Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
www.soexatas.com Página 1 Matemático IME Gabarito Parte I: Resposta da questão 1: [C] O terceiro termo do desenvolvimento de 8 1 1 q + será dado por 2 6 2 2 2 8 1 28 r 1 . q.r 3 .2 .7 2 q 9qq = = ⇒ = Considerando a P.G., temos 192 = 3.q n-1 ⇒ 64 = qn-1; como p q e r são inteiros, concluímos n-1 = 3 ou n-1 = 6, n-1= 2 ou n-1 = 1, pois (4) 3 = ( ± 2)6 = ( ± 8)2 = 64. Considerando a P.A., temos 192 = 3 + (n-1).r⇒ r = 189/(n-1), logo n-1 = 3 e r = 63. Logo, o segundo termo da P.A. será dado por 3 + 63 = 66. Resposta da questão 2: [A] Vamos considerar x o número de caminhos para leste e y o número de caminhos para oeste. Para que o menino fique 5 m da sua posição inicial: x – y = 5 ou y – x = 5. Vamos admitir o caso que x – y = 5 e resolver o sistema: x y 9 . x y 5 + = − = Portanto, x = 7 e y = 2, se considerássemos y –x = 5, teríamos x = 2 e y = 7. Portanto, temos duas opções: 1. uma sequência com 7 lestes e 2 oestes 2. um sequência com 7 oestes e 2 lestes O espaço amostral tem 2.2.2.2.2.2.2.2.2 = 2 9 elementos, portanto a probabilidade pedida será dada por : P = 7,2 9 9 9 6 2.P 2.4.9 9 . 2 2 2 = = Resposta da questão 3: [C] www.soexatas.com Página 2 ( ) ( ) B B A A 2 2 2 B A 2 2 2 2 2 2 2 X 7 10X ANP ~ AOB X X 10 7 y 3 10X ANP ~ AOB y y 10 3 Logo, x y 10 10x 10y 10 7 3 x y 1 9x 49y 441 0 49 9 Δ Δ Δ Δ ⇒ = ⇒ = ⇒ = ⇒ = + = + = + = ⇒ + − = Resposta da questão 4: [C] Sabendo que cb c log a log a , log b = com a, b e c reais positivos e b, c 1,≠ vem 3 2 2 3x 3 3 3 3 log 3 xlog (log x) 1 (log x) 1. x log 3x + = ⇔ + = Daí, como p p plog (m n) log m log n⋅ = + e p p p m log log m log n, n = − sendo m, n e p reais positivos e p 1,≠ temos 23 3 3 log x 1 (log x) 1. log x 1 − − + = + Fazendo 3y log x,= segue que y 1 1 (y 1)(y 1) 0 (y 1) y 1 0 y 1 y 1 y(y 1)(y 2) 0 y 0 ou y 1 ou y 2. − − + − = ⇔ − + − = + + ⇔ − + = ⇔ = = = − Desse modo, as raízes reais da equação dada são x 1, x 3= = e 1 x 9 = e, portanto, o resultado pedido é 2 2 2 1 11 3 10 [10, 15[. 9 81 + + = + ∈ Resposta da questão 5: [B] Sejam a, b e c reais positivos. I. Correta. Temos 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 a b c ab bc ca (2a 2b 2c 2ab 2bc 2ca) 2 1 [(a b) (a c) (b c) ] 0. 2 + + − − − = ⋅ + + − − − = ⋅ − + − + − ≥ www.soexatas.com Página 3 II. Correta. Segue que 3 3 2 2 2 2 2 2 2 a b a b ab a (a b) b (a b) (a b)(a b ) (a b) (a b) 0. + − − = − − − = − − = − + ≥ III. Incorreta. Fazendo a 1= e b 2,= temos 2 2 4(1 2 ) (1 2) 3 1.− ≥ − ⇔ − ≥ Absurdo. Resposta da questão 6: [B] Considere a figura. Como BM é mediana e AC 2 AM 8,= ⋅ = vem ⋅ = ⋅ + − ⇔ = ⋅ + + − ⇔ = ⋅ + + ⋅ + − 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 4 BM 2 (AB BC ) AC BM [AB (CH 4) ] 16 2 1 BM (AB CH 8 CH 16) 16. 2 Além disso, dos triângulos retângulos ABH e AHC, obtemos = + ⇔ = + 2 2 2 2 2 AB BH AH AB 16 AH e = + ⇔ = + 2 2 2 2 2 AC CH AH 64 CH AH Logo, = − 2 2 AB 80 CH , Donde = + ⋅ 2 BM 32 4 CH. Assim, como 0 CH AC< < e 32 4 CH+ ⋅ deve ser um quadrado perfeito, segue que BM 6= ou BM 7.= Por conseguinte, o resultado pedido é 7 6 13.+ = Resposta da questão 7: [C] www.soexatas.com Página 4 Temos: ∆ = = − + − = ⋅ − + − = ⋅ − ⋅ − + 2 3 4 3 2 3 2 2 1 2 3 x x x x x 1 x 3x 4x 2x x (x 3x 4x 2) x (x 1) (x 2x 2). Portanto, como − + =2x 2x 2 0 não possui raízes reais, segue que apenas x 0= e x 1= anulam .∆ Resposta da questão 8: [B] As raízes de p(x) são x1, x2 e r, e as raízes de Q(x) são x1, x2 e s. Utilizando as relações de Girard, podemos escrever: 1 2 1 2 1 2 1 2 x x r 1 r s a (1) x x s 0 x .x .r 18 3s r (2) x .x .s 12 2 + + = − ⇒ − = − + + = = − ⇒ = = − De (1) e (2), concluímos que r = –3a e s = –2ª. Sabendo que q(r) = 0, temos: (–3a) 3 + a.