelo Setor de Tratamento da Informação da BC-PUCRS. EDIPUCRS – Editora Universitária da PUCRS Av. Ipiranga, 6681 – Prédio 33 Caixa Postal 1429 – CEP 90619-900 Porto Alegre – RS – Brasil Fone/fax: (51) 3320 3711 e-mail: edipucrs@pucrs.br - www.pucrs.br/edipucrs © EDIPUCRS, 2011 CAPA Rodrigo Valls REVISÃO TEXTUAL Julia Roca dos Santos EDITORAÇÃO ELETRÔNICA Gabriela Viale Pereira Edição revisada segundo o novo Acordo Ortográfico. Questões retiradas da prova do ENADE 2008 da Matemática. E56 ENADE comentado 2008 : matemática [recurso eletrônico] / organizadores, Augusto Vieira Cardona, Cármen Regina Jardim de Azambuja, Monica Bertoni dos Santos. – Dados eletrônicos. – Porto Alegre : EDIPUCRS, 2011. 121 p. ISBN 978-85-397-0127-8 Sistema requerido: Adobe Acrobat Reader Modo de Acesso: <http://www.pucrs.br/edipucrs/> 1. Ensino Superior – Brasil – Avaliação. 2. Exame Nacional de Desempenho de Estudantes. 3. Matemática – Ensino Superior. I. Cardona, Augusto Vieira. II. Azambuja, Cármen Regina Jardim de. III. Santos, Monica Bertoni dos. CDD 378.81 TODOS OS DIREITOS RESERVADOS. Proibida a reprodução total ou parcial, por qualquer meio ou processo, especialmente por sistemas gráficos, microfílmicos, fotográficos, reprográficos, fonográficos, videográficos. Vedada a memorização e/ou a recuperação total ou parcial, bem como a inclusão de qualquer parte desta obra em qualquer sistema de processamento de dados. Essas proibições aplicam-se também às características gráficas da obra e à sua editoração. A violação dos direitos autorais é punível como crime (art. 184 e parágrafos, do Código Penal), com pena de prisão e multa, conjuntamente com busca e apreensão e indenizações diversas (arts. 101 a 110 da Lei 9.610, de 19.02.1998, Lei dos direitos Autorais). SUMÁRIO APRESENTAÇÃO ..................................................................................................... 8 Hélio Radke Bittencourt e Marisa Magnus Smith NOTA DOS ORGANIZADORES .............................................................................. 12 COMPONENTE ESPECÍFICO – NÚCLEO COMUM QUESTÃO 11 ........................................................................................................... 14 Cármen Regina Jardim de Azambuja QUESTÃO 12 ........................................................................................................... 17 Cármen Regina Jardim de Azambuja QUESTÃO 13 ........................................................................................................... 20 João Feliz Duarte de Moraes QUESTÃO 14 ........................................................................................................... 22 Cármen Regina Jardim de Azambuja QUESTÃO 15 ........................................................................................................... 26 Augusto Vieira Cardona e Gertrudes Regina Todeschini Hoffmann QUESTÃO 16 ........................................................................................................... 28 Marilene Jacintho Müller e Vera Lúcia Martins Lupinacci QUESTÃO 17 ........................................................................................................... 30 Vera Lúcia Martins Lupinacci QUESTÃO 18 ........................................................................................................... 33 Neda da Silva Gonçalves, Thaísa Jacintho Müller e Virgínia Maria Rodrigues QUESTÃO 19 ........................................................................................................... 35 Liara Aparecida dos Santos Leal QUESTÃO 20 ........................................................................................................... 37 Liara Aparecida dos Santos Leal QUESTÃO 21 ........................................................................................................... 39 Neda da Silva Gonçalves e Virgínia Maria Rodrigues QUESTÃO 22 ........................................................................................................... 40 Vera Lúcia Martins Lupinacci QUESTÃO 23 ........................................................................................................... 43 Francisco Alberto Rheingantz Silveira QUESTÃO 24 ........................................................................................................... 45 Maria Beatriz Menezes Castilhos QUESTÃO 25 ........................................................................................................... 48 Augusto Vieira Cardona e Gertrudes Regina Todeschini Hoffmann QUESTÃO 26 ........................................................................................................... 52 Maria Beatriz Menezes Castilhos QUESTÃO 27 ........................................................................................................... 55 Neda da Silva Gonçalves e Virgínia Maria Rodrigues QUESTÃO 28 – DISCURSIVA ................................................................................. 57 Augusto Vieira Cardona QUESTÃO 29 – DISCURSIVA ................................................................................. 59 Maria Beatriz Menezes Castilhos COMPONENTE ESPECÍFICO – LICENCIATURA QUESTÃO 30 ........................................................................................................... 63 Neda da Silva Gonçalves e Virgínia Maria Rodrigues QUESTÃO 31 ........................................................................................................... 65 Marilene Jacintho Müller e Vera Lúcia Martins Lupinacci QUESTÃO 32 ........................................................................................................... 68 Monica Bertoni dos Santos e Mara Lúcia Müller Botin QUESTÃO 33 ........................................................................................................... 71 Monica Bertoni dos Santos e Mara Lúcia Müller Botin QUESTÃO 34 ........................................................................................................... 73 Augusto Vieira Cardona e Monica Bertoni dos Santos QUESTÃO 35 ........................................................................................................... 76 Ruth Portanova, Maria Beatriz Menezes Castilhos e Virgínia Maria Rodrigues QUESTÃO 36 ........................................................................................................... 78 Monica Bertoni dos Santos, Mara Lúcia Müller Botin e Vanessa Martins de Souza QUESTÃO 37 ........................................................................................................... 82 Ruth Portanova e Monica Bertoni dos Santos QUESTÃO 38 ........................................................................................................... 84 Ruth Portanova e Monica Bertoni dos Santos QUESTÃO 39 ........................................................................................................... 86 Marilene Jacintho Müller QUESTÃO 40 – DISCURSIVA................................................................................. 88 Augusto Vieira Cardona e Gertrudes Regina Todeschini Hoffmann COMPONENTE ESPECÍFICO – BACHARELADO QUESTÃO 41 ........................................................................................................... 93 Augusto Vieira Cardona, Luiz Eduardo Ourique e Ivan Ricardo Tosmann QUESTÃO 42 ........................................................................................................... 96 Neda da Silva Gonçalves e Virgínia Maria Rodrigues QUESTÃO 43 ........................................................................................................... 98 Vera Lúcia Martins Lupinacci QUESTÃO 44 ......................................................................................................... 100 Luiz Eduardo Ourique QUESTÃO 45 ......................................................................................................... 103 Liara Aparecida dos Santos Leal QUESTÃO 46 ......................................................................................................... 106 Maria Beatriz Menezes Castilhos e Augusto Vieira Cardona QUESTÃO 47 ......................................................................................................... 109 Neda da Silva Gonçalves, Thaisa Jacintho Müller e Virgínia Maria Rodrigues QUESTÃO 48 ......................................................................................................... 111 Augusto Vieira Cardona e Maria Beatriz Menezes Castilhos QUESTÃO 49 ......................................................................................................... 114 Luiz Eduardo Ourique QUESTÃO 50 ......................................................................................................... 117 Cláudia Helena Fettermann Batistela e Luiz Carlos Renz QUESTÃO 51 – DISCURSIVA ............................................................................... 119 Maria Beatriz Menezes Castilhos LISTA DE COLABORADORES ............................................................................. 