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Prova nível S (Student) 3a série Ensino Médio Problemas de 3 pontos Questão 1 A bandeira de Cangurulândia é um retângulo dividido em três retângulos iguais, conforme figura. Qual é a razão entre as medidas dos lados do retângulo branco? (A) 1 : 2 (B) 2 : 3 (C) 2 : 5 (D) 3 : 7 (E) 4 : 9 1. Resposta: Alternativa A Como os três retângulos são iguais, vemos imediatamente que o comprimento de um deles é a soma das larguras dos outros dois. Como as larguras são iguais, o comprimento é o dobro da largu- ra em cada um dos três retângulos. Logo a razão largura : comprimento do retângulo branco é 1 : 2. Questão 2 Os números 1, 2, 3 e 4 são escritos um em cada casa da tabela 2 × 2 ao lado. Em seguida, são calculadas as somas dos números em cada linha e cada coluna. Uma dessas somas é 4 e outra é 5. Quais são as duas outras somas? (A) 6 e 6 (B) 3 e 5 (C) 4 e 5 (D) 4 e 6 (E) 5 e 6 2. Resposta: Alternativa E Há duas somas para as linhas e duas para as colunas. As duas somas das linhas totalizam 1 + 2 + 3 + 4 = 10 e o mesmo acontece para as duas somas das colunas. Assim, as quatro somas totalizam 10 + 10 = 20. Como uma dessas somas é 4 e a outra é 5, as duas outras somas são o total menos essas duas, ou seja, 20 – 4 – 5 = 11. Entre as alternativas, os dois números que somam 11 são 5 e 6. Questão 3 As figuras a seguir mostram cinco retângulos iguais, pintados de maneiras diferentes. Em qual deles a parte cinza tem a maior área? (A) (B) (C) (D) (E) 3. Resposta: Alternativa E Em (A), as duas áreas são iguais, pois a linha divisória é uma diagonal do retângulo. Em (B), os dois triângulos cinza têm a mesma altura igual ao comprimento do retângulo e suas bases têm soma igual a um dos lados do retângulo. Logo, suas áreas somadas totalizam metade da área do retângulo. Assim, a parte cinza tem mesma área que a parte branca. Em (C) ocorre o mesmo, só que agora são cinco triângulos cujas bases somam o mesmo que um lado do retângulo. Em (D) as bases dos triângulos cinza somam menos do que o lado do retângulo, logo a área da parte cinza é menor do a área da parte branca. Ou seja, é menor do que a metade da área do retângulo. Em (E) há três triângulos e um retângulo cujas bases somadas dão a base do retângulo. Se todas as figuras em cinza fossem triângulos, a soma de suas áreas seria a metade da área do retângulo, mas com o retângulo cinza no lugar de um triângulo, essa área é maior. Logo, neste caso, a área da parte cinza é maior do que a área da parte branca. Assim, a área da parte cinza nesse retângulo é a maior dentre as áreas das partes cinza. Questão 4 Três triângulos estão entrelaçados como indicado na figura. Qual das figuras a seguir mostra três triângulos entrelaçados da mesma maneira? (A) B) (C) (D) (E) 4. Resposta: Alternativa D O triângulo cinza e o triângulo preto não se entrelaçam. Este fato elimina as alternativas (A) e (E). Por outro lado, esses dois triângulos se entrelaçam com o triângulo branco, fato que não ocorre em (B) e (C). Questão 5 Uma pirâmide tem 23 faces triangulares. Quantas arestas tem essa pirâmide? (A) 23 (B) 24 (C) 46 (D) 48 (E) 69 5. Resposta: Alternativa C A base da pirâmide é um polígono com 23 lados, os quais são as arestas da base. As 23 faces trian- gulares são faces laterais. Cada aresta lateral é compartilhada por duas faces laterais, portanto há 23 × 2 2 = 23 