(–3a) 2 + 18 = 0, logo a = 1. Admitindo a = 1, temos s = –2, e, considerando q(s) = 0, temos: (–2) 3 + b(–2) + 12 = 0, logo b = 2, portanto b = 2.a. Resposta da questão 9: [B] Lembrando que cos3x = 4cos 3 x – 3.cosx, temos: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2 3 2 2 3 cos 9° 4cos 9° – 3 4cos 27° – 3 4cos 9° – 3 4cos 27° – 3 cos 9° 4cos 9° – 3cos 9° . 4cos 27° – 3 cos 27° . 4cos 27° – 3 cos 9 cos 9 4cos 27° – 3cos 27° cos(81 ) sen(9°) tg(9°) cos 9° cos 9° cos 9° = = = = = ° ° ° = = = = Resposta da questão 10: [C] Sabendo que 2 2 2f(a) a , f(b) b e f(x) x= = = e que f(x) é um polinômio do segundo grau, logo 2f(x) x= . www.soexatas.com Página 5 Resposta da questão 11: 2 7 27 a x a x 5 r a x 25 r = = + ⋅ = + ⋅ a) considerando a sequência (a2, a7, a27 ) como P.G., temos: ( )2 2 3xx 5.r x.(x 25.r) 25r 15r 0 r 0 ou r = 5 + = + ⇒ − = ⇒ = Admitindo 3x r = 5 e que a P.A. possui elementos inteiros, o valor mínimo possível para x é 5. Portanto, r = 3. b) a18 = a2 + 16.r = 5 + 16.3 = 53 Resposta da questão 12: [C] Considere a figura. Pelo Teorema de Pitágoras, é fácil ver que 2 2 2 2 0 n 0 1 1 2 n 1 nP P P P P P P P .−= + + +… Logo, como cada segmento é 1cm maior do que o anterior, vem 2 2 2 2 0 nP P 1 2 n n(n 1)(2n 1) . 6 = + + + + + = … Portanto, 2 0 24 0 24 24 (24 1) (2 24 1) P P P P 70cm. 6 ⋅ + ⋅ ⋅ + = ⇒ = Resposta da questão 13: [D] Calculando o determinante da matriz A (Teorema de Laplace na primeira linha): www.soexatas.com Página 6 1 1 3 xdet(A) 1.( 1) . x 1 0 += − = − Determinante de B é o inverso do determinante de sua inversa: 1 det(B) 3 1 3 = = − − Resolvendo a equação dada, temos: ( ) ( ) ( )t tt 1 t 1 t 1 t 2 CA P BP det CA det(P BP) det CA det(P ).det(B).det(P) det(C).det(A ) det(B) det(C).det(A) det(B) (4 x).( x) 3 x 4x 3 0 − − −= ⇒ = ⇒ = ⇒ ⇒ = ⇒ = ⇒ − − = − ⇒ ⇒ − + = Resolvendo a equação acima, temos x = 1 ou x = 3. Resposta da questão 14: a) O maior valor poderia ser 6 Se 11 22 33 31 12 23 21 32 13a a a a a a a a a 1 ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = e 31 22 13 11 23 32 12 21 33a a a a a a a a a 1⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = − O que é impossível, pois o produto das parcelas positivas é igual ao produto das parcelas negativas do determinante. Como o valor do determinante, obrigatoriamente, é um número par concluímos que o maior valor possível para o determinante é 4. Exemplo: 1 1 1 1 1 1 4 1 1 1 − = − b) considerando todos os vetores (linearmente dependentes) possíveis: (1,1,1) e (-1,-1,-1) (1,1,-1) e (-1,-1,1) (1,-1,1) e (-1,1,-1) (-1,1,1) e (1,-1,-1) Escolhendo 3 vetores C4,3 = 4 modos. Há 3! = 6 maneiras de escolher a ordem das linhas e 8 opções de se escolher ou não o simétrico. TOTAL 4 6 8 192.= ⋅ ⋅ = Logo, a probabilidade será dada por:9 192 3 P . 162 2 = = ⋅ Resposta da questão 15: [E] O piloto pode estacionar sua aeronave de 10 formas distintas, de modo que as duas vagas vizinhas estejam vazias. As outras 7 aeronaves podem ser estacionadas de = = ⋅ (7, 2) 9 9! P 36 7! 2! maneiras. Logo, pelo PFC, temos 10 36 360⋅ = casos favoráveis. Por outro lado, se ignorarmos a restrição das vagas vizinhas, as outras 7 aeronaves poderão ser estacionadas de = = ⋅ (7, 4) 11 11! P 330 7! 4! modos e, desse modo, teremos 10 330 3300⋅ = casos possíveis. Portanto, a probabilidade pedida é dada por 360 6 . 3300 55 = Resposta da questão 16: www.soexatas.com Página 7 [A] Considere a figura, em que AB a= e O é o centro do círculo circunscrito à base da pirâmide. Sabendo que a medida do apótema da base OM é dada por ⋅ + = = = ° − ⋅ ⋅ + AB a a (2 3) OM u.c., 2180 3 3 2 tg 2 12 3 3 segue que a área da base da pirâmide é igual a ⋅ + ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = +2 a (2 3) 6 AB OM 6 a 2 3a (2 3) u.a. Na figura, V é o vértice da pirâmide e � = °VMO 15 . Logo, � = ⇔ = ⋅ ° ⇔ = VO tgVMO VO OM tg15 OM a VO u.c. 2 Portanto, o volume da pirâmide é dado por − ⋅ + ⋅ = ⋅ + ⋅ + ⋅ − + = ⋅ − 3 2 3 2 31 a a 3a (2 3) 2 3 2 3 3 2 2 2 3 2 3a . 