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EFOMM 2024

🧩 Exercício 1 EFOMMMédio

Determine o volume do paralelepípedo com base quadrada, dadas as seguintes condições:

  • Uma pirâmide de base quadrada está completamente contida no paralelepípedo, coincidindo sua base com a base inferior do paralelepípedo. A projeção do vértice da pirâmide coincide com os centros dos quadrados das bases do paralelepípedo. O volume da pirâmide é de 5 m35\,\text{m}^3.

  • Um cone está contido no paralelepípedo, com vértice coincidente com o vértice da pirâmide, e sua base está inscrita na base superior do paralelepípedo. O volume do cone é de 4 m34\,\text{m}^3.

O volume do paralelepípedo, em metros cúbicos, é:

1. Definindo as dimensões​

Sejam:

  • aa o lado da base quadrada do paralelepípedo;
  • HH a altura do paralelepípedo;
  • hh a altura da pirâmide.

A área da base quadrada é

A=a2.A=a^2.

Como a pirâmide tem volume 5 m35\,\text{m}^3, temos:

a2h3=5.\frac{a^2h}{3}=5.

Logo,

a2h=15.\boxed{a^2h=15}.

2. Utilizando o volume do cone​

A base do cone é um círculo inscrito no quadrado de lado aa. Portanto, seu raio é

r=a2.r=\frac{a}{2}.

A altura do cone corresponde à diferença entre a altura do paralelepípedo e a altura da pirâmide:

H−h.H-h.

Pela fórmula do volume do cone,

Vc=πr2(H−h)3.V_c=\frac{\pi r^2(H-h)}{3}.

Substituindo r=a2r=\frac a2 e Vc=4V_c=4:

π(a2)2(H−h)3=4.\frac{\pi\left(\frac a2\right)^2(H-h)}{3}=4.

Simplificando,

πa2(H−h)12=4.\frac{\pi a^2(H-h)}{12}=4.

Assim,

a2(H−h)=48π.\boxed{a^2(H-h)=\frac{48}{\pi}}.

3. Calculando o volume do paralelepípedo​

O volume do paralelepípedo é

V=a2H.V=a^2H.

Podemos escrever:

V=a2[h+(H−h)].V=a^2\bigl[h+(H-h)\bigr].

Distribuindo:

V=a2h+a2(H−h).V=a^2h+a^2(H-h).

Utilizando os resultados obtidos anteriormente:

V=15+48π.V=15+\frac{48}{\pi}.

Portanto,

V=15+48π m3.\boxed{V=15+\frac{48}{\pi}\,\text{m}^3}.

Conclusão​

A alternativa correta é D).

🧩 Exercício 2 EFOMMMédio

Seja ZZ o número de soluções inteiras não negativas da inequação

x1+x2+x3+x4<6.x_1+x_2+x_3+x_4<6.

Determine o termo que contém x4x^4 no desenvolvimento de

(x2+Z)12.(x^2+Z)^{12}.

1. Calculando o número de soluções de Z​

Queremos determinar o número de soluções inteiras não negativas de

x1+x2+x3+x4<6.x_1+x_2+x_3+x_4<6.

Como as variáveis são inteiras, isso equivale a

x1+x2+x3+x4≤5.x_1+x_2+x_3+x_4\leq 5.

Introduzimos uma variável auxiliar x5≥0x_5\geq 0, de modo que

x1+x2+x3+x4+x5=5.x_1+x_2+x_3+x_4+x_5=5.

Pelo método de distribuição de estrelas e barras, o número de soluções é

Z=(5+5−15−1).Z=\binom{5+5-1}{5-1}.

Logo,

Z=(94)=9⋅8⋅7⋅64⋅3⋅2⋅1.Z=\binom94 =\frac{9\cdot8\cdot7\cdot6}{4\cdot3\cdot2\cdot1}.

Portanto,

Z=126.\boxed{Z=126}.

2. Encontrando o termo que contém x4x^4​

Substituindo Z=126Z=126, temos o desenvolvimento

(x2+126)12.(x^2+126)^{12}.

Pelo teorema binomial, o termo geral é

Tk+1=(12k)(x2)k12612−k.T_{k+1} = \binom{12}{k}(x^2)^k126^{12-k}.

Simplificando,

Tk+1=(12k)12612−kx2k.T_{k+1} = \binom{12}{k}126^{12-k}x^{2k}.

Queremos o termo que contém x4x^4. Assim,

2k=4⟹k=2.2k=4 \quad\Longrightarrow\quad k=2.

Substituindo k=2k=2:

T3=(122)12610x4.T_3=\binom{12}{2}126^{10}x^4.

Como

(122)=12⋅112=66,\binom{12}{2} = \frac{12\cdot11}{2} =66,

obtemos

T3=66⋅12610x4.\boxed{T_3=66\cdot126^{10}x^4}.

Conclusão​

O termo que contém x4x^4 é

66(12610x4).\boxed{66(126^{10}x^4)}.

Alternativa correta: D).

