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Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 1 de 25 PROVA DE MATEMÁTICA ACADEMIA DA FORÇA AÉREA (AFA) – 2018/2019 ENUNCIADOS 1) Em uma turma de 5 alunos, as notas de um teste de matemática são números inteiros tais que a média aritmética e a mediana são iguais a 5, e nenhum aluno errou todas as questões. Sabendo que esse conjunto de notas é unimodal, com moda igual a 8, então a diferença entre a maior e a menor nota é um número que é divisor de a) 14 b) 15 c) 16 d) 18 2) Seja a equação trigonométrica 3 2tg x 2 tg x tg x 2 0, com 3x 0,2 , . 2 2 Sobre a quantidade de elementos distintos do conjunto solução dessa equação, é correto afirmar que são, exatamente, a) três. b) quatro. c) cinco. d) seis. 3) Sobre a inequação 2 33x 2x x , x considerando o conjunto universo U , é INCORRETO afirmar que possui conjunto solução a) unitário se *U x | x 0 e x 2k, k . b) vazio se U 2, . c) com infinitas soluções se U x | x 2k 1, k . d) com infinitas soluções se *U x | x 2 . 4) Considere, no plano de Argand-Gauss, os números complexos A e B, sendo A x 2i, x e B 1 i. Se no produto A B tem-se Re A B Im A B , então, sobre todos os números complexos A, é correto afirmar que a) seus afixos formam uma reta. b) nenhum deles é imaginário puro. c) o que possui menor módulo é o que tem o maior argumento principal. d) existe A tal que A B . 5) O domínio mais amplo da função real f definida por 2 af x log x 3 , em que a 0,1 , é a) 2,2 b) 2,2 c) , 2 2, d) 2, 3 3,2 Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 2 de 25 6) Considere no plano cartesiano os pontos A 2,0 e B 6, 4 que são simétricos em relação à reta r. Se essa reta r determina na circunferência 2 2x y 12x 4y 32 0 uma corda que mede n unidades de comprimento, então n pertence ao intervalo a) 4,5 b) 3,4 c) 2,3 d) 1,2 7) Considere, no plano cartesiano, a figura abaixo, em que os segmentos horizontais são paralelos ao eixo Ox e os segmentos verticais são paralelos ao eixo Oy. Sabe-se que: • os comprimentos de segmentos consecutivos da poligonal, que começa na origem O 0,0 e termina em Q, formam uma progressão aritmética decrescente de razão r e primeiro termo 1a , em que 1 r 0 ; 15 • dois segmentos consecutivos da poligonal são sempre perpendiculares; • 1OA a , 2AB a , 3BC a , e, assim sucessivamente, até 16PQ a . Suponha que uma formiga parta da origem O 0,0 , e percorra a trajetória descrita pela poligonal até chegar ao ponto Q. Com base nas informações acima, analise as proposições abaixo. I. Se 1a 1 e 1 r , 16 então a distância d percorrida pela formiga até chegar ao ponto Q é tal que 1 17 d a . 2 II. Quando a formiga estiver na posição do ponto L x, y , então x 6r. III. Se 1a 1, então de A até C, a formiga percorrerá a distância d 2 3r. Quanto à veracidade das proposições, tem-se a) apenas uma delas é verdadeira. b) apenas duas são verdadeiras. c) todas são verdadeiras. d) nenhuma delas é verdadeira. Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 3 de 25 8) Para angariar fundos para a formatura, os alunos do 3º ano do CPCAR vendem bombons no horário do intervalo das aulas. Inicialmente, começaram vendendo cada bombom por R$ 4,00. Assim, perceberam que vendiam, em média, 50 bombons por dia. A partir dos conhecimentos que os alunos tinham sobre função, estimaram que para cada 5 centavos de desconto no preço de cada bombom (não podendo conceder mais que 70 descontos), seria possível vender 5 bombons a mais por dia. Considera: • p o preço de cada bombom; • n o número de bombons vendidos, em média, por dia; • x o número de reduções de 5 centavos concedidas no preço unitário de cada bombom; e • y a arrecadação diária com a venda dos bombons. Com base nessas informações, analise as proposições abaixo. (02) O gráfico que expressa n em função de p está contido no segmento AB do gráfico abaixo. (04) A maior arrecadação diária possível com a venda dos bombons, considerando os descontos de 5 centavos, ocorre quando concederem 35 descontos de 5 centavos. (08) Se forem concedidos 20 descontos de 5 centavos, serão vendidos mais de 100 bombons por dia. A