arestas laterais. Logo, o número total de arestas da pirâmide é 23 + 23 = 46. Questão 6 Três números de quatro algarismos são escritos em três car- tões, conforme figura. A soma dos três números é 11 126. Três algarismos estão cobertos. Quais são esses três algarismos? (A) 1,4 e 7 (B) 1,5 e 7 (C) 3,3 e 3 (D) 4,5 e 6 (E) 4,5 e 7 6. Resposta: Alternativa B Os dois números com algarismos ocultos são 21X 7 e YZ 26. A soma desses dois números é 11 126 – 7 243 = 3 883. Temos então 21X 7 + YZ 26 = 3 883. Como na soma das unidades 7 + 6 = 13 vai 1 para a dezena e considerando também que X + 2 + 1 é no máximo 9+ 1 + 2 = 12 então a única possibilidade que resulta na soma 8 para a dezena é X + 2 + 1 = 8 ⇔ X = 5. Analogamente, Z + 1 = 8 ⇔ ⇔ Z = 7 e 2 + Y = 3 ⇔ Y = 1. Os algarismos ocultos são 1, 5 e 7. Questão 7 Qual é o primeiro algarismo à esquerda do menor número inteiro positivo cujos alga- rismos têm soma igual a 2019? (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5 (E) 6 7. Resposta: Alternativa B O menor número deve ter a menor quantidade possível de algarismos e para isso, esses algarismos devem ser os maiores possíveis. Como 9 é o maior, podemos ver quantos noves podemos conside- rar, dividindo 2 019 por 9: obtemos quociente 224 e resto 3. Um número com 224 noves tem soma dos algarismos igual a 9 × 224 = 2 016, menor que 2 019. Temos que acrescentar um algarismo, de modo que a soma de todos eles seja 2 019. Com 2 019 – 2 016 = 3, fica claro que esse é o algarismo que falta e, para que o número seja o menor possível, esse algarismo é o primeiro à esquerda. Logo, o número é 399999999 ... 99, com 225 algarismos. A soma desses algarismos é 3 + 224 × 9 = 2 019. Questão 8 Cada uma das faces de um dado tem 1, 2 ou 3 pontos de tal forma que, no lançamento desse dado, a probabilidade de resultar um ponto é 1 2 , de resultar dois pontos é 13 e a de resultar três pontos é 16 . Qual das seguintes figuras não representa esse dado? (A) (B) (C) (D) (E) 8. Resposta: Alternativa C Como o dado tem seis faces e o espaço amostral é equiprovável, para que a probabilidade de dar um ponto seja 1 2 , é preciso que haja exatamente três faces com um ponto, pois 3 6 = 1 2 . Para que a probabilidade de dar dois pontos seja 1 3 , é preciso que haja duas faces com o dois pontos, pois 2 6 = 1 3 . Logo, há apenas uma face com três pontos, o que elimina o dado representado na alter- nativa (C). Obs.: “Espaço amostral equiprovável” significa que todas as faces têm a mesma probabilidade de cair para cima. Questão 9 Miguel inventou uma operação “◊” para números reais, definida pela igualdade: x ◊y = y – x. Se a, b e c satisfazem (a ◊b) ◊c = a ◊(b ◊c ), qual das igualdades a seguir é necessariamente verdadeira? (A) a = b (B) b = c (C) a = c (D) a = 0 (E) c = 0 9. Resposta: Alternativa D Temos, pela definição da operação “◊”, que (a ◊b ) ◊c = (b – a ) ◊ c = c – (b – a ) = c – b + a e a ◊ (b ◊c ) = = a ◊(c – b ) = (c – b ) – a = c – b – a. Como (a ◊b ) ◊c = a ◊ (b ◊c ), concluímos que c – b + a = c – b – a ⇔ a = –a ⇔ a = 0. Questão 10 Quantos dos números de 210 a 213, inclusive esses dois números, são divisíveis por 210? (A) 2 (B) 4 (C) 6 (D) 8 (E) 16 10. Resposta: Alternativa D Os múltiplos de 210 até 213 são: 1 ∙ 210, 2 ∙ 210, 3 ∙ 210, 4 ∙ 210, 5 ∙ 210, 6 ∙ 210, 7 ∙ 210, 8 ∙ 210, totalizando 8 números. 