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1MATEMÁTICA 1. Definição de matriz Chama-se matriz de ordem m x n (lê-se “m por n”) a uma tabela de m . n nú meros reais, dispostos em m linhas e n colunas. Representa-se por A ou Am×n. Seja a matriz A de ordem 2 x 3: O elemento m, situado na 1a. linha e na 1a. coluna, pode ser representado pelo símbolo a11. Lê-se a índice um um ou simplesmente a um um. O elemento n, situado na 1a. linha e 2a. coluna, pode ser representado pelo símbolo a12. Lê-se a índice um dois ou simplesmente a um dois. O elemento p, situado na 1a. linha e 3a. coluna, pode ser representado pelo símbolo a13. Lê-se a índice um três ou simplesmente a um três. De modo análogo, x é o elemento a21, y é o ele mento a22 e z é o elemento a23. Assim sendo, uma matriz A, de ordem 2 x 3, pode ser assim representada: A = m x n y p z� � �a11a21 a12 a22 a13 a23 �A =oua11a21 a12 a22 a13 a23 A =ou�a11a21 a12 a22 a13 a23 �A = Módulos 1 – Matrizes 2 – Multiplicação de matrizes 3 – Propriedades 4 – Determinantes 5 – Determinante nulo e determinante se altera 6 – Determinante não se altera 7 – Abaixamento da ordem e Teorema de Laplace 8 – Regra de Chió e Teorema de Binet MATRIZES – DETERMINANTES – SISTEMAS LINEARES 1 Palavras-chave: Matrizes • Tabelas• Linhas • Colunas C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 1 2 MATEMÁTICA De modo geral, representando por aij o elemento da linha de ordem i e da coluna de ordem j, podemos representar a matriz A de ordem m x n como se segue: ou simplesmente A = (aij)mxn Observações • Ao apresentarmos uma matriz como “tabela”, es - ta mos dando uma noção intuitiva de matriz. Formal men - te, matriz é uma função que a cada par (i; j) associa o número real aij. • Linha de uma matriz é uma ênupla de elementos com o mesmo primeiro índice. Exemplo: a segunda linha da matriz A é (a21, a22, a23, … a2n). • Coluna de uma matriz é uma ênupla de elemen - tos com o mesmo segundo índice. Exemplo: a segunda coluna da matriz A é (a12, a22, a32, … am2). • Fila de uma matriz significa linha ou coluna indis - tin tamente. • A matriz Amxn é chamada: Retangular ⇔ m � n Quadrada ⇔ m = n Matriz Linha ⇔ m = 1 Matriz Coluna ⇔ n = 1 Exemplo Matriz Retangular: A = Matriz Quadrada: B = Matriz Linha: C = [1 2 6 7] 1 linha 2. Matriz nula Matriz nula é aquela que tem todos os elementos iguais a zero. É representada pelo símbolo Omxn. Exemplo O3×2 = 3. Matriz unidade ou matriz identidade A matriz A = (aij)nxn é chamada matriz unidade ou identidade de ordem n e é representada por In, se e somente se: ⇔ ∀i, j ∈ { 1, 2, 3, ..., n} Matriz identidade de ordem 3: I3 = 4. Matriz oposta A matriz oposta de A = (aij)mxn é a matriz – A = (– aij)mxn. 5. Matriz transposta A matriz transposta da matriz A = (aij)mxn é a matriz At = (bji)nxm, tal que bji = aij, ∀i ∈ {1, 2, 3, ..., m}, ∀j ∈ {1, 2, 3, ..., n} • Obter a transposta é trocar, ordena damente, linhas por colunas •• A transposta da transposta de A é a própria matriz A 6. Igualdade de matrizes Duas matrizes, A e B, de mesma ordem, são iguais se, e somente se, todos os elementos correspondentes forem dois a dois iguais. Se A = (aij)mxn e B = (bij)mxn, então cada elemento aij de A é igual ao correspondente elemento bij de B. Sim bolicamente: para ∀i ∈ {1, 2, 3, ..., m} e ∀j ∈ {1, 2, 3, ..., n} � 243 1 5 6 � �10 0 0 1 0 0 0 1 � 1 0 0 … 0 0 1 0 … 0 In = � 0 0 1 … 0 � ......................…… 0 0 0 … 1 aij = 1 ⇔ i = j �aij = 0 ⇔ i � j 0 0 0 0 0 0 2 linhas 2 colunas� 1 4 3 6� � � 3 linhas 2 colunas a11 a21 � am1 a12 a22 � am2 a13 a23 � am3 … … � … a1n a2n � amn A = B ⇔ aij = bij C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 2 3MATEMÁTICA 7. Adição de matrizes Dadas duas matrizes de mesma ordem, A = (aij)mxn e B = (bij)mxn, define-se soma de A com B como sendo a matriz C = (cij)mxn, tal que cada elemento de C é a so ma dos elementos correspondentes de A e B. Sim boli camente: para ∀i ∈ {1, 2, 3, ..., m} e ∀j ∈ {1, 2, 3, ..., n} 8. Subtração de matrizes Dadas duas matrizes, A e B, de mesma ordem, define-se diferença entre A e B como sendo a soma de A com a oposta de B. Simbolicamente: 9. Multiplicação de número real por matriz Dada a matriz A = (aij)mxn e o número real α, define- se o produto de α por A como sendo a matriz B= (bij)mxn tal que cada elemento bij de B é igual ao produto do número α pelo correspondente elemento da matriz A. Simbolicamente: para ∀i ∈ {1, 2, 3, ..., m} e ∀j ∈ {1, 2, 3, ..., n} Exemplo: C = A + B ⇔ cij = aij + bij �312 9 0 21 – 9�=� 1 4 3 0 7 – 3�3 . B = α . A ⇔ b ij = α . a ij A – B = A + (– B) � (UNICAMP) – Em uma matriz, chamam-se elementos internos aqueles que não pertencem à primeira nem à última linha ou coluna. O número de elementos internos em uma matriz com 5 linhas e 6 colunas é igual a a) 12. b) 15. c) 16. d) 20. Resolução Uma matriz com 5 linhas e 6 colunas possui 5x6 = 30 ele mentos, conforme exemplo a seguir: Para obtermos os elementos internos devemos excluir a primeira e última linhas, e a primeira e última colunas, resultando uma nova matriz com 3 linhas, 4 colunas e, portanto, 12 elementos. Resposta: A � (PUC) – Da equação matricial + = , resulta: a) x = y = z = t = 1 b) x = 1, y = 2, z = t = 0 c) x = 1, y = 1, z = 3, t = 2 d) x = 2, y = 0, z = 2, t = 3 e) x = , y = 2, z = 0, t = – 2 Resolução + = ⇔ ⇔ Resposta: A � (PUC) – Se A = , B = e C = então a matriz X, de ordem 2, tal que = + C é igual a: a) b) c) d) e) Resolução I) = + C ⇔ 3X – 3A = 2B + 2X + 6C ⇔ ⇔ X = 3A + 2B + 6C II) Para as matrizes A, B e C dadas no enunciado, tem-se: X = 3 . + 2 . + 6 . = = + + = Resposta: B M =� a11 a21 a31 a41 a51 a12 a22 a32 a42 a52 a13 a23 a33 a43 a53 a14 a24 a34 a44 a54 a15 a25 a35 a45 a55 a16 a26 a36 a46 a56 � 3 ––– 2 � x1 1 2 � � 2 0 y –1 � � 3 z 2 t � � x + 2 = 3 1 + y = 2 1 + 0 = z 2 – 1 = t � x = 1 y = 1 z = 1 t = 1 X – A–––––– 2 B + X –––––– 3 X – A –––––– 2 B + X –––––– 3 � 23 1 –1 � � –1 1 2 0 � � 4 2 –1 1 � � 69 3 –3 � � –2 2 4 0 � � 24 12 –6 6 � � 28 23 1 3 � � x1 1 2 � � 2 0 y –1 � � 3 z 2 t � � 23 1 –1 � � –1 1 2 0 � � 4 2 –1 1 � � 2824 1 3� � 28 23 1 3� � 28 25 1 3� � 2830 1 3� � 28 22 1 3� Exercícios Resolvidos C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 3 4 MATEMÁTICA Questões de � a �. Sendo a matriz A = (aij)3x2 definida por aij = 2i + j, pede-se: � Escrever a matriz A. RESOLUÇÃO: A = = = � Escrever a matriz oposta de A. RESOLUÇÃO: – A = � Escrever a matriz transposta de A. RESOLUÇÃO: At = Obs.: Note que obter a transposta é trocar, ordenadamente, linhas por colunas. � Dadas as matrizes A = e B = , ob te - nha a matriz X = 3A + B. RESOLUÇÃO: X = 3A + B ⇒ X = 3 . + ⇔ ⇔ X = + ⇔ X = � 3–4 –1 1 � � 9– 12 – 3 3 � �56 1 9�� 3 – 4 –1 1� � 56 1 9 � � 56 1 9 � � 14 – 6 –2 12 � 3 4 5 6 7 8� � � – 3 – 5 – 7 – 4 – 6 – 8 � a11 a21 a31 a12 a22 a32 � � � 2.1 + 1 2.2 + 1 2.3 + 1 2.1 + 2 2.2 + 2 2.3 + 2 � � 3 5 7 4 6 8 � Exercícios Propostos C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 4 5MATEMÁTICA � (UERJ) – A temperatura corporal de um paciente foi medida, em graus Celsius, três vezes ao dia, durante cinco dias. Cada elementoaij da matriz abaixo corres ponde à temperatura observada no instante i do dia j. Determine a) o instante e o dia em que o paciente apresentou a maior temperatura; b) a temperatura média do paciente no terceiro dia de observação. RESOLUÇÃO: a) A maior temperatura é dada pelo elemento a24(40,5 °C) da matriz e ocorreu no instante 2 do dia 4. b) As temperaturas do terceiro dia são a13 = 38,6, a23 = 37,2 e a33 = 36,1. A média, em graus Celsius, é: = = = 37,3 � Uma loja guarda as camisas que estão à venda em uma prateleira que permite separá-las em tamanho (pequeno, médio e grande) e cor (verde, azul, branca e preta), conforme a figura seguinte: Para controlar o es to que, a lo ja utiliza uma matriz A = (aij)3×4 em que (i; j) indi ca a po sição em que as camisas se encon tram na prateleira e aij indica a quan tidade de camisas daquela cor e ta - manho correspon den te. Assim, por exemplo, a23 = 5 significa que existem cinco camisas brancas de tamanho médio. Quan - do A = , pode-se dizer que a) existem 7 camisas verdes médias. b) existem 18 camisas médias. c) existem quantidades iguais de camisas azuis e pretas. d) estão em falta camisas azuis grandes. e) há mais camisas grandes que pequenas. RESOLUÇÃO: Conforme a matriz, têm-se: 1 camisa verde média, 1 + 6 + 5 + 8 = 20 camisas médias, 7 + 6 + 2 = 15 camisas azuis, 3 + 8 + 4 = 15 camisas pretas, 2 + 7 + 4 + 3 = 16 camisas pequenas e 9 + 2 + 0 + 4 = 15 camisas grandes. Resposta: C � 35,636,1 35,5 36,4 37,0 35,7 38,6 37,2 36,1 38,0 40,5 37,0 36,0 40,4 39,2 � 111,9 –––––– 3 38,6 + 37,2 + 36,1 –––––––––––––––––– 3 a13 + a23 + a33 ––––––––––––––– 3 � 2 1 9 7 6 2 4 5 0 3 8 4 � C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 5 6 MATEMÁTICA 1. Definição O produto da matriz A = (aik)mxp pela matriz B = (bkj)pxn é a matriz C = (cij)mxn tal que cada elemento