2 2 3 www.soexatas.com Página 8 Resposta da questão 17: Considerando R a medida do raio da circunferência circunscrita na face, temos: a 2.R a R sen30 = ⇒ = ° e 2 2 2 2 2 3 R 2x 2x 2 R x 2 3 = − ⋅ = − No triângulo assinalado (cinza), temos: 2 2 2 r 3 R. 5 3 3x h h 2 3 + = + ⇒ = O volume da pirâmide será dado por: 2 3 3 1 R . 3 R. 5 3 3 12.V 12.V R R 3 4 3 5 3 3 5 3. 3 + ⋅ ⋅ ⇒ = ⇒ = + + Resposta da questão 18: a) ( )2 2 2x 2xy y 0 2y− − = + ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2 2 x 2xy y 2y x y y y 2 1 x ou y 2 1 x 2 − − = − = ⇒ = − = − + Portanto, o lugar geométrico será representado por duas retas perpendiculares passando pela origem. b) Fazendo ( ) ( )y 2 1 x ax e y 2 1 x bx,= − = = − + = temos: A reta r que passa pelo ponto P(2,3) e tem coeficiente angular m será dada por: y – 3 = m(x – 2) Determinando agora os pontos de intersecção da reta r com as retas perpendiculares. www.soexatas.com Página 9 y 3 m(x 2) y ax − = − = resolvendo o sistema, temos o ponto 3 2m 3 2m A ,a a m a m − − − − y 3 m(x 2) y bx − = − = resolvendo o sistema, temos o ponto 3 2m 3 2m B ,b b m b m − − − − Calculando agora PA e PB, temos: 2 2 3 2a 3 2b PA (m 1) e PB (m 1) a m b m − − = + ⋅ = + ⋅ − − Como PA PB 17⋅ = ⇒ 2 2 2 2 2 3 2a 3 2b (m 1) (m 1) 17 a m b m (m 1) (9 6a 6b 4ab) 17 (a m) (b m) 1 2m m m 1 − − + ⋅ ⋅ + ⋅ = − − + ⋅ − − + = − ⋅ − − + + = + Resolvendo a equação acima, temos m 1, m 0 ou m 1.= = = − Portanto, as equações pedidas são y x 1, y 3 e y x 5.= + = = − + Existe também o caso da reta vertical x = 2 passando por P(2,3). ( ) x 2 A(2, 2( 2 1)) y 2 1 x = ⇒ − = − ( ) x 2 B(2, -2( 2 1)) y 2 1 x = ⇒ + = − + ( ) ( ) 2 2 PA 3 2 2 2 5 2 2 PB 3 2 2 2 5 2 2 = − + = − = + + = + verificando que PA PB 17⋅ = O que prova que x = 2 também é uma possível equação da reta pedida. Portanto, as possíveis equações da reta r são: x 2, y 3, y x 1, y x 5.= = = + = − + Resposta da questão 19: [D] A(GFH) + A(ABHFG) = 2m 3 4 2 2 22x 3 4x 3 m 3 m x 4 4 4 6 + = ⇒ = www.soexatas.com Página 10 Logo, GO = m 2 6 e FO = m 3 m 26 2 2 ⋅ = 2 2 2 2 2 2 2 x y 1 8x 24y m 0 m m 2 2 2 6 + = ⇒ + − = Resposta da questão 20: Considere a figura. Sejam F o foco da parábola, H a projeção de F sobre MQ e F' a projeção de F sobre a diretriz d. Como M pertence à parábola e MQ é paralelo ao eixo de simetria e da parábola, segue que MF MQ.= Além disso, FF' p= e � ɵRMQ RFF' 60 .≡ = ° Logo, do triângulo RFF', obtemos ɵ pFF'cosRFF' FR cos60FR FR 2p. = ⇔ = ° ⇔ = Do triângulo MRQ, vem � MQ MQcosRMQ cos60 MF FR MQ 2p MQ 2p MF. = ⇔ ° = + + ⇔ = = Assim, MR 4p= e, portanto, � QR QRsenRMQ sen60 4pMR QR 2p 3. = ⇔ ° = ⇔ = O resultado pedido é 2p 4p 2p 3 2p(3 3).+ + = + Resposta da questão 21: 3 2 b 3 2 b b b x ax a x x ax x a 0 2 2 − = − ⇒ − + − = ( ) ( )1 2 3x x x 1 1 1+ + = − − = 1 2 1 3 2 3x .x x .x x .x b 2+ + = ( )b b1 2 3x x x a 1 a= − − = www.soexatas.com Página 11 2 2 2 2 1 2 3 1 2 3 1 2 1 3 2 3(x x x ) x x x 2.(x .x x .x x .x )+ + = + + + + + ( )2 2 2 21 2 3 2 2 2 2 1 2 3 a x x x 2 b 2 a b x x x − = + + + ⋅ − = + + a 2 – b = 2 2 21 2 3x x x+ + Logo, ( ) 2 2 2 2 2 1 2 3 b x x x b a b b a 2 a 1 2 3 1 2 3 a alog x x x x x x log [a .a ] b.log a a .b + + − + + = = = Resposta da questão 22: [A] 2 2 5 log(3 2) log3 log2 2log3 log2 x 2y log 18= 10log5 log10 log2 1 x log 2 ⋅ + + + = = = − − Resposta da questão 23: [C] n = número de alunos x é o número de alunos que se matricularam em 4 disciplinas n x− é o número de alunos que se matricularam em 3 disciplinas (cada aluno foi