121 8 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) APRESENTAÇÃO Desde 1996, a Educação Superior brasileira tem sido alvo de avaliações de larga escala. O Exame Nacional de Cursos, mais conhecido por Provão, vigorou de 1996 a 2003, consistindo na aplicação de uma prova a todos os estudantes formandos de um grupo de cursos de graduação. Em 2004, o Provão foi substituído pelo Exame Nacional de Desempenho de Estudantes, ou ENADE. A partir desse momento, os cursos passaram a ser avaliados de três em três anos, submetendo-se ao Exame, além de estudantes concluintes, também alunos ingressantes. O desempenho dos alunos ingressantes e concluintes nas provas está diretamente relacionado aos três conceitos derivados do ENADE: o conceito Enade, o Indicador de Diferença de Desempenho (IDD) e o Conceito Preliminar de Curso (CPC). Para um melhor entendimento, vejamos uma breve explicação de cada conceito: Conceito Enade – o conceito Enade de um curso é calculado exclusivamente a partir do desempenho dos alunos concluintes na prova, que é composta de duas partes: uma denominada de Componente Específico (CE) e outra de Formação Geral (FG). As questões referentes ao Componente Específico têm peso de 75% na nota final do curso, enquanto a parte de Formação Geral é responsável pelos outros 25%. Salienta-se que o desempenho médio dos alunos de um curso é sempre comparado ao desempenho do universo de estudantes daquela área que realizou a mesma prova. Portanto, o conceito Enade é relativo ao desempenho do grupo. Cursos com conceito Enade 4 ou 5 são aqueles cujos alunos apresentaram média bastante superior a do total de alunos da área. Indicador de Diferença de Desempenho (IDD) – o IDD é um indicador que procura neutralizar o efeito de diferentes níveis de dificuldade de ingresso sobre o desempenho dos alunos nas provas. No IDD, o desempenho dos alunos concluintes é comparado ao desempenho esperado por meio de um modelo linear que considera as seguintes variáveis: 1) desempenho médio dos alunos ingressantes; 2) proporção de estudantes cujos pais têm nível de escolaridade superior; 3) relação concluintes/ingressantes. Um IDD igual a 3 caracteriza um curso que atingiu o desempenho esperado. Já IDDs 4 ou 5 indicam cursos que superaram o esperado, ENADE Comentado 2008: Matemática 9 atingindo nas provas uma média superior ou muito superior ao desempenho estimado pelo modelo. Conceito Preliminar de Curso (CPC) Enade dos ingressantes (15%); – o CPC procura sintetizar os resultados do Enade, IDD e outros fatores num único conceito. A partir de 2008, o CPC passou a apresentar a seguinte composição: Enade dos concluintes (15%); IDD (30%); Instalações e Infraestrutura (5%); Recursos didáticos (5%); Percentual de professores doutores (20%); Percentual de professores com, no mínimo, título de mestre (5%); Percentual de professores em regime de tempo parcial ou integral (5%). O CPC é o principal indicador utilizado pelo Ministério de Educação (MEC) para avaliação de um curso. Cursos avaliados com 1 ou 2 são passíveis de intervenção e deverão ser visitados por uma comissão de avaliadores nomeada pelo Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira (INEP). O CPC é divulgado de duas formas – contínuo e conceito – e a tabela utilizada para conversão é a seguinte: Tabela 1: Tabela para conversão do CPC contínuo em conceito. CPC contínuo Conceito CPC 0,00 – 0,94 1 0,95 – 1,94 2 1,95 – 2,94 3 2,95 – 3,94 4 3,95 – 5,00 5 Os cursos de Matemática foram avaliados no ENADE pela primeira vez em 2005. A última avaliação ocorreu em 2008, contando com 30 questões em seu Componente Específico. A próxima está prevista para 2011. Na edição de 2008, um total de 513 cursos foi avaliado, dos quais 315 receberam conceito CPC. A figura 1 apresenta o histograma com a distribuição do CPC contínuo em âmbito nacional. 10 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) CPC Contínuo 5,04,54,03,53,02,52,01,51,0,50,0 N úm er o de c ur so s 60 50 40 30 20 10 0 Figura 1: Histograma dos CPC contínuos em âmbito nacional. A figura 1 mostra uma concentração de cursos em torno do CPC contínuo 2,0, e um pequeno número de cursos próximo do valor máximo. De um modo geral, os cursos de Matemática não apresentaram bons resultados na avaliação, o que fica evidente na Tabela 2, que mostra 41% dos cursos avaliados com conceitos 1 ou 2, considerados baixos pelo MEC. Apenas 16,2% dos cursos avaliados atingiram conceitos altos (4 ou 5). Em outras palavras, isso significa que, de um universo de 315 cursos avaliados, 129 ficaram abaixo do resultado mínimo esperado pelo INEP. Tabela 2: Distribuição dos conceitos CPC em âmbito nacional no ENADE 2008. CPC F % 1 3 1,0% 2 126 40,0% 3 135 42,9% 4 39 12,4% 5 12 3,8% Total 315 100,0% Outro fato a destacar é o de que a totalidade dos cursos que obtiveram o conceito máximo são oferecidos em instituições universitárias, e não em faculdades isoladas ou centros universitários. Dentre esses doze, é significativo registrar que onze deles são oferecidos em instituições públicas. A única instituição privada do ENADE Comentado 2008: Matemática 11 Brasil a atingir o conceito CPC=5 foi a Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS). As razões para desempenhos tão diferenciados e, em muitos casos, desanimadores são muitas e não cabe aqui discuti-las em profundidade. Entretanto, duas evidências parecem emergir desses dados: a maior qualificação das Universidades em relação às instituições de menor porte e que não têm tradição em pós-graduação, pesquisa e extensão, e o diferencial qualitativo que a efetiva seleção de acadêmicos com melhores condições de desempenho ao curso superior – característicadas IES federais, pela relação número de candidatos x número de vagas – estabelece em favor do desenvolvimento desses estudantes. Essas questões, entretanto, por mais pertinentes que sejam quando se analisam comparativamente resultados, não apagam o fato de que na base do conceito de cada curso existe uma prova, o ENADE, e que cabe às IES comprometidas não só com o bom desempenho de seus estudantes, mas também com a qualidade dos testes a que eles são submetidos, contribuir com seus saberes para a qualificação desses instrumentos de avaliação. Esta publicação eletrônica, editada pela EDIPUCRS, tem exatamente este objetivo: apresentar, analisar e comentar as 30 questões do Componente Específico do ENADE aplicado aos cursos de Matemática em 2008. Esperamos que estudantes e professores universitários possam apropriar-se deste estudo em seus processos de ensino e de aprendizagem, e também que as bancas responsáveis pela seleção de conteúdos e elaboração das questões possam igualmente beneficiar-se do resultado desse esforço. Porto Alegre, maio de 2010 Hélio Radke Bittencourt Faculdade de Matemática / Assessoria de Planejamento e Marketing - PUCRS Marisa Magnus Smith Faculdade de Letras / Pró-Reitoria de Graduação - PUCRS 12 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) NOTA DOS ORGANIZADORES Para dar subsídios aos alunos que realizarão o ENADE 2011, um grupo de professores, alunos e diplomados da Faculdade de Matemática, deu sua contribuição, comentando as questões específicas e discursivas da edição 2008. Chegou-se ao consenso de que, ao comentar as questões, seriam apresentados alguns conceitos básicos fundamentais para a sua compreensão e indicada bibliografia de apoio ao estudante que quisesse aprofundar seus estudos. Na resolução das questões, em geral, não se optou pela apresentação matematicamente mais elegante, mas pela simplicidade e pelo fácil entendimento por parte de alunos, ingressantes ou concluintes, de Cursos de Licenciatura. O enunciado das questões foi o mais fiel possível ao ENADE 2008, sendo que gráficos e figuras foram fielmente reproduzidos deste documento. Tendo em vista que a prova será realizada por alunos ingressantes e concluintes, fizemos para cada questão uma classificação quanto ao seu grau de dificuldade, considerando tanto a realidade do ensino de Matemática na Educação Básica, constatada nas observações de estágio e nas sondagens aplicadas a alunos de 1º semestre, quanto nos currículos dos Cursos de Licenciatura em Matemática. A resolução das questões desta prova permitiu-nos analisar se os conteúdos abordados no ENADE 2008 eram condizentes com o que se trabalha nessa Instituição, ajudou-nos a avaliar a formação oferecida aos graduados em Matemática e na elaboração do Projeto Pedagógico de nosso Curso. Agradecemos a colaboração de docentes, discentes e diplomados da Faculdade de Matemática da PUCRS na elaboração deste trabalho e ao apoio incondicional da EDIPUCRS e da Pró-Reitoria de Graduação de nossa Universidade. Esperamos que este trabalho ajude o leitor na sua formação matemática e que ele considere a leitura prazerosa e elucidativa. Porto Alegre, junho de 2011 Augusto Vieira Cardona Cármen Regina Jardim de Azambuja Monica Bertoni dos Santos COMPONENTE ESPECÍFICO NÚCLEO COMUM 14 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) QUESTÃO 11 Em um jogo de futebol, um jogador irá bater uma falta diretamente para o gol. A falta é batida do ponto P, localizado a 12 metros da barreira. Suponha que a trajetória da bola seja uma parábola, com ponto de máximo em Q, exatamente acima da barreira, a 3 metros do chão, como ilustra a figura abaixo. Sabendo-se que o gol está a 8 metros da barreira, a que altura está a bola ao atingir o gol? (A) m 2 3 (B) m 3 4 (C) 1 m (D) 2 m (E) m 3 5 Gabarito: E Autoria: Cármen Regina Jardim de Azambuja Comentário: Diversos fenômenos são descritos por funções polinomiais de 2º grau, como é o caso do problema apresentado. Uma função polinomial de 2º grau, ou função quadrática, com variável independente x tem o modelo: 0,)( 2 ≠++= acbxaxxf (1) e sua representação gráfica é uma parábola com eixo de simetria passando pelo seu vértice e paralelo ao eixo das ordenadas y y’ . gol parábola posição da falta barreira Q P 3 12 x y 8 O R ENADE Comentado 2008: Matemática 15 No ensino médio, sabe-se que, para determinar a abscissa do vértice a bxv 2 − = da parábola pode-se utilizar a fórmula . No ensino superior, usando o conceito de derivada, sabe-se que a reta tangente à parábola em seu vértice é paralela ao eixo das abscissas e, portanto, tem coeficiente angular nulo. Fazendo 0)( =′ xf , isto é 02 =+ bax , chega-se à mesma fórmula a bxv 2 − = . No problema apresentado, se for colocado um sistema de eixos na barreira, tem-se que: a) o vértice da parábola é o ponto (0,3), então xv = 0 e 002 =⇒= − = b a bxv . Como 3)0( == cf , substituindo b por zero e c por 3 no modelo de função de segundo grau visto em (1), tem-se: 0,3)( 2 ≠+= aaxxf ; (2) b) um dos zeros da função é 12=x , isto é, 0)12( =f . Levando este dado em (2), resulta 48 1 144 303144 −=−=⇒=+⋅ aa . Substituindo o valor de a em (2), a lei da função fica bem determinada, ou seja: 3 48 1)( 2 +−= xxf ; (3) c) como o gol está 8 metros à esquerda da barreira, considera-se 8−=x e a altura que a bola está ao atingir o gol, é dada por )8(−f , então, por (3): f(-8) = 3 538 48 1 2 =+⋅− . Como todas as unidades de medida estão em metros, a resposta correta é apresentada no item E, m 3 5 . Esta questão é de nível de dificuldade médio por ser um problema de aplicação da função quadrática, conteúdo trabalhado tanto em nível de ensino médio, como na Licenciatura de Matemática. 