🧩 Exercício 3 EFOMMMédio

Seja ABCABC um triângulo com lados de tamanhos 1010, 55 e 535\sqrt{3}, com a relação entre seus ângulos dada por

BAC^>BCA^>ABC^.\widehat{BAC}>\widehat{BCA}>\widehat{ABC}.

Dada a circunferência inscrita no triângulo, interceptando-o nos pontos P∈BCP\in BC, Q∈ACQ\in AC e R∈ABR\in AB.

Qual é o perímetro do quadrilátero convexo PBRQPBRQ?

1. Identificando os lados e os ângulos​

Quadrilatero

Como os ângulos estão ordenados por

A^>C^>B^,\widehat{A}>\widehat{C}>\widehat{B},

os lados opostos também estão ordenados:

BC>AB>AC.BC>AB>AC.

Portanto,

BC=10,AB=53,AC=5.BC=10,\qquad AB=5\sqrt{3},\qquad AC=5.

Pela lei dos cossenos, para o ângulo AA:

cos⁡A=AB2+AC2−BC22⋅AB⋅AC.\cos A = \frac{AB^2+AC^2-BC^2}{2\cdot AB\cdot AC}.

Substituindo:

cos⁡A=75+25−1002⋅53⋅5=0.\cos A = \frac{75+25-100}{2\cdot5\sqrt{3}\cdot5} =0.

Logo,

A=90∘.A=90^\circ.

Analogamente, para o ângulo CC:

cos⁡C=BC2+AC2−AB22⋅BC⋅AC=100+25−75100=12.\cos C = \frac{BC^2+AC^2-AB^2}{2\cdot BC\cdot AC} = \frac{100+25-75}{100} =\frac12.

Assim,

C=60∘.C=60^\circ.

Consequentemente,

B=30∘.B=30^\circ.

2. Calculando o raio da circunferência inscrita​

Como o triângulo é retângulo, seu raio inscrito é

r=AC+AB−BC2.r=\frac{AC+AB-BC}{2}.

Substituindo:

r=5+53−102.r=\frac{5+5\sqrt3-10}{2}.

Portanto,

r=5(3−1)2.\boxed{r=\frac{5(\sqrt3-1)}2}.

3. Calculando os segmentos tangentes​

Os segmentos tangentes traçados de um mesmo ponto externo à circunferência possuem comprimentos iguais.

Assim,

PB=BR.PB=BR.

Como o semiperímetro do triângulo é

s=10+5+532=15+532,s=\frac{10+5+5\sqrt3}{2} =\frac{15+5\sqrt3}{2},

temos

PB=s−AC=15+532−5.PB=s-AC =\frac{15+5\sqrt3}{2}-5.

Logo,

PB=BR=5(1+3)2.\boxed{PB=BR=\frac{5(1+\sqrt3)}2}.

4. Calculando os segmentos PQPQ e QRQR​

O segmento PQPQ é uma corda da circunferência. Como os raios até os pontos de tangência são perpendiculares aos lados, a geometria do triângulo formado pelo centro e pelos pontos de tangência fornece

PQ=2rcos⁡C2.PQ=2r\cos\frac C2.

Como C=60∘C=60^\circ:

PQ=2rcos⁡30∘=2r⋅32.PQ=2r\cos30^\circ =2r\cdot\frac{\sqrt3}{2}.

Portanto,

PQ=r3.\boxed{PQ=r\sqrt3}.

De modo semelhante,

QR=2rcos⁡A2.QR=2r\cos\frac A2.

Como A=90∘A=90^\circ:

QR=2rcos⁡45∘=2r⋅22.QR=2r\cos45^\circ =2r\cdot\frac{\sqrt2}{2}.

Assim,

QR=r2.\boxed{QR=r\sqrt2}.

5. Calculando o perímetro​

O perímetro do quadrilátero PBRQPBRQ é

PPBRQ=PB+BR+RQ+QP=2PB+r2+r3.\begin{aligned} P_{PBRQ} &=PB+BR+RQ+QP\\ &=2PB+r\sqrt2+r\sqrt3. \end{aligned}

Substituindo os valores encontrados:

PPBRQ=5(1+3)+5(3−1)2(2+3).P_{PBRQ} = 5(1+\sqrt3) + \frac{5(\sqrt3-1)}2(\sqrt2+\sqrt3).

Colocando 52\frac52 em evidência:

PPBRQ=52[2+23+(3−1)(2+3)].P_{PBRQ} = \frac52 \left[ 2+2\sqrt3+(\sqrt3-1)(\sqrt2+\sqrt3) \right].

Desenvolvendo o produto:

(3−1)(2+3)=6+3−2−3.(\sqrt3-1)(\sqrt2+\sqrt3) = \sqrt6+3-\sqrt2-\sqrt3.