matriculado em 3 disciplinas no mínimo) ( )4x 3 n x 20+ ⋅ − = (total de matrículas) Logo, x 20 3n= − . Sabemos que 6 alunos estão em A, ou seja, 6 é o número mínimo de alunos. Logo, x 20 3 6 2= − ⋅ = . Resposta da questão 24: [C] ( ) ( ) 3 2 2 2 2 5x – 3x – 60x 36 0. x 5x 3 12 5x 3 0 (5x 3)(x 12) 0 5x 3 0 x 3 / 5 ou x 12 0 x 12 + = − − − = − − = − = ⇒ = − = ⇒ ± Considerando n = 12, temos 10 n 15≤ < . Resposta da questão 25: Questão anulada no gabarito oficial. A questão foi anulada, pois o polinômio dado apresenta apenas uma raiz real, como mostra o cálculo abaixo. Utilizando o teorema das raízes racionais, percebemos que 1 é raiz da e equação, pois: 6.1 3 – 5.1 2 + 2.1 – 3 = 0 Aplicando, agora, o teorema de Briot-Ruffini, podemos fatorar a equação: www.soexatas.com Página 12 (x – 1).(6x 2 + x + 3) = 0 x – 1 = 0 ou 6x 2 + x + 3 = 0 Na segunda equação 71∆ = − (a equação possui duas raízes complexas) Portanto, não é possível que as três raízes da equação polinomial sejam arestas de um paralelepípedo. Resposta da questão 26: [C] Como arcsen : [ 1, 1] , , 2 2 π π − → vem arcsen x , arcseny 2 2 2 2 π π π π − ≤ ≤ − ≤ ≤ e arcsenz . 2 2 π π − ≤ ≤ Logo, sendo 3 arcsen x arcseny arcsenz , 2 π + + = concluímos que arcsen x arcsen y arcsenz . 2 π = = = Daí, x y z 1= = = e, portanto, 100 100 100 100 100 100 101 101 101 101 101 101 9 9 x y z 1 1 1 x y z 1 1 1 0. + + − = + + − + + + + = Resposta da questão 27: [D] www.soexatas.com Página 13 ( ) y sen70 cos50 sen260 cos280 y sen70 cos50 ( sen10 cos80 ) sen120 sen20 cos90 cos70 y 2 2 sen120 cos90 sen20 cos70 y2 3 0 0 2y 2 3 y 4 = ° ° + ° ° = ° ° + − ° ° + − = + + + − = + + = = � � � � � � � � Resposta da questão 28: a) ( ) 13sec x m 3 cos x – 3 senx 3 cosx 3 senx cosx + = + ⋅ ( ) 2 2 2 3 sec x m 3 3m tgx 3 3 tgx 3. 1 tg x – (3m 3) tgx m 3 3 0 3 tg x – (3m 3) tgx m 3 0 ⋅ + ⋅ − ⋅ = + ⋅ + − ⋅ + ⋅ − = ⋅ − ⋅ + = Portanto, tgx m e tgx 3 3= = Logo, x arctg(m) k. ou x = k. , com k Z 6 π π π= + + ∈ b) tg m e tg 3 3α β= = Logo, 30α = ° , então 180 105 30 45α = ° − ° − ° = ° . Logo, m = 1. Resposta da questão 29: [A] Sabendo que a.b = S, temos: No triângulo ACD: h = a.tg60° ( I ) No triângulo ACB: h = b.tg30° ( II ) Fazendo ( I ).( II ), temos: h 2 = a.b.tg30°.tg60° www.soexatas.com Página 14 h 2 = S.1 h S= Calculando agora o volume da pirâmide, temos: S h S S V . 3 3 ⋅ ⋅ = = Resposta da questão 30: Vamos inicialmente eliminar o termo x.y da equação. B 10 3 tg2 3 30 A C 1 11 θ θ − = = = ⇒ = ° − − Utilizando rotação de eixos, temos: 3 1 1 3 x x ' y ' e y x ' y ' 2 2 2 2 = ⋅ − ⋅ = ⋅ + ⋅ Substituindo os valores de x e y acima na equação, temos: 2 2 2 216x ' 64y ' 64 x ' y ' 1 4 0 1 − −+ + ⇒ == (hipérbole) Onde a = 2, b = 1 e 2 2c 2 1 5= + = Logo, a excentricidade será dada por c 5 e . a 2 = = Resposta da questão 31: [A] 2 2 2BC 3 4 BC 5cm= ⇒+ = 1 2A A+ é a área da região que se obtém subtraindo a área do triângulo ABC da área do semicírculo de diâmetro BC. 3A é a área do semicírculo de diâmetro 3cm e 4A é a área do semicírculo de diâmetro 4cm. 3 4 1 2A A A A(A )−= + + que é a área pedida. Logo: 2 2 2 3 4 5 4 32 2 2 A 6 2 2 2 2 π π π ⋅ = + − − = Resposta da questão 32: [D] arccotg(1 x) a + = e arctg(x) b,= temos sen a cos b= + ou sen a cos b= − www.soexatas.com Página 15 ou seja, cotg a tg b= ou cotg a tg b= − logo, x + 1 = x ou x + 1 = – x x + 1 = x (não possui solução) x+1 = – x 2x = – 1 x = – 1/2 Resposta da questão 33: [C] Como 2 2 2 2 n (2n 1) (2n 1)1 3 5 (2n 1) , 3 ⋅ + ⋅ − + + + + − =… segue que para n = 40, obtemos 2 2 2 2 40 (2 40 1) (2 40 1)1 3 5 79 3 40 81 79 3 85320. ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ − + + + + = ⋅ ⋅ = = … Portanto, 4 480000 S 90000 8 10 S 9 10 .