cij de C é igual à soma dos produtos dos elementos da i-ésima linha de A pelos correspondentes elementos da j-ésima coluna de B. Simbolicamente 2. Existência da matriz produto a) A matriz produto A . B existe se, e somente se, o número de colunas da matriz A for igual ao número de linhas da matriz B; b) Existindo, a matriz produto A . B tem o mesmo número de linhas da matriz A e o mesmo número de colunas da matriz B; c) A existência de A. B não implica a existência de B . A. Note que, sendo A = (aik)2x7 e B = (bkj)7x5, temos: a) A matriz produto A . B existe, pois o número de colunas de A (sete) é igual ao número de linhas de B (sete); b) A matriz produto C = A . B é de ordem 2x5, pois a matriz A possui duas linhas e a matriz B possui 5 colunas. c) Não existe a matriz produto D = B . A, pois o nú mero de colunas de B (cinco) é diferente do número de linhas de A (dois). C = A . B ⇔ cij = ai1 . b1j + ai2 . b2j + ai3 . b3j + ... + aip . bpj � Dadas as matrizes A = 2x3 e B = 3x3 , obter a matriz A.B. Resolução • O elemento c11 da matriz produto A . B é obtido utilizando a primeira linha de A e a primeira coluna de B e é igual a 7, pois: • O elemento c12 da matriz produto A . B é obtido utilizando a primeira linha de A e a segunda coluna de B e é igual a 3, pois: • O elemento c13 da matriz produto A . B é obtido utilizando a primeira linha de A e a terceira coluna de B e é igual a 9, pois: 1 3 2( ) . 21 1 ( ) = 1.2 + 3.1 + 2.1( ) = 7( ) � 2 1 3 1 0 2 1 1 0 ��1 3 2 2 1 1 � 1 3 2( ) . 10 1 ( ) = 1.1 + 3.0 + 2.1( ) = 7 3( )7 1 3 2( ) . 32 0 ( ) = 1.3 + 3.2 + 2.0( ) = 7 3 9( )7 3 Exercícios Resolvidos 2 Palavras-chave: Multiplicação de matrizes • Produto • Linha por coluna C1_2AMAT_Rose_2023.qxp 20/06/2022 14:32 Página 6 7MATEMÁTICA • O elemento c21 da matriz produto A . B é obtido utilizando a segunda linha de A e a primeira coluna de B e é igual a 6, pois: • O elemento c22 da matriz produto A . B é obtido utilizando a segunda linha de A e a segunda coluna de B e é igual a 3, pois: • O elemento c23 da matriz produto A . B é obtido utilizando a segunda linha de A e a terceira coluna de B e é igual a 8, pois: Assim sendo, A . B = . = 2 1 1 ( ) . 10 1 ( ) = 2.1 + 1.0 + 1.1 ( ) = 7 3 9( )7 3 9 6 36 2 1 1 ( ) . 21 1 ( ) = 2.2 + 1.1 + 1.1 ( ) = 7 3 9( )7 3 9 6 2 1 1 ( ) . 32 0 ( ) = 2.3 + 1.2 + 1.0 ( ) = 7 3 9( )7 3 9 6 3 86 3 �76 33 98��2 1 31 0 2 1 1 0 ��12 31 21� � (UFRJ) – Uma fábrica de guarda-roupas utiliza três tipos de fechaduras (dourada, prateada e bronzeada) para guarda-roupas de mogno e cerejeira, nos modelos básico, luxo e requinte. A tabela 1 mostra a produção de móveis durante o mês de outubro de 2005, e a tabela 2, a quantidade de fechaduras utilizadas em cada tipo de armário no mesmo mês. Tabela 1: Produção de armários em outubro de 2005 Tabela 2: Fechaduras usadas em outubro de 2005 A quantidade de fechaduras usadas nos armários do modelo requinte nesse mês foi de a) 170 b) 192 c) 120 d) 218 e) 188 Resolução A matriz A = 2× 3 representa a tabela 1, a matriz B = 3×2 representa a tabela 2 e a matriz C = B. A representa a quantidade de fechaduras usadas em cada modelo. C = . = Assim, No modelo requinte, foram usadas 100 + 72 + 46 = 218 fechaduras. Resposta: D MODELO MADEIRA BÁSICO LUXO REQUINTE Mogno 3 5 4 Cerejeira 4 3 5 MADEIRA TIPO MOGNO CEREJEIRA Dourada 10 12 Prateada 8 8 Bronzeada 4 6 � �34 5 3 4 5� � 10 8 4 12 8 6 � 78 56 36 86 64 38 100 72 46�� 3 4 5 3 4 5�� 10 8 4 12 8 6� Fechaduras por modelo Tipo Básico luxo Requinte Dourada 78 86 100 Prateada 56 64 72 Bronzeada 36 38 46 C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 7 8 MATEMÁTICA � Sendo A = , e B = , obter, se possível, A . B e B . A RESOLUÇÃO: I) A . B = . = II) B.A não existe � Dadas as matrizes A = e B = , obter A.B. RESOLUÇÃO: A.B = . = � (UNESP) – Uma fábrica produz dois tipos de peças, P1 e P2. Essas peças são vendidas a duas empresas, E1 e E2. O lucro obtido pela fábrica com a venda de cada peça P1 é R$ 3,00 e de cada peça P2 é R$ 2,00. A matriz abaixo fornece a quantidade de peças P1 e P2 vendidas a cada uma das empresas E1 e E2 no mês de novembro. A matriz , onde x e y representam os lucros, em reais, obtidos pela fábrica, no referido mês, com a venda das peças às empresas E1 e E2, respectiva mente, é a) b) c) d) e) RESOLUÇÃO: A matriz , onde x e y representam os lucros, em reais, obtidos pela fábrica, é o resultado do produto entre as matrizes e , onde corresponde aos lucros, em reais, com a venda de cada peça P1 e P2, respectivamente. Logo: = . = Resposta: C � 3– 2 1 1 5 – 3 � � 2 3 – 4 – 1 1 2 1 2 5 � � –1111 8–3 30–15 � � 3– 2 1 1 5 – 3 � � 2 3 – 4 – 1 1 2 1 2 5 � E1 E2 � P1 20 15 P2 8 12 � � xy � � 3520 � � 90 48 � � 76 69 � � 84 61 � � 28 27 � � xy � � 2015 8 12 � � 3 2 � � 3 2 � � xy � � 20 15 8 12 � � 3 2 � � 76 69 �� 23 1 4 � � 1 1 5 2 � � 23 1 4 � � 1 1 5 2 � � 3 7 12 23 � Exercícios Propostos C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 8 9MATEMÁTICA � Um aluno registrou as notas bimestrais de algumas de suas disciplinas numa tabela. Ele observou que as entradas numéricas da tabela formavam uma matriz 4x4, e que poderia calcular as médias anuais dessas disciplinas usando produto de matrizes. Todas as provas possuíam o mesmo peso, e a tabela que ele conseguiu é mostrada a seguir Para obter essas médias, ele multiplicou a matriz obtida a partir da tabela por a) b) RESOLUÇÃO: Ele multiplicou a matriz obtida a partir da tabela pela matriz da alternativa E, pois Resposta: E . 1o. bimestre 2o. bimestre 3o.bimestre 4o. bimestre Matemática 5,9 6,2 4,5 5,5 Português 6,6 7,1 6,5 8,4 Geografia 8,6 6,8 7,8 9,0 História 6,2 5,6 5,9 7,7 � 1––2 1 –– 2 1 –– 2 1 –– 2 � � 1 –– 4 1 –– 4 1 –– 4 1 –– 4 � 1–– 2 1–– 2 1–– 2 1–– 2 �� � 1–– 4 1–– 4 1–– 4 1–– 4 �e)d)c) � 1111 � �=� 1 –– 4 1 –– 4 1 –– 4 1 –– 4 �.�5,96,68,66,2 6,27,16,85,6 4,56,57,85,9 5,58,49,07,7� � 5,9 + 6,2 + 4,5 + 5,5 –––––––––––––––––– 4 6,6 + 7,1 + 6,5 + 8,4 –––––––––––––––––– 4 8,6 + 6,8 + 7,8 + 9,0 –––––––––––––––––– 4 6,2 + 5,6 + 5,9 + 7,7 –––––––––––––––––– 4 C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 9 10 MATEMÁTICA 1. Comutativa A multiplicação de matrizes não é comutativa, ou seja: as matrizes AB e BA não são obrigatoriamente iguais. Existem, portanto, matrizes A e B tais que AB � BA. 2. Anulamento do produto Na multiplicação de matrizes, não vale a “lei do anulamento do produto”, ou seja: o produto de duas matrizes pode ser nulo mesmo que ambas sejam não nulas. Existem, portanto, matrizes A e B tais que A � 0, B � 0 e AB = 0. 3. Cancelamento Na multiplicação de matrizes, não vale a “lei do cancelamento”, ou seja: na igualdade AB = AC não se pode “cancelar” A e concluir que B = C. Existem, portanto, matrizes A, B e C tais que AB = AC e B � C. 4. Propriedades da transposta Se A e B forem matrizes conformes para a operação indicada e k é um número real, então: a) A = B ⇔ At = Bt b) (At)t = A c) (A + B)t = At + Bt d) (kA)t = k . At e) (AB)t = Bt . At � Dadas as matrizes A = , B= e C= , determine: a) AB b) BA c) AC d) CA Resolução a) A . B = . = = b) B . A = . = = c) A . C = . = = d) C . A = . = = Observe que A.B ≠ B.A e A.C = C.A. Conclui-se que o produto entre matrizes não é comutativo, ou seja, diferentemente do que ocorre com o produto de números reais, podemos ter A.B e B.A com A.B ≠ B.A. Respostas: a) A.B = b) B.A = c) A.C = d) C.A = � Considere as matrizes A = e B = determine A.B e B.A. Resolução A.B = . = = = B.A = . = = = Observe que, diferentemente do que ocorre com o produto de números reais, temos A.B = 0 sendo A ≠ 0 e B ≠ 0, em que 0 é a matriz nula. � 12 01 � � 20 11 � � 20 02 � � 12 01 � � 20 11 � �1.2 + 0.02.2 + 1.0 1.1 + 0.12.1 + 1.1� � 24 13 � � 20 11 � � 12 01 � �2.1 + 1.20.1 + 1.2 2.0 + 1.10.0 + 1.1� � 42 11 �1.2 + 0.02.2 + 1.0 1.0 + 0.22.0 + 1.2� � 24 02 � � 20 02 � � 12 01 � �2.1 + 0.20.1 + 2.2 2.0 + 0.10.0 + 2.1� � 24 13 � � 42 11 � � 24 02 � � 24 02 � � 11 11 � � 1–1 1–1 � � 11 11 � � 1–1 1–1 � �1.1 + 1.(– 1)1.1 + 1.(– 1) 1.1 + 1.(– 1)1.1 + 1.(– 1)� � 00 00 � � 1–1 1–1 � � 11 11 � �1.1 + 1.1(– 1).1 + (– 1).1 1.1 + 1.1 (– 1).1 + (– 1).1 � � 2 – 2 2 – 2 � � � 12 01 � � 20 02 � � 24 02 � Exercícios Resolvidos 3 Palavras-chave: Propriedades • Comutativa • Anulamento de produto • Cancelamento C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 10 11MATEMÁTICA � Sendo A = e B = obter, se possível, A .B e B . A RESOLUÇÃO: A . B = B . A = Conclusão: A multiplicação de matrizes não é comutativa, ou seja, A.B e B.A nem sempre são iguais. � Sejam A = , B = e C = , obtenha a matriz X = C . (A + B). RESOLUÇÃO: I) A + B = II) X = C(A + B) = Sr. Professor, comente com o aluno que também poderíamos calcular C.A, C.B e soma-las, pois com matrizes é válida a propriedade distributiva C(A + B) = C.A + C.B � Considere as matrizes A = e B = e determine A . B. RESOLUÇÃO: A . B = . = Conclusão: Existem matrizes A e B, tais que A � 0, B � 0 e A . B = 0. � (UNICAMP) – Sejam a e b números reais tais que a matriz A = satisfaz a equação A2 = aA + bI, em que I é a matriz identidade de ordem 2. Logo, o produto ab é igual a a) −2. b) −1. c) 1. d) 2. RESOLUÇÃO: Sendo A = , temos: A2 = A . A = . = aA + bI = a + b = Como A2 = aA + bI resulta: ⇒ e a . b = 2 . (–1) = – 2 Resposta: A �13 – 2 5�� 2 – 2 1 3� �57 1 19�=� 1 3 – 2 5�.