Portanto,

PPBRQ=52[2+23+6+3−2−3]=52(5−2+3+6).\begin{aligned} P_{PBRQ} &=\frac52 \left[ 2+2\sqrt3+\sqrt6+3-\sqrt2-\sqrt3 \right]\\ &=\frac52 \left( 5-\sqrt2+\sqrt3+\sqrt6 \right). \end{aligned}

Conclusão​

A alternativa correta é

A) 52(5−2+3+6).\boxed{\text{A) }\frac52(5-\sqrt2+\sqrt3+\sqrt6)}.
🧩 Exercício 4 EFOMMMédio

Sejam os conjuntos naturais:

A={n eˊ primo; 2≤n≤36};A=\{n\text{ é primo};\ 2\leq n\leq 36\};B={n eˊ muˊltiplo de 3; 10≤n≤36};B=\{n\text{ é múltiplo de }3;\ 10\leq n\leq 36\};

e

C=A×B.C=A\times B.

Quantos elementos possui o conjunto

D={(a,b)∈C; a+b eˊ par}?D=\{(a,b)\in C;\ a+b\text{ é par}\}?

1. Determinando os elementos de A​

O conjunto (A) é formado pelos números primos entre 2 e 36:

A={2,3,5,7,11,13,17,19,23,29,31}.A=\{2,3,5,7,11,13,17,19,23,29,31\}.

Assim, temos:

  • 1 número par: o número 2;
  • 10 números ímpares.

2. Determinando os elementos de B​

O conjunto (B) é formado pelos múltiplos de 3 entre 10 e 36:

B={12,15,18,21,24,27,30,33,36}.B=\{12,15,18,21,24,27,30,33,36\}.

Separando os elementos pela paridade:

Números pares:

{12,18,24,30,36}.\{12,18,24,30,36\}.

São 5 números pares.

Números ímpares:

{15,21,27,33}.\{15,21,27,33\}.

São 4 números ímpares.

3. Quando a soma é par?​

A soma de dois números é par quando ambos possuem a mesma paridade:

  • par + par = par;
  • ímpar + ímpar = par.

Portanto, precisamos contar os pares ordenados ((a,b)) em que ambos são pares ou ambos são ímpares.

4. Contando os pares ordenados​

Caso 1: (a) e (b) são pares

Existem 1 escolha para (a) e 5 escolhas para (b):

1⋅5=5.1\cdot 5=5.

Caso 2: (a) e (b) são ímpares

Existem 10 escolhas para (a) e 4 escolhas para (b):

10⋅4=40.10\cdot 4=40.

Somando os dois casos:

∣D∣=5+40=45.|D|=5+40=45.

Conclusão​

O conjunto DD possui 45 elementos.

Alternativa correta: D) 45.

🧩 Exercício 5 EFOMMMédio

Analise as afirmativas a seguir sobre operações de conjuntos.

I – (A−B)×C=(A×C)−(B×C)(A-B)\times C=(A\times C)-(B\times C).

II – A⊂DA\subset D e B⊂E⇒A×B⊂D×EB\subset E\Rightarrow A\times B\subset D\times E.

III – Se A,B,CA,B,C são conjuntos, A∩B≠∅A\cap B\neq\varnothing e A∪B=CA\cup B=C, então B=C−AB=C-A.

IV – (A−B)∪(B−A)=(A−C)∪(C−A)⇔B=C(A-B)\cup(B-A)=(A-C)\cup(C-A)\Leftrightarrow B=C.

Assinale a opção correta.

1. Analisando a afirmativa I​

A afirmativa é:

(A−B)×C=(A×C)−(B×C).(A-B)\times C=(A\times C)-(B\times C).

O conjunto (A−B)×C(A-B)\times C contém os pares ordenados (a,c)(a,c) tais que a∈A−Ba\in A-B e c∈Cc\in C.

Como a∈A−Ba\in A-B significa que a∈Aa\in A e a∉Ba\notin B, temos:

(A−B)×C={(a,c)∈A×C; a∉B}.(A-B)\times C = \{(a,c)\in A\times C;\ a\notin B\}.

Por outro lado, (A×C)−(B×C)(A\times C)-(B\times C) representa justamente os pares de A×CA\times C cuja primeira coordenada não pertence a BB.

Logo,

(A−B)×C=(A×C)−(B×C).(A-B)\times C=(A\times C)-(B\times C).

A afirmativa I é verdadeira.

2. Analisando a afirmativa II​

Temos:

A⊂DeB⊂E.A\subset D \quad\text{e}\quad B\subset E.

Se (a,b)∈A×B(a,b)\in A\times B, então a∈Aa\in A e b∈Bb\in B.

Como A⊂DA\subset D e B⊂EB\subset E, segue que:

a∈Deb∈E.a\in D \quad\text{e}\quad b\in E.

Portanto, (a,b)∈D×E(a,b)\in D\times E, ou seja,

A×B⊂D×E.A\times B\subset D\times E.

A afirmativa II é verdadeira.

3. Analisando a afirmativa III​

A afirmativa diz que, se

A∩B≠∅eA∪B=C,A\cap B\neq\varnothing \quad\text{e}\quad A\cup B=C,

então B=C−AB=C-A.

Entretanto, C−AC-A representa os elementos de CC que não pertencem a AA.