soma das proposições verdadeiras é igual a a) 6 b) 10 c) 12 d) 14 9) Considere a e os polinômios 6 3 a P x x 26x 27 2 e 2A x 2x 4x a, tais que seus gráficos se intersectam em um único ponto de ordenada nula. Sabendo também que, graficamente, A x tangencia o eixo Ox, analise as afirmativas abaixo e escreva V para verdadeira e F para falsa. O gráfico de P x corta o eixo Ox em dois pontos. Os afixos das raízes de P x que possuem menor módulo formam um triângulo cujo perímetro mede 3 3 unidades de comprimento. A soma das raízes imaginárias de P x é igual a 2. A sequência correta é a) V – V – V b) V – F – F c) F – V – F d) F – V – V Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 4 de 25 10) No ano de 2017, 22 alunos da EPCAR foram premiados na Olimpíada Brasileira de Matemática das Escolas Públicas (OBMEP). Desses alunos, 14 ganharam medalhas, sendo 3 alunos do 3° esquadrão, 9 do 2° esquadrão e 2 do 1° esquadrão. Os demais receberam menção honrosa, sendo 2 alunos do 3° esquadrão, 4 do 2° esquadrão e 2 do 1° esquadrão. Para homenagear os alunos premiados, fez-se uma fotografia para ser publicada pela Nascentv em uma rede social. Admitindo-se que, na fotografia, os alunos que receberam menção honrosa ficaram agachados, sempre numa única ordem, sem alteração de posição entre eles, à frente de uma fila na qual se posicionaram os alunos medalhistas, de modo que, nesta fila: • as duas extremidades foram ocupadas somente por alunos do 2° esquadrão que receberam medalha; • os alunos do 1° esquadrão, que receberam medalha, ficaram um ao lado do outro; e • os alunos do 3° esquadrão, que receberam medalha, ficaram, também, um ao lado do outro. Marque a alternativa que contém o número de fotografias distintas possíveis que poderiam ter sido feitas. a) 72 9! b) 144 9! c) 288 9! d) 864 9! 11) Considere o sistema abaixo. 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 9 a b c 2 1 1 3 a b c 3 1 2 4 a b c Sabendo-se que a, b e c são números reais não nulos, é INCORRETO afirmar que a) a b c b) 2 2 2a b c 2 c) O determinante da matriz 2 2 2 a 1 3 0 b 4 0 0 c é igual a 1 . 6 d) 2 2 2 1 1 1 a b c é par. 12) No plano cartesiano, os focos 1F e 2F da elipse 2 2x y : 1 36 32 são pontos diametralmente opostos da circunferência e coincidem com as extremidades do eixo real de uma hipérbole equilátera . É INCORRETO afirmar que a) b) 1 2F ,F c) A,B,C,D , sendo A, B, C, D pontos distintos. d) Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 5 de 25 13) Considere as matrizes sen x 1 A 1 sen x e sen x sen x B . 1 3 Se o determinante do produto matricial AB é um número real positivo ou nulo, então os valores de x, no ciclo trigonométrico, que satisfazem essa condição estão representados em 14) Considere, no plano cartesiano abaixo, representadas as funções reais f : m, m e g : m, m v . Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 6 de 25 Nas afirmativas abaixo, escreva V para verdadeira e F para falsa. O conjunto imagem da função g é dado por Im g p, m . A função h definida por h x f x g x assume valores não negativos somente se x t,b r,0 . A função j definida por j x g x p é maior que zero para todo x m, m v . A sequência correta é a) F – F – V b) F – V – V c) V – V – F d) V – F – F 15) Pela legislação brasileira, atualmente, os ditos “Jogos de Azar” estão proibidos. Tais jogos são, na maioria das vezes, sustentados pelas perdas dos jogadores que financiam os que vão ter sorte. Esses jogos têm por condição de existência que, na diferença entre as probabilidades de sorte e azar, predomine o azar. Ainda que proibidos, bancas de alguns desses jogos são comumente encontradas em festas populares Brasil afora. Exemplo desses jogos é aquele em que o jogador tem 1 bolinha para lançar sobre uma rampa, levemente inclinada, e deverá acertar uma das “casinhas” numeradas de 1 a 6. Geralmente, o dono da banca de jogo impõe condições para que o jogador ganhe um prêmio. Suponha que uma condição de sorte seja, desconsiderando quaisquer outras influências, lançar a bolinha três vezes sucessivas de modo que, ao final dos três lançamentos, seja observado que a soma dos números das casinhas é igual a 12. Desse modo, a probabilidade de se ter sorte nesse jogo é a) menor que 3%. b) maior que 8% e menor que 10%. c) maior que 11% e menor que 13%. d) superior a 13%. 