� 2 – 2 1 3� �6– 4 – 5 18�=� 2 – 2 1 3�.� 1 3 – 2 5� �– 21 – 6 3�� 1 2 2 4� �00 0 0�� – 2 1 – 6 3�� 1 2 2 4� � 21 3 4 � � 5 7 6 0 � � 3 2 1 5 � � 21 3 4 � . � 5 7 6 0 � = � 7 8 9 4 � � 32 1 5 � . � 7 8 9 4 � = � 29 54 31 38 � � 10 2 1 � � 10 2 1 � � 10 2 1 � � 1 0 2 1 � � 1 0 4 1 � � 10 2 1 � � 1 0 0 1 � � a + b0 2a a + b � � a + b = 12a = 4 � a = 2 b = – 1 Exercícios Propostos C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 11 12 MATEMÁTICA 1. Conceito Submetendo os elementos de uma matriz quadra - da (tabela de números) a operações (mediante uma definição), obtém-se como resultado um número que é chamado determinante dessa matriz. a) Matriz é tabela de números reais. b) Determinante é um número real. c) Só se define deter minante se a matriz for qua drada. O determinante da matriz é indicado por: 2. Como calcular a) Matriz de Ordem 1: A = (a11) ⇒ det A = a11 b) Matriz de Ordem 2 c) Matriz de Ordem 3 Neste caso, podemos usar um dispositivo prático (Regra de Sarrus), que consiste em: I) Repetir as duas pri mei ras colunas ao lado na ter - ceira colu na: II) Obter os produtos a11 . a22 . a33, a12 . a23 . a31 e a13 . a21 . a32 III) Obter os produtos a13 . a22 . a31, a11 . a23 . a32 e a12 . a21 . a33 � a11 a21 . . an1 a12 a22 . . an2 a13 a23 . . . … … … … … a1n a2n . . ann �M = � a11 a21 . . an1 a12 a22 . . an2 a13 a23 . . an3 … … … … … a1n a2n . . ann �det M ou det a11 a21 . . an1 a12 a22 . . an2 a13 a23 . . . … … … … … a1n a2n . . ann ou a a a a a a a a a a a a a a 2221 11 12 31 32 23 13 21 11 31 22 12 32 aa 3333 a a a a a a a a a a a a a a a 2221 11 12 31 32 23 13 33 21 11 31 22 12 32 a11 a12 a11 a12 A = � �⇒ det A = = a11.a22 –a12.a21a21 a22 a21 a22 � � IV) Obter o det A fazendo a diferença entre a soma das parcelas do item (II) e a soma das parcelas do item (III). det A = a 11 . a 22 . a 33 + a 12 . a 23 . a 31 + a 13 . a 21 . a 32 – a 13 . a 22 . a 31 – a 11 . a 23 . a 32 – a 12 . a 21 . a 33 4 Palavras-chave: Determinantes • Matriz quadrada • Matriz é tabela • Determinante é número C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 12 13MATEMÁTICA � Sendo A = , obter det A RESOLUÇÃO: det(A) = = 8 . 2 – 5 . 1 = 11 � Calcular = RESOLUÇÃO: = 4 – 8 + 3 – 6 – 2 + 8 = – 1 � Em determinada cidade, o valor V, em reais, pago por uma corrida de táxi é uma função da distância x percorrida, em km. Sendo V(x) = det A, onde det A é o determinante da matriz A = , calcule o valor pago, em reais, por uma corrida de 9 km. RESOLUÇÃO: O valor pago, em reais, por uma corrida de 9 km é V(9) = Resposta: 32 reais �85 1 2� 8 5 1 2 1 1 2 – 2 1 1 3 2 4 1 1 2 – 2 1 1 3 2 4 � 35 –1x � � 35 – 19 � � Calcular o determinante da matriz A = Resolução = 1 . 2 . 3 + 2 . 0 . 1 + 1 . 2 . 3 – 1 . 2 . 1 – 3 . 0 . 1 – 3 . 2 . 2 = = 6 + 0 + 6 – 2 – 0 – 12 = – 2 Resposta: det A = – 2 � Calcular o determinante da matriz A = Resolução det A = = 2 . 7 – 5 . 3 = –1 Resposta: det A = –1 � Sendo A = e B = , calcular det (Bt . A). Resolução I) Bt . A = . = II) det(Bt . A) = –2.5 – 0.17 = –10 2 3 5 7 �23 57� 1 2 1 1 2 2 2 0 2 2 1 3 3 1 3 = �� � � � � det A = � 1 2 1 2 2 3 1 0 3 � � 1 0 – 1 1 2 4 � � 1 2 3 1 0 1 � � 11 2 0 3 1 � � 1 0 –1 1 2 4 � � – 20 175 � Exercícios Resolvidos Exercícios Propostos C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 13 14 MATEMÁTICA � (UNESP-adaptado) – Foi realizada uma pesquisa, num bairro de determinada cidade, com um grupo de 500 crianças de 3 a 12 anos de idade. Para esse grupo, em função da idade x da criança,concluiu-se que o peso médio p(x), em quilo - gramas, era dado pelo determinante da matriz A, em que A = Com base na fórmula p(x) = det A, podemos concluir que o peso médio de uma criança de 5 anos é, em kg, igual a: a) 18 b) 19 c) 20 d) 21 e) 22 RESOLUÇÃO p(x) = det A = 1 . 0 . + 3 . 2 . 1 + 0 . (– 1) . (– x) – – 1 . 0 . 0 – 1 . (– x) . 2 – (– 1) . 3 . = = 0 + 6 + 0 – 0 + 2x + 2 = 2x + 8 Para x = 5, temos p(5) = 2 . 5 + 8 = 18 Resposta: A 5. (UNICAMP) – Considere a matriz M = , onde a e b são números reais distintos. Podemos afirmar que a) a matriz M não é invertível. b) o determinante de M é igual a a2 – b2. c) a matriz M é igual à sua transposta. d) o determinante de M é positivo. RESOLUÇÃO: Para a ∈ � e b ∈ �, tem-se: det M = = 1 + a2 + b2 – 1 – ab – ab = = a2 – 2ab + b2 = (a – b)2 > 0, pois a � b Resposta: D � 1 – 1 1 3 0 – x 2 0 2 –– 3 � 2 ––– 3 2 ––– 3 � 1 b 1 a 1 b 1 a 1 � � 1b 1 a 1 b 1 a 1 � C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 14 15MATEMÁTICA 1. Determinante nulo a) Fila nula O determinante de uma matriz quadrada se anula quando a matriz possui uma fila nula. Exemplo De fato: b) Filas paralelas iguais O determinante de uma matriz quadrada se anula quando a matriz possui duas filas paralelas iguais. Exemplo De fato: c) Filas paralelas proporcionais O determinante de uma matriz quadrada se anula quando a matriz possui duas filas paralelas propor - cio nais. Exemplo De fato: d) Fila combinação linear O determinante de uma matriz quadrada se anula quando a matriz possui uma fila que é combinação linear das demais filas paralelas. Exemplo De fato: = 0 2 0 7 2 0 3 0 3 3 0 5 0 1 5 0 – 0 – 0 – 0 + 0 + 0 + 0 = 0 1 5 2 1 5 3 4 4 3 4 1 5 2 1 5 – 8 – 20 – 30 + 8 + 20 + 30 = 0 5 2 3 5 2 15 6 9 15 6 1 5 2 1 5 – 18 – 225 – 60 + 60 + 18 + 225 = 0 1 1 2 1 1 3 1 0 3 1 5 3 4 5 3 – 10 – 0 – 12 + 4 + 0 + 18 2 3 5 0 0 0 7 3 1 = 0, pois a segunda coluna é nula. 1 3 1 5 4 5 2 4 2 = 0, pois a primeira linha é igual à terceira (L1 = L3). 5 15 1 2 6 5 3 9 2 = 0, pois a segunda linha é propor cional à primeira (L2 = 3.L1). 1 3 5 1 1 3 2 0 4 = 0, pois a terceira linha é com bina ção linear das duas primeiras (L3 = 2 . L1 + 1 . L2). 5 Palavras-chave: Determinante nulo e Determinante se altera • Proporcionais • Combinação linear • Multiplicação de filas • Troca de filas C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 15 16 MATEMÁTICA 2. Determinante se altera a) Trocando filas paralelas O determinante de uma matriz quadrada muda de sinal, quando duas filas paralelas trocam entre si de posição. Exemplo Trocando entre si as duas últimas co lu nas, por exemplo, obtêm-se b) Multiplicando uma fila por � O determinante de uma matriz quadrada fica multiplicado por �, quando os elementos de uma fila são mul - tiplicados por �. Exemplo Multiplicando os elementos da primeira linha por 3, por exemplo, têm-se: e De fato: c) Multiplicando a matriz por � O determinante de uma matriz quadrada de ordem n fica multiplicado por αn, quando a matriz é multiplicada por �. Exemplo Multiplicando todos os elementos dessa matriz, por exemplo, por 2, obtém-se 1 1 1 2 1 3 3 2 0 = 4 3 1 1 6 1 3 9 2 0 = 3 . 1 1 1 2 1 3 3 2 0 = 12 3 6 9 3 6 1 1 2 1 1 1 3 0 1 3 – 9 – 18 – 0 + 0 + 12 + 27 = 12 1 2 3 1 2 1 1 2 1 1 1 3 0 1 3 – 3 – 6 – 0 + 0 + 4 + 9 = 4 2 3 1 2 3 5 0 2 5 0 = 7 e 1 1 0 1 1 – 0 – 4 – 0 + 0 + 6 + 5 2 1 3 2 1 5 2 0 5 2 = – 7 1 0 1 1 0 – 6 – 0 – 5 + 4 + 0 + 0 ⇒ det (2M) = 23 . det M = 8 . (– 4) = – 32� 2 4 2 2 6 8 – 2 0 2 �2M = = – 4 1 2 1 1 3 4 – 1 0 1 ⇒ det M =�121 1 3 4 – 1 0 1�M = C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 16 17MATEMÁTICA De fato: 2 2 –2 2 2 4 6 0 4 6 = 2 8 2 2 8 det (2M) = = + 24 – 0 – 16 + 24 + 0 – 64 = – 32 1 1 –1 1 1 2 3 0 2 3 1 4 1 1 4 = + 3 – 0 – 2 + 3 + 0 – 8 = – 4 det M = = � Nove candidatos a uma vaga de esta giário foram dis tri buídos em uma sala de espera, como repre sen tado a seguir: A tabela que representa essa distribuição pode ser chamada de matriz e se substituirmos o nome de cada um desses can dida tos pelo número que representa a posição ocupada, em nosso alfabeto, pela letra com a qual se inicia o nome, obteremos uma nova matriz. O determinante dessa nova matriz é igual a: a) – 2 b) – 1 c) 0 d) 1 e) 2 Resolução A matriz obtida, substituindo cada um dos nomes pelo número que indica a posição, em nosso alfabeto, ocupada pela primeira letra do respectivo nome é: e o seu determinante é = 0, pois a terceira linha é combinação linear das outras duas linhas. Ela é igual à soma da primeira linha com a segunda linha. Resposta: C � Resolver, em �, a equação: = 0 Resolução ⇔ 15 + 2x + (– 8) – 2 – (– 3x) – 40 = 0 ⇔ 5x – 35 = 0 ⇔ x = 7 Resposta: V = {7} Observação: Para x = 7, o determinante é zero, pois a terceira linha é combinação linear das outras duas. De fato: 3a. linha = 1 . (2a. linha) – 1 . (1a. linha) � Calcular o valor de , sabendo-se que = – 17. Resolução Para calcularmos o valor de , é importante que ob servemos que os elementos da segunda coluna são múltiplos de 3 e portanto, podemos colocar o 3 em evidência. Dessa forma, resulta = 3 . Agora, devemos observar que trocando as duas primeiras colu nas, desse novo deter minante, de posição entre si, obteremos o deter - minantecujo resultado é igual a – 17. Não podemos es quecer que ao trocar duas linhas ou duas colu nas de posição entre si, o sinal do determinan te é alterado. Assim, temos: = 3 . = – 3 . = (– 3) . (– 17) = 51 Resposta: 51 � Calcular o determinante da matriz , sabendo-se que = k Resolução = 2 . 