Como C=A∪BC=A\cup B, temos:

C−A=(A∪B)−A=B−A.C-A=(A\cup B)-A=B-A.

Assim, a igualdade proposta seria:

B=B−A.B=B-A.

Isso exigiria que nenhum elemento de BB pertencesse a AA, isto é, que A∩B=∅A\cap B=\varnothing.

Mas a hipótese afirma que:

A∩B≠∅.A\cap B\neq\varnothing.

Portanto, a afirmativa III é falsa.

4. Analisando a afirmativa IV​

A afirmativa é:

(A−B)∪(B−A)=(A−C)∪(C−A)⇔B=C.(A-B)\cup(B-A)=(A-C)\cup(C-A) \Leftrightarrow B=C.

A expressão (A−B)∪(B−A)(A-B)\cup(B-A) é a diferença simétrica entre AA e BB, representada por A△BA\triangle B.

Assim, a igualdade pode ser escrita como:

A△B=A△C⇔B=C.A\triangle B=A\triangle C \Leftrightarrow B=C.

Se B=CB=C, é imediato que A△B=A△CA\triangle B=A\triangle C.

Reciprocamente, supondo que A△B=A△CA\triangle B=A\triangle C, podemos tomar a diferença simétrica com AA nos dois lados:

(A△B)△A=(A△C)△A.(A\triangle B)\triangle A = (A\triangle C)\triangle A.

Usando as propriedades da diferença simétrica, temos:

B=C.B=C.

Portanto, a afirmativa IV é verdadeira.

5. Conclusão​

As afirmativas verdadeiras são I, II e IV.

Logo, a alternativa correta é:

A) Apenas I, II e IV sa˜o verdadeiras.\boxed{\text{A) Apenas I, II e IV são verdadeiras.}}
🧩 Exercício 6 EFOMMMédio

Quais as relações entre a,b,c∈R+∗a,b,c\in\mathbb{R}_+^*, com a,b,c≠1a,b,c\neq 1, a≠ca\neq c e b≠1cb\neq \frac{1}{c}, para que a equação abaixo seja válida?

log⁡a((bc)β)⋅log⁡b((ac)α)⋅log⁡cb=αβ(A−B+C−D),\log_a\left((bc)^\beta\right) \cdot \log_b\left(\left(\frac{a}{c}\right)^\alpha\right) \cdot \log_c b = \alpha\beta(A-B+C-D),

em que

A=log⁡c(a)⋅log⁡a(b)⋅log⁡b(a),B=log⁡a(b)⋅log⁡b(c)⋅log⁡c(a),C=log⁡a(c)⋅log⁡c(a)⋅log⁡b(a),D=log⁡a(c)⋅log⁡b(c)⋅log⁡c(a),\begin{aligned} A&=\log_c(a)\cdot\log_a(b)\cdot\log_b(a),\\ B&=\log_a(b)\cdot\log_b(c)\cdot\log_c(a),\\ C&=\log_a(c)\cdot\log_c(a)\cdot\log_b(a),\\ D&=\log_a(c)\cdot\log_b(c)\cdot\log_c(a), \end{aligned}

tal que α,β∈R∗\alpha,\beta\in\mathbb{R}^*.

1. Simplificando o primeiro membro​

Utilizando a propriedade

log⁡a(xr)=rlog⁡ax,\log_a(x^r)=r\log_a x,

temos:

log⁡a((bc)β)=βlog⁡a(bc).\log_a\left((bc)^\beta\right) = \beta\log_a(bc).

Pela propriedade do logaritmo de um produto:

log⁡a(bc)=log⁡ab+log⁡ac.\log_a(bc)=\log_a b+\log_a c.

Portanto,

log⁡a((bc)β)=β(log⁡ab+log⁡ac).\log_a\left((bc)^\beta\right) = \beta(\log_a b+\log_a c).

De maneira semelhante:

log⁡b((ac)α)=αlog⁡b(ac)\log_b\left(\left(\frac ac\right)^\alpha\right) = \alpha\log_b\left(\frac ac\right)

e

log⁡b(ac)=log⁡ba−log⁡bc.\log_b\left(\frac ac\right) = \log_b a-\log_b c.

Assim, o primeiro membro da equação torna-se:

αβ(log⁡ab+log⁡ac)(log⁡ba−log⁡bc)log⁡cb.\alpha\beta (\log_a b+\log_a c) (\log_b a-\log_b c) \log_c b.

Como α,β≠0\alpha,\beta\neq0, podemos dividir ambos os membros por αβ\alpha\beta.

Obtemos:

(log⁡ab+log⁡ac)(log⁡ba−log⁡bc)log⁡cb=A−B+C−D.(\log_a b+\log_a c) (\log_b a-\log_b c) \log_c b = A-B+C-D.

2. Simplificando o segundo membro​

Vamos utilizar a propriedade da mudança de base:

log⁡ab=ln⁡bln⁡a.\log_a b=\frac{\ln b}{\ln a}.