≤ < ⇔ × ≤ < × Resposta da questão 34: [E] Uma função : A Bϕ → é injetora se, e somente se, para quaisquer 1 2x , x A,∈ tem-se 1 2 1 2(x ) (x ) x x .ϕ = ϕ ⇒ = Portanto, a condição necessária para que f(g(x)) f(h(x))= implique em =g(x) h(x) é que f seja injetora. Resposta da questão 35: [D] Temos n 3 n 1 0 6 f(x) 2f(x) 4f(x) 2 f(x) 9 4 12 36 43 2 4 | f(x) | 1 9 3 9 1 | f(x) | 9 2 1 3 | f(x) | 3 | 3 log(x) | 3 3 3 log(x) 3 0 log(x) 6 10 x 10 . − − + + +…+ +…≤ ⇔ + + + ≤ ⇔ ≤ ⇔ − ≤ ⇔ − ≤ ⇔ − ≤ − ≤ ⇔ ≤ ≤ ⇔ ≤ ≤ … www.soexatas.com Página 16 Resposta da questão 36: Considerando , e , temos o seguinte sistema: Aplicando a regra de Cramer para a resolução do sistema, temos: Concluímos então que: , e O que não dá solução, pois (impossível) Logo, o sistema terá solução se for indeterminado (D = 0), ou seja: Resposta da questão 37: [E] Considere a figura. tgy tgz tgx a tgx.tgy tgx.tgz a.tgy.tgz a 1 tgy.tgz tgz tgx tgy b tgx.tgy btgx.tgz tgy.tgz b 1 tgz.tgx tgx tgy tgz c ctgx.tgy tgx.tgz .tgy.tgz c 1 tgx.tgy − = ⇔ − − = + − = ⇔ − − + = + − = ⇔ − + − = + tgx tgy m⋅ = tgx tgz n⋅ = tgy tgz p⋅ = m n a.p a m bn p b cm n p c − + = − − + = − + − = m n p 1 a 1 D 1 1 b (a b c abc) c 1 1 a a 1 D b 1 b (a b c abc) c 1 1 1 a 1 D 1 b b (a b c abc) c c 1 1 a a D 1 1 b (a b c abc) c 1 c − − = − − = − + + + − − − − = − = + + + − − = − − = + + + − − = − = + + + − − tgx tgy m 1⋅ = = − tgx tgz n 1⋅ = = − tgy tgz p 1⋅ = = − 2 2 2m n p=tg x tg y tg z 1⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = − a b c a b c 0+ + + ⋅ ⋅ = www.soexatas.com Página 17 Temos 4 escolhas para a cor do quadrado A e 3 para a cor do quadrado B. Se a cor do quadrado C for igual à cor do quadrado B, então teremos uma escolha para o quadrado C e, portanto, 3 escolhas para o quadrado D. Por outro lado, se a cor do quadrado C for diferente da cor do quadrado B, então teremos 2 escolhas para C e, por conseguinte, 2 escolhas também para D. Dessa forma, podemos colorir o quadrado, de modo que não existam dois quadrados menores, com um lado comum, pintados da mesma cor, de 4 3 1 3 4 3 2 2 36 48 84⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ = + = maneiras. Portanto, sabendo que é possível pintar o quadrado de 44 256= formas, utilizando as quatro cores disponíveis, segue que a probabilidade pedida é igual a 84 43 1 . 256 64 − = Resposta da questão 38: Como a área da superfície lateral é duas vezes a área da base temos: 2 2.h2 4 .h 0 0 (não convém) ou = h 2 = ⋅ ⇔ − = ⇔ = ℓ ℓ ℓ ℓ ℓ ℓ QP / /AM e QM = AM = . 2 Logo, AMPQ é um paralelogramo com AQ // MP. ℓ A determinação do ângulo de medida θ pedido no exercício. ( ) 2 2 2 5 5No SDC temos: SC SC e cos = 2 2 5 Δ α = + ⇔ = ℓ ℓ ℓ Determinando a medida PD no triângulo PDC através do teorema dos cossenos: 2 2 25 5 5 13PD 2 PD MB 4 4 5 4 = + − ⋅ ⋅ ⇔ = = ℓ ℓ ℓ ℓ ℓ Aplicando o teorema de Pitágoras no triângulo AMD, temos MD = 5 2 ℓ . www.soexatas.com Página 18 Aplicando novamente o teorema dos cossenos no triângulo PMD, temos: 2 2 2 5 13 13 13 13 3 2 cos cos 2 4 4 4 4 13 θ θ = + − ⋅ ⋅ ⋅ ⇔ = ℓ ℓ ℓ ℓ ℓ . Resposta da questão 39: [E] Considere a figura, com G sendo o baricentro do triângulo ABC. Pelo Teorema de Pappus-Guldin, segue que a área S da superfície gerada pela rotação do triângulo ABC em torno da reta r é dada por S x 2p,θ= ⋅ ⋅ em que θ é o ângulo de rotação, x GH= e 2p é o perímetro do triângulo. Portanto, o resultado pedido é 3S 2 3 3 2 36 cm .π π= ⋅ ⋅ ⋅ = Resposta da questão 40: [A] www.soexatas.com Página 19 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 c 2 c a 2(I) a c a b (II). De (I) e (II), temos: a = b, logo a equação da hipérbole será x y a . Substituindo o ponto ( 5,1) na equação acima, temos: 5 1 a a 4. Logo, a equação da hipérbole será dada p = ⇒ = ⋅ = + − = − = ⇒ = 2 2or: x y 4.