16) Um objeto de decoração foi elaborado a partir de sólidos utilizados na rotina de estudos de um estudante de matemática. Inicialmente, partiu-se de um cubo sólido de volume igual a 319683 cm . Do interior desse cubo, retirou-se, sem perda de material, um sólido formado por dois troncos de pirâmide idênticos e um prisma reto, como mostra o esquema da figura a seguir. Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 7 de 25 Sabe-se que: • as bases maiores dos troncos estão contidas em faces opostas do cubo; • as bases dos troncos são quadradas; • a diagonal da base maior de cada tronco está contida na diagonal da face do cubo que a contém e mede a sua terça parte; • a diagonal da base menor de cada tronco mede a terça parte da diagonal da base maior do tronco; e • os troncos e o prisma têm alturas iguais. Assim, o volume do objeto de decoração obtido da diferença entre o volume do cubo e o volume do sólido esquematizado na figura acima, em 3cm , é um número do intervalo a) 17200,17800 b) 17800,18400 c) 18400,19000 d) 19000,19600 Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 8 de 25 RESPOSTAS E CLASSIFICAÇÃO DAS QUESTÕES 1) a (Estatística – medidas de tendência central) 2) d (Equações trigonométrica) 3) b (Inequação produto-quociente e polinômios) 4) c (Números complexos) 5) d (Logaritmo) 6) a (Geometria analítica – circunferência e reta) 7) c (Progressão aritmética) 8) d (Função quadrática e afim) 9) a (Polinômios e números complexos) 10) d (Análise combinatória) 11) b (Sistemas lineares) 12) d (Geometria analítica – cônicas) 13) d (Inequação trigonométrica e determinantes) 14) a (Função) 15) c (Probabilidade) 16) c (Geometria espacial – tronco de pirâmide) Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 9 de 25 PROVA DE MATEMÁTICA ACADEMIA DA FORÇA AÉREA (AFA) – 2018/2019 ENUNCIADOS E RESOLUÇÕES 1) Em uma turma de 5 alunos, as notas de um teste de matemática são números inteiros tais que a média aritmética e a mediana são iguais a 5, e nenhum aluno errou todas as questões. Sabendo que esse conjunto de notas é unimodal, com moda igual a 8, então a diferença entre a maior e a menor nota é um número que é divisor de a) 14 b) 15 c) 16 d) 18 RESOLUÇÃO: a Sejam a b c d e 0 as 5 notas ordenadas, então a mediana é c 5. Se a média aritmética das notas é 5, então a b 5 d e 5 a b d e 20. 5 Para que o conjunto seja unimodal de moda 8, devemos ter a b 8. Assim, temos: 8 8 d e 20 d e 4. Como o sistema é unimodal, então d e, o que implica d 3 e e 1. Portanto, a diferença entre a maior e a menor nota é 8 1 7, que é divisor de 14. 2) Seja a equação trigonométrica 3 2tg x 2 tg x tg x 2 0, com 3x 0,2 , . 2 2 Sobre a quantidade de elementos distintos do conjunto solução dessa equação, é correto afirmar que são, exatamente, a) três. b) quatro. c) cinco. d) seis. RESOLUÇÃO: d 3 2 2 2 tg x 2 tg x tg x 2 0 tg x tg x 2 tg x 2 0 tg x 2 tg x 1 0 tg x 2 tg x 1 tg x 1 0 tg x 2 tg x 1 tg x 1 Cada uma das duas desigualdades tem duas soluções na primeira volta, então o número de elementos do conjunto solução é 6. Não é necessário explicitar as soluções para resolver esse problema, mas a seguir apresentamos as seis soluções. tg x 2 x arctg 2 x arctg 2 5 tg x 1 x x 4 4 4 3 3 7 tg x 1 x x 4 4 4 Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 10 de 25 3) Sobre a inequação 2 33x 2x x , x considerando o conjunto universo U , é INCORRETO afirmar que possui conjunto solução a) unitário se *U x | x 0 e x 2k, k . b) vazio se U 2, . c) com infinitas soluções se U x | x 2k 1, k . d) com infinitas soluções se *U x | x 2 . RESOLUÇÃO: b 2 3 3 33x 2x x 3x 2x x 0 3x 2 x 0 x 0 x x Por inspeção, observamos que x 1 é raiz de 3x 3x 2 0. Aplicando o algoritmo de Briott-Rufinni, temos: 1 1 0 3 2 1 1 2 0 23 2x 3x 2 x 1 x x 2 x 1 x 1 x 2 x 1 x 2 A inequação original é equivalente a 2 x 1 x 2 0 x 0 x 1 x 2 0 x 0 x 2 x 0 Se U , o conjunto solução é *S x | x 2 a) CORRETO, pois, nesse caso, S 2 . b) INCORRETO, pois, nesse caso, S 2 . c) CORRETO, pois nesse caso, S tem como elementos todos os números ímpares negativos e o 1. d) CORRETO, pois, nesse caso, U é igual ao próprio conjunto solução. 