Para facilitar os cálculos, definimos:

x=ln⁡a,y=ln⁡b,z=ln⁡c.x=\ln a,\qquad y=\ln b,\qquad z=\ln c.

Como a,b,c≠1a,b,c\neq1, temos x,y,z≠0x,y,z\neq0.

Agora, cada termo pode ser escrito como:

A=xz⋅yx⋅xy=xz.A= \frac{x}{z}\cdot\frac{y}{x}\cdot\frac{x}{y} = \frac{x}{z}.B=yx⋅zy⋅xz=1.B= \frac{y}{x}\cdot\frac{z}{y}\cdot\frac{x}{z} =1.C=zx⋅xz⋅xy=xy.C= \frac{z}{x}\cdot\frac{x}{z}\cdot\frac{x}{y} = \frac{x}{y}.D=zx⋅zy⋅xz=zy.D= \frac{z}{x}\cdot\frac{z}{y}\cdot\frac{x}{z} = \frac{z}{y}.

Logo,

A−B+C−D=xz−1+xy−zy.A-B+C-D = \frac{x}{z}-1+\frac{x}{y}-\frac{z}{y}.

3. Igualando os dois membros​

O primeiro membro, em função de x,y,zx,y,z, é:

(yx+zx)(xy−zy)yz=(y+z)(x−z)xz.\begin{aligned} &\left(\frac{y}{x}+\frac{z}{x}\right) \left(\frac{x}{y}-\frac{z}{y}\right) \frac{y}{z}\\[4pt] &=\frac{(y+z)(x-z)}{xz}. \end{aligned}

Portanto, a equação fica:

(y+z)(x−z)xz=xz−1+xy−zy.\frac{(y+z)(x-z)}{xz} = \frac{x}{z}-1+\frac{x}{y}-\frac{z}{y}.

Multiplicando os dois membros por xyzxyz, que é diferente de zero:

y(y+z)(x−z)=x2y−xyz+x2z−xz2.y(y+z)(x-z) = x^2y-xyz+x^2z-xz^2.

Desenvolvendo e reorganizando:

0=−(x−y)(x−z)(y+z).0=-(x-y)(x-z)(y+z).

Assim,

(x−y)(x−z)(y+z)=0.(x-y)(x-z)(y+z)=0.

4. Utilizando as condições do enunciado​

Um produto é nulo quando pelo menos um dos fatores é nulo. Portanto:

x−y=0oux−z=0ouy+z=0.x-y=0 \quad\text{ou}\quad x-z=0 \quad\text{ou}\quad y+z=0.

Como x=ln⁡ax=\ln a, y=ln⁡by=\ln b e z=ln⁡cz=\ln c, temos:

Primeira possibilidade:

x−y=0⇒ln⁡a=ln⁡b⇒a=b.x-y=0 \Rightarrow \ln a=\ln b \Rightarrow a=b.

Segunda possibilidade:

x−z=0⇒ln⁡a=ln⁡c⇒a=c.x-z=0 \Rightarrow \ln a=\ln c \Rightarrow a=c.

Mas o enunciado estabelece que a≠ca\neq c. Essa possibilidade é descartada.

Terceira possibilidade:

y+z=0⇒ln⁡b+ln⁡c=0.y+z=0 \Rightarrow \ln b+\ln c=0.

Logo,

ln⁡(bc)=0⇒bc=1⇒b=1c.\ln(bc)=0 \Rightarrow bc=1 \Rightarrow b=\frac1c.

Entretanto, o enunciado estabelece que b≠1cb\neq\frac1c. Essa possibilidade também é descartada.

Portanto, resta somente:

a=b.a=b.

Conclusão​

A relação procurada é:

a−b=0.\boxed{a-b=0}.

Alternativa correta: B) a−b=0a-b=0.

🧩 Exercício 8 EFOMMMédio

Um casal pretende tomar uma quantia de R$ 200.000,00 com o banco, em cem prestações no Sistema de Amortização Constante (SAC), para a compra de sua casa própria. Considerando uma taxa de juros compostos de 2% ao mês, qual é o valor da 41ª prestação?

1. Calculando a amortização mensal​

No Sistema de Amortização Constante (SAC), a amortização é igual em todas as prestações.

Como o valor financiado é de R$ 200.000,00, dividido em 100 prestações, temos:

A=200.000100A=\frac{200.000}{100}A=2.000\boxed{A=2.000}

Portanto, a cada mês, a dívida é reduzida em R$ 2.000,00.

2. Calculando o saldo devedor antes da 41ª prestação​

Antes de pagar a 41ª prestação, o casal já terá pago 40 prestações.

Assim, o saldo devedor será:

SD40=200.000−40⋅2.000SD_{40}=200.000-40\cdot 2.000SD40=200.000−80.000SD_{40}=200.000-80.000SD40=120.000\boxed{SD_{40}=120.000}

3. Calculando os juros da 41ª prestação​

Os juros de cada prestação são calculados sobre o saldo devedor do mês anterior.