211 212 213 Questão 11 Qual é a maior potência de 3 que divide o número 7! + 8! + 9!? (A) 32 (B) 34 (C) 35 (D) 36 (E) Uma potência de 3 maior do que 36. 11. Resposta: Alternativa D Temos 7! + 8! + 9! = 7! + 8 ∙ 7! + 9 ∙ 8 ∙ 7! = 7! ∙ (1 + 8 + 9 ∙ 8) = 81 ∙ 7! = 81 ∙ 1 ∙ 2 ∙ 3 ∙ 4 ∙ 5 ∙ 6 ∙ 7 = 36 ∙ 2 ∙ 4 ∙ 2 ∙ 7. Portanto, a maior potência de 3 que divide 7! + 8! + 9! é 36. Questão 12 Neste ano, o número de meninos em minha classe cresceu 20% e o número de me- ninas diminuiu 20%. Como hoje a classe tem um aluno a mais que antes, qual dos números a seguir poderia ser o número de alunos de minha classe hoje? (A) 22 (B) 26 (C) 29 (D) 31 (E) 34 12. Resposta: Alternativa B Sendo x e y os números iniciais de meninos e meninas temos: x + 20%x + y – 20%y = x + y + 1 ⇔ 1,2x + 0,8y = x + y + 1 ⇔ 0,2x = 0,2y + 1 ⇔ x = y + 5. Assim, o número de alunos de minha classe hoje é x + y + 1 = y + 5 + y + 1 = 2y + 6. Como 0,8y = 4y 5 tem que ser um número inteiro positivo, y é um múltiplo positivo de 5, logo y = 5k ou seja, o número de alunos da sala hoje é 10k + 6, i.é.: 16, 26, 36, ... . Dentre os números apresentados, o único que poderia ser o número de alunos da minha classe é 26. Questão 13 Um tanque na forma de umbloco re- tangular foi enchido parcialmente com 120 m3 de água. A altura da água pode ser 2 m ou 3 m ou 5 m, dependendo de como o tanque se apoia no chão, conforme a figura, que não está em escala. Qual é o volume do tanque? (A) 160 m3 (B) 180 m3 (C) 200 m3 (D) 220 m3 (E) 240 m3 Problemas de 4 pontos 13. Resposta: Alternativa E Supondo, na primeira figura, que as dimensões da face de apoio sejam a e b, temos 2ab = 120 ⇔ ab = 60 e, na segunda figura, que a e c sejam as dimensões da face de apoio, temos 3ac = 120 ⇔ ac = 40. Sendo assim, na terceira figura as dimensões da face de apoio são b e c, logo 5bc = 120 ⇔ bc = 24 . Das três equações, multiplicando os membros da esquerda e igualando ao produto dos membros da direita, temos ab ∙ ac ∙ bc = 60 ∙ 40 ∙ 24 ⇔ (abc )2 = 102 ∙ 242 ⇔ abc = 240. O volume do bloco é 240 m3. Questão 14 Três cangurus, Alex, Bob e Carl, vão caminhar todos os dias. Se Alex não usa um chapéu, então Bob usa um chapéu. Se Bob não usa um chapéu, então Carl usa um chapéu. Hoje, Carl não está usando um chapéu. Com certeza, quem está usando um chapéu hoje? (A) só Alex e Bob (B) só Alex (C) Alex, Bob e Carl (D) nem Alex nem Bob (E) só Bob 14. Resposta: Alternativa E Sabemos que, se p e q são sentenças, a sentença composta p implica q é equivalente à sentença não q implica não p (em símbolos, p ⇒ q é equivalente a ~ q ⇒ ~p ). Assim, se Carl não está usando um chapeu, então Bob usa um chapéu (lembre-se de que a negação da negação é a afirmação). Alex pode ou não estar usando um chapéu, pois numa implicação verdadeira, o antecedente, neste caso a sentença Alex não usa um chapéu, pode ser verdadeira ou falsa. Então, temos certeza apenas de que Bob usa um chapéu. Questão 15 A figura mostra um sistema de três roldanas e dois pedaços de corda. Se a ponta P de um pedaço de corda é puxada para baixo 24 centíme- tros, de quantos centímetros sobe o ponto Q ? (A) 24 (B) 12 (C) 8 (D) 6 (E) 24 5 15. Resposta: Alternativa D Quando o ponto P é puxado x centímetros para baixo, a roldana fixa no teto apenas gira e a rolda- na intermediária gira e sobe x 2 centímetros. Quando esta sobe, a terceira roldana também subirá, mas somente a metade do que subiu a roldana do meio, ou seja, subirá x 2 2 = x 4 . Logo, se o ponto P desce 24 cm, então o ponto Q sobe 24 4 = 6 cm. Observação: para entender esse processo físico, considere o esquema ao lado. Os dois pedaços da corda medem a e b. Puxando a ponta da corda de uma distância y para cima, a roldana sobe uma distância x. Como o comprimento total da corda não muda, de acordo com o esquema ao lado, temos a + b = a – x + b – x + y ⇔ y = 2x. Ou seja, quando a ponta sobe 2x a roldana sobe a metade, igual a x. Questão 16 Um número n é chamado doido se é inteiro positivo e o seu maior divisor, excluindo o próprio n, é igual a n – 6. Quantos números doidos existem? (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 6 (E) infinitos 16. Resposta: Alternativa C O número n n – 6 é um número inteiro positivo, diferente de 1. Temos n n – 6 = n – 6 + 6 n – 6 = 1 + 6 n – 6 , logo n – 6 = 1, 2, 3 ou 6 e n é igual a 7, 8, 9 ou 12, em prin- cípio. Mas note que para n = 8 temos n – 6 = 2 e o maior divisor de 8 menor que 8 é 4. Portanto, os únicos doidos que existem são 7, 9 e 12. x x Questão 17 Uma caixa contém quatro bombons e um pirulito. João e Maria se revezam retirando ao acaso um doce da caixa, sem reposição. Quem tirar o pirulito, vence. João fará a primeira retirada. Qual é probabilidade de Maria vencer? (A) 2 5 (B) 3 5 (C) 1 2 (D) 5 6 (E) 1 3 17. Resposta: Alternativa A Maria só pode vencer na 2a ou na 4a tentativa, já que os doces terão acabado na 6a tentativa. A pro- babilidade de vencer na 2a jogada ocorre quando João não tira o pirulito na 1a e ela tira na 2a ou seja, 4 5 ∙ 1 4 = 1 5 ; a probabilidade de vencer na 4a jogada ocorre quando ninguém tira o pirulito nas três primeiras tentativas e ela o tira na 4a ou seja, 4 5 ∙ 3 4 ∙ 2 3 ∙ 1 2 = 1 5 . Logo, a probabilidade de Maria vencer é 1 5 + 1 5 = 2 5 . Questão 18 A figura mostra dois quadrados adjacentes de lados a e b, a : b. Qual é a área da região triangular cinza? (A) √ab (B) 12 a 2 (C) 1 2 b 2 (D) 1 4 (a 2 + b 2) (E) 1 2 (a 2 + b 2) 18. Resposta: Alternativa B Na figura há três triângulos retângulos brancos. Um tem catetos iguais de medida a, outro tem catetos de medidas b e a + b e o terceiro tem catetos de medidas b e b – a. A soma das áreas desses três triângulos é a ∙ a 2 + b ∙ (a + b ) 2 + b ∙ (b – a ) 2 = a 2 + ab + b2 + b2 – ab 2 = a 2 + 2b2 2 . A área do triângulo cinza é igual a a2 + b2 – a 2 + 2b2 2 = a 2 2 . Questão 19 Qual é a parte inteira do valor da expressão (A) 4 (B) 5 (C) 6 (D) 20 (E) 25 19. Resposta: Alternativa A Temos : e = = = = = 5 Claramente, 4 = : . Logo, 4 : : 5, isto é, a parte inteira do valor da expressão é 4. 20 + 20 + 20 + 20 + 20 ? 20 + 20 + 20 + 20 + 20 20 + 20 + 20 + 20 + 25 20 + 20 + 20 + 20 + 25 20 + 20 + 20 + 20 + 5 20 + 20 + 20 + 5 20 + 20 + 5 20 + 5 20 + 20 + 20 + 20 + 20 20 + 20 + 20 + 20 + 20 16 Questão 20 Para calcular a + b c , sendo a, b, c números inteiros positivos, Sara digita a + b ÷ c = numa calculadora e obtém 11 como resultado. Ela então digita b + a ÷ c = e fica sur- presa ao ver que o resultado é 14. Ela percebe então que sua calculadora está progra- mada para fazer divisões antes de adições. Qual é o resultado correto para a expressão a + b c ? (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 (E) 5 20. Resposta: Alternativa E Segundo a calculadora, a + bc = 11 e b + a c = 14. Logo, a + bc + b + a c = 11 + 14 ⇔ a + b + a + b c = 25 ⇔ (a + b )(c + 1 ) c = 25 ⇔ a + c = 25c c + 1 . Como a, b, c são números inteiros positivos e c + 1 não tem fatores comuns com c, então c + 1 divide 25, logo c = 4 ou c = 24. Para c = 4 temos a + b 4 = 11 4a + b = 44 b = 44 – 4a b = 44 – 4a a = 8 ⇔ ⇔ ⇔ ⇔ 4b + a = 56 4(44 – 4a ) + a = 56 176 – 15a = 56 b = 12 b + a 4 = 14 Para c = 24 temos a + b 24 = 11 24a + b = 264 b = 264 – 24a b = 264 – 24a ⇔ ⇔ ⇔ => a = 144 19 , 24b + a = 336 4(264 – 24a ) + a = 336 1056 – 95a = 336 b + a 24 = 14 impossível, pois a é inteiro. Portanto, a + bc = 8 + 12 4 = 5. Questão 21 Seja a a soma de todos os divisores positivos de 1 024 e b o produto de todos os divisores positivos de 1 024. Qual das igualdades a seguir é verdadeira? (A) (a – 1)5 = b (B) (a + 1)5 = b (C) a5 = b (D) a5 – 1 = b (E) a5 + 1 = b 21. Resposta: Alternativa B Como 1 024 = 210, os seus divisores positivos são os números 1, 2, 22, 23, ..., 210. Temos então a = 1 + 21 + 22 + ... + 210 = 1 ∙ 2 11 – 1 2 – 1 = 211 – 1 (soma dos 11 primeiros termos da PG de primeiro termo 1 e razão 2) e b = 1 × 21 × 22 × ... × 210 = 21 + 2 + 3 + ... + 10 = 2 10 × 11 2 = 255 (a soma dos expoentes é a soma dos 10 primeiros termos da PA de primeiro termo 1 e razão 1). Temos, assim, a = 211 – 1 ⇔ a + 1 = 211 ⇔ (a + 1)5 = (211)5 = 255 = b. Questão 22 Qual é o conjunto de todos os valores do parâmetro a para o qual o número de solu- ções da equação 2 – |x | = ax é igual a dois? (A) ]– ∞, –1] (B) ]–1, 1[ (C) [1, + ∞[ (D) {0} (E) {–1, 1} 22. Resposta: Alternativa B Temos x > 0 e x = 2a + 1 ; a = –1 x > 0 e ax + x = 2 2 – |x | = ax ⇔ ax + |x | = 2 ⇔ ou ⇔ ou x : 0 e ax – x = 2 x : 0 e x = 2a – 1 ; a = 1 Para que x > 0 e x = 2 a + 1 ; a = –1 devemos ter a + 1 > 0 ⇔ a > –1 e para que x : 0 e x = 2 a – 1 ; a = 1 devemoster a – 1 : 0 ⇔ a : 1. Logo, os valores do parâmetro a pertencem ao intervalo ]–1, 1[. Questão 23 Os vértices da rede mostrada ao lado recebem os números de 1 a 10. As somas S dos quatro números atribuídos aos vértices de cada quadrado são iguais. Qual é o menor valor possível de S ? (A) 18 (B) 19 (C) 20 (D) 21 (E) 22 Problemas de 5 pontos 23. Resposta: Alternativa C Ao numerar de 1 a 10 os vértices, observamos que os números a e b são partilhados por dois quadrados. Se S é a soma dos núme- ros escritos nos vértices de cada um dos três quadrados, então 3S = 1 + 2 + ... + 10 + a + b = 55 + a + b ⇔ S = 55 + a + b 3 , pois a e b são contados adicional- mente. Devemos obter o menor valor de a + b de modo que S seja um número inteiro, logo a + b = 5, pois a + b > 1 + 2 = 3. Portanto, o menor valor de S é 20. O diagrama ao lado mostra um exem- plo de como escrever os números nos vértices tais que S = 20. Questão 24 Quantos planos passam por pelo menos três vértices de um determinado cubo? (A) 6 (B) 8 (C) 12 (D) 16 (E) 20 24. Resposta: Alternativa E Três pontos distintos não alinhados determinam um plano, ou seja, existe um único plano que pas- sa por três pontos distintos e não alinhados. Num cubo, não existem três vértices que estejam na mesma reta, portanto três vértices quaisquer do cubo determinam um plano. Como o cubo tem oito vértices, o número de planos, em princípio, é (8)3 = 8!3!(8 – 3)! = 8 × 7 × 6 6 = 56. O problema é que existem planos contendo 4 pontos, que são aqueles que contêm arestas paralelas. Nesses casos, em vez de termos (4)3 = 4!3!