4) Considere, no plano de Argand-Gauss, os números complexos A e B, sendo A x 2i, x e B 1 i. Se no produto A B tem-se Re A B Im A B , então, sobre todos os números complexos A, é correto afirmar que a) seus afixos formam uma reta. b) nenhum deles é imaginário puro. c) o que possui menor módulo é o que tem o maior argumento principal. d) existe A tal que A B . RESOLUÇÃO: c A x 2i x A x 2i B 1 i B 1 i 2A B x 2i 1 i x xi 2i 2i x 2 2 x i Re A B Im A B x 2 2 x x 0 Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 11 de 25 Assim, A x 2i, onde *x . Vamos representar esses números complexos no plano de Argand-Gauss. a) INCORRETO, pois os afixos de A formam uma semirreta. b) INCORRETO, pois 2i é um possível valor de A e é imaginário puro. c) CORRETO, pois o que possui menor módulo é 2i que possui argumento principal . 2 Note que os argumentos principais dos possíveis valores de A pertencem ao intervalo 0, . 2 d) INCORRETO, pois 2 2 2A x 2 x 4 2 e 22B 1 1 2, então A B para qualquer valor de x. 5) O domínio mais amplo da função real f definida por 2 af x log x 3 , em que a 0,1 , é a) 2,2 b) 2,2 c) , 2 2, d) 2, 3 3,2 RESOLUÇÃO: d Para que a função 2 af x log x 3 esteja definida, o radicando da raiz quadrada deve ser maior ou igual a zero e o logaritmando no logaritmo deve ser positivo. A base a 0,1 já tende a condição de existência. Assim, temos: 2x 3 0 x 3 ou x 3 2 2 0 2 alog x 3 0 x 3 a 1 x 4 0 2 x 2 Fazendo a interseção dos resultados de cada uma das condições, obtemos o domínio mais amplo de f: fD 2, 3 3,2 . Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 12 de 25 6) Considere no plano cartesiano os pontos A 2,0 e B 6, 4 que são simétricos em relação à reta r. Se essa reta r determina na circunferência 2 2x y 12x 4y 32 0 uma corda que mede n unidades de comprimento, então n pertence ao intervalo a) 4,5 b) 3,4 c) 2,3 d) 1,2 RESOLUÇÃO: a Se os pontos A 2,0 e B 6, 4 são simétricos em relação à reta r, então o ponto médio de A e B está sobre r e a reta r é perpendicular à reta que passa por A e B. O ponto médio de A 2,0 e B 6, 4 é 2 6 0 4M , 4, 2 . 2 2 O coeficiente angular da reta que passa por A e B é AB 4 0 m 1. 6 2 Como a reta r é perpendicular a essa reta, então seus coeficientes angulares devem ter produto 1, o que implica que o coeficiente deve ser rm 1. Vamos obter a equação da reta r de coeficiente angular rm 1 e que passa pelo ponto M 4, 2 . y 2 1 y x 6 x y 6 0 x 4 Vamos identificar as características da circunferência 2 2x y 12x 4y 32 0. 2 2 2 2 2 2 2 2 222 x y 12x 4y 32 0 x 2 6 x 6 y 2 2 y 2 32 6 2 x 6 y 2 2 2 Assim, conclui-se que a circunferência tem centro O 6,2 e raio R 2 2. A distância do centro da circunferência à reta r é O,r 22 6 2 6 2 d 2. 21 1 Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 13 de 25 A figura anterior apresenta as informações obtidas até aqui. Aplicando o teorema de Pitágoras no triângulo retângulo DOE, temos: 2 22 2DE 2 2 2 DE 6 DE 6. Portanto, a medida da corda é n CD 2 DE 2 6 4,5 . Alternativamente, poderíamos obter o comprimento da corda CD, fazendo a interseção da reta r com a circunferência, como segue: r : y x 6 22 2 2 2x 6 y 2 8 x 6 x 6 2 8 x 14x 46 0 14 12 x 7 3 2 C C Cx 7 3 y x 6 1 3 D D Dx 7 3 y x 6 1 3 O comprimento da corda CD pode ser calculado agora usando a expressão da distância entre pontos. 2 2 2 2 n CD 7 3 7 3 1 3 1 3 2 3 2 3 2 6. 7) Considere, no plano cartesiano, a figura abaixo, em que os segmentos horizontais são paralelos ao eixo Ox e os segmentos verticais são paralelos ao eixo Oy. Sabe-se que: • os comprimentos de segmentos consecutivos da poligonal, que começa na origem O 0,0 e termina em Q, formam uma progressão aritmética decrescente de razão r e primeiro termo 1a , em que 1 r 0 ; 15 • dois segmentos consecutivos da poligonal são sempre perpendiculares; • 1OA a , 2AB a , 3BC a , e, assim sucessivamente, até 16PQ a . Suponha que uma formiga parta da origem O 0,0 , e percorra a trajetória descrita pela poligonal até chegar ao ponto Q. Com base nas informações acima, analise as proposições abaixo. Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 14 de 25 I. Se 1a 1 e 1 r , 16 então a distância d percorrida pela formiga até chegar ao ponto Q é tal que 1 17 d a . 2 II. Quando a formiga estiver na posição do ponto L x, y , então x 6r. III. Se 1a 1, então de A até C, a formiga percorrerá a distância d 2 3r. Quanto à veracidade das proposições, tem-se a) apenas uma delas é verdadeira. b) apenas duas são verdadeiras. c) todas são verdadeiras. d) nenhuma delas é verdadeira. RESOLUÇÃO: c I. VERDADEIRA A distância d percorrida pela formiga de O até Q é a soma dos termos da progressão aritmética, então 1 1616 1 a a 16 d S 8 2a 15r . 2 Se 1a 1 e 1 r , 16 então 11 17 17d 8 2 1 15 a . 16 2 2 II. VERDADEIRA L 1 3 5 7 9 11 2r 2r 2r x OA OB DE GF HI KJ a a a a a a 6r. III. VERDADEIRA A distância d percorrida pela formiga de A até C é 2 3 1 1 1d AB BC a a a r a 2r 2a 3r. Se 1a 1, então d 2 1 3r 2 3r. 8) Para angariar fundos para a formatura, os alunos do 3º ano do CPCAR vendem bombons no horário do intervalo das aulas. Inicialmente, começaram vendendo cada bombom por R$ 4,00. Assim, perceberam que vendiam, em média, 50 bombons por dia. A partir dos conhecimentos que os alunos tinham sobre função, estimaram que para cada 5 centavos de desconto no preço de cada bombom (não podendo conceder mais que 70 descontos), seria possível vender 5 bombons a mais por dia. Considera: • p o preço de cada bombom; • n o número de bombons vendidos, em média, por dia; • x o número de reduções de 5 centavos concedidas no preço unitário de cada bombom; e • y a arrecadação diária com a venda dos bombons. Com base nessas informações, analise as proposições abaixo. (02) O gráfico que expressa n em função de p está contido no segmento AB do gráfico abaixo. Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 15 de 25 (04) A maior arrecadação diária possível com a venda dos bombons, considerando osdescontos de 5 centavos, ocorre quando concederem 35 descontos de 5 centavos. (08) Se forem concedidos 20 descontos de 5 centavos, serão vendidos mais de 100 bombons por dia. A soma das proposições verdadeiras é igual a a) 6 b) 10 c) 12 d) 14 RESOLUÇÃO: d Quando são concedidos x descontos, são vendidos, em média, n 50 5x bombons por dia ao preço de p 4,00 0,05 x. A arrecadação diária com a venda de bombons é y n p 50 5x 4,00 0,05x . (02) VERDADEIRA n 50 n 50 5x x 5 x p 4,00 0,05x 4 p x 80 20p 20 n 50 80 20p n 100p 450 5 p 0,5 n 100 0,5 450 400 p 4 n 100 4 450 50 Logo, o gráfico de n em função de p é um segmento de reta que contém os pontos A e B e, portanto, coincide com o segmento AB. Note que p 4 é o preço inicial e p 0,5 4,00 0,05 70 é o preço após 70 reduções. (04) VERDADEIRA A maior arrecadação diária ocorre no vértice do trinômio o 2º grau 2y n p 50 5x 4,00 0,05x 0,25x 17,5x 200, ou seja, ocorre quando V 17,5 x x 35. 2 0,25 (08) VERDADEIRA x 20 n 50 5 20 150 100. A soma das proposições verdadeiras é 2 4 8 14. Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 16 de 25 9) Considere a e os polinômios 6 3 a P x x 26x 27 2 e 2A x 2x 4x a, tais que seus gráficos se intersectam em um único ponto de ordenada nula. Sabendo também que, graficamente, A x tangencia o eixo Ox, analise as afirmativas abaixo e escreva V para verdadeira e F para falsa. O gráfico de P x corta o eixo Ox em dois pontos. Os afixos das raízes de P x que possuem menor módulo formam um triângulo cujo perímetro mede 3 3 unidades de comprimento. A soma das raízes imaginárias de P x é igual a 2. A sequência correta é a) V – V – V b) V – F – F c) F – V – F d) F – V – V RESOLUÇÃO: a Se a função quadrática A x tangencia o eixo Ox, então seu discriminante é nulo. 24 4 2 a 0 a 2 Assim, temos: 6 3 3 3 2 2 P x x 26x 27 x 27 x 1 x 3 x 3x 9 x 1 x x 1 22 2A x 2x 4x 2 2 x 2x 1 2 x 1 Observem que P x e A x possuem uma raiz x 1 em comum, o que é coerente com o fato de seus gráficos se intersectarem em um único ponto de ordenada nula. Vamos analisar as afirmativas. V O gráfico de P x corta o eixo Ox em dois pontos. 