Como a taxa de juros é de 2% ao mês:

J41=0,02⋅120.000J_{41}=0,02\cdot 120.000J41=2.400\boxed{J_{41}=2.400}

4. Calculando a 41ª prestação​

No SAC, o valor da prestação é a soma da amortização com os juros:

P41=A+J41P_{41}=A+J_{41}

Substituindo os valores:

P41=2.000+2.400P_{41}=2.000+2.400P41=R$ 4.400,00\boxed{P_{41}=\text{R\$ }4.400,00}

Conclusão​

A 41ª prestação será de R$ 4.400,00.

Alternativa correta: C) R$ 4.400,00.

🧩 Exercício 9 EFOMMMédio

Quantas raízes reais e complexas não reais possui a equação

(x+3−172)x2(x+1)(x+2)(x+3)2(x+3+172)−5=0?\left(x+\frac{3-\sqrt{17}}{2}\right) x^2(x+1)(x+2)(x+3)^2 \left(x+\frac{3+\sqrt{17}}{2}\right)-5=0?

1. Simplificando os fatores​

Observe que

(x+3−172)(x+3+172)=x2+3x+9−174=x2+3x−2.\begin{aligned} &\left(x+\frac{3-\sqrt{17}}{2}\right) \left(x+\frac{3+\sqrt{17}}{2}\right)\\[4pt] &=x^2+3x+\frac{9-17}{4}\\[4pt] &=x^2+3x-2. \end{aligned}

Além disso,

(x+1)(x+2)=x2+3x+2.(x+1)(x+2)=x^2+3x+2.

A equação fica

x2(x+3)2(x2+3x+2)(x2+3x−2)=5.x^2(x+3)^2(x^2+3x+2)(x^2+3x-2)=5.

2. Fazendo a substituição​

Como os fatores apresentam repetidamente o termo x2+3xx^2+3x, vamos fazer

y=x2+3x.y=x^2+3x.

Assim,

x(x+3)=yx(x+3)=y

e, consequentemente,

x2(x+3)2=y2.x^2(x+3)^2=y^2.

Também temos

(x+1)(x+2)=y+2(x+1)(x+2)=y+2

e

x2+3x−2=y−2.x^2+3x-2=y-2.

Substituindo tudo na equação original:

y2(y+2)(y−2)=5.y^2(y+2)(y-2)=5.

Usando o produto notável:

y2(y2−4)=5.y^2(y^2-4)=5.

Desenvolvendo:

y4−4y2−5=0.y^4-4y^2-5=0.

3. Resolvendo a equação biquadrada​

Fazemos uma segunda substituição:

z=y2.z=y^2.

Obtemos

z2−4z−5=0.z^2-4z-5=0.

Fatorando:

(z−5)(z+1)=0.(z-5)(z+1)=0.

Portanto,

z=5ouz=−1.z=5 \quad\text{ou}\quad z=-1.

Como z=y2z=y^2, temos

y2=5ouy2=−1.y^2=5 \quad\text{ou}\quad y^2=-1.

4. Contando as raízes reais​

Caso 1: y2=5y^2=5

Como y=x2+3xy=x^2+3x,

x2+3x=±5.x^2+3x=\pm\sqrt{5}.

Para y=5y=\sqrt{5}:

x2+3x−5=0.x^2+3x-\sqrt{5}=0.

Seu discriminante é

Δ1=9+45>0.\Delta_1=9+4\sqrt{5}>0.

Logo, essa equação possui duas raízes reais distintas.

Para y=−5y=-\sqrt{5}:

x2+3x+5=0.x^2+3x+\sqrt{5}=0.

Seu discriminante é

Δ2=9−45>0.\Delta_2=9-4\sqrt{5}>0.

Logo, essa equação também possui duas raízes reais distintas.

Portanto, encontramos 4 raízes reais.

Caso 2: y2=−1y^2=-1

Temos

y=±i.y=\pm i.

Isso conduz às equações

x2+3x−i=0x^2+3x-i=0

e

x2+3x+i=0.x^2+3x+i=0.

Cada uma possui duas raízes complexas não reais. Assim, obtemos 4 raízes complexas não reais.

5. Resposta​

A equação possui 8 raízes complexas contando multiplicidades, das quais 4 são reais e 4 são não reais.

Portanto, a alternativa correta é C.

🧩 Exercício 10 EFOMMMédio

Sobre funções, analise as afirmativas abaixo:

I. A função tan⁡(x)\tan(x), com x∈[0,π2)x\in\left[0,\frac{\pi}{2}\right), é sobrejetora em R+\mathbb{R}_+, e a função sen⁡(x)\operatorname{sen}(x), com x∈Rx\in\mathbb{R}, é injetora.