− = A equação da reta pedida é da forma y = 2x + k, já que é paralela à reta y = 2x. Considerando o sistema 2 2x y 4 (I) y 2x k (II) − = = + e substituindo (II) em (I), encontraremos a seguinte equação: 3x 2 + 4kx + k 2 – 4 = 0 que deverá ter o discriminante igual a zero, já que a reta deve ser tangente à circunferência. ( ) ( )2 2 2 2 2 4k 4 3 k 4 0 16k 12K 48 0 4K 48 0 K 2 3. − ⋅ + = − − = − = = ± Considerando k = 2 3 e multiplicando a equação + y 2x 2 3= + por 3 temos a equação 3y 2 3x 6= + apresentada alternativa [A]. Resposta da questão 41: [D]Considere a figura. Como r é tangente à elipse, segue que � �PMF QMH' .α≡ = Além disso, sendo r s,� vem � �OHF OH'M .α≡ = Aplicando a Lei dos Senos nos triângulos OFH e OF'H', e sabendo que OF OF',= obtemos OF FH sen 2 sen sen sen OF α α β β = ⇔ = www.soexatas.com Página 20 e OF' F'H' sen F'H' . sen(180 ) sen sen OF' α α β β = ⇔ = ° − Portanto, segue de imediato que F'H' 2cm.= Resposta da questão 42: [D] Resposta da questão 43: [D] Área do triângulo: A A = 36(36 26)(36 28)(36 18) 72 10− − − = 36.r 72 10 r 2 10 = = Aplicando o teorema de Pitágoras, temos: ( )22 2AO 8 2 10 AO 64 40 AO 104 = + = + = Resposta da questão 44: [D] r s t v r t r t I) 1 1 (Verdadeiro) s v s v s v r t r s t v s v r t II) 1 1 (Verdadeiro) r s t v r t r t s v r r t r t III) rs rv rs st rv st (Verdadeiro) s s v s v r t r t 1 1 v IV) 1 (Pode não ser verdadeiro) s v s v s + + < ⇔ + < + ⇔ < + + < ⇔ > ⇔ + > + ⇔ < + + + < ⇔ + < + ⇔ < ⇔ < + + + < ⇔ < ⇔ < www.soexatas.com Página 21 Sejam ,α β e γ as raízes de p. Pelas Relações de Girard, obtemos: 0 0, 1 α β γ+ + = − = n a n a 1 αβ αγ βγ+ + = = ℓ ℓ e b be e . 1 αβλ = − = − Logo, sabendo que 3 3 3 3( ) 3( )( ) 3 ,α β γ α β γ α β γ αβ αγ βγ αβγ+ + = + + − + + + + + vem 3 3 3 3 b b0 3 0 n a 3 ( e ) 3e .α β γ+ + = − ⋅ ⋅ + ⋅ − = −ℓ Portanto, como be 0> para todo número real, segue que a soma dos cubos das raízes de p depende apenas de b e é negativa. Observação: Todo número real positivo é diferente de zero. Resposta da questão 45: o o y x ( 6 2) x y 2sen15 sen30 + = ⇔ = ⋅ ( )o ò y x 6 2 sen . cos sen 2 2sen 135 3 tg 3 logo =30 α α α α α α = ⇔ = ⋅ ⇔ − ⇔ = www.soexatas.com Página 22 a 2 = (y.cos15 o ) 2 + (y.cos30 o ) 2 -2.y.cos15 o .y.cos30 o .cos45º a = y 2 2 o y. 2OB y.sen30 2 2 = = DC’= y.sen15 o = ( )y. 6 2 4 − 2 2 o 2 o o6 2 6 2b (y.sen30 ) y 2ysen30 y cos135 4 4 ( 3 1) b y 2 + + = + − ⋅ + = ⋅ Calculando o perímetro pedido temos: www.soexatas.com Página 23 P = 2.( a + b) ( ) 2 3 3 P 2.y 2 2 2x P 6 2 P x. 2 3 1 + = + = + = + − Resposta da questão 46: Lembrando que, Concluímos que e que Percebemos, então que devemos calcular o seguinte produtório: Multiplicando e dividindo o produtório por e utilizando por várias vezes a relação , temos que: Resposta da questão 47: É periódica. Para a = 0 f(x) = 1 2 + {f(x) - [f(x)] 2 } e f(x + a) = 1 2 + {f(x) - [f(x)] 2 } Resposta da questão 48: (2b - 3a + 1)/(5b - 5a + 5) Gabarito Parte II: Resposta da questão 1: [D] Temos: 1 1 1 1 a cos 30 2 2 2 6 = + = ° π a 1 1 cos cosa 2 2 2 = + 2 1 1 1 1 1 a cos 2 2 2 2 2 2 6 = + + = ⋅ π 3 2 1 1 1 1 1 1 1 a cos 2 2 2 2 2 2 2 2 6 = + + + = ⋅ π 20 k 1 19 18 17 0 k 1 1 cos . cos cos cos cos 6 2 2 6 2 6 2 6 2 6−= = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ∏ π π π π π 19 sen 6.2 π sen2 sen .cos 2 = α α α 20 k 1 21 k 1 19 1 3 cos . 6 2 2 .sen 6 2 − = = ⋅ ∏ π π www.soexatas.com Página 24 = + − = − + − − − = + − − = + + + 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 a z ib(1 ib) abi b (1 b 2bi) abi(1 b 2bi) b (1 b ) 2ab ab(b 1)i . b (1 b ) b (1 b ) Sabendo que = −πargz , temos =Im(z) 0. Logo, como a,b 0,> concluímos que b 1.