3 . = – 6 . = = + 6 . = – 6 . = – 6k Resposta: = – 6k � Alberto Carlos Daniele Bruno Denise Fernanda André Alvaro Barone � � 1 3 4 2 4 6 1 1 2 � 1 3 4 2 4 6 1 1 2 3 4 1 2 1 –1 2 x 5 3 2 2 3 2 4 1 x 4 1 1 –1 5 1 –1 = 0 ⇔ �� � � � � 2 x 4 3 6 9 5 8 2 1 2 3 2 x 4 5 8 2 2 x 4 3 6 9 5 8 2 2 x 4 3 6 9 5 8 2 2 x 4 1 2 3 5 8 2 2 x 4 3 6 9 5 8 2 2 x 4 1 2 3 5 8 2 1 2 3 2 x 4 5 8 2 � 2ny b 6m 3x 3a 2p z c � a m x b n y c p z 2n y b 6m 3x 3a 2p z c n y b m x a p z c m x a n y b p z c m a x n b y p c z a m x b n y c p z 2n y b 6m 3x 3a 2p z c Exercícios Resolvidos C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 17 18 MATEMÁTICA Nas questões de � a �, “calcular” os determinantes. � = 0, pois a 3a. linha é nula Observações: Se todos os ele mentos de uma fila de uma matriz quadrada M forem nulos, então det (M) = 0. � = 0, pois a 1a. e a 3a. coluna são iguais Observações: Se uma matriz quadrada M possui duas filas para - lelas iguais, então det (M) = 0. � = 0, pois a 1a. e a 2a. colunasão proporcionais (C1 = 2 . C2) Observações: Se uma matriz quadrada M possui duas filas para - lelas proporcionais, então det (M) = 0 � = 0, pois a 3a. linha é uma com - binação linear (L3 = L1 + L2) Observações: Se uma fila de uma matriz quadrada M é com - binação linear das demais filas paralelas, então det (M) = 0. � Se = – 12, então vale: a) – 4 b) – c) d) 4 e) 12 RESOLUÇÃO: = 3 . = 3 . (– 1) . = –12 Então, = 4 Resposta: D � Considere as matrizes: A = � �, B = � � e C = � � Se o determinante da matriz A é α � 0, então det B + det C é igual a: a) α b) 5α c) 15α d) 130α e) 625α RESOLUÇÃO: I) det B = 5 . det A = 5α II) det C = 53 . det A = 125α III)det B + det C = 5α + 125α = 130α Resposta: D 2 6 0 7 9 0 9 1 0 a b c 2 5 1 a b c 2 6 10 1 3 5 5 1 2 1 a 1 + a 5 b 5 + b 7 c 7 + c 1 6 x 2 9 y 3 12 z x 2 1 y 3 2 z 4 3 4 ––– 3 4 ––– 3 1 6 x 2 9 y 3 12 z x 2 1 y 3 2 z 4 3 x 2 1 y 3 2 z 4 3 x 2 1 y 3 2 z 4 3 a d g b e h c f i 5a d g 5b e h 5c f i 5a 5d 5g 5b 5e 5h 5c 5f 5i Exercícios Propostos C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 18 19MATEMÁTICA 1. Trocando linhas por colunas O determinante de uma matriz quadrada A não se altera quando trocamos ordenadamente as linhas pelas colunas. Simbolicamente Exemplo De fato: 2. Somando uma combinação linear Se a uma fila de uma matriz quadrada M somarmos uma combinação linear de filas paralelas, obteremos uma nova matriz N tal que det N = det M (Teorema de Jacobi). Exemplos: 1) e 2) De fato: = 35 – 2 1 3 1 1 4 5 3 1 ⇒ det M = det Mt = – 2 1 5 – 2 1 1 1 3 1 1 = 35 3 4 1 3 4 – 15 + 24 – 1 – 2 + 9 + 20 det M = – 15 + 24 – 1 – 2 + 20 + 9 – 2 1 3 – 2 1 1 1 4 1 1 = 35 5 3 1 5 3 det Mt = M = � – 2 1 3 1 1 4 5 3 1 � det A = det At 1 2 – 3 – 2 1 4 – 3 12 4 1 + 2 . 1 + 3 .(– 2) 5 + 2 . 2 + 3 . 1 – 2 + 2.(– 3) + 3 . 4 = 1 2 – 3 – 2 1 4 = 1 2 – 3 – 2 1 4 1 5 – 2 2 7 1 6 = 43 + (–7) . 6 6 51 + (–7) . 7 7 = 51 7 43 6 – 9 – 48 + 16 + 4 + 72 – 24 1 –2 –3 1 – 2 2 1 12 2 1 = 11 –3 4 4 –3 4 + 3 – 20 – 8 – 2 + 30 + 8 1 – 2 1 1 – 2 2 1 5 2 1 = 11 – 3 4 – 2 – 3 4 De fato: 51 7 43 6 = 306 – 301 = 5 2 7 1 6 = 12 – 7 = 5 6 Palavras-chave: Determinante não se altera • Transposta • Teorema de Jacobi C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 19 20 MATEMÁTICA � Considere a matriz A = . Calcule det(A) e det(At), sendo At a matriz transposta de A, ou seja, a matriz que se obtém trocan do, ordenadamente, em A, as linhas pelas colunas. Resolução det(A) = = 2 + 12 + 0 – 2 – 0 – 0 = 12 det(At) = = 2 + 12 + 0 – 2 – 0 – 0 = 12 Observe que det(A) = det(At) Resposta: det(A) = det(At) = 12 � Sejam A = e B = = A matriz B, portanto, foi obtida de A, somando-se aos ele men tos da 3a. coluna uma combinação linear das outras colunas. Cal cular det(A), det(B) e observe que, apesar de A � B, temos det(A) = det(B). Resolução det(A) = = 1 + 4 + 0 – 4 – 0 – 0 = 1 det(B) = = 5 + 16 + 0 – 20 – 0 – 0 = 1 � O valor do determinante é: a) 0 b) 2 c) – 2 d) 1 e) 572 Resolução I) multiplicar a 1a. linha por (– 17) e somar na 2a. linha. II) multiplicar a 1a. linha por (5) e somar na 3a. linha. Resposta: B 1 – 2 1 0 2 – 6 1 0 1 1 0 1 – 2 2 0 1 – 6 1 � 1 0 1 – 2 2 0 1 – 6 1 � � 1 0 2 2 1 0 2 1 1 � � 1 0 2 2 1 0 2 + 2 . 1 + 3 . 2 1 + 2 . 0 + 3 . 1 1 + 2 . 2 + 3 . 0 � � 1 0 2 2 1 0 10 4 5 � 1 0 2 2 1 0 2 1 1 1 0 2 2 1 0 10 4 5 1 17 – 5 3 52 – 16 – 2 – 33 11 1 17 – 5 3 52 –16 – 2 – 33 11 = 1 0 0 3 1 –1 –2 1 1 = 2 � Calcular os determinantes de A = e de At (transposta de A). RESOLUÇÃO: det A = = – 7 – (– 6) = – 1 det(At) = = – 7 – (– 6) = – 1 Observação: Comparando os determinantes de A e de At, verifi - camos que o determinante de uma matriz A não se altera quando trocamos ordenamente as linhas pelas colunas. Simbolicamente, det A = det At. � Calcule e compare os determinantes das matrizes A = e B = RESOLUÇÃO: Sr. Professor, utilize este exercício para apresentar o Teorema de Jacobi. Mostre que, multiplicando a primeira coluna por a e somando-a com a segunda, o determinante não se altera. I) det A = = 4.7 – 6.2 = 16 II) det B = = = 4(7 + 6a) – 6(2 + 4a) = 28 + 24a – 12 – 24a = 16 Observe que det A = det B. �73 – 2 – 1� �73 – 2– 1� �7– 2 3– 1� � 46 2 7 � � 46 27 � � 46 � 2 + 4a 7 + 6a � �46 2 + 4a7 + 6a Exercícios Resolvidos Exercícios Propostos C1_2AMAT_Rose_2022.qxp 10/12/2021 11:14 Página 20 21MATEMÁTICA � Um professor dividiu os alunos de uma sala de aula em dois grupos. Ao primeiro grupo, solicitou o valor do determi- nan te da matriz A = . Já ao segundo grupo, pediu o valor do determinante da matriz B = . Após alguns minutos, os dois grupos apresentaram os resul - tados obtidos e observaram que os determinantes eram iguais. O professor então comentou que o que eles haviam observado era apenas uma propriedade matemática relacionada à teoria de matrizes e determinantes. Segundo ela, quando trocamos or denadamente as linhas de uma matriz quadrada A pelas colunas, obtemos uma nova matriz chamada de transposta de A, representada por At, cujo determinante é igual ao deter - minante da matriz original. Sendo A uma matriz quadrada de ordem n, podemos con - siderar que essa propriedade pode ser expressa matemati ca - mente pela sentença: a) det(A) = – det(A) b) det(A) = c) det(A) = d) det(At) = det(A) e) det(At) = – det(A) RESOLUÇÃO: Dada uma matriz A, quadrada de ordem n, ao trocarmos ordena - damente as linhas pelas colunas, obtemos uma nova matriz chamada de transposta de A e representada por At. O que o professor tentou mostrar para os alunos é que duas matrizes transpostas possuem determinantes iguais. Matematicamente, det(A) = det(At). Resposta: D � O valor do determinante é: a) – 563 b) – 363 c) – 1 d) 1 e) 363 RESOLUÇÃO: Resposta: B � Prove que para quaisquer valores de a e b o determinante a seguir é sempre nulo RESOLUÇÃO: pois a última coluna é a soma das outras duas colunas. Resposta: demonstração 1 –––––– det(A) 1 ––––––– det(At) � 2 0 0 0 0 4 3 0 1 2 6 1 0 2 1 3 4 3 1 5 8 2 0 3 1 � � 2 4 6 3 8 0 3 1 4 2 0 0 0 3 0 0 1 2 1 3 0 2 1 5 1 � 120 240 361 121 245 365 122 247 367 120 240 361 121 245 365 122 247 367 120 240 361 = = x(–2) x(–3) x(–1) + + + 1 5 4 2 7 6 = 120 0 1 1 3 1 2 3 0 = 3 – 6 – 360 = – 363 1 1 1 a + 3 a – 4 a + 5 2b + 4 2b – 3 2b + 6 x(–a) x(–2b) + + a + 3 a – 4 a + 5 2b + 4 2b – 3 2b + 6 1 1 1 = = 0, 1 1 1 3 – 4 5 4 –3 6 C1_2AMAT_Rose_2022.qxp 10/12/2021 11:14 Página 21 22 MATEMÁTICA 1. Menor complementar O menor complementar Dij, do elemento aij da matriz quadrada M, é o determinante que se obtém de M, eliminando-se dela a linha “i” e a coluna “j”. 2. Cofator ou complemento algébrico O cofator do elemento aij da matriz quadrada M é Aij = (–1) i+j. Dij, em que Dij é o menor complementar de aij. 3. Teorema de Laplace Simbolicamente: Se M = , então ou O Teorema de Laplace permite calcular o deter mi nan- te de uma matriz de ordem n como sendo a soma de n determinantes de ordem n – 1. Permite, pois, abaixar a ordem. det M = ai1 . Ai1 + ai2 . Ai2 + … + aij . Aij + … + ain . Ain det M = a1j . A1j + a2j . A2j + …+ aij . Aij + …+ anj . Anj � a11 . ai1 . an1 a12 . ai2 . an2 … … … a1j . aij . anj … … … a1n . ain . ann � O determinante de qualquer matriz qua drada M de ordem n é igual à soma dos produtos dos elementos de uma fila pelos seus respec tivos cofatores. � Calcular o menor complementar e o cofa tor do elemento a23 da matriz M = Resolução Na matriz M = , temos a23 = 3 e, portanto, D23 = = 2 – 5 = – 3 A23 = (– 1) 2 + 3 . D23 = (– 1) 5 . = (– 1) . (– 3) = 3 Resposta: D23 = – 3; A23 = 3 � Calcular os cofatores dos elementos a13 e a33 da matriz M = Resolução Na matriz M = , temos a13 = 2 e a33 = – 1 Logo: A13 = (–1) 1 + 3 . = 1 . (8 – 8) = 0 A33 = (–1) 3 + 3 . = 1 . (8 – 20) = – 12 Resposta: A13 = 0; A33 = – 12 � Calcular o determinante da matriz M = aplicado o Teorema de Laplace e utilizando a 3a. coluna. Resolução De acordo com os exercícios 1 e 2, temos A13 = 0; A23 = 3; A33 = –12. Assim sendo, pelo Teorema de Laplace, temos: det M = a13 . A13 + a23 . A23 + a33 . A33 = = 2 . 