(4 – 3)! = 4 planos, teremos somente um. Observando que não há cinco ou mais vértices num mesmo plano, basta considerar esta exceção. Para contar o número de planos passando por duas arestas opostas, basta considerar que para cada aresta existem 3 arestas paralelas. Como há 12 arestas num cubo, o número de planos desse tipo é 12 × 3 3 = 12. Dividimos por 3 porque cada aresta é contada (3)2 = 3 vezes. Portanto, o número total de planos distintos que passam por três vértices de um cubo é 56 – 12 × 4 + 12 = 20. a b 6 8 110 2 5 9 74 3 Questão 25 Quatro retas diferentes passam pela origem do sistema de coordenadas cartesiano. Essas retas intersectam a parábola de equação y = x 2 – 2 em oito pontos. Qual número a seguir pode ser o produto das abcissas desses oito pontos? (A) só o 16 (B) só o –16 (C) só o 8 (D) só o –8 (E) Há vários produtos possíveis. 25. Resposta: Alternativa A Uma reta que passa pela origem e intersecta a parábola dada em dois pontos tem uma equação do tipo y = ax em que a é um número real qualquer. Os pontos de intersecção são as soluções do sistema y = ax y = ax y = ax ⇔ ⇔ y = x 2 – 2 ax = x 2 – 2 x 2 – ax – 2 = 0 As abscissas dos pontos de intersecção são as raízes da equação do segundo grau x 2 – ax – 2 = 0. O produto dessas duas raízes é –2. Como são quatro retas, o produto das abcissas dos oito pontos de intersecção é (–2)(–2)(–2)(–2) = 16. Questão 26 Para quantos números inteiros n o número |n2 – 2n – 3| é primo? (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 (E) infinitos 26. Resposta: Alternativa D Seja A = |n2 – 2n – 3|. Temos A = 0 ⇔ |n2 – 2n – 3| = |(n – 3)(n + 1)| = |n + 1| ∙ |n – 3| = 0 ⇔ n = –1 ou n = 3. Para n : –1, |n + 1| = – (n + 1) e |n – 3| = – (n – 3), logo A = (n + 1) (n – 3) é primo se um dos fatores for ±1 e o outro um número primo. Isto ocorre somente para n = –2. Para –1 : n : 3, |n + 1| = n + 1 e |n – 3| = – (n – 3), logo A = – (n + 1) (n – 3) é primo se um dos fatores for ±1 e o outro um número primo. Isto ocorre somente para n = 0 ou n = 2. Para n > 3, |n + 1| = n + 1 e |n – 3| = n – 3, logo A = (n + 1) (n – 3) é primo se um dos fatores for ±1 e o outro um número primo. Isto ocorre somente para n = 4. Portanto A é primo para n = –2 ou n = 0 ou n = 2 ou n = 4, ou seja, para quatro valores inteiros de n. Observação: como |n2 – 2n – 3| = |n + 1| ∙ |n – 3| podemos concluir que se n : –3 ou n > 5 esse número é o produto de dois fatores maiores que 1 e, portanto, não é primo. Então podemos testar os números inteiros de –2 até 4 e encontrar as quatro soluções n = –2, 0, 2 ou 4. Questão 27 Um caminho DEFB no qual DE _ EF e EF _ FB encontra-se no inte- rior do quadrado ao lado. Como DE = 5, EF = 1 e FB = 2, qual é a medida do lado do quadrado? (A) 3√2 (B) 7√22 (C) 11 2 (D) 5√2 (E) nenhuma das anteriores 27. Resposta: Alternativa E Traçando a diagonal BD, prolongando DE e passando uma per- pendicular a DE por B, obtemos o vértice G do triângulo BDG, retângulo em G. Como FB // DE e BG // FE, concluímos que EG = 2 e DG = 2 + 5 = 7. Temos também FE = BG = 1. Pelo teorema de Pitágoras, BD 2 = DG 2 + BG 2 ⇔ BD 2 = 72 + 12 = 50. O lado ℓ do quadrado ADCB é tal que ℓ√2 = √50 ⇔ ℓ = 5. Questão 28 A sequência a1 , a2 , a3 , ... começa com a1 = 49. Para n > 1, o número an + 1 é obtido adicionando-se 1 à soma dos dígitos de an e elevando-se ao quadrado esse resultado. Por exemplo, a2 = (4 + 9 + 1)2 = 196. Calcule a2019 . (A) 25 (B) 49 (C) 64 (D) 121 (E) 400 28. Resposta: Alternativa