2 2P x x 3 x 3x 9 x 1 x x 1 A equação 2x 3x 9 0 tem discriminante 33 4 1 9 27 0 e a equação 2x x 1 0 tem discriminante 21 4 1 1 3 0, então as duas equações não possuem raízes reais. Logo, o gráfico de P x corta o eixo Ox em x 3 e x 1, ou seja, dois pontos. V Os afixos das raízes de P x que possuem menor módulo formam um triângulo cujo perímetro mede 3 3 unidades de comprimento. As raízes de P x são 1, 3, 3 3 3 i 1 3 3 i 2 2 2 e 1 3 i 1 3 1 i . 2 2 2 As raízes de menor módulo são 1, 1 3 i 1cis 2 2 3 e 1 3 5 i 1cis , 2 2 3 que são raízes cúbicas de 1 e, portanto, formam um triângulo equilátero de lado 3 3 3 2 2 e perímetro 2p 3 3. V A soma das raízes imaginárias de P x é igual a 2. Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 17 de 25 A soma das raízes imaginárias de P x é 3 1 2. 1 1 10) No ano de 2017, 22 alunos da EPCAR foram premiados na Olimpíada Brasileira de Matemática das Escolas Públicas (OBMEP). Desses alunos, 14 ganharam medalhas, sendo 3 alunos do 3° esquadrão, 9 do 2° esquadrão e 2 do 1° esquadrão. Os demais receberam menção honrosa, sendo 2 alunos do 3° esquadrão, 4 do 2° esquadrão e 2 do 1° esquadrão. Para homenagear os alunos premiados, fez-se uma fotografia para ser publicada pela Nascentv em uma rede social. Admitindo-se que, na fotografia, os alunos que receberam menção honrosa ficaram agachados, sempre numa única ordem, sem alteração de posição entre eles, à frente de uma fila na qual se posicionaram os alunos medalhistas, de modo que, nesta fila: • as duas extremidades foram ocupadas somente por alunos do 2° esquadrão que receberam medalha; • os alunos do 1° esquadrão, que receberam medalha, ficaram um ao lado do outro; e • os alunos do 3° esquadrão, que receberam medalha, ficaram, também, um ao lado do outro. Marque a alternativa que contém o número de fotografias distintas possíveis que poderiam ter sido feitas. a) 72 9! b) 144 9! c) 288 9! d) 864 9! RESOLUÇÃO: d Devemos contar o número de posições possíveis para os 8 alunos medalhistas. 1°) O número de maneiras de posicionar os dois alunos do 1° esquadrão que ficarão nas duas extremidades é 9 8. . 2°) Como os alunos do 1° e 3° esquadrões devem ficar juntos, então o número de maneiras de posicionar esses dois esquadrões e os 7 alunos restantes do 2º esquadrão é 1 1 7 ! 9! (note que o 1º esquadrão e o 3º esquadrão foi cada um considerado um grupo único). 3°) Os 2 alunos do 1° esquadrão devem ser permutados entre si (2! possibilidades), assim como os 3 alunos do 3° esquadrão (3! possibilidades). Portanto, pelo princípio multiplicativo, o número de fotografias distintas possíveis é 9 8 9! 2! 3! 864 9!. 11) Considere o sistema abaixo. 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 9 a b c 2 1 1 3 a b c 3 1 2 4 a b c Sabendo-se que a, b e c são números reais não nulos, é INCORRETO afirmar que Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 18 de 25 a) a b c b) 2 2 2a b c 2 c) O determinante da matriz 2 2 2 a 1 3 0 b 4 0 0 c é igual a 1 . 6 d) 2 2 2 1 1 1 a b c é par. RESOLUÇÃO: b Sejam 2 1 A, a 2 1 B b e 2 1 C, c então o sistema 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 9 a b c 2 1 1 3 a b c 3 1 2 4 a b c é equivalente a A 2B C 9 2A B C 3 . 3A B 2C 4 Vamos escalonar no novo sistema. L2 L2 2 L1 L2 L2 3 L3 L3 3 L1 L3 L3 1 L3 L3 7 L2 A 2B C 9 A 2B C 9 2A B C 3 ~ 3B 3C 15 ~ 3A B 2C 4 7B 5C 31 A 2B C 9 A 2B C 9 B C 5 ~ B C 5 7B 5C 31 2C 4 C 2 B 5 C 5 2 3 A 9 2B C 9 2 3 2 1 Retornando a substituição de variáveis feita inicialmente, temos: 2 2 1 A 1 a 1 a 1 a 2 2 1 1 1 B 3 b b 3 3b 2 2 1 1 1 C 2 c c 2 2c a) CORRETO 1 1 1 1 a b c 1 1 3 2 3 2 que é irracional b) INCORRETO2 2 2 1 1 11a b c 1 2 3 2 6 Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 19 de 25 c) CORRETO 2 2 2 a 1 3 1 1 3 1 det 0 b 4 0 1 3 4 6 0 0 1 20 0 c Note que a matriz é uma matriz triangular superior e por isso seu determinante é igual ao produto dos elementos da diagonal principal. d) CORRETO 2 2 2 1 1 1 1 3 2 6 a b c que é par. 12) No plano cartesiano, os focos 1F e 2F da elipse 2 2x y : 1 36 32 são pontos diametralmente opostos da circunferência e coincidem com as extremidades do eixo real de uma