0 + 3 . 3 + (– 1) . (– 12) = 9 + 12 = 21 Resposta: det M = 21 � 1 4 1 5 8 2 2 3 – 1 � 1 4 5 8 4 1 8 2 � � 1 4 1 5 8 2 2 3 – 1 � 1 4 1 5 8 2 2 3 – 1 � 1 1 5 2 1 1 5 2 � � 1 4 1 5 8 2 2 3 – 1 � 1 4 1 5 8 2 2 3 –1 � Exercícios Resolvidos 7 Palavras-chave: Abaixamento da ordem e Teorema de Laplace • Cofator • Teorema de Laplace C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 22 23MATEMÁTICA � Dada a matriz M = , pedem-se: a) os cofatores dos elementos da 1a. linha de M. b) o valor de det M utilizando o Teorema de Laplace na primei - ra linha de M. RESOLUÇÃO: a) A11 = (–1) 2 . = 3 A12 = (–1) 3 . = 3 A13 = (–1) 4 . = – 6 b) det M = a11 . A11 + a12 . A12 + a13 . A13 det M = 1 . 3 + 2 . 3 + 1 . (– 6) = 3 Obs.: Atenção professor: se julgar conveniente, calcule pela Regra de Sarrus, confirmando o resultado. � Dada a matriz M = , pedem-se: a) O cofator do elemento a14. b) O valor de det(M). RESOLUÇÃO: a) A14 = (–1) 5 . = – 1(15 + 4 + 2 + 3 + 2 – 20) = – 6 b) det M = a14A14 + a24A24 + a34A34 + a44A44 det M = (– 3).(– 6) + 0 . A24 + 0 . A34 + 0 . A44 det M = 18 � Um professor dividiu os alunos de uma sala de aula em dois grupos. Ao primeiro grupo, solicitou o valor do determi - nan te da matriz A = . Já ao segundo grupo, pediu o valor do determinante da matriz B = . Após alguns minutos, os dois grupos apresentaram os resul - tados obtidos e observaram que os determinantes eram iguais. O professor então comentou que o que eles haviam observado era apenas uma propriedade matemática relacionada à teoria de matrizes e determinantes. Segundo ela, quando trocamos or denadamente as linhas de uma matriz quadrada A pelas colunas, obtemos uma nova matriz chamada de transposta de A, representada por At, cujo determinante é igual ao deter - minante da matriz original. O valor encontrado por cada um dos dois grupos é igual a: a) – 24 b) 12 c) 24 d) 25 e) 28 RESOLUÇÃO: De acordo com o Teorema de Laplace, temos: det(A) = = 2 . = = 2 . (– 3) . = (– 6) . (– 4) = 24 Resposta: C –1 2 1 2 –3 2 1 1 5 � 3 – 1 2 1 4 2 – 3 2 2 1 1 5 – 3 0 0 0 � 1 3 3 2 1 –1 1 2 1 = 1 + 12 – 3 – 3 + 2 – 6 = 3 3 3 1 – 1 3 3 2 1 1 –1 2 1 � 133 2 1 – 1 1 2 1 � � 2 0 0 0 0 4 3 0 1 2 6 1 0 2 1 3 4 3 1 5 8 2 0 3 1 � � 2 4 6 3 8 0 3 1 4 2 0 0 0 3 0 0 1 2 1 3 0 2 1 5 1 � 3 0 1 2 1 0 2 1 4 3 1 5 2 0 3 1 2 0 0 0 0 4 3 0 1 2 6 1 0 2 1 3 4 3 1 5 8 2 0 3 1 3 1 2 1 2 1 2 3 1 Exercícios Propostos C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 23 24 MATEMÁTICA 1. Regra de Chió A Regra de Chió permite abaixar em uma unidade a ordem de uma matriz quadrada M sem alterar o valor do seu determinante. Só pode ser utilizada se a matriz M possuir um elemento igual a 1. Consiste em a) Eliminar de M a linha e a coluna que contém o elemento aij = 1. b) De cada um dos ele mentos restantes, subtrair o produto dos elementos correspondentes na linha e na coluna eliminadas. c) Calcular o determinante da matriz assim obtida e multiplicar o resultado por (–1)i + j. Observação Torna-se mais cômodo utilizar o elemento igual a 1 que se encontre num dos “cantos” da matriz, isto é, a11 ou a1n ou an1 ou ann. 2. Teorema de Binet Para calcular o determinante do produto de duas ma trizes quadradas e de mesma ordem A e B, podemos, portanto: a) obter o produto A . B das duas matrizes e, em seguida, calcular o determinante dessa matriz; b) calcular, separadamente, os determinantes de A e de B e, em seguida, multiplicar os dois valores obtidos (Teorema de Binet). 1 a b c x m n p y q r s z t u v 1 x y z a m – a . x . . b n – b . x . . c p – c . x . . Se A e B são matrizes quadradas de mes ma ordem, então det (A.B) = det A . det B m – a . x q – a . y t – a . z n – b . x r – b . y u – b . z p – c . x s – c . y v – c . z . (–1)i + j 1 a b c x m – a . x n – b . x p – c . x y q – a . y r – b . y s – c . y z t – a . z u – b . z v – c . z 8 Palavras-chave: Regra de Chió e Teorema de Binet • Abaixar ordem • Determinante do produto C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 24 25MATEMÁTICA � Calcular, pela Regra de Chió, o determinante da matriz M = Resolução O único elemento de M que é igual a 1 é o a43, que dificulta o cálculo pela Regra de Chió. Um recurso é transformar a11 = 3 em a11 = 1 fazendo, pelo Teorema de Jacobi, (1a. coluna) – (3a. coluna). Assim sendo: det M = = = = = = . (– 1)1 + 1 = 1 . (– 33) = – 33 Resposta: det M = – 33 Observação Outro recurso para transformar a11 = 3 em a11 = 1 é trocar a 1a. linha com a 4a. linha e em seguida a 1a. coluna com a 3a. coluna. � Calcular o determinante de A . B, sendo A = e B = Resolução Primeiro Processo A . B = . = det (AB) = = 162 – 19 = 143 Segundo Processo det (AB) = det A . det B = . = = (8 + 3) . (15 – 2) = 11 . 13 = 143 Resposta: det (AB) = 143 � Dezesseis candidatos a uma vaga de es ta giário foram distribuídos em uma sala de espera, como represen tado a seguir: � � A tabela que representa essa distribuição pode ser chamada de matriz e se substituirmos o nome de cada um desses candidatos pelo número que representa a posição ocupada, em nosso alfabeto, pela letra com a qual se inicia o nome, obte remos uma nova matriz. O determinante dessa nova matriz é igual a: a) – 192 b) – 119 c) 0 d) 119 e) 192 Resolução O determinante da matriz obtida, substituindo cada um dos no mes pelo número que indica a posição, em nosso alfabeto, ocupa da pela primeira letra do respectivo nome é: = (– 1)1+1 . = – 192 Resposta: A 5 1 2 3 2 3 –1 4 9 19 1 18 �919 1 18�� 5 1 2 3�� 2 3 –1 4� �51 2 3�� 2 3 –1 4� 3 – 6 – 1 2 – 7 – 1 – 1 2 4 1 0 2 1 4 3 2 3 2 2 – 3 1 0 – 1 2 4 3 2 – 1 2 4 3 2 3 2 2 – 3 1 0 – 1 2 4 � 3 2 –1 2 4 3 2 3 2 2 –3 1 0 –1 2 4 1 0 2 1 4 3 – 4 . 0 2 – 4 . 2 3 – 4 . 1 2 2 – 2 . 0 – 3 – 2 . 2 1 – 2 . 1 0 – 1 – 0 . 0 2 – 0 . 2 4 – 0 . 1 � Alberto Carlos Daniele Álvaro Bruno Denise Daniel Benedito André Márcia Barone Estela Geraldo Deise Carla Antônio 1 3 4 1 2 4 4 2 1 13 2 5 7 4 3 1 – 2 – 4 0 10 – 2 4 – 17 – 25 – 6 � O determinante da matriz M = é igual a: a) – 2 b) 5 c) 55 d) 30 e) 40 RESOLUÇÃO:det M = = (–1)1+1 . = = = – 2 Resposta: A � 1 7 10 5 36 52 – 2 – 12 – 18� 36 – 35 52 – 50 –12 + 14 –18 + 20 1 7 10 5 36 52 –2 –12 –18 1 2 2 2 Exercícios Resolvidos Exercícios Propostos C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 25 26 MATEMÁTICA � Calcular o determinante da matriz M = utilizando a Regra de Chió. RESOLUÇÃO: det M = = (–1) 2+1 . = = – = – (–1)1+1 . = – 1 � (FUVEST) = a) 2 b) – 2 c) 0 d) 1 e) 1131 RESOLUÇÃO: = = = �1� = 1 Resposta: D � Sejam as matrizes A = e B = Calcule: a) det A b) det B c) A . B d) det (A . B) e) A + B f) det (A + B) RESOLUÇÃO: a) det A = 5 – (– 3) = 8 b) det B = 4 – (– 1) = 5 c) A . B = . = d) det (A . B) = 5 . 8 = 40 = det A . det B Observação: Se A e B são matrizes quadradas de mesma ordem, então det(AB) = det A . det B (Teorema de Binet) e) A + B = + = f) det (A + B) = 21 – 0 = 21 � det A + det B � 1–1 3 5 � � 2 1 –1 2 � � 1 –1 3 5 � � 2 1 –1 2 � � 5 3 5 11 � � 1 –1 3 5 � � 2 1 –1 2 � � 3 0 2 7 � 2 1 1 3 5 2 4 8 6 2 4 7 9 4 3 9 � 5 – 4 4 – 2 8 – 6 6 – 4 4 – 2 7 – 6 9 – 8 3 – 4 9 – 12 2 1 1 3 5 2 4 8 6 2 4 7 9 4 3 9 – 2 – 3 – 3 – 5 1 2 2 2 2 1 1 – 1 – 3 � 1 1 1 1 1 2 2 2 1 2 3 3 1 2 3 4 1 1 1 1 1 2 2 2 1 2 3 3 1 2 3 4 1 1 1 1 2 2 1 2 3 1 1 1 2 C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 26 27MATEMÁTICA 1. Geometria plana A Geometria Plana estuda as figuras planas. Enten - demos por figura plana todo subconjunto, não vazio, de pontos de um plano. Quando dizemos que uma figura é plana, estamos afirmando que ela está totalmente con - tida num plano. 