16 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) Referências Bibliográficas: ANTON, H.; BIVENS, I.; DAVIS, S. Cálculo. 8. ed. Porto Alegre: Bookman, 2007. v.1. DANTE, L. R. Matemática: contexto e aplicações. São Paulo: Ática, 2006. FLEMMING, D.; GONÇALVES, M. Cálculo A: funções, limite, derivação, integração. 6. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2006. ENADE Comentado 2008: Matemática 17 QUESTÃO 12 No plano cartesiano xOy, as equações x2 + y2 + y = 0 e x2 - y - 1 = 0 representam uma circunferência Γ e uma parábola P, respectivamente. Nesse caso, (A) a reta de equação y = -1 é tangente às curvas Γ e P. (B) as curvas Γ e P têm mais de um ponto em comum. (C) existe uma reta que passa pelo centro de Γ e que não intercepta a parábola P. (D) o raio da circunferência Γ é igual a 1. (E) a parábola P tem concavidade voltada para baixo. Gabarito: Alternativa A Autoria: Cármen Regina Jardim de Azambuja Comentário: Esta questão envolve as equações da circunferência e da parábola. A fórmula da distância entre dois pontos 22 )()( byaxd −+−= é muitas vezes usada para achar a equação de uma curva cuja definição geométrica depende de uma ou mais distâncias. A distância entre os pontos (x,y) e (a,b) é dada por: . A circunferência é o conjunto de todos os pontos do plano que equidistam de um ponto fixo C. O ponto fixo é chamado de centro da circunferência e a distância de qualquer de seus pontos ao centro é o raio r dessa circunferência. Se o centro é o ponto (a,b), o raio é o número positivo e ),( yx é um ponto qualquer da circunferência, a definição acima se traduz pela equação rbyax =−+− 22 )()( , ou equivalentemente: 222 )()( rbyax =−+− . (1) Para colocar a equação dada, 022 =++ yyx , na forma apresentada acima, primeiro, agrupam-se os termos em x e em y , 0)()( 22 =++ yyx e, a seguir, adiciona-se a constante apropriada a cada conjunto de parênteses para completar um quadrado e subtrai-se a mesma constante fora do parêntese para manter a igualdade. A constante apropriada, nesse caso, é 4 1, e isto resulta na equação 18 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) 0 4 1) 4 1( 22 =−+++ yyx , da qual se obtém 4 1) 4 1( 22 =+++ yyx , ou 2 22 2 1) 2 1()0( =++− yx , e, por (1), determina-se o centro − 2 1,0C e raio 2 1 da circunferência, o que elimina a alternativa D. A equação 012 =−− yx pode ser colocada na forma 12 −= xy , que define uma função polinomial do segundo grau, cujo gráfico é uma parábola )1,0( − de vértice em e com concavidade Para decidir entre as outras três alternativas, qual é a correta, pode-se fazer uma solução algébrica ou geométrica. voltada para cima, o que elimina a alternativa E. Algebricamente, determina-se a intersecção das duas curvas, isto é, resolve-se a equação 1222 −−=++ yxyyx ou equivalentemente a equação 0122 =++ yy , cuja solução é 1−=y e, portanto, as curvas possuem um único ponto de intersecção, (0,-1). Como a reta de equação 1−=y é uma reta paralela ao eixo dos x e passa por este ponto, ela tangencia as duas curvas nesse ponto, levando à escolha da alternativa A. Geometricamente, a questão pode ser resolvida com a construção, no mesmo sistema de eixos, dos gráficos da circunferência, da parábola e da reta que representam as equações dadas. Figura 1: Gráfico das curvas x2 + y2 + y = 0, y = -1 e x2 - y - 1 = 0. Pela figura 1, observa-se que as curvas são tangentes 1−=y no ponto (0,-1). A reta de equação é paralela ao eixo dos x e passa no ponto de tangência das duas curvas, o que leva à escolha da alternativa A. ENADE Comentado 2008: Matemática 19 Esta questão é considerada fácil, pois pode ser resolvida tanto graficamente, como algebricamente e utiliza equações da circunferência e da parábola, curvas das mais simples, muito trabalhadas tanto no ensino médio, como na Licenciatura em Matemática. Referências Bibliográficas: ANTON, H.; BIVENS, I.; DAVIS, S. Cálculo. 8. ed. Porto Alegre: Bookman, 2007. v.1. DANTE, L. R. Matemática: contexto e aplicações. São Paulo: Ática, 2006. FLEMMING, D.; GONÇALVES, M. Cálculo A: funções, limite, derivação, integração. 6. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2006. 20 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) QUESTÃO 13 Há 10 postos de gasolina em uma cidade. Desses 10, exatamente dois vendem gasolina adulterada. Foram sorteados aleatoriamente dois desses 10 postos para serem fiscalizados. Qual é a probabilidade de que os dois postos infratores sejam sorteados? (A) 45 1 (B) 20 1 (C) 10 1 (D) 5 1 (E) 2 1 Gabarito: Alternativa A Autoria: João Feliz Duarte de Moraes Comentário: Pode-se resolver esta questão de duas formas diferentes: Solução 1: Utilizando a definição de probabilidade P(A) = de ocorrência de um evento A, tem-se que: )( )( Sn An ; A ⊆ S, onde n(A) é o número de elementos do evento A e n(S) representa o número de elementos do espaço amostral S. O espaço amostral, definido como o conjunto dos resultados do experimento aleatório, tem 45 elementos que podem ser obtidos por meio da combinação )!(! ! xnx n − dos dez postos (n = 10), tomados dois a dois (x = 2), isto é, = !8!2 !10 = 45. Sendo o evento A o subconjunto de S formado pelos dois postos infratores, ou seja, n(A) = 1, tem-se, então, que P(A) = 45 1 . Assim, a alternativa correta é A. ENADE Comentado 2008: Matemática 21 Solução 2: Supondo que os dois postos foram sorteados sucessivamente e sem reposição, pode-se utilizar o chamado Teorema do Produto Sejam A (primeiro sorteado) e B (segundo sorteado) os dois postos que adulteram a gasolina entre os dez da cidade, tem-se, então, que a probabilidade de sortear o posto A é P(A) = , P(A ∩ B) = P (A) P(B/A). 10 2 , isto é, tem-se duas chances em dez de sortear um posto infrator na primeira tentativa. Sabendo-se que o posto A já foi sorteado, a chance de retirar, na segunda tentativa, o posto B, que também adultera a gasolina, fica P(B/A) = 9 1 . Então, tem-se P(A ∩ B) = P (A) P(B/A) = 10 2 x 9 1 = 45 1 , ou seja, a alternativa correta é A. Esta questão é considerada fácil, pois trata da aplicação direta de conceitos trabalhados no ensino médio. Referências Bibliográficas: JULIANELLI, J. R.; et al. Curso de análise combinatória e probabilidade. Rio de Janeiro: Editora Ciência Moderna Ltda., 2009. MORETTIN, L. G. Estatística básica: probabilidade e inferência. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2010. 22 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) QUESTÃO 14 Assinale a opção que contém o sistema de inequações que determina a região triangular PQR desenhada abaixo. (A) >+ <− <− 3 02 02 xy xy xy (B) >+ >− >− 3 02 02 xy xy xy (C) <+ <− <− 3 02 02 xy xy xy (D) >+ <− >− 3 02 02 xy xy xy (E) <+ >− <− 3 02 02 xy xy xy Gabarito: Alternativa E Autoria: Cármen Regina Jardim de Azambuja Comentário: Uma inequação linear x em e y determina um subconjunto do plano (região) em que a condição dada é satisfeita somente pelos pontos dessa região e por y Q R 1 2 21O xP ENADE Comentado 2008: Matemática 23 nenhum outro. Observando a figura dada na questão, vê-se que a região assinalada é a intersecção de três semiplanos Considerando a reta que passa por Q e R, de equação determinados por três retas. 3+−= xy , a representação gráfica da inequação 3<+ xy é o semiplano assinalado na figura 1. Figura 1: Representação gráfica da inequação 3<+ xy . Considerando a reta que passa por P e Q, de equação xy 2= , a representação gráfica da inequação 02 <− xy é o semiplano assinalado na figura 2. Figura 2: Representação gráfica da inequação 02 <− xy . Considerando a reta que passa por P e R, de equação xy 2 1 = , a representação gráfica da inequação 02 >− xy é o semiplano assinalado na figura 3. Figura 3: Representação gráfica da inequação 02 >− xy . 