II. As imagens da família de funções f(x)=a∣x∣+bf(x)=a|x|+b, com a,b∈Ra,b\in\mathbb{R}, não contêm números negativos.

III. A função exponencial de base aa, definida por f:R→R+f:\mathbb{R}\to\mathbb{R}_+, é denotada por f(x)=axf(x)=a^x, onde aa é um número real positivo e diferente de 11. Suponha que as funções g(x)=b⋅axg(x)=b\cdot a^x e G(x)=B⋅AxG(x)=B\cdot A^x, com as constantes a,b,A,B∈R+a,b,A,B\in\mathbb{R}_+, satisfaçam g(x1)=G(x1)g(x_1)=G(x_1) e g(x2)=G(x2)g(x_2)=G(x_2) para x1≠x2x_1\neq x_2. Nesse caso, temos que a=Aa=A e b=Bb=B.

IV. Funções quadráticas e racionais são definidas em todo o conjunto real.

V. Se a função ff não é injetora nem sobrejetora e a função gg não é injetora, então a função composta g∘fg\circ f não é sobrejetora.

Assinale a opção correta.

Análise da afirmativa I​

A função tan⁡(x)\tan(x), restrita ao intervalo [0,π2)\left[0,\frac{\pi}{2}\right), assume valores em R+\mathbb{R}_+ e é sobrejetora nesse conjunto.

Entretanto, a função sen⁡(x)\operatorname{sen}(x) não é injetora em R\mathbb{R}, pois existem valores distintos de xx que possuem o mesmo seno. Por exemplo,

sen⁡(0)=sen⁡(π)=0.\operatorname{sen}(0)=\operatorname{sen}(\pi)=0.

Logo, a afirmativa I é falsa.

Análise da afirmativa II​

Considere a família

f(x)=a∣x∣+b,a,b∈R.f(x)=a|x|+b, \qquad a,b\in\mathbb{R}.

Escolhendo a=0a=0 e b=−1b=-1, temos

f(x)=−1.f(x)=-1.

Portanto, a imagem dessa função contém um número negativo.

Logo, a afirmativa II é falsa.

Análise da afirmativa III​

Temos

g(x)=b⋅axg(x)=b\cdot a^x

e

G(x)=B⋅Ax.G(x)=B\cdot A^x.

Pela hipótese,

b⋅ax1=B⋅Ax1b\cdot a^{x_1}=B\cdot A^{x_1}

e

b⋅ax2=B⋅Ax2.b\cdot a^{x_2}=B\cdot A^{x_2}.

Dividindo a primeira igualdade pela segunda, obtemos

ax1ax2=Ax1Ax2.\frac{a^{x_1}}{a^{x_2}} = \frac{A^{x_1}}{A^{x_2}}.

Assim,

ax1−x2=Ax1−x2.a^{x_1-x_2}=A^{x_1-x_2}.

Como x1≠x2x_1\neq x_2 e as bases são positivas, concluímos que

a=A.a=A.

Substituindo essa igualdade em uma das equações iniciais,

b⋅ax1=B⋅ax1.b\cdot a^{x_1}=B\cdot a^{x_1}.

Como ax1>0a^{x_1}>0, podemos dividir os dois lados por ax1a^{x_1}:

b=B.b=B.

Portanto, a afirmativa III é verdadeira.

Análise da afirmativa IV​

Uma função quadrática tem a forma

f(x)=ax2+bx+c,a≠0,f(x)=ax^2+bx+c, \qquad a\neq 0,

e está definida para todo x∈Rx\in\mathbb{R}.

Entretanto, uma função racional é dada pelo quociente de dois polinômios, e seu domínio exclui os valores que anulam o denominador.

Por exemplo,

f(x)=1xf(x)=\frac{1}{x}

não está definida em x=0x=0.

Logo, a afirmativa IV é falsa.

Análise da afirmativa V​

A afirmação é falsa. O fato de ff não ser sobrejetora não impede que a função composta g∘fg\circ f seja sobrejetora.

Considere, por exemplo,

f:R→{0,1,2}f:\mathbb{R}\to\{0,1,2\}

definida por

f(x)={0,x≤0,1,x>0.f(x)= \begin{cases} 0, & x\leq 0,\\ 1, & x>0. \end{cases}

Essa função não é injetora nem sobrejetora.

Agora, considere

g:{0,1,2}→{0,1}g:\{0,1,2\}\to\{0,1\}

definida por

g(0)=0,g(1)=1,g(2)=1.g(0)=0,\qquad g(1)=1,\qquad g(2)=1.

A função gg não é injetora, pois g(1)=g(2)g(1)=g(2).

Porém, a composta g∘fg\circ f assume os valores 00 e 11, sendo sobrejetora em {0,1}\{0,1\}.

Logo, a afirmativa V é falsa.

Resposta​

Apenas a afirmativa III é verdadeira.

Alternativa C.

🧩 Exercício 11 EFOMMMédio

No antigo reino de Algébria havia um lendário artesão chamado Eudóxio, famoso por suas impressionantes criações geométricas. O rei de Algébria desafiou Eudóxio a criar uma ponte suspensa, seguindo a curva da função f(x)=x3/2f(x)=x^{3/2} entre os pontos (1,1)(1,1) e (4,8)(4,8).