2. Ponto, reta e plano São ideias primitivas, entes que não possuem defi - nição. Conhecemos imagens de ponto, por exem plo, como a ponta do giz marcando o quadro-negro, um lápis tocando o papel, sendo, no entanto, apenas imagens, pois não há dimensão para ponto. Analogamente, pos suí mos a intuição de reta e plano. Representação gráfica Notação Costumam-se indicar a) os pontos com letras maiúsculas A, B, C, … b) as retas com letras minúsculas r, s, t, … c) os planos com letras do alfabeto grego α, β, γ, … d) como dois pontos distintos determinam uma reta, pode-se indicar a reta por dois de seus pontos. O conjunto universo da geometria plana será, pois, o plano. Módulos 1 – Introdução ao estudo da geometria 2 – Ângulos 3 – Paralelismo 4 – Triângulos 5 – Segmentos notáveis do triângulo 6 – Triângulo retângulo e condição de existência de um triângulo 7 – Congruência de triângulos 8 – Polígonos 9 – Polígonos 10 – Quadriláteros notáveis 11 – Quadriláteros notáveis 12 – Linhas proporcionais 13 – Semelhança de triângulos 14 – Semelhança de triângulos 15 – Semelhança de triângulos 16 – Relações métricas nos triângulos (Pitágoras) GEOMETRIA PLANA 1 Palavras-chave: Introdução ao estudo da geometria • Reta • Segmento de reta • Ângulo C1_2AMAT_Rose_2023.qxp 15/06/2022 08:46 Página 27 28 MATEMÁTICA 3. Semirreta Um ponto A de uma reta r divide-a em dois subcon - juntos chamados semirretas. O ponto A é origem das semirretas e pertence a am - bas. Representa-se por → Ar1 e → Ar2. A semirreta pode ser também indicada por dois pon - tos. → AB indica a semirreta com origem A, que con tém o ponto B, e → AC indica a semirreta com origem A, que contém o ponto C. 4. Segmento de reta Podemos definir segmento de reta como sendo a inter secção de duas semirretas, cada uma contendo a origem da outra. Representa-se por — AB. Simbolicamente: 5. Medidas Medida de um ente geométrico é um número real positivo, obtido pela com pa ração deste ente com um outro escolhido como uni da de. Ao escolhermos esta uni - da de, estamos estabe lecen do um sistema de medidas. A medida do segmento — AB em centímetros é 5 e pode ser representada por: 6. Congruência O termo congruência não será definido. A ideia in - tuitiva de congruência entre dois entes geométricos está associada às suas medidas. Dois entes serão con gruen - tes quando suas medidas forem iguais. Para indicarmos a congruência entre dois entes geo - mé tricos, utilizaremos o símbolo . 7. Congruência de segmentos de reta Dois segmentos de reta, — AB e — CD, serão congruen - tes se, e somente se, tiverem mesma medida. Simbolicamente: 8. Segmentos colineares São aqueles que são subconjuntos da mesma reta. Exemplos — AB, — MN, — AN, — AM etc … 9. Ponto médio de um segmento M será ponto médio de um segmento — AB se, e somente se, M pertencer ao segmento — AB e — AM for congruente com — BM. Assim, 10. Região convexa Um conjunto de pontos S é uma região convexa se, e somente se, para qualquer par de pontos A e B de S, o segmento — AB for subconjunto de S. — AB = → Ar1 � → Br2 AB = 5 cm ou med ( — AB) = 5 cm — AB — CD ⇔ AB = CD M ∈ AB –– M é o ponto médio de AB –– ⇔ � AM––– BM––– C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 28 29MATEMÁTICA Assim, Quando existirem dois pontos, A e B, de S, de tal for ma que — AB não é um subconjunto de S, a região é dita côncava ou não convexa. Assim, 11. Ângulos Ângulo é a união de duas semirretas de mesma ori gem. Simbolicamente: O ponto O é o vértice do ângulo e as semirretas → Or e → Os são os lados do ângulo. Notação O ângulo determinado pelas semirretas → Ar e → As será indicado por: 12. Região angular Observe que o ângulo geralmente determina, no pla no, três conjuntos: a) pontos “interiores” (P; Q; R; …) b) pontos do ângulo (O; A; B; …) c) pontos “exteriores”(X; Y; Z; …) Região angular é a região determinada pela união do con junto dos pontos do ângulo com o conjunto dos pon tos “in teriores”. 13. Ângulos consecutivos Dois ângulos são consecutivos quando têm mesmo vértice e pelo menos um lado em comum. Os ângulos mO ^ r e rO ^ s são con se cutivos, pois admitem o lado Or → em comum. Os ângulos mO ^ s e rO ^ s são con se cutivos, pois admitem o lado Os → em comum. S é convexa � ∀A ∈ S, ∀B ∈ S, — AB � S r ^ As ou B ^ AC ou ^ A r ^ Os = → Or � → Os S é não convexa � ∃A ∈ S e ∃B ∈ S tal que — AB � S C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 29 30 MATEMÁTICA 14. Ângulos adjacentes Dois ângulos consecutivos serão adjacentes quan - do a intersecção entre seus conjuntos de pontos “in - terio res” for vazia. Os ângulos mO ^ r e rO ^ s são adja centes. Observação Dois ângulos adjacentes são sem pre dois ângulos con se cutivos, porém dois ângulos con secutivos nem sem pre são adjacentes. 15. Congruência de ângulos Dois ângulos são congruentes se, e somente se, eles têm mesma medida. Simbolicamente: 16. Ângulo reto Duas retas são chamadas concorrentes se, e so - mente se, elas possuírem um único ponto em comum. Observe que duas retas concorrentes determinam quatro regiões angulares adjacentes. Quando duas dessas regiões angulares adjacentes forem congruentes, dizemos que qualquer uma delas define uma região de ângulo reto. Observação Quando duas retas r e s são con correntes e deter - minam ân gulos adjacentes con gruen tes, elas são cha - madas per pen di cu lares. Sim bolica mente: r � s. A ^ BC D ^EF ⇔ med (A ^BC) = med (D ^EF) � As lentes são formadas por materiais trans parentes (meio refrin - gente) de tal forma quepelo menos uma das superfícies por onde passa a luz (ao entrar ou sair da lente) não é plana. Nas lentes esféricas, uma das super fícies, ou ambas, são cortes de uma esfera e, con sequen temente, caracterizadas por um raio de curvatura. As lentes podem ser classificadas, de acordo com sua cons tru ção, como lentes conver gen tes e divergentes. Quando a lente está no ar ou em qual quer meio menos refringente que o seu ma terial, as lentes conver gentes são mais gros sas na parte central que nas bordas. O contrário ocorre nas divergentes, que são delgadas no seu centro e mais grossas nas extremi dades. Exemplos de lentes convergentes são lupas e lentes para cor rigir hipermetropia. Lentes diver gentes são encon tradas em olho-mágico de portas e em óculos para correções da miopia. Outra classificação é feita em termos da geometria da lente. Caso as duas superfícies sejam côncavas, a lente é chamada bicôncava. Se as duas superfícies são convexas, tem-se uma lente biconvexa. Sendo uma superfície plana e outra convexa, tem-se uma lente plano-convexa e assim por diante. http://objetoseducacionais2.mec.gov.br Existem seis tipos de lentes, que são represen tadas pelas figuras a seguir. Das seis figuras que representam os tipos de lentes, a quan tidade de regiões não convexas é: a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 Resolução Somente as duas primeiras não são regiões não convexas. Resposta: D Exercícios Resolvidos C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 30 31MATEMÁTICA � Quando falamos em figuras iguais, intuitiva mente nos vêm à mente figuras de mesmo tamanho e forma. Isto sig nifica que, executando-se alguns movimen tos, as figuras se “encaixam” exatamente umas sobre as outras. Observemos que a pala vra “iguais” está sendo usada de forma um tanto imprópria, já que os conjuntos de pontos que formam cada uma das figuras são diferentes. Tornamos mais precisa nossa linguagem usando a expressão "figuras congruentes". http://penta.ufrgs.br/edu É importante saber que duas figuras con gruen tes têm me di das iguais. Assim, se os ângulos das figuras a seguir são con gruentes, então, o valor de x é: a) 20°20’ b) 20°30’ c) 20°40’ d) 20°50’ e) 21° Resolução Devemos ter: 3x – 14° = x + 27° ⇒ 2x = 41° ⇒ x = 20°30’ Resposta: B Nos exercícios de � a �, represente graficamente os entes geométricos, apresentando sua notação: � Reta r determinada por dois pontos, A e B. RESOLUÇÃO: r = → AB � Semirreta determinada por dois pontos, A e B, que tem origem no ponto A e contém o ponto B. RESOLUÇÃO: → AB � Segmento de reta determinado por dois pontos, A e B. RESOLUÇÃO: — AB � Ângulo de lados → OA e → OB e vértice O. RESOLUÇÃO: � Classifique as regiões a seguir em convexa e não convexa. a) reta b) ângulo convexa não convexa c) região angular d) circunferência convexa não convexa e) círculo f) coroa circular convexa não convexa Exercícios Propostos C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 31 32 MATEMÁTICA � É difícil saber se foram os egípcios ou os sumérios os primeiros a produzir escritos de natureza mate mática. É fato que os mais antigos documentos indu bitavel men te matemá - ticos que chegaram até nós são tabletes su mé rios de barro cozido, datando de aproximadamente 2200 a.C., mas como os egípcios escreviam sobre papiros facilmente degradáveis, eles podem ter produzido documentos ainda mais antigos e que se perderam. É preciso lembrar, entretanto, que existem tabletes sumérios de cerca de 3500 a.C., quando ainda eram usados símbolos anteriores aos cuneiformes, que já traziam registros nu méri cos. O sistema de numeração dos su mé rios, depois adotado e adap tado por seus sucessores, usava como base o número 60, de onde se origina a convenção que empregamos até hoje de dividir o círculo em 360 graus, a hora em 60 mi - nutos e o minuto em 60 segundos (a divisão do dia em 24 horas vem dos egípcios). Gilberto Geraldo Garbi. A Rainha das Ciências, 2a. ed. Livraria da Física. Lembrando que 1° = 60’ e 1’ = 60”, faça os cálculos a seguir, associando-os com: a) 45°13’ b) 12°40’ c) 104°53’37” d) 23°12’17” e) 24°01’17” I) 83° 20’ 43” + 21° 32’ 54” RESOLUÇÃO: 83° 20’ 43” Como 1’ → 60”, temos que. + 21° 32’ 54” 83° 20’ 43” + 21° 32’ 54” = 104° 53’ 37” ––––––––––––– 104° 52’ 97” Resposta: C II) 41° 23’ – 17° 21’ 43” RESOLUÇÃO: 41° 22’ 60” – 17° 21’ 43” –––––––––––– 