24 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) Assim, fazendo a intersecção destas três regiões, obtém-se a região assinalada no gráfico da figura 4: Figura 4: Intersecção das três regiões do plano. que é a representação gráfica da solução do sistema: <+ >− <− 3 02 02 xy xy xy e, portanto, a alternativa correta é a E. Esta questão pode, também, ser resolvida da seguinte maneira: considerando que um ponto da região assinalada deve satisfazer simultaneamente as três inequações de cada sistema apresentado, tomando-se um ponto pertencente a essa região, por exemplo, o ponto (1,1), e testando-o em cada inequação do sistema, aquele que apresentar todas as desigualdades verdadeiras será a solução da questão. Substituindo (1,1) no sistema apresentado na alternativa A, obtém-se: <− <− ,012 021 F V o que já elimina esta alternativa. Procedendo de maneira análoga nos outros sistemas, observa-se que, somente no da alternativa E, conforme verificado a seguir: <+ >− <− ,311 012 021 V V V todas as desigualdades são verdadeiras, sendo, portanto, esta alternativa a correta. ENADE Comentado 2008: Matemática 25 Esta questão tem grau médio de dificuldade, pois gráficos de desigualdades são pouco explorados no ensino médio e na Licenciatura de Matemática, eles, muitas vezes, são feitos com a utilização de softwares, como apoio à resolução de questões em que o objetivo não é a construção do gráfico, mas o cálculo de áreas, volumes, etc. Referência Bibliográfica: DANTE, L. R. Matemática: contexto e aplicações. São Paulo: Ática, 2006. 26 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) QUESTÃO 15 Uma professora do ensino fundamental resolveu utilizar, em suas aulas, a construção de um avião de papel para explorar alguns conceitos e propriedades da geometria plana. Utilizando uma folha de papel retangular, os estudantes deveriam começar fazendo as dobras na folha ao longo dossegmentos de reta indicados na figura ao lado. As seguintes condições, segundo instruções da professora, devem ser satisfeitas: a reta determinada por M e U é a mediatriz do segmento AB; AC, BD e AB são segmentos congruentes; PT e TQ são segmentos congruentes; PD e BD são segmentos congruentes. A partir da análise da figura, um estudante afirmou o seguinte: O triângulo PQD é obtusângulo porque o triângulo PQT é equilátero. Com relação ao que foi afirmado pelo estudante, assinale a opção correta. (A) As duas asserções são proposições verdadeiras, e a segunda é uma justificativa correta da primeira. (B) As duas asserções são proposições verdadeiras, e a segunda não é uma justificativa correta da primeira. (C) A primeira asserção é uma proposição verdadeira, e a segunda é falsa. (D) A primeira asserção é uma proposição falsa, e a segunda é verdadeira. (E) Ambas as asserções são proposições falsas. Gabarito: Alternativa C Autoria: Augusto Vieira Cardona e Gertrudes Regina Todeschini Hoffmann Comentário: Para analisar a questão, é necessário o conhecimento de conceitos e propriedades da geometria, tais como: segmentos congruentes, mediatriz de um segmento, retângulo, triângulo obtusângulo e triângulo equilátero. Para melhor entender a resolução desta questão, é importante observar que: (1) Mediatriz de um segmento num plano dado é a reta perpendicular ao segmento, passando pelo seu ponto médio; BA C D M Q R P T S U ENADE Comentado 2008: Matemática 27 (2) A soma das medidas dos ângulos internos de um triângulo é 180o; (3) Em um triângulo isósceles, os ângulos da base são congruentes. Logo, por (2), se o ângulo oposto à base mede 90o, tem-se que os ângulos da base medem 45o cada um; (4) Os três ângulos de um triângulo equilátero são congruentes e, portanto, medem 60o cada um. Analisando a figura dada e considerando as instruções da professora, tem-se: (a) O triângulo CAB é isósceles, pois os segmentos AC e AB são congruentes por construção, e o ângulo BAC ˆ é reto, porque é um dos ângulos do retângulo, logo, por (3), BCA ˆ e CBA ˆ medem 45°. De maneira análoga, no triângulo ABD, os ângulos DAB ˆ e BDA ˆ medem 45º. (b) Considerando o triângulo ATB, sabendo, de (a), que os ângulos TBA ˆ e TAB ˆ medem 45°, por (2), pode-se afirmar que BTA ˆ mede 90°. (c) No triângulo PQT, por (b), QTP ˆ mede 90º e, portanto, por (4), este triângulo não é equilátero, o que torna falsas as opções A, B e D. Este triângulo é isósceles, pois os segmentos PT e TQ são congruentes por construção, portanto, por raciocínio análogo ao apresentado em (a), os ângulos TPQ ˆ e TQP ˆ medem 45º. Pelo visto em (a), (b) e (c), o triângulo PQD é obtusângulo, pois: DPQ ˆ mede 45º, PDQ ˆ é menor do que 45º (pois é menor que DAB ˆ ), então DQP ˆ é maior do que 90º. Isto mostra que a opção E é falsa e que a opção C é verdadeira. Esta questão é de nível médio de dificuldade, pois, para a sua resolução, é necessário o uso de diferentes conceitos de geometria plana que, muitas vezes, são pouco trabalhados na Educação Básica e vistos pela primeira vez no Curso de Licenciatura em Matemática. Referências Bibliográficas: BARBOSA, J. L. M. Geometria euclidiana plana. Rio de Janeiro: Sociedade Brasileira de Matemática, 2000, (Coleção do Professor de Matemática). RESENDE, E. Q. F.; QUEIROZ, M. L. B. Geometria euclidiana plana e construções geométricas. Campinas: UNICAMP, 2000. 28 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) QUESTÃO 16 A concentração de certo fármaco no sangue, t horas após sua administração, é dada pela fórmula: ( ) 0, 1 10)( 2 ≥+ = t t tty . Em qual intervalo essa função é crescente? (A) 0≥t (B) 10>t (C) 1>t (D) 10 <≤ t (E) 10 2 1 << t Gabarito: Alternativa D Autoria: Marilene Jacintho Müller e Vera Lúcia Martins Lupinacci Comentário: Para resolver a questão, é necessário o conhecimento do conceito de função crescente, do teorema relativo ao crescimento de uma função e de regras de derivação. Uma função f definida em um intervalo I é crescente )()( 21 xfxf < em I, quando para 21 xx < , sendo 1x e 2x pontos desse intervalo I. Para determinar os intervalos onde uma função é crescente ou decrescente, usa-se o seguinte teorema: Seja uma função contínua em um intervalo fechado [a,b] e diferenciável no intervalo aberto (a,b). (a) Se 0)(' >xf para todo valor de x em (a, b), então f é crescente em [a,b]. (b) Se 0)(' <xf para todo valor de x em (a, b), então f é decrescente em [a,b]. Esse teorema é aplicável a qualquer intervalo I no qual f seja contínua e dentro do qual ela seja diferenciável. Para identificar o intervalo onde a função citada na questão é crescente, é necessário obter sua derivada e, para tanto, será usada a regra de derivação de um quociente. Assim, ENADE Comentado 2008: Matemática 29 34 2 ' )1( 1010 )1( )1.(2010.)1()( + +− = + +−+ = t t t tttty . Como a função y(t) está definida para 0≥t , vem que 0)1( 3 >+t , tem-se que 0)(' >ty , quando 01010 >+− t , isto é, .10 <≤ t Então, conclui-se que a alternativa correta é a D, excluindo-se as demais alternativas. Esta questão é de grau médio de dificuldade, por exigir a aplicação da regra de derivação de um quociente e a análise do sinal da função derivada nos valores de t que estão no domínio da função. Referência Bibliográfica: ANTON, H.; BIVENS, I.; DAVIS, S. Cálculo. 8. ed. Porto Alegre: Bookman, 2007. v.1 30 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) QUESTÃO 17 No plano complexo, a área do triângulo de vértices 2i, 4 πie e 4 3πie é (A) 2 1 (B) 2 (C) 2 12 − (D) 222 − (E) − 2 12 2 1 Gabarito: Alternativa C Autoria: Vera Lúcia Martins Lupinacci Comentário: Para resolver esta questão, é necessário o conhecimento das diversas formas de apresentar um número complexo, da fórmula para calcular a área de um triângulo e das operações algébricas com números reais. Um número complexo yix + é um número da forma , com x e y reais e 1−=i . Fixado um sistema de coordenadas no plano, este complexo é representado pelo ponto P(x, y), chamado de imagem do complexo z. Como a correspondência entre os números complexos e suas imagens é biunívoca, identificam-se os complexos e suas imagens escrevendo yixyxz +== ),( . Cada complexo yixz += , pode ser representado também pelo vetor OP , sendo O(0,0) e P(x, y). Indicando-se por 22 yxzr +== , o comprimento (módulo OP) do vetor , 0≠r , e por θ o ângulo que o vetor OP forma com o sentido positivo do eixo x. ENADE Comentado 2008: Matemática 31 Figura 1: Forma polar de um número complexo z. Usando relações trigonométricas em um triângulo retângulo, obtém-se que r x =θcos e r ysen =θ , daí, yixz += = )(cos)(cos θθθθ senirisenrr +=+ , que é chamada forma trigonométrica Para representar um número complexo na forma exponencial complexa, usa- se a fórmula de Euler: do complexo z. =θie θθ seni+cos . Pode-se, então, escrever o complexo θθθ ireseniryixz =+=+= )(cos . Por último, deve-se lembrar que a área de um triângulo é igual à metade do produto do comprimento de qualquer uma de suas bases pelo comprimento da altura correspondente. Considerando os conceitos apresentados acima, conclui-se que: a) No plano complexo, os vértices 2i, 4 πie e 4 3πie do triângulo identificam-se com os pontos A(0, 2), B( 2 2, 2 2 ) e C( - 2 2, 2 2 ), respectivamente. b) Os vértices B e C estão sobre a reta de equação 2 2 =y , paralela ao eixo x. A medida do lado BC é 2 2 2 2 2 = −−=BC . c) A intersecção do segmento BC com o eixo yy’ é o ponto D(0, ) 2 2 . Portanto, o segmento AD é perpendicular ao lado BC e é a altura do triângulo relativa ao lado BC, medindo 2 22 − . r z = P(x,y) = x+yi y x O θ 32 Augusto Vieira Cardona et al.(Orgs.) d) Assim, a área do triângulo de vértices A, B e C será: . 