C Temos: a3 = (1 + 1 + 9 + 6)2 = 172 = 289 a4 = (1 + 2 + 8 + 9)2 = 202 = 400 a5 = (1 + 4 + 0 + 0)2 = 52 = 25 a6 = (1 + 2 + 5)2 = 82 = 64 a7 = (1 + 6 + 4)2 = 112 = 121 a8 = (1 + 1 + 2+ 1)2 = 52 = 25 A partir do quinto termo, a sequência torna-se periódica de período três, ou seja, a5 = a8 = a11 = ... a3k + 2 a6 = a9 = a12 = ... a3k a7 = a10 = a13 = ... a3k + 1 Como o resto da divisão de 2 019 por 3 é 0, concluímos que a2019 = a6 = 64. Questão 29 Três diferentes números do conjunto {1, 2, 3, ..., 10} são escolhidos ao acaso. Qual é a probabilidade de que um deles seja a média aritmética dos outros dois? (A) 110 (B) 1 6 (C) 1 4 (D) 1 3 (E) 1 2 29. Resposta: Alternativa B Podemos escolher três números entre os números do conjunto {1, 2, 3, ...,10} de (10)3 = 10 × 9 × 86 = = 120 maneiras. O número de maneiras de obter três números em que um deles é a média aritmé- tica dos outros dois é o números de progressões aritméticas de três termos escolhidos entre os números do conjunto {1, 2, 3, ..., 10}. Se a razão é 1, os números são a, a + 1, a + 2 sendo a = 1, 2, ..., 8; para razão 2, os números são a, a + 2, a + 4 e a = 1, 2, ..., 6; para razão 3, temos a = 1, 2, 3, 4 e para razão 4, temos a = 1, 2. O número de PAs é 8 + 6 + 4 + 2 = 20. Logo, a probabilidade de que os três números escolhidos ao acaso satisfaçam a propriedade proposta é 20 120 = 1 6 . Observação: Outra forma de contar o número das progressões aritméticas de três termos é escolher o primeiro e o último número com mesma paridade para que o segundo seja a média aritmética desses dois. Como são 5 pares e 5 ímpares o número de progressões aritméticas é 2 × (5)2 = 20. Questão 30 O quadriculado ao lado deve ser preenchido de modo que, em cada linha e cada coluna, os números 1, 2, 3, 4 e 5 apareçam exatamente uma vez. Além disso, a soma dos números em cada uma das três regiões separadas pelas linhas mais grossas deve ser a mesma. Qual número estará na casa assinalada com o ponto de interrogação? (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 (E) 5 30. Resposta: Alternativa C Como 1 ,2, 3, 4, 5 aparecem em cada linha e são cinco linhas, a soma de todos os números no qua- driculado é 5 × (1 + 2 + 3 + 4 + 5) = 75. Como as três regiões têm somas iguais para os números nela contidos, concluímos que a soma dos números em cada uma delas é 75 3 = 25. A região inferior esquerda tem um 2, logo 5 casas devem somar 23. Como 23 dividido por 5 dá quociente 4 e resto 3, a única forma de obter esta soma é usar o 4 e o 5 nessas casas, mais precisamente o 5 três vezes e o 4 duas vezes. A figura abaixo mostra a única forma de posicionar esses números. Na região intermediária a soma deve ser 25; na primeira coluna só podemos completar com 1 e 3 e na segunda com 1, 2 e 3. Na quarta linha temos que colocar 1, 2 e 3 e na quinta linha 1 e 3. A soma desses números é 4 + 6 + 6 + 4 = 20. Faltam três números na região intermediáriade soma 5. Poderia ser 1 + 2 + 2 ou 3 + 1 + 1, mas na segunda opção acabaríamos usando seis vezes o número 1, o que não pode ocorrer, já que cada núme- ro aparece exatamente cinco vezes. Logo os números são 1, 2 e 2. Dessa forma, a região da direita deve ser preenchida com 4 três vezes, 5 duas vezes e 3 uma vez. A única forma de fazer isto está descrita na figura ao lado. Concluímos que o número na casa assinalada é 3.
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