24° 01’ 17” Resposta: E III) 38° : 3 RESOLUÇÃO: 38° 3 08° 12° 40’ Logo, 38° : 3 = 12° 40’ 2° = 120’ 0 Resposta: B � Em 20 de fevereiro de 2011 ocorreu a grande erupção do vulcão Bulusan nas Filipinas. A sua localização geográ fica no globo terrestre é dada pelo GPS (sigla em inglês para Sistema de Posicio - namento Global) com longitude de 124° 3’ 0” a leste do Meridiano de Greenwich. Dado: 1° equivale a 60’ e 1’ equivale a 60”. PAVARIN, G. Galileu, fev. 2012 (adaptado) A representação angular da localização do vulcão com relação a sua longitude da forma decimal é a) 124,02°. b) 124,05°. c) 124,20°. d) 124,30°. e) 124,50°. RESOLUÇÃO: 124° 3’ 0” = 124° + = 124° + = 124° + 0,05° = 124,05° Resposta: B 3° –––– 60 1° –––– 20 C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 32 33MATEMÁTICA 1. Ângulos agudo, obtuso e raso Ângulo agudo Um ângulo é agudo quando sua medida é menor do que a medida de um ângulo reto, ou seja, menor que 90°. Âgulo obtuso Um ângulo é obtuso quando sua medida é maior do que a medida de um ângulo reto, ou seja, maior que 90°. Ângulo raso Um ângulo é raso quando seus lados são semirretas opostas. A medida de um ângulo raso corresponde a dois ângulos retos ou a 180°. Exemplos 2. Soma de ângulos A soma de dois ângulos A ^ BC e D ^ EF é um ângulo P ^ QR tal que: Observação: Quando med(P ^ QR) = med(A ^ BC) – med(D ^ EF), o ân - gulo P ^ QR é a diferença entre os ângulos A ^ BC e D ^ EF. 3. Bissetriz de um ângulo A bissetriz de um ângulo é a semirreta com origem no vértice do ângulo, e que o divide em dois ângulos congruentes. Assim, 4. Ângulos complementares Dois ângulos são complementares quando a soma de suas medidas é um ângulo reto. Um dos ângulos é cha mado complemento do outro. O complemento de um ângulo de medida x é 5. Ângulos suplementares Dois ângulos são suplementares quando a soma de suas medidas corresponde a dois ângulos retos. Um dos ângulos é chamado suplemento do outro. → OC é bissetriz do ângulo A ^ OB � A ^ OC B ^OC 90° – x Complementares ⇔ ^a + ^b = 90° med(P ^ QR) = med(A ^ BC) + med(D ^ EF) 2 Palavras-chave: Ângulos • Obtuso • Agudo • Reto • Complementares • Suplementares C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 33 34 MATEMÁTICA O suplemento de um ângulo de medida x é 6. Ângulos replementares Dois ângulos são replementares quando a soma de suas medidas corresponde a quatro ângulos retos. Um dos ângulos é chamado replemento do outro. O replemento de um ângulo de medida x é 7. Ângulos opostos pelo vértice Ângulos opostos pelo vér tice são aqueles em que os lados de um são semirretas opostas aos lados do outro. Teorema Demonstração ⇒ a + x = b + x ⇔ a = b a + x = 180°b + x = 180° Se dois ângulos são opostos pelo vér tice, então eles são congruentes. 360° – x Replementares ⇔ ^a + ^b = 360° 180° – x Suplementares ⇔ ^a + ^b = 180° � Nas regiõespróxi mas à linha do Equador, todas as estrelas nascem e se põem quatro minutos mais cedo, a cada dia que passa. Ao final de 365 dias, esse adiantamento dará um total de 24 horas. Por isso, se você observar o céu todas as noites, sempre à mesma hora, notará que seu aspecto irá modifi cando-se. Al gu mas estrelas e cons - telações deixam de ser visíveis, enquanto outras vão surgindo no horizonte no lado Leste. E se voltar a observar o céu daqui a três meses, verá que tal mo dificação será bem mais sensível. Ao término de seis meses, você poderá verificar que todas as cons telações visíveis serão diferentes, pois você estará vendo o outro lado do céu estrelado, que era invisível em virtude da luz solar. Ronaldo Rogério de Freitas Mourão. O Livro de Ouro do Universo, 6a. Ed. Ediouro Publicações S/A Na figura seguinte, o astrônomo observou que as estrelas A, B e C estão posicionadas de tal modo que — BD é bissetriz do ângulo A ^ DC. Se A ^ DB = 3x – 10° e C ^ DB = 2x + 8°, então, a medida do ângulo A ^ DC é: a) 80° b) 82° c) 84° d) 86° e) 88° Resolução I) 3x – 10° = 2x + 8° ⇒ x = 18° II) C ^ DB = 2x + 8° = 2 . 18° + 8° = 44° III) A ^ DC = 2 . 44° = 88° Resposta: E Exercícios Resolvidos C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 34 35MATEMÁTICA � (MACKENZIE) – O complemento e o suplemento de um ângulo de 37°20’07” medem, respecti vamente, a) 149°39’53” e 52°39’53”. b) 52°39’53” e 142°39’53”. c) 53°20’07” e 143°20’07”. d) 143°20’07” e 53°20’07”. e) 142°39’53” e 53°20’07”. RESOLUÇÃO: I) Complemento: 90° – 37°20’07” = = 89°59’60” – 37°20’07” = 52°39’53” II) Suplemento: 90° + 52°39’53” = 142°39’53” Resposta: B � (PUC-MG) – O dobro do complemento de um ân gulo é igual à quinta parte do suplemento desse ângulo. A medida do ângulo é igual a: a) 80° b) 60° c) 40° d) 30° e) 20° RESOLUÇÃO: 2(90° – x) = ⇔ 900° – 10x = 180° – x ⇔ ⇔ 9x = 720° ⇔ x = 80° Resposta: A � (CFT-CE) – O ângulo cujo suplemento excede de 6° o quádruplo do seu complemento é: a) 58° b) 60° c) 62° d) 64° e) 68° RESOLUÇÃO: Sendo x a medida, em graus, desse ângulo, tem-se: 180° – x = 6° + 4 (90° – x) ⇔ 3x = 186° ⇔ x = 62° Resposta: C 180° – x ––––––––– 5 � Castelos e palácios eram residências majestosas para nobres e reis, mas apenas castelos tinham muros altos, torres e fossos. Embora os palácios fossem grandes residên cias e pudes sem ter muros ao seu redor, não tinham muros altos de proteção e não eram projetados para finalidades militares. O fosso – um grande dique ou trincheira ao redor do muro externo do castelo – era a primeira linha de defesa. Ele poderia ser cheio de água ou seco (um fosso seco poderia ser forrado com esta - cas pontiagudas de madeira). Normalmente, havia uma ponte elevadiça que per ma - ne cia erguida quando o cas - telo era atacado. Vários fossos eram também locais para depósito de lixo e detritos. A existência de um fosso dependia do terreno – nem todos os castelos tinham fossos. Alguns eram construídos no alto de uma rocha e não preci savam deles. Os castelos de Edinburgo e de Stirling na Escócia, por exemplo, estão no alto de uma encosta rochosa. Vários castelos alemães ao longo do Rio Reno foram cons truídos nas áreas mon tanhosas do vale. www.spectrumgothic.com.br Durante um ataque a um castelo medieval, os sen ti ne las er gue ram a ponte levadiça, até que ela for masse um ângulo α com a horizontal. Se a medida do ângulo α é a metade da medida do seu suplemento, então, o complemento de α vale: a) 30° b) 40° c) 50° d) 60° e) 70° Resolução α = ⇒ 3α = 180° ⇒ α = 60° Logo, o complemento de α é 30°. Resposta: A 180° – α ––––––––– 2 Exercícios Propostos C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 35 36 MATEMÁTICA � Na cidade jônia de Mileto (hoje em território pertencente à Turquia), viveu um homem admi rável, mais tarde con siderado um dos Sete Sábios da Grécia Antiga, chamado Tales. Ele é considerado o primeiro filósofo e o primeiro matemá tico grego e é provável, mas não aceito unanimemente, que tenha vivido entre 640 a.C. e 564 a.C. Embora a Filosofia, a Astrono mia e a Matemática fossem suas paixões, a atividade rotineira de Tales era o comércio. Aris - tóteles conta, em seu livro Política, que muitos na cidade o criticavam por descuidar-se dos negó cios e desperdiçar seu tempo com aqueles interesses estra nhos. Indiferente às crí - ticas, um dia percebeu que se avizinhava uma excepcional safra de azeitonas e alugou para si todas as prensas extratoras de azeite existentes na região. Quando a colheita chegou, ganhou muito dinheiro realugando-as e declarou ter demonstrado que os filósofos, quando que rem, também sabem como en rique cer. Se não o fazem é por que dão valor a outras coisas que lhes parecem muito mais impor tantes. Jamais saberemos como ocorreu a Tales a revolucionária ideia que deu rumos definitivos ao pensamento matemático, ou seja, a de que suas verdades devem ser justificadas, demons tradas, provadas por meio do raciocínio. Gilberto Geraldo Garbi. A Rainha das Ciências. 