2 12 2 1 2 22 2 122 2 ) 2 22(2 2 . −=−= − = − = ADBC Logo, a alternativa correta é a C. Esta questão é de grau médio de dificuldade, por exigir o conhecimento da fórmula de Euler para números complexos e o domínio das operações com números reais. Referências Bibliográficas: HALLET, D. H.; et al. Cálculo. Rio de Janeiro: LTC Livros Técnicos e Científicos Editora S. A., 1997. v. 2. LIMA, E. L. Áreas e volumes. Rio de Janeiro: Sociedade Brasileira de Matemática, 1985. LIMA, E. L. et al. A matemática do ensino médio. Rio de Janeiro: Sociedade Brasileira de Matemática, 1998, (Coleção do Professor de Matemática) v.3. ENADE Comentado 2008: Matemática 33 QUESTÃO 18 No anel dos inteiros módulo 12, R = /12, (A) não há divisores de zero. (B) todo elemento não-nulo é inversível. (C) o subconjunto dos elementos inversíveis forma um subanel de R. (D) a multiplicação não é comutativa. (E) há exatamente 4 elementos inversíveis. Gabarito: Alternativa E Autoria: Neda da Silva Gonçalves, Thaísa Jacintho Müller e Virgínia Maria Rodrigues Comentário: Para resolver esta questão, são necessários os seguintes conceitos: operações em um conjunto e suas propriedades; anéis e subanéis; máximo divisor comum de inteiros, domínios de integridade; o anel dos inteiros módulo n, simbolizado por n ou /n cujos elementos são denotados por 1,....,2,1,0 −n . Esses conhecimentos são desenvolvidos com detalhes em Gonçalves (2003), Santos (1998) ou Garcia e Lequain (2002). Ao iniciar o estudo de Estruturas Algébricas, os anéis Entre os conhecimentos envolvidos nessa questão, pode-se salientar a propriedade a seguir que é aplicada diretamente na solução: surgem com naturalidade através dos conjuntos numéricos que são trabalhados desde o ensino fundamental e médio. Um dos primeiros anéis que se apresenta com características “diferentes” daquelas que fazem parte do cotidiano é o dos inteiros módulo n. Tem-se mais de uma maneira de definir esse anel: restos da divisão por um inteiro fixo n, o anel resultante do quociente do anel dos inteiros pelo ideal dos múltiplos de n, o anel quociente dos inteiros por uma relação de equivalência, etc. Conceitos que, apesar de diferentes, levam ao mesmo conjunto. Sejam x e n inteiros onde n 1≥ . O mdc( x , n) = 1 se e somente se x possui inverso multiplicativo em /n. Como justificativa desta afirmação e usando ideias da bibliografia citada, pode-se observar que: se mdc( x ,n) =1 então, escrevendo-o como combinação 34 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) linear, existem inteiros r, s tais que x r+n.s = 1. Sabe-se, então, que ,1=+ nsxr ou seja, como ns é múltiplo de n, temos 10 =+xr e, portanto, 1. =rx , demonstrando que x é inversível. No entanto, se existe r tal que 1. =rx , tem-se que existe um inteiro k tal que xr = nk + 1, isto é, xr + nq = 1, onde q = -k. Assim, qualquer divisor de x e de n será divisor de 1, o que implica que mdc( x , n) =1. Feitas essas considerações, concluiu-se que a alternativa A é falsa, pois sabe-se que, por exemplo, 2 e 6 são divisores de zero em R. Como existem inteiros que são divisores de 12, pela propriedade acima, tem-se elementos não inversíveis em R, o que elimina a alternativa B. A alternativa C também não é válida, pois 0 não é inversível e, portanto, não fará parte do conjunto citado, o que significa que este conjunto não é um subanel de R. O anel dos inteiros módulo n é comutativo com unidade, pois suas operações, como são definidas, herdam essas propriedades de , o que torna a alternativa D inválida. No entanto, pela propriedade acima, sabe-se que apenas os inteiros 1, 5, 7 e 11 são inversíveis em R, o que torna correta a alternativa E. A questão pode ser considerada de nível de dificuldade médio, apesar de exigir conhecimento de diversos conceitos, pois os mesmos são amplamente trabalhados nos Cursos de Licenciatura em Matemática. Referências Bibliográficas: GARCIA, A.; LEQUAIN, Y. Elementos de álgebra. Rio de Janeiro: IMPA, 2002. GONÇALVES, A. Introdução à álgebra. Rio de Janeiro: IMPA, 2003. SANTOS, J. P. Introdução à teoria dos números. Rio de Janeiro: IMPA, 1998. ENADE Comentado 2008: Matemática 35 QUESTÃO 19 Considere g: → uma função com derivada dt dg contínua e f a função definida por ∫= x dtt dt dgxf 0 )()( para todo x ∈ . Nessas condições, avalie as afirmações que se seguem. I A função f é integrável em todo intervalo [a, b], a, b ∈ , a < b. II A função f é derivável e sua derivada é a função g. II A função diferença f - g é uma função constante. É correto o que se afirma em (A) I, apenas. (B) II, apenas. (C) I e III, apenas. (D) I e III, apenas. (E) I, II e III. Gabarito: Alternativa C Autoria: Liara Aparecida dos Santos Leal Comentário: A questão envolve conhecimentos sobre Integral de Riemann e trata, especificamente, de um importante resultado da Matemática: o Teorema Fundamental do Cálculo (TFC). A importância deste teorema, provado independentemente por Newton e Leibniz no século XVII, está na unificação dos dois conceitos fundamentais estudados em Cálculo Diferencial Integral, estabelecendo a relação inversa entre as operações de integração e derivação. O problema inverso da derivação consiste em: Dada uma função f:[a, b]→ , procurar uma função F:[a, b]→ , que seja derivável em [a, b] e tal que )()( xfxF =′ , para todo ],[ bax ∈ . Seja f:[a, b] → uma função integrável. Define-se F:[a, b]→ por: ∫= x a dttfxF )()( , para todo ],[ bax ∈ . A função F assim definida é sempre contínua no intervalo [a, b], sendo f integrável (limitada), podendo apresentar um número finito de descontinuidades. No entanto, se a função f for contínua, então F será derivável no ponto ],[ bac∈ e 36 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) )()( cfcF =′ . Neste caso, F é dita uma primitiva de f. O processo de passar de f para F melhora, ou “amacia” as qualidades da função. Em vista do exposto e após análise das afirmações, tem-se que: Afirmação I: Verdadeira. Justificativa: Sendo a derivada )(t dt dg contínua, por hipótese, ela será limitada no intervalo fechado [0,x], para todo ],[ bax ∈ , pelo Teorema de Weierstrass: Toda função contínua definida em um conjunto compacto (fechado e limitado) é limitada e atinge seus extremos (máximo e mínimo). Assim, a função ∫= x dtt dt dgxf 0 )()( está bem definida e é sempre continua, em qualquer intervalo [a,b]. Logo, sendo f contínua, ela é integrável em todo intervalo [a,b]. Afirmação II: Falsa. Justificativa: Embora f seja derivável, pelo TFC tem-se que )()( t dt dgt dt df = e não )()( tg dt tdf = , como afirmado. Afirmação III: Verdadeira. Justificativa: Como )()( t dt dgt dt df = , ambas as funções f e g são primitivas de )(t dt dg . Portanto, as funções f e g diferem por uma constante, isto é: Cgf dt tgfd dt tdg dt tdf dt tdg dt tdf =−⇒= − ⇒=−⇒= 0))((0)()()()( , com C constante. Conclui-se que é correto o que se afirma em I e III, apenas, o que indica que a resposta certa corresponde à alternativa C. O grau de dificuldade da questão é considerado médio, já que envolve conceitos bem conhecidos do Cálculo Diferencial ainda que numa abordagem de Análise Matemática. Referências Bibliográficas: FIGUEIREDO, D. G. Análise I. Rio de Janeiro: Instituto de Matemática Pura e Aplicada – IMPA; Brasília: Ed. Universidade de Brasília, 1975. LIMA, E. L. Curso de Análise. Rio de Janeiro: Instituto de Matemática Pura e Aplicada – IMPA, 1987. v.1. SIMMONS, G. F. Cálculo com geometria analítica. São Paulo: McGraw-Hill, 1987. v.1. ENADE Comentado 2008: Matemática 37 QUESTÃO 20 Para cada número real x, considere o conjunto Cx formado por todos os números obtidos somando-se a x um número racional, isto é, Cx = {x + r : r ∈ }. Sob essas condições, conclui-seque (A) o número π pertence ao conjunto C1. (B) o conjunto C4 ∩ C5 possui um único elemento. (C) o número 2 pertence ao conjunto 3C . (D) os conjuntos C3 e C1/3 são iguais. (E) o número zero pertence ao conjunto ππ −∪CC . Gabarito: Alternativa D Autoria: Liara Aparecida dos Santos Leal Comentário: A compreensão da questão implica no conhecimento da Teoria dos Conjuntos e, principalmente, das propriedades básicas dos números racionais, irracionais e reais. Segundo Ripoll, Ripoll e Silveira (2006), enquanto no Ensino Médio os números naturais, inteiros e racionais são bastante estudados, os irracionais são tratados de forma muito superficial e, muitas vezes, de forma errônea. Na opinião dos autores, “o estudo dos irracionais é essencial e, sob alguns aspectos, até muito mais importante do que o estudo dos racionais” (p. 174). Em breve introdução sobre a Teoria dos Conjuntos, Ávila (2006) apresenta as ideias desenvolvidas por Cantor, por volta de 1872, estabelecendo a superioridade dos números irracionais em relação aos números racionais, pelo menos em termos de “quantidade”. Cantor provou que a infinitude dos números irracionais é muito maior que aquela dos racionais, já que estes admitem uma correspondência biunívoca com os números naturais, enquanto que não é possível definir uma bijeção entre o conjunto dos irracionais e o dos naturais, comprovando que o infinito dos números irracionais é maior do que o dos números racionais. Considerando o conjunto Cx = {x + r : r ∈ }, para cada número real x, pode-se afirmar que: 38 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) (1) Cx = , para cada número racional x. Com efeito, Cx ⊂ , pois, sendo x racional, os elementos de Cx serão todos racionais, ou seja, (x + r) ∈ , ∈∀r ; ⊂ Cx, pois todo número racional pode ser escrito na forma (x + r), ∈∀r . (2) Se x não for racional, os elementos de Cx serão todos irracionais, pois (x + r) ∉ , ∈∀r . Em vista disso, pode-se afirmar que: a) a alternativa A é falsa: C1 consiste apenas de elementos racionais, pois C1 é igual a e π é um número irracional. b) a alternativa B é falsa: o conjunto C4C5 possui infinitos elementos, pois cada conjunto é igual a . c) a alternativa C é falsa: o número 32 C∉ , pois )3(2 r+≠ , ∈∀r . d) a alternativa D é verdadeira: os conjuntos C3 e C1/3 são ambos iguais a . e) a alternativa E é falsa: tem-se que )(0 ππ −+= e, portanto, o número 0 não pertence a πC , nem a π−C . Conclui-se, então, que apenas a alternativa D é verdadeira. Embora o assunto seja objeto de estudo desde o ensino fundamental, considera-se médio o grau de dificuldade desta questão, pois a forma como ela está formulada, a linguagem formal e a compreensão da estrutura dos conjuntos numéricos, exigem um nível de conhecimento mais elaborado. Referências Bibliográficas: ÁVILA, G. S. S. Análise matemática para a licenciatura. 