= Portanto, dado | z | 1,= vem: − − = ⇔ = + ⇒ = 2 2 2 2 2ab 2a 1 1 4b (1 b ) a 2. Resposta da questão 2: [C] Temos: ∆ = = − + − = ⋅ − + − = ⋅ − ⋅ − + 2 3 4 3 2 3 2 2 1 2 3 x x x x x 1 x 3x 4x 2x x (x 3x 4x 2) x (x 1) (x 2x 2). Portanto, como − + =2x 2x 2 0 não possui raízes reais, segue que apenas x 0= e x 1= anulam .∆ Resposta da questão 3: [B] Sabendo que 1, w e 2w são as raízes cúbicas da unidade, com = °w cis120 e = °2w cis240 , vem − = − = − + − = ⋅ − = ⋅ ° − ° = ⋅ − = − 6 3 2 2 3 2 2 2 2 2 (1 w) [(1 w) ] (1 3w 3w w ) 9 (w w) 9 (cis240 cis120 ) 9 ( i 3) 27. Portanto, − ∈ − −27 ( 30, 10]. www.soexatas.com Página 25 Resposta da questão 4: 3 3 3 2 2 3 3 3 3 2 2 3 2 2 2 2 33 2 23 6 z (a bi) a 3.a .bi 3.a(bi) (bi) z a b .i 3a bi 3ab z 3 3ab (3a b 3).i 3a bi 3ab z 3 3i z 3 3i z 3 3 18 = + = + + + = − + − = + − − + − = + ⇒ = + ⇒ = + = Resposta da questão 5: Temos x a b c a x c b f(x) b c x a c b a x x a b c a b c a x c b x c b b c x a c x a c b a x b a x 1 a b c 1 x c b (x a b c) 1 c x a 1 b a x x a c b b c (x a b c) c a x b a c b a a b x c x a c b c b b c (x a b c) c a x b x b a c b a a b a b x c x a c b c b b c (x a b c) c a = + + + + + + = + + + + + + = + + + − − − = + + + − − − − − − − + − − − = + + + − + − − − − + − − − − + − − − = + + + − 2 2 x b x b a c 0 a b x c 1 c b b c (x a b c)(x a b c) 1 x b a c 0 a b x c x b c b a c b c (x a b c)(x a b c) a b x c x c a b (x a b c)(x a b c) a b x c (x a b c)(x a b c)[(x c) (a b) ] (x a b c)(x a b c)(x a b c)(x a b c). + − − − − − − − = + + + − − + − − − − − − + − − + = + + + − − + − − − − = + + + − − + − − = + + + − − + − − − = + + + − − + − + − + − − Portanto, os zeros de f são a b c, a b c, a b c− − − + − − + e a b c.− + + Resposta da questão 6: [A] O ponto (8,3) pertence à curva, pois 8 2 + 4y 2 – 100 = 0. www.soexatas.com Página 26 Derivando implicitamente a função, temos: 2x + 8y.y’ = 0, então y’ = –x/4y; logo, o coeficiente angular da reta tangente será dado por: m = –8/4.3, ou seja m = –2/3. A equação da reta que passa por (8,3) e tem coeficiente angular m = 2/3 é dada por: 2 y 3 (x 8) 2x 3y 25 0. 3 − = − − ⇔ + − = Resposta da questão 7: Questão anulada no gabarito oficial. 227209 7 13 23= ⋅ ⋅ , assim n! não pode ter o fator 213 para fazer parte de G. n! deve ser menor que 26! , que possui o fator 213 . Portanto, { }G 0!,1!,2!,3!,4!,5! 22!,23!,24!,25!= … . Ou seja, 26 elementos. Questão não possui resposta correta. Resposta da questão 8: Como 9 (2r 3s) 2 (9r 5s) 17s,⋅ + = ⋅ + + e 17 não é divisor nem de 9 e nem de 2, segue que 17 é divisor de (2r 3s)+ se, e somente se, for divisor de (9r 5s).+ Resposta da questão 9: 1 2 1 2Devemos provar que se x S S , x P e x P :∈ ∩ ∈ ∈ 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 2 1 2 1 1 1 1 2 x S S , como S S P P , então x P ou x P . Se x P , então x S P . Como S P P , temos x P e x P . Se x P , então x S P2. Como S P2 P , temos x P e x P . ∈ ∩ ∩ ⊂ ∪ ∈ ∈ ∈ ∈ ∩ ∩ ⊂ ∈ ∈ ∈ ∈ ∩ ∩ ⊂ ∈ ∈ Logo, ( ) ( )1 2 1 2S S P P∩ ⊂ ∩ . Resposta da questão 10: Temos os seguintes resultados possíveis: (1,1 2) ------------------------------------------------ 23 3! P 3 2! = = (1,2,3) ------------------------------------------------P3= 3! = 6 (1,3,4)------------------------------------------------P3 = 3! = 6 (2,2,4)------------------------------------------------ 23 3! P 3 2! = = (1,4,5)------------------------------------------------- P3 = 3! = 6 (2,3,5)---------------------------------------------------P3 = 3! = 6 (1,5,6)------------------------------------------------- P3 = 3! = 6 (2,4,6)--------------------------------------------------P3 = 3! = 6 (3,3,6) ------------------------------------------------- 23 3! P 3 2! = = Total = 3.3 + 6.6 = 45. www.soexatas.com Página 27 Logo, a probabilidade será P = 45 5 6.6.6 24 = . Resposta da questão 11: [E] Temos 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 3 1 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 3 1 2 3 3 1 (1 i)x ix ix 0 (1 i)x ix ix 0 2ix x x Z 2ix x x Z (2i 2)x ix ix 0 ( 1 3i)x 0 L ' L L (1 i)x ix ix 0 2ix x x Z ( 1 3i)x 0 ix ix 0 x x Z x 0 x x Z 2x x 0 + − + = + − + = − − = − − = − + − = − + = ↔ + + − + = − − = − + = − + = − − = = = = − = ∼ ∼ ∼ ∼ . Escrevendo Z sob a forma Z (cos isen ),= ρ θ + θ segue que θ deve ser igual a 180° para que 3x seja um número real positivo. Resposta da questão 12: a) Temos 1 1.