2a. ed. Livraria da Física. As fontes históricas da Geometria mencionam que Tales de - mons trou o seguinte teorema: Se dois ângulos são opostos pelo vértice, então, eles são congruentes. Utilizando esse teorema, você descobrirá que o valor de x na figura seguinte é: a) 16° b) 18° c) 20° d) 22° e) 24° RESOLUCÃO: 3x – 30° = 60° – 2x ⇔ 5x = 90° ⇔ x = 18° Resposta: B � Rotas aéreas são como pontes que ligam cidades, estados ou países. O mapa a seguir mostra os esta dos brasileiros e a localização de algumas capitais identificadas pelos números. Considere que a direção seguida por um avião AI que partiu de Brasília – DF, sem escalas, para Belém, no Pará, seja um segmento de reta com extre midades em DF e em 4. Siqueira. S. Brasil Regiões. Disponível em www.santiagosiqueira.pro.br Acesso em 28 jul 2009 (adaptado). Suponha que um passageiro de nome Carlos pegou um avião AII, que seguiu a direção que forma um ângulo de 135 graus no sentido horário com a rota Brasília – Belém e pousou em alguma das capitais brasileiras. Ao desembarcar, Carlos fez uma conexão e embarcou em um avião AIII, que seguiu a direção que forma um ângulo reto, no sentido anti-horário, com a direção seguida pelo avião AII ao partir de Brasília-DF. Considerando que a direção seguida por um avião é sempre dada pela semirreta com origem na cidade de partida e que passa pela cidade destino do avião, pela descrição dada, o passageiro Carlos fez uma conexão em a) Belo Horizonte, e em seguida embarcou para Curitiba. b) Belo Horizonte, e em seguida embarcou para Salvador. c) Boa Vista, e em seguida embarcou para Porto Velho. d) Goiânia, e em seguida embarcou para o Rio de Janeiro. e) Goiânia, e em seguida embarcou para Manaus. RESOLUCÃO: Conforme o trajeto apresentado no mapa acima, Carlos fez conexão em Belo Horizonte (13) e, em seguida, embarcou para Salvador (9). Resposta: B C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 36 37MATEMÁTICA 1. Nomenclatura Dadas, num plano, duas retas, r e s, e uma transversal t, obtemos oito ângulos com as designações • correspondentes: a^ e α^ ; b ^ e β ^ ; c ^ e γ^; d ^ e δ ^ • alternos externos: a^ e γ^; b ^ e δ ^ • alternos internos: c^ e α^ ; d ^ e β ^ • colaterais externos: a^ e δ ^ ; b ^ e γ^ • colaterais internos: c^ e β ^ ; d ^ e α^ 2. Retas paralelas Duas retas são paralelas se, e somente se, são co - planares com intersecção vazia ou são coincidentes. Representa-se r // s. 3. Ângulos correspondentes Duas retas paralelas distintas formam com uma trans versal ângulos correspondentes congruentes e reci procamente. 4. Ângulos alternos Duas retas paralelas distintasformam com uma trans versal ângulos alternos congruentes e reci pro - camente. 5. Ângulos colaterais Duas retas paralelas distintas formam com uma trans versal ângulos colaterais suplementares e reci - pro camente. r // s ⇔ γ β r // s ⇔ α β r // s ⇔ β + δ = 180° 3 Palavras-chave: Paralelismo • Congruentes • Suplementares C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 37 38 MATEMÁTICA � Na figura seguinte, na qual as retas r e s são paralelas, o valor de x é igual a: a) 20° b) 25° c) 30° d) 40° e) 45° Resolução Os ângulos de medidas 5x + 20° e 120° são alternos externos. Assim: 5x + 20° = 120° ⇔ 5x = 100° ⇔ ⇔ x = 20° Resposta: A � Nelson Piquet, três vezes campeão do mundo, se tornará um dos donos da equipe BMW, em 2010, junto com o suíço Peter Sauber – proprietário hoje de cerca de 20% da organização. Assim, o futuro de Nelsinho Piquet estará prati camente assegu rado na Fórmula 1. O piloto já não disputa o GP da Europa, no dia 23, em Valência, pela Renault, mas no ano que vem sua vaga estaria reservada no Mundial. Quando escreveu no twitter que poderia “quem sabe correr no seu próprio time”, há dois dias, e depois disse que estava “brin - cando”, na realidade Nelsinho falou a verdade. Nelson, seu pai, tenta dar sequência ao que sempre fez com o filho: competir em sua escuderia. Foi assim no kart, na Fórmula 3, na GP2 – Nelsinho sempre obteve sucesso – e pro - vavelmente será agora também na Fórmula 1. O Estado de São Paulo – 03/08/2009 Na pista de kart da figura seguinte, temos: — AB paralelo a — DE e também paralelo a — FG. Assim, a soma das medidas dos ângulos x e y vale: a) 140° b) 160° c) 180° d) 200° e) 220° Resolução Assim, x + 60° = 180° ⇒ ⇒ x = 120°, y = 60° + 20° = 80° e, portanto, x + y = 120° + 80° = 200° Resposta: D � (UESB-BA) – Sabendo-se que r//s e t é uma trans ver sal a r e a s, conforme a figura seguinte, é correto afirmar: a) x mede 80°, y e z são correspondentes. b) y mede 100°, x e z são suplementares. c) z mede 80°, x e y são opostos pelo vértice. d) y mede 80°, x e z são alternos externos. e) z mede 100°, y e x são alternos internos. RESOLUÇÃO: I) x = 80° (opostos pelo vértice) II) y = 80° (correspondentes) III) z + y = 180° (suplementares) Assim: z + 80° = 180° ⇔ z = 100° IV) y = x (alternos internos) Portanto: z = 100°, y e x são alternos internos. Resposta: E t 80° x r y z s Exercícios Resolvidos Exercícios Propostos C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 38 39MATEMÁTICA � Antônio Carlos levou seu filho Fernando Antônio para fazer um passeio no “Rio do Peixe” cujas margens são paralelas. No local aonde eles foram, havia uma ponte que ligava a margem r com um ilha localizada pelo ponto B e uma outra ponte ligando a ilha com o ponto C na outra margem, como mostra a figura seguinte. Se o ângulo agudo que a margem forma com — AB mede 18° e A ^ BC = 92°, então, a medida do ângulo obtuso que a margem s forma com a ponte — BC é: a) 102° b) 104° c) 106° d) 108° e) 110° RESOLUÇÃO: α + 74° = 180° ⇔ α = 106° Resposta: C � O valor de α na figura seguinte é: a) 20° b) 30° c) 40° d) 50° e) 60° RESOLUÇÃO: Assim, α = 30° Resposta: B C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 39 40 MATEMÁTICA � Na figura seguinte, onde as retas r e s são paralelas, o valor de x é a) 20° b) 25° c) 30° d) 35° e) 50° RESOLUÇÃO: 5x – 70° = 3x – 20° (alternos internos) Assim: 5x – 3x = 70° – 20° ⇔ 2x = 50° ⇔ x = 25° Resposta: B � (UNICAMP) – Para calcular a circun ferência ter res tre, o sábio Eratóstenes valeu-se da distância co nhe cida de 800 km entre as localidades de Ale xandria e Siena no Egito (A e S, respec ti vamente), situadas no mesmo meridiano terrestre. Ele sabia que, quando em Siena os raios solares caíam verticalmente, em Alexandria eles faziam um ângulo de 7,2° com a vertical. Calcule, com esses dados, a circunferência terrestre, isto é, o com primento de uma volta completa em torno da Terra. RESOLUÇÃO: Como as grandezas são diretamente proporcionais, tem-se: = ⇔ = ⇔ ⇔ C = 50 . 800 km = 40000 km Resposta: 40000 km 7,2° 0 R 7,2°A 800 km S ângulo central comprimento do arco 7,2° 800 km 360° C 7,2° –––––– 360° 800 km –––––––– C 1 –––– 50 800 km –––––––– C C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 40 41MATEMÁTICA 1. Definição Dados três pontos não colineares, A, B e C, chama- se triângulo a união dos três segmentos, AB –– , AC –– e BC –– . Simbolicamente: A união do triângulo ABC com os pontos de sua região interior é chamada região triangular. A palavra triângulo é, muitas vezes, usada com o sen tido de região trian gu lar. 2. Elementos do triângulo a) Os pontos A, B e C são os vértices do triângulo. b) Os segmentos — AB, — AC e — BC são os lados do triân - gulo. c) Os ângulos B ^ AC = ^ A, A ^ BC = ^ B e A ^ CB = ^ C são os ân gulos in ter nos do triângulo. d) Ângulo externo é o ângulo suplementar do ângulo in ter no. Na figura, α̂, ^ β e γ̂ são os ân gulos ex ternos dos vértices A, B e C, respe ctivamente. 3. Propriedades Soma dos ângulos internos A soma dos ângulos internos de qualquer triângulo é igual a 180°. Demonstração Como β ^ B , γ ^ C e ^ A + β + γ = 180°, temos: Soma dos ângulos externos Em qualquer triângulo, a soma dos ângulos exter - nos é igual a 360°. Demonstração ⇒ ⇒ ^ A + ^ B + ^ C + ^α + ^ β + ^γ = 540° ⇒ 14243 180° 4. Teorema do ângulo externo Em qualquer triângulo, cada ângulo externo é igual à soma dos ângulos internos não adjacentes. Demonstração ⇒ α^ + β ^ + γ^ = 360° ^ A + ^α = 180° ^ B + ^ β = 180° ^ C + ^γ = 180° ^ A + ^ B + ^ C = 180° ΔABC = AB –– � BC ––– � AC –– α^ = B ^ + C ^ 1 2 3 ^ A + ^α = 180° ^ A + ^ B + ^ C = 180° 4 Palavras-chave: Triângulos • Vértices • Ângulos internos • Ângulos externos C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 41 42 MATEMÁTICA � (ESPM) – Uma folha de papel determina um triângulo ABC (figura 1). Esta folha é dobrada em torno de AD, de modo que o lado AB fique contido no lado AC (figura 2), DA ^ C = 49° e AB ^ D = 60°. A medida do ângulo BC ^ D é: a) 22° b) 21° c) 20° d) 19° e) 18° Resolução I) — AD é bissetriz do ângulo B’ ^ AC ⇒ B’ ^ AD = 49° II) No triângulo AB’C, temos: B ^ CD + 49° + 49° + 60° = 180° ⇒ B ^ CD = 22° Resposta: A � Um programa de edição de imagens pos sibi - lita transfor mar figuras em outras mais com - plexas. Deseja-se cons truir uma nova figura a partir da original. A nova figura deve apresentar simetria em relação ao ponto O. Figura original A imagem que representa a nova figura é: Resolução Observe, na figura acima, que, em relação ao ponto O, o simétrico do: 1) ponto A é o ponto A’ 2) ponto B é o ponto B’ 3) ponto C é o ponto C’ 4) ponto D é o ponto D’ 5) ponto E é o ponto E’ 6) triângulo BCE é o triângulo B’C’E’ e, consequen temente, do quadrilátero OACD dado é o quadri látero OA’C’D’. Resposta: E Exercícios Resolvidos C1_2AMAT_Rose_2022 08/12/2021 13:38 Página 42 43MATEMÁTICA � Determine o valor de α na figura a seguir. RESOLUÇÃO: 3α = α + 70° ⇔ 2α = 70° ⇔ α = 35° � (MACKENZIE-SP) – Na figura, —AB é bissetriz do ângulo de vértice A. A medida de α é: a) 63° b) 63,5° c) 64° d) 64,5° e) 65° RESOLUÇÃO: Como — AB é bissetriz do ângulo C ^ AD, temos: C ^ AB = B ^ AD = x Assim: 43° + 2x = 86° x = 21,5°� ⇔ �α + x = 86° α + x = 86° e, portanto, α + 21,5° = 86° ⇔ α = 64,5° Resposta: D � Pedro Afonso pretendia fazer um bumerangue
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