3. ed. São Paulo: Edgard Blucher, 2006. RIPOLL, J. B.; RIPOLL, C. C.; SILVEIRA, J. F. P. Números racionais, reais e complexos. Porto Alegre: Editora da UFRGS, 2006. ENADE Comentado 2008: Matemática 39 QUESTÃO 21 Para que valores de k e m o polinômio P(x) = x3 – 3x2 + kx + m é múltiplo de Q(x) = x2 – 4? (A) k = -4 e m = 12 (B) k = -3 e m = -4 (C) k = -3 e m = -12 (D) k = -4 e m = -3 (E) k = -2 e m = 2 Gabarito: Alternativa A Autoria: Neda da Silva Gonçalves e Virgínia Maria Rodrigues Comentário: Como os polinômios apresentados, P(x) e Q(x), têm coeficientes reais, para resolver esta questão, são necessários os conhecimentos de anel de polinômios sobre um corpo e sistemas lineares. Um trabalho mais aprofundado sobre polinômios pode ser encontrado em Gonçalves (2003) ou Garcia e Lequain (2002). Os sistemas lineares de duas variáveis são trabalhados a partir do Ensino Fundamental. Como P(x) é um polinômio múltiplo de Q(x) = x2 - 4 e Q(x) tem raízes -2 e 2 em , então P(-2) = 0 e P(2) = 0. Assim, ao efetuar a substituição do -2 e do 2 nesse polinômio, chega-se às equações: 2k + m = 4, -2k + m = 20, o que leva, facilmente, ao resultado k = -4 e m = 12. Portanto, a alternativa A é a correta. A questão pode ser considerada fácil, pois envolve um assunto bastante trabalhado desde o ensino fundamental e, também, em diversas disciplinas do curso de Licenciatura em Matemática. Referências Bibliográficas: GARCIA, A.; LEQUAIN, Y. Elementos de álgebra. Rio de Janeiro: IMPA, 2002. GONÇALVES, A. Introdução à álgebra. Rio de Janeiro: IMPA, 2003. 40 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) QUESTÃO 22 Uma transformação linear T: 2 → 2 faz uma reflexão em relação ao eixo horizontal, conforme mostrado na figura a seguir. Essa transformação T (A) é dada por T(x, y) = (-x, y). (B) tem autovetor (0, -1) com autovalor associado igual a 2. (C) tem autovetor (2, 0) com autovalor associado igual a 1. (D) tem autovalor de multiplicidade 2. (E) não é inversível. Gabarito: Alternativa C Autoria: Vera Lúcia Martins Lupinacci Comentário: Para analisar a questão, é necessário o conhecimento dos conceitos de transformação linear, operador linear e suas propriedades, matriz de uma transformação linear e suas propriedades, operador linear inversível e, ainda, autovalores e autovetores de um operador linear. Se T: V → W é uma função de um espaço vetorial V em outro espaço vetorial W, então T é chamada uma transformação linear a. T(u + v) = T(u) + T(v), de V em W se, para quaisquer vetores u e v em V e qualquer escalar c valem: b. T(cv) = cT(v). No caso especial em que V = W, a transformação linear é chamada um operador linear de V. Em particular, considere os operadores lineares no plano y 2 0 u 6 T u( ) 2 2 x2 ENADE Comentado 2008: Matemática 41 2 = {(x, y); x, y ∈ }, ou seja, as transformações lineares T: 2 → 2. Como exemplo, tem-se a reflexão em torno do eixo dos x. Essa transformação linear leva cada ponto (x, y) para a sua imagem (x, -y), simétrica em relação ao eixo dos xx’ e é a transformação linear apresentada nesta questão. A matriz deste operador linear na base canônica é [ ] − = 10 01 T , pois [ ] ),( 10 01 ),( yx y x y x y x TyxT −= − = ⋅ − = ⋅= . O operador linear T: V → V , que associa a cada v ∈ V um vetor T(v) ∈ V, é dito inversível Tem-se, também que um vetor não nulo v ∈ V é , se existir outro operador linear S: V → V , que a cada vetor transformado T(v), associe o vetor de partida v. O operador inverso é indicado por T-1. Um operador linear será inversível, se sua matriz for inversível. autovetor do operador linear T: V → V , se existir α ∈ tal que T(v) = α v. O número real α é denominado autovalor Considerando os conceitos apresentados acima e o conhecimento de algumas propriedades que se referem a eles, conclui-se que: de T associado ao autovetor v. a) A alternativa A não é verdadeira. O operador linear T: 2 → 2 apresentado na questão indica que T(4,2) = (4,-2), enquanto que o operador dado na alternativa A, T(x,y) = (-x,y) resultaria em T(4,2) = (-4,2). b) A alternativa E é falsa. A matriz [ T ] é inversível e sua inversa é igual a [ T ], ou seja, o operador linear T é inversível e seu operador inverso é ele mesmo. c) Para identificar dentre as alternativas B, C e D qual é a verdadeira, é necessário obter os autovalores e autovetores de T. De acordo com a definição de autovetor, tem-se: T(x, y) = α(x, y), para (x, y) ≠ (0, 0) , o que implica (x, - y) = (α x, α y). Por comparação, tem-se o sistema x – α x = 0 e -y - α y = 0. Usando a forma matricial para escrever esse sistema, obtém-se = −− − 0 0 10 01 y x α α . 42 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) Como o sistema é homogêneo, para obter uma solução não nula, é necessário que o determinante da matriz dos coeficientes −− − α α 10 01 seja igual a zero, ou seja, 0 10 01 det = −− − α α , e, consequentemente, 0)1)(1( =−−− αα , obtendo-se α = 1 ou α = -1, que são os únicos autovalores de T de multiplicidade 1. Portanto, justifica-se que as alternativas B e D são falsas. d) A alternativa correta é a C, pois o conjunto dos autovetores de T associados ao autovalor 1 é formado pelos vetores que satisfazem a condição (x, -y) = (x, y), ou seja, os vetores da forma (x, 0), para x ≠ 0 . Tem-se que o vetor (2,0) é autovetor associado a autovalor 1. Esta questão pode parecer difícil, por exigir conhecimento de diversos conceitos e propriedades dos operadores lineares, principalmente os conceitos de autovalores e autovetores e resolução de sistemas homogêneos. No entanto, observa-se que, se o candidato souber calcular autovalores e autovetores de um operador linear no plano, imediatamente escolhe a alternativa correta, sem a análise das alternativas A e E, que apresentam outros conceitos referentes às transformações lineares. Além disso, com o entendimento da reflexão de vetores e do conceito de autovalores e autovetores, por eliminação, é possível chegar à alternativa correta. Referências Bibliográficas: ANTON, H.; RORRES, C. Álgebra linear com aplicações. 8. ed. Porto Alegre: Bookman, 2001. WINTERLE, P.; STEINBRUCH, A. Álgebra linear. 2. ed. São Paulo: Pearson Makron Books, 1987. ENADE Comentado 2008: Matemática 43 QUESTÃO 23 Considere o sistema de equações a seguir. =++ =++ =++ 5433 4222 1 zyx zyx zyx . Analise as asserções seguintes relativas à resolução desse sistema de equações lineares. O sistema não tem solução porque o determinante da matriz dos coeficientes é igual a zero. A respeito dessa afirmação, assinale a opção correta. (A) As duas asserções são proposições verdadeiras e a segunda é uma justificativa correta da primeira. (B) As duas asserções são proposições verdadeiras, mas a segunda não é uma justificativa correta da primeira. (C) A primeira asserção é uma proposição verdadeira, e a segunda é falsa. (D) A primeira asserção é uma proposição falsa, e a segunda é verdadeira. (E) Ambas as asserções são proposições falsas. Gabarito: Alternativa B Autoria: Francisco Alberto Rheingantz Silveira Comentário: Para analisar a questão, é necessário o conhecimento de matrizes e técnicas para resolver sistemas de equações lineares. Para resolver o sistema proposto =++ =++ =++ 5433 4222 1 zyx zyx zyx , usa-se a Regra de Cramer A solução de um sistema de equações lineares com n equações e n incógnitas A X = B, em que A representa a matriz dos coeficientes, B a matriz dos termos independentes e X a matriz das variáveis (incógnitas) é dada pela fórmula . 44 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) ∆ ∆ = ii Xx , sendo )det(A=∆ (determinante iX∆ da matriz A) e é o determinante da matriz Xi obtida pela substituição da i-ésima coluna de A pelos valores do vetor- coluna B. Sabe-se que: a. Se 0≠∆ , o sistema é possível e determinado. b. Se 0=∆ e 0=∆ iX para todo i = 1, ... , n, o sistema é possível e indeterminado. c. Se 0=∆ e 0≠∆ iX para algum i, i = 1, ... , n, o sistema é impossível. Desta forma: A matriz = 433 222 111 A tem ∆ = det (A) = 0. A matriz = 435 224 111 1X tem 041 ≠−=∆X . De acordo com o item 3, o sistema não tem solução e a resposta correta é a da alternativa B: as duas asserções são proposições verdadeiras, mas a segunda não é uma justificativa correta da primeira. Esta questão é considerada fácil, pois sua elaboração envolve conceitos trabalhados desde a Educação Básica. Referências Bibliográficas: ANTON, H.; RORRES, C. Álgebra linear com aplicações. 8. ed. Porto Alegre: Bookman, 2001. CARAKUSHANSKY, M. S.; LAPENHA, G. Introdução à álgebra linear. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, 1976. ENADE Comentado 2008: Matemática 45 QUESTÃO 24 Considere que Q1 = {r1, r2, r3, ...