hipérbole equilátera . É INCORRETO afirmar que a) b) 1 2F ,F c) A,B,C,D , sendo A, B, C, D pontos distintos. d) RESOLUÇÃO: d A elipse 2 2x y : 1 36 32 tem centro na origem, eixo focal horizontal, 2a 36 a 6 e 2b 32 b 4 2. A semidistância focal é dada por 2 2 2c a b 36 32 4 c 2. Os focos da elipse são, a menos da ordem, 1F 2,0 e F 2,0 . Se 1F 2,0 e F 2,0 são pontos diametralmente opostos da circunferência , então tem centro na origem e raio r 2. Como o raio r 2 da circunferência é menor que o eixo menor da elipse b 4 2, então . Se 1F 2,0 e F 2,0 coincidem com as extremidades do eixo real de uma hipérbole equilátera , então a hipérbole tem centro na origem, eixo real horizontal, semieixos real e imaginário a ' b ' 2. Como, os vértices 1F e 2F da hipérbole estão no interior da elipse, então a interseção da elipse e da hipérbole possui 4 pontos distintos. Além disso, 1F e 2F são os pontos de interseção da hipérbole e da circunferência . A figura a seguir apresenta um esboço das três curvas. Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 20 de 25 Vamos analisar as alternativas. a) CORRETO, pois . b) CORRETO, vide figura. c) CORRETO, vide figura. d) INCORRETO, pois . Bizu: Hipérbole equilátera A hipérbole equilátera e aquela que possui eixos real e imaginário de mesmo tamanho, ou seja, a b. Isso implica que suas assíntotas têm inclinação de 45 e são perpendiculares entre si. 13) Considere as matrizes sen x 1 A 1 sen x e sen x sen x B . 1 3 Se o determinante do produto matricial AB é um número real positivo ou nulo, então os valores de x, no ciclo trigonométrico, que satisfazem essa condição estão representados em Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 21 de 25 RESOLUÇÃO: d Pelo teorema de Binet, temos: 2 2 sen x 1 sen x sen x det AB det A det B 1 sen x 1 3 sen x 1 3sen x sen x 4sen x sen x 1 Mas o determinante de AB deve ser real positivo ou nulo, então 24sen x sen x 1 0 sen x 1 sen x 0 Note que usamos que 21 sen x 1 sen x 1 0. Os valores acima, representados no ciclo trigonométrico, correspondem ao ponto 0,1 e a todos os pontos do 3° e 4° quadrantes, incluindo suas extremidades, conforme figura a seguir. 14) Considere, no plano cartesiano abaixo, representadas as funções reais f : m, m e g : m, m v . Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 22 de 25 Nas afirmativas abaixo, escreva V para verdadeira e F para falsa. O conjunto imagem da função g é dado por Im g p, m . A função h definida por h x f x g x assume valores não negativos somente se x t,b r,0 . A função j definida por j x g x p é maior que zero para todo x m, m v . A sequência correta é a) F – F – V b) F – V – V c) V – V – F d) V – F – F RESOLUÇÃO: a Vamos analisar cada uma das afirmativas. F O conjunto imagem da função g é dado por Im g p, m . A abscissa x v não está no domínio de g. Isso resulta no ponto aberto v, j . No gráfico de g não há nenhum ponto de ordenada j. Portanto, a imagem da função g é p, m j . A bola fechada que aparece na ordenada j corresponde a f m j. F A função h definida por h x f x g x assume valores não negativos somente se x t,b r,0 . Para que tenhamos h x f x g x 0, devemos identificar os intervalos no gráfico em que f e g possuem o mesmo sinal ou são nulas. Assim, h x f x g x 0 x t,b r,0 n,v . V A função j definida por j x g x p é maior que zero para todo x m, m v . Para todo x em seu domínio, temos g x p, então j x g x p 0. 15) Pela legislação brasileira, atualmente, os ditos “Jogos de Azar” estão proibidos. Tais jogos são, na maioria das vezes, sustentados pelas perdas dos jogadores que financiam os que vão ter sorte. Esses jogos têm por condição de existência que, na diferença entre as probabilidades de sorte e azar, predomine o azar. Ainda que proibidos, bancas de alguns desses jogos são comumente encontradas em festas populares Brasil afora. Exemplo desses jogos é aquele em que o jogador tem 1 bolinha para lançar sobre uma rampa, levemente inclinada, e deverá acertar uma das “casinhas” numeradas de 1 a 6. Geralmente, o dono da banca de jogo impõe condições para que o jogador ganhe um prêmio. Suponha que uma condição de sorte seja, desconsiderando quaisquer outras influências, lançar a bolinha três vezes sucessivas de modo que, ao final dos três lançamentos, seja observado que a soma dos números das casinhas é igual a 12. Desse modo, a probabilidade de se ter sorte nesse jogo é a) menor que 3%. b) maior que 8% e menor que 10%. c) maior que 11% e menor que 13%. d) superior a 13%. Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 23 de 25 RESOLUÇÃO: c O número de resultados possíveis para os três lançamentos é # 6 6 6 216. Os resultados em que a soma é 12 são 1,5,6 ; 2,5,5 ; 2,4,6 ; 3,4,5 ; 3,3,6 ; 4,4,4 . Entretanto, a lista anterior desconsidera a ordem. Os resultados 1,5,6 ; 2,4,6 e 3,4,5 , com três valores distintos, podem ser obtidos de 3P 3! 6 maneiras diferentes. Os resultados 2,5,5 e 3,3,6 , com 2 valores distintos, podem ser obtidos de 1,2 3 3! P 3 1!2! maneiras diferentes. O resultado 4,4,4 , com apenas um valor, só tem uma forma de ser obtido. Assim, o número de casos favoráveis é # A 3 6 2 3 1 1 25. Portanto, a probabilidade de se ter sorte nesse jogo é # A 25 P A 11,6%, # 216 maior que 11% e menor que 13%. 16) Um objeto de decoração foi elaborado a partir de sólidos utilizados na rotina de estudos de um estudante de matemática. Inicialmente, partiu-se de um cubo sólido de volume igual a 319683 cm . Do interior desse cubo, retirou-se, sem perda de material, um sólido formado por dois troncos de pirâmide idênticose um prisma reto, como mostra o esquema da figura a seguir. Sabe-se que: • as bases maiores dos troncos estão contidas em faces opostas do cubo; • as bases dos troncos são quadradas; • a diagonal da base maior de cada tronco está contida na diagonal da face do cubo que a contém e mede a sua terça parte; • a diagonal da base menor de cada tronco mede a terça parte da diagonal da base maior do tronco; e • os troncos e o prisma têm alturas iguais. Assim, o volume do objeto de decoração obtido da diferença entre o volume do cubo e o volume do sólido esquematizado na figura acima, em 3cm , é um número do intervalo a) 17200,17800 b) 17800,18400 c) 18400,19000 d) 19000,19600 Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 24 de 25 RESOLUÇÃO: c Seja x a aresta do cubo original, então seu volume é 3V x 19683 x 27. Se a base maior do tronco de pirâmide é quadrada e sua diagonal é um terço da diagonal de face do cubo, então a aresta B da base maior do tronco é um terço da aresta do cubo, ou seja, 27 B 9. 3 A diagonal da base menor de cada tronco mede a terça parte da diagonal da base maior do tronco, então a aresta b da base menor é um terço da aresta da base maior, ou seja, B 9 b 3. 3 3 Como os troncos e o prisma têm alturas iguais, então a altura de cada um deles é um terço da aresta do cubo, ou seja, 27 9. 3 O volume do sólido da figura é a soma do dobro do volume do tronco de pirâmide com o volume do prisma. O volume do tronco de pirâmide de bases quadradas de arestas 9 e 3 e altura 9 é 2 2 2 2 tronco H 9 V B Bb b 9 9 3 3 3 81 27 9 351. 3 3 O volume de um prisma de bases quadradas de aresta 3 e altura 9 é 2 prismaV b H 3 9 81. O volume do sólido da figura é 3 fig. tronco prismaV 2 V V 2 351 81 783 cm e o volume do sólido de decoração obtido da diferença entre o volume do cubo e o volume do sólido da figura é V 19683 783 18900 18400,19000 . Bizu: Volume do tronco de pirâmide de bases paralelas Sejam B e b, respectivamente, as áreas das bases maior e menor de um tronco de pirâmide de bases paralelas e altura H. Resoluções elaboradas pelo Prof. Renato Madeira madematica.blogspot.com Página 25 de 25 As pirâmides de vértice V e bases b e B, respectivamente, são sólidos semelhantes e a razão de semelhança é k tal que 2 bk . B Seja h a altura da pirâmide de vértice V e base b, então a altura da pirâmide de vértice V e base B será h H. Considerando que as duas pirâmides são sólidos semelhantes, temos: b h k bBk h H H H. H h 1 k b B b 1 B O volume do tronco é a diferença dos volumes das duas pirâmides, então tronco V B V b 1 b 1 b V V V B H H b H 3 3B b B b H b H b B B b B B b B b 3 3B b B b H H B b B b B Bb b 3 3
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