α β α β⋅ = ⇒ ⋅ = Logo: 1α ≤ ou 1β ≤ Considere x y Eα ω= + ∈ , então: x y 1ω+ ≤ 22 y 3 x y i 1 2 2 y 3 x y 1 (equação I) 2 2 ⇒ − + ≤ ⇒ − + ≤ Temos que 2 y x 0 2 − ≥ então: 2 22 2 22 y 3 3 x x x 2 2 2 y 3 3 x x x (equação II) 2 2 2 − + − ≥ − − + − ≥ − A partir das equações I e II, temos: 22 3 y 3 y x y 1. 2 2 2 ≤ − + ≤ www.soexatas.com Página 28 Portanto, 3 y 1. 2 ≤ Se y Z∈ , então: y = -1 ou y = 0 ou y = 1 Se y = 0, então: x = -1 ou x = 1 Portanto, Para y = 0 temos: x 1 ou x 1 = − = Para y = 1 temos: 2 22 2 2 x x 1 0 x Z 1 3 x 1 x x 1 1 ou 2 2 x x 1 1 x 0 ou x 1 − + = ⇒ ∉ + + ≤ ⇒ − + ≤ ⇒ − + = ⇒ = = Para y = -1 temos: 2 22 2 2 x x 1 0 x Z 1 3 x 1 x x 1 1 ou 2 2 x x 1 1 x 0 ou x 1 − + = ⇒ ∉ + + ≤ ⇒ − + ≤ ⇒ − + = ⇒ = = − Logo se obtém: { }U 1, 1, , ,1 , 1ω ω ω ω= − − + − − b) Para x = 2 e y = 1, temos: 2 Yω∈ Para x = 1 e y = -1, temos: 1 1 Yω− ∈ Resposta da questão 13: [C] Aplicando o teorema de Laplace na primeira coluna, obtemos: 1 1 1 2 n n 1 n n 1 n 1 n n 1 3 0 0 ... 0 0 1 1 1 ... 1 1 1 3 0 ... 0 0 1 3 0 ... 0 0 0 1 3 ... 0 0 0 1 3 ... 0 0 1.( 1) . ( 1).( 1) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 0 0 0 ... 3 0 0 0 0 ... 3 0 0 0 0 ... 1 3 0 0 0 ... 1 3 3 3 Δ Δ Δ Δ Δ + + − − − − − − − − = − + − − − − = + − = Logo: www.soexatas.com Página 29 1 2 1 2 3 2 3 4 3 9 10 9 9 10 1 10 10 3 3 3 ................... 3 3.(3 1) 3 1 1 29523 29524 ∆ − ∆ = ∆ − ∆ = ∆ − ∆ = ∆ − ∆ = − ∆ − ∆ = − ∆ − = ∆ = Resposta da questão 14: Seja 2 2 2 2 2 2 y z xy xz M xy x z yz . xz yz x y + = + + Considere p a b N a q c b c r = uma matriz simétrica tal que 2N M= com { }x,y,z,a,b,c N.⊂ Considerando que: Traço de uma matriz é a soma dos elementos de sua diagonal principal, então, p 0 p q r 0 q 0 r 0 = + + = ⇒ = = . Portanto, 0 a b N a 0 c b c 0 = Dado que de 2N M= , temos: 2 2 2 2 2 2 y z xy xz0 a b 0 a b a 0 c a 0 c xy x z yz b c 0 b c 0 xz yz x y + × = + ⇒ + 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 a b bc ac y z xy xz a z bc a c ab xy x z yz b y c xac ab b c xz yz x y + + = + = + ⇒ = =+ + Logo, 2N M= e a matriz N é uma matriz simétrica como queríamos demonstrar. Resposta da questão 15: P n = (q + 12).(q – 12), ou seja, p a . p n-a = (q - 12).(q + 12) Temos, p a = q – 12 e p n – a = q + 12 ( n - a > a ) Subtraindo as equações acima temos: (p n-a - P a ) = 24 P a .(p n-2a - 1 ) = 2 3 .3 Temos as seguintes possibilidades Se p = 2 e a = 1 2 n-2 – 1 = 12 (n não é inteiro) ⇒ www.soexatas.com Página 30 Se p = 2 e a = 2 2 n-4 – 1 = 6 (n não é inteiro) Se p = 2 e a = 3 2 n-4 – 1 = 3 n = 8 e q = 20 Se p = 3 e a = 1 3 n-2 – 1 = 2 3 n = 4 e q = 15 Se a = 0, q – 12 = 12 q = 13, p = 5 e n = 2. Logo, os possíveis valores de (n, p, q) são (8, 2, 20) ou (4, 3, 15) ou (2, 5, 13). Resposta da questão 16: [C] (1, 2, 3, 4, ..., 998, 999) Divisíveis por 6: (6 ⋅ 1, 6 ⋅ 2, 6 ⋅ 3, ..., 6 ⋅ 166). Total: 166. Divisíveis por 8: (8 ⋅ 1, 8 ⋅ 2, 8 ⋅ 3, ..., 8 ⋅ 124). Total: 124. Divisíveis por 6 e 8: (24 ⋅ 1, 24 ⋅ 2, 24 ⋅ 3, ..., 24 ⋅ 41). Total: 41. Divisíveis por 6 ou 8: 166 + 124 – 41 = 249. Números inteiros positivos, menores que 1000, que não são divisíveis por 6 ou por 8: 999 – 249 = 750. ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒
Compartilhar