} seja uma enumeração de todos os números racionais pertencentes ao intervalo [0, 1] e que, para cada número inteiro i ≥ 1, Ii denote o intervalo aberto +− ++ 22 2 1, 2 1 iiii rr , cujo comprimento é li. Qual é a soma da série ∑ ∞ =1i il ? (A) 3 1 (B) 2 1 (C) 3 2 (D) 4 3 (E) 4 5 Gabarito: Alternativa B Autoria: Maria Beatriz Menezes Castilhos Comentário: Apesar de, no enunciado inicial da questão, ser sugerido um conhecimento sobre conjuntos enumeráveis e a densidade do conjunto dos racionais em , para resolvê-la, bastam os conceitos relativos a comprimento de um intervalo e a série geométrica. Ao usar-se a linguagem geométrica, um intervalo [a,b] pode ser interpretado como o segmento de reta cujos extremos são os pontos a e b. Portanto, o comprimento do intervalo [a,b] é o comprimento do segmento ab, b – a. Igualmente, o comprimento do intervalo (a, b) é b – a, uma vez que, ao serem retiradas as duas extremidades do intervalo, está-se subtraindo um conjunto de dimensão zero. 46 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) A série geométrica ...2 1 1 +++=∑ ∞ = − araraar n n é convergente se |r| < 1 e sua soma é r aar n n − =∑ ∞ = − 11 1 . É solicitado que se calcule a soma ∑ ∞ =1i il , sendo li o comprimento do intervalo ) 2 1, 2 1( 22 ++ +− iiii rr . Considerando-se os conceitos apresentados acima, chega-se a 12222222 2 1 2 2 2 1 2 1 2 1 2 1) 2 1() 2 1( ++++++++ ==+=+−+=−−+= iiiiiiiiiiiii rrrrl de forma que: ... 2 1. 2 1 2 1. 2 1 2 1 ... 2 1. 2 1 2 1. 2 1 2 1... 2 1 2 1 2 1 2 1 2 222 2222432 1 1 1 + + += =+++=+++== ∑∑ ∞ = + ∞ = i i i il é uma série geométrica de razão r = 2 1 e primeiro termo a = 4 1 2 1 2 = . Como a razão tem módulo menor do que um, sua soma pode ser calculada por: 2 1 24 1 2 11 4 1 2 1 1 1 1 = − = − == ∑∑ ∞ = + ∞ = i i i il . A soma ainda pode ser obtida de forma muito rápida, se, uma vez sabendo-se que a série é convergente, o fator 1/4 for posto em evidência, resultando em: 2 12. 4 1.).. 2 1 2 11( 4 1... 2 1 2 1 2 1 2 1 2432 1 1 1 ==+++=+++== ∑∑ ∞ = + ∞ = i i i il , em que a soma dos infinitos termos de ... 2 1 2 11 2 +++ é de fácil obtenção, podendo- se, para isso, utilizar uma interpretação geométrica, sendo que cada parcela adicionada é metade do que falta para o total chegar a dois. Considera-se importante, na resolução de problemas, a habilidade de visualizar um caminho mais simples de chegar à solução. Entretanto, a definição do conjunto Q1 como uma enumeração dos racionais do intervalo [0, 1], confunde o resolutor, remetendo-o a assuntos que não serão necessários para a escolha da alternativa correta. ENADE Comentado 2008: Matemática 47 Assim, conclui-se que a alternativa B está correta e que: a) a alternativa A está errada, mas este valor seria obtido se o valor da razão fosse considerado, indevidamente, igual a 1/4; b) a alternativa C está errada, mas este valor seria obtido se, erroneamente, fossem trocados os valores da razão e do primeiro termo; c) as alternativas D e E estão erradas, mas poderiam ter sido escolhidas, pelo denominador da soma ser 4, que é divisor dos denominadores de todos os termos da série; d) a alternativa B está correta. Entende-se que esta questão é razoavelmente fácil, por exigir, basicamente, o conhecimento de dois conceitos: comprimento de um intervalo e soma da série geométrica. Referências Bibliográficas: LIMA, E. L. Curso de análise. 4.ed. Rio de Janeiro: IMPA,1982. STEWART, J. Cálculo. 5.ed. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2006. 48 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) QUESTÃO 25 O projeto de construção de uma peça de artesanato foi realizado utilizando-se um software geométrico que permite interceptar um tetraedro regularcom planos. A figura a seguir mostra o tetraedro RSTU e três pontos M, N e P do plano α de interseção. Sabendo que M, N e P são pontos médios de SR, SU e ST, respectivamente, e que o tetraedro RSTU tem volume igual a 1, avalie as seguintes afirmações. I O volume da pirâmide SMNP é igual 1/2. II A interseção do plano α com o tetraedro é um paralelogramo. III As retas que contêm as arestas MP e RU são reversas. É correto o que se afirma em (A) I, apenas. (B) III, apenas. (C) I e II, apenas. (D) II e III, apenas. (E) I, II e III. Gabarito: Alternativa B Autores: Augusto Vieira Cardona e Gertrudes Regina Todeschini Hoffmann Comentário: Para analisar esta questão, necessita-se de conceitos básicos de geometria, tais como retas perpendiculares e reversas, triângulo, paralelogramo, pirâmide, tetraedro regular, volume e aresta, bem como as propriedades que os envolvem. Estes conceitos e propriedades são encontrados em livros da Educação Básica ou de Geometria, dentre os quais podem ser citados: Hemmerling (1971), Jurgensen, Donnely e Dolciani (1985) e Moise e Downs Jr. (1966). R M U T N P S ENADE Comentado 2008: Matemática 49 Um paralelogramo é um quadrilátero cujos lados opostos são paralelos. Um polígono é dito regular, se todos os seus lados e todos os seus ângulos são congruentes. Uma pirâmide é um poliedro com uma face, chamada base, que é um polígono e as outras faces são triângulos que se encontram em um ponto comum, chamado vértice da pirâmide. A altura da pirâmide é o comprimento da perpendicular baixada do vértice ao plano que contém a base. Uma pirâmide é dita regular, se tem como base um polígono regular e a altura desde o vértice é perpendicular à base em seu centro. Uma pirâmide cuja base também é um triângulo, como mostra a figura acima, chama-se tetraedro. O volume h de uma pirâmide é igual a um terço do produto de sua altura pela área da base bA , isto é 3 bhAV = (1). A altura de um tetraedro regular é igual a 6 multiplicada por um terço do comprimento da aresta a , isto é 3 6ah = (2). A área de um triângulo equilátero 3 (base do tetraedro) é igual a multiplicada por um quarto do quadrado do comprimento da aresta a , isto é 4 3 2aA = (3). Desta forma, sendo a a medida da aresta de um tetraedro regular, por (1), (2) e (3) seu volume será igual a 3 12 2 aV = . Duas pirâmides regulares são ditas semelhantes, se suas bases são polígonos semelhantes e se suas alturas estão na mesma razão que as arestas correspondentes das bases. Dois polígonos são semelhantes, Quando duas retas no espaço não estão contidas no mesmo plano (o que necessariamente implica em que elas não têm ponto comum), elas são chamadas de se seus ângulos correspondentes são iguais e seus lados correspondentes são proporcionais. retas reversas Considerando os conceitos apresentados acima, conclui-se que: . a) As pirâmides RSTU e SMNP são semelhantes, pois os triângulos da base, SNP e SUT, são semelhantes ( 2 1 == ST SP SU SN e TSUPSN ˆˆ = ), pelo teorema: 50 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) Seja dada uma correspondência entre dois triângulos. Se dois pares de lados correspondentes são proporcionais e os ângulos compreendidos são congruentes, então estes triângulos são semelhantes. E suas alturas estão na mesma razão do que as arestas das bases = 2 1 3 2 6 3 6 a a . Sendo o volume da pirâmide RSTU igual a 1, e as arestas da pirâmide SMNP medindo a metade das arestas da pirâmide RSTU, então, pelo teorema: Os volumes de duas pirâmides regulares semelhantes estão na mesma razão que os cubos das arestas de suas bases ou de suas alturas, o volume do tetraedro SMNP é 1/8, ou seja, a afirmação I é falsa. Este resultado, também, poderia ser obtido utilizando a fórmula do volume de um tetraedro regular, apresentada acima. Como o volume do tetraedro RSTU é igual a 1, tem-se que: 333 32261 12 2 =⇒=⇒= aaa e, como a aresta a1 de SMNP é a metade de a, ou seja, 2 32 3 1 =a , tem-se que o volume de SMNP será igual a ( ) ( ) 8 1 812 34 )2(12 32 2 32 12 2 12 2 3 334 3 3 3 1 === = x xa , mostrando, também, que a afirmação I é falsa. b) A intersecção do plano α com o tetraedro RSTU é o triângulo MNP e não um paralelogramo, portanto a afirmação II é falsa. Para demonstrar isto, usa-se o seguinte teorema: Toda seção transversal de uma pirâmide triangular, entre a base e o vértice, é uma região triangular semelhante à base, sendo que uma seção transversal de uma pirâmide é a intersecção desta pirâmide com um plano paralelo ao plano que contém a sua base. Resta mostrar que o plano α é ENADE Comentado 2008: Matemática 51 paralelo ao plano β, que contém os pontos R, U e T. Para tanto, consideram-se os seguintes teoremas, que garantem o paralelismo destes dois planos: O segmento entre os pontos médios de dois lados de um triângulo é paralelo ao terceiro lado e tem a metade de seu comprimento, resultando que NP e NM são paralelos a UT e UR, respectivamente; Um plano α e uma reta r não contida em α são paralelos se, e somente se, existe uma reta s paralela a r e contida em α, resultando que as retas que contém NP e NM são paralelas ao plano β; Se um plano α é paralelo a duas retas concorrentes contidas em um plano β, então α e β são planos paralelos, resultando que os planos α e β são paralelos. c) Como foi mostrado acima, o plano α é paralelo ao plano β. As retas que contém as arestas MP e RU estão contidas nos planos α e β, respectivamente. Portanto, as retas que contém as arestas MP e RU são reversas, sendo a afirmação III verdadeira. Com base no exposto acima, a alternativa correta é a B, pois, apenas a afirmação III é verdadeira. Esta questão pode ser considerada de nível de dificuldade médio, pois envolve diversos conceitos e teoremas de geometria plana e espacial e, para justificar a veracidade das afirmações, é necessário relacioná-los. Referências Bibliográficas: CARVALHO, B. A. Desenho geométrico. Rio de Janeiro: Ao livro técnico, 1982. HEMMERLING, E. M. Geometria elemental. Buenos Aires: Ed. Limusa Wiley, 1971. JURGENSEN, R. C.; DONNELY, A. J.; DOLCIANI, M. P. Geometria moderna: estructura y método. México: Publicaciones Cultural, 1985. MOISE, E. E.; DOWNS Jr., F. L. Geometría moderna. Reading: Addison – Wesley, 1966. 52 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) QUESTÃO 26 Analisando a função f(x, y) = x2(x - 1) + y(2x - y), definida no domínio D = {(x, y) ∈ 2; -1 ≤ x ≤ 1, -1 ≤ y ≤ 1}, um estudante de cálculo diferencial escreveu o seguinte: A função f tem um ponto de mínimo global em D porque o ponto (0, 0) é um ponto crítico de f. A respeito da afirmação feita pelo estudante, assinale a opção correta. (A) As duas asserções são proposições verdadeiras, e a segunda é uma justificativa correta da primeira. (B) As duas asserções são proposições verdadeiras, mas a segunda não é uma justificativa correta da primeira. (C) A primeira asserção é uma proposição verdadeira, e a segunda é falsa. (D) A primeira asserção é uma proposição falsa, e a segunda é verdadeira. (E) Ambas as asserções são proposições falsas. Gabarito: Alternativa B Autoria: Maria Beatriz Menezes Castilhos Comentário: A resolução da questão implica no conhecimento de derivadas parciais e sua aplicação na determinação de extremos de uma função. Além disso, é necessário ter noções de topologia e do Teorema de Weierstrass para funções de duas variáveis. Os conceitos de topologia envolvidos na questão incluem as definições de conjunto fechado, aquele que inclui todos os seus pontos de fronteira, e de conjunto limitado, aquele que está contido em algum disco. Um disco O conjunto D, da questão, é fechado, pois contém sua fronteira, constituída pelos segmentos de centro em (a,b) e raio r > 0 é o conjunto dospontos (x,y) de 2, cuja distância até (a,b) é menor do que r. [x = -1 , -1 < y < 1], [x = 1 , -1 < y < 1], [y = -1 , -1 < x < 1] e [y = 1 , -1 < x < 1]. Também podemos afirmar que D é limitado, pois está contido no disco de centro na origem e raio 2, por exemplo. ENADE Comentado 2008: Matemática 53 Uma função real f de duas variáveis atinge um mínimo local, em um ponto (a,b) de seu domínio, se f(a,b) < f(x,y) para todo ponto (x,y) do domínio de f que estiver em um disco de centro em (a,b). Por outro lado, se a desigualdade vale para todos os pontos (x,y) do domínio de f, a função atinge o mínimo global (ou absoluto) em (a,b). Um ponto (x0,y0) é um ponto crítico A função f(x,y) da questão é polinomial, portanto é contínua e tem derivadas parciais contínuas, sendo de f se fx(x0, y0) = 0 e fy(x0, y0) = 0, ou se uma das derivadas parciais não estiver definida em (x0,y0). fx(x,y) = 2x(x – 1) + x2 + 2y = 2x2 – 2x + x2 + 2y = 3x2 – 2x + 2y e fy(x,y) = (2x – y) – y = 2x – 2y. Como fx(0,0) = 0 e fy(0,0) = 0, tem-se que (0,0) é um ponto crítico de f, o que mostra que a segunda asserção é verdadeira. Porém, uma vez que não é válida a recíproca do teorema: Se uma função f tem um máximo ou mínimo local em (a,b) e as derivadas parciais de primeira ordem de f existem nesse ponto, então fx(a,b) = 0 e fy(a,b) = 0 essa asserção não justifica a primeira. Por outro lado, um subconjunto K de n (em particular de 2) é compacto, quando ele é limitado e fechado. Como já foi constatado que D = {(x, y) ∈ 2; -1 < x < 1, -1 < y < 1} é fechado e limitado, então ele é compacto. Juntando-se a isso o fato de f ser contínua, tem-se as hipóteses do teorema de Weierstrass Toda função real contínua f: K → , definida, num compacto K ⊂ n, atinge seu máximo e seu mínimo em K, isto é, existem pontos x0, x1 ∈ K tais que f(x0) < f(x) < f(x1) para qualquer x ∈ K : que garante que f atinge o mínimo (e o máximo) global em D. Isso mostra que a primeira asserção é verdadeira. Considerando os conceitos e resultados apresentados acima, e a afirmação: a função f tem um ponto de mínimo global em D, porque o ponto (0, 0) é um ponto crítico de f, conclui-se que: 54 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) a) a alternativa A está errada, pois, embora sejam verdadeiras as duas asserções, o que justifica a primeira é o teorema de Weierstrass e não a segunda asserção; b) a alternativa C está errada porque a segunda asserção é verdadeira; c) a alternativa D está errada, porque a primeira asserção é verdadeira; d) a alternativa E está errada porque as asserções são ambas verdadeiras; e) a alternativa B está correta. Entende-se que esta questão é de nível de dificuldade médio, pois envolve dois tipos de habilidades, a aplicação de conceitos e a relação entre eles. Além de conhecer as definições de mínimo global e ponto crítico, o resolvente precisa reconhecer propriedades, tanto na função quanto no conjunto apresentados, para, apropriado dos resultados a respeito do assunto, decidir qual deles – neste caso, o teorema de Weierstrass – se aplica à situação apresentada. Porém, o trabalho com otimização é muito enfatizado nas disciplinas de Cálculo, o que torna o aluno familiarizado com o tema. Referências Bibliográficas: LIMA, E. L. Curso de análise. Rio de Janeiro: IMPA, 1981. STEWART, J. Cálculo. 5.ed. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2006. ENADE Comentado 2008: Matemática 55 QUESTÃO 27 Qual é o resto da divisão de 2334 por 23? (A) 2 (B) 4 (C) 8 (D) 16 (E) 20 Gabarito: Alternativa D Autoria: Neda da Silva Gonçalves e Virgínia Maria Rodrigues Comentário: Para analisar a questão, são necessários os seguintes conceitos: congruência módulo n, anel dos inteiros módulo n e o Pequeno Teorema de Fermat. Considerando as operações em /n, será usada na resolução da questão, a seguinte propriedade: Sejam a e b dois números inteiros tais que a ≡ b (mod n) e k um número natural não nulo. Então ak ≡ bk (mod n). A prova dessa propriedade é feita a seguir, usando indução matemática e também a propriedade: a ≡ b (mod n) e c ≡ d (mod n) ⇒ ac ≡ bd (mod n), ∈∀ dcba ,,, . Observa-se que se k = 1 a afirmação é óbvia. Supõe-se, então, que a afirmação seja válida para algum inteiro 1≥q , isto é: se a ≡ b (mod n) então aq ≡ bq (mod n). Assim decorrendo, se a ≡ b (mod n), obtém- se aq ≡ bq (mod n) e, consequentemente, aqa ≡ bq b (mod n). Portanto, aq+1 ≡ bq+1 (mod n), demonstrando a validade do resultado. Usa-se, também, o Pequeno Teorema de Fermat: Seja p um número primo. Então ∈∀≡− xpx p ),(mod11 – (p) ou, equivalentemente, ∈∀≡− xx p ,11 p - }.0{ Pode-se encontrar uma prova detalhada deste teorema em Garcia e Lequain (2002, p. 101 e 134) ou Santos (1998, p. 41). Observe que 334 = 15. 22 + 4. 56 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) Procura-se o resto da divisão por 23, que é um número primo. Assim, como 02 ≠ em 23, pelo Pequeno Teorema de Fermat, obtém-se que 222 ≡ 1(mod 23). Aplicando a propriedade acima tem-se (222)15 ≡ 115(mod 23), isto é, 2330 ≡ 1(mod 23). Pode-se, então, concluir que 2330.24 ≡ 1.24(mod 23) e, portanto, 2334 ≡ 16(mod 23). Então, o resto solicitado será 16 e a alternativa correta é a D. Esta questão apresenta um grau de dificuldade médio, já que pode ser resolvida por tentativas uma vez que se pode chegar ao número 22 sem usar o teorema. No entanto, se esse número fosse maior, a solução por tentativa apresentaria uma dificuldade bem maior. Referências Bibliográficas: GARCIA, A.; LEQUAIN, Y. Elementos de álgebra. Rio de Janeiro: IMPA, 2002. SANTOS, J. P. Introdução à teoria dos números. Rio de Janeiro: IMPA, 1998. ENADE Comentado 2008: Matemática 57 QUESTÃO 28 – DISCURSIVA Os gráficos abaixo mostram informações a respeito da área plantada e da produtividade das lavouras brasileiras de soja com relação às safras de 2000 a 2007. Com base nessas informações, resolva o que se pede nos itens a seguir e transcreva suas respostas para o Caderno de Respostas, nos locais devidamente indicados. a) Considerando I = área plantada (em milhões de ha), II = produtividade (em kg/ha) e III = produção total de soja (em milhões de toneladas), preencha a tabela abaixo. ano I II III 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 b) Faça o esboço do “gráfico de linhas” que representa a quantidade de quilogramas de soja produzidos no Brasil, em milhões de toneladas, no período de 2000 a 2007. Nomeie as variáveis nos eixos de coordenadas e dê um título adequado para seu gráfico. Autoria: Augusto Vieira Cardona Comentário: a) Analisando a figura acima, os valores da coluna I e II são retirados, respectivamente, dos gráficos localizados à esquerda e à direita. Os valores da coluna III são obtidos, 58 Augusto Vieira Cardona et al. (Orgs.) multiplicando-se os valores das colunas I e II, para cada ano, resultando a produção total de soja (em milhões de kg), e dividindo este resultado por mil. Tabela 1: A área plantada, produtividade e produção total de soja. ano I II III 2000 13,6 2.400 32.640 2001 14 2.700 37.800 2002 16,4 2.500 41.000 2003 18,5 2.800 51.800 2004 21,5 2.300 494.50 2005 23 2.200 50.600 2006 22 2.500 55.000 2007 21 2.800 58.800 b) O gráfico ilustrado na figura 1 apresenta alguns valores da tabela acima, sendo que no eixo das abscissas tem-se os anos, e no eixo das ordenadas são colocados os valores da coluna III para o ano respectivo. Figura 1: Produção anual de soja no Brasil. Esta questão é fácil, já que pode ser resolvida a partir da leitura de gráficos e de operações elementares. Referência Bibliográfica: IMENES, L. M.; LELLIS, M. Matemática: 6ª Série. São Paulo: Ed. Scipione, 1997. ENADE Comentado 2008: Matemática 59 QUESTÃO 29 – DISCURSIVA Considere a seqüência numérica definida por aa =1 nn aaa
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