Para calcular a quantidade de material necessário, Eudóxio precisa determinar o comprimento exato dessa curva. Ajude Eudóxio, calculando o comprimento de arco da função f(x)f(x) entre os pontos fornecidos.

1. Fórmula do comprimento de arco​

Para uma função y=f(x)y=f(x), derivável no intervalo [a,b][a,b], o comprimento de arco é dado por

L=∫ab1+(f′(x))2 dx.L=\int_a^b\sqrt{1+\left(f'(x)\right)^2}\,dx.

Neste problema,

f(x)=x3/2f(x)=x^{3/2}

e o intervalo é [1,4][1,4].

2. Calculando a derivada​

Derivando a função, temos

f′(x)=32x1/2.f'(x)=\frac{3}{2}x^{1/2}.

Elevando ao quadrado:

(f′(x))2=94x.\left(f'(x)\right)^2 = \frac{9}{4}x.

Substituindo na fórmula do comprimento de arco:

L=∫141+9x4 dx.L=\int_1^4\sqrt{1+\frac{9x}{4}}\,dx.

3. Resolvendo a integral​

Fazemos a substituição

u=1+9x4.u=1+\frac{9x}{4}.

Assim,

du=94 dx⇒dx=49 du.du=\frac94\,dx \quad\Rightarrow\quad dx=\frac49\,du.

Alterando os limites de integração:

  • Para x=1x=1, temos u=134u=\frac{13}{4}.
  • Para x=4x=4, temos u=10u=10.

Portanto,

L=49∫13410u1/2 du.L=\frac49\int_{\frac{13}{4}}^{10}u^{1/2}\,du.

Integrando:

L=49[23u3/2]13410.L=\frac49\left[\frac23u^{3/2}\right]_{\frac{13}{4}}^{10}.

Logo,

L=827[103/2−(134)3/2].L=\frac{8}{27} \left[ 10^{3/2}-\left(\frac{13}{4}\right)^{3/2} \right].

4. Simplificando o resultado​

Temos

103/2=101010^{3/2}=10\sqrt{10}

e

(134)3/2=13138.\left(\frac{13}{4}\right)^{3/2} = \frac{13\sqrt{13}}{8}.

Substituindo:

L=827(1010−13138).L=\frac{8}{27} \left( 10\sqrt{10}-\frac{13\sqrt{13}}{8} \right).

Distribuindo o fator:

L=8010−131327.L=\frac{80\sqrt{10}-13\sqrt{13}}{27}.

Resposta​

O comprimento exato da curva é

L=127(8010−1313).\boxed{L=\frac{1}{27}\left(80\sqrt{10}-13\sqrt{13}\right)}.

Alternativa E.

🧩 Exercício 12 EFOMMMédio

Calcule o volume do sólido reto com altura h=12h=12, cuja base é definida, no primeiro quadrante, abaixo dos gráficos das funções gg e hh e acima do gráfico da função ff, onde

f(x)=x2−8x+17,g(x)=x2−4x+9,h(x)=x2−12x+41.\begin{aligned} f(x)&=x^2-8x+17,\\ g(x)&=x^2-4x+9,\\ h(x)&=x^2-12x+41. \end{aligned}

1. Interpretando a região da base​

A base do sólido é a região do primeiro quadrante que está acima do gráfico de f(x)f(x) e abaixo dos gráficos de g(x)g(x) e h(x)h(x).

Para determinar os limites de integração, precisamos encontrar os pontos de interseção entre essas funções.

2. Encontrando os pontos de interseção​

Interseção entre ff e gg:

x2−8x+17=x2−4x+9x^2-8x+17=x^2-4x+9

Simplificando:

−4x=−8-4x=-8x=2x=2

Interseção entre ff e hh:

x2−8x+17=x2−12x+41x^2-8x+17=x^2-12x+41

Simplificando:

4x=244x=24x=6x=6

Interseção entre gg e hh:

x2−4x+9=x2−12x+41x^2-4x+9=x^2-12x+418x=328x=32x=4x=4

Portanto, a região da base se divide em dois intervalos: de x=2x=2 até x=4x=4, a curva superior é g(x)g(x); de x=4x=4 até x=6x=6, a curva superior é h(x)h(x).

3. Calculando a área da base​

A área entre duas curvas é calculada pela integral da diferença entre a função superior e a inferior.

Assim,

A=∫24[g(x)−f(x)] dx+∫46[h(x)−f(x)] dx.A=\int_2^4 [g(x)-f(x)]\,dx +\int_4^6 [h(x)-f(x)]\,dx.

Calculando as diferenças:

g(x)−f(x)=x2−4x+9−(x2−8x+17)=4x−8\begin{aligned} g(x)-f(x) &=x^2-4x+9-(x^2-8x+17)\\ &=4x-8 \end{aligned}

e

h(x)−f(x)=x2−12x+41−(x2−8x+17)=−4x+24.\begin{aligned} h(x)-f(x) &=x^2-12x+41-(x^2-8x+17)\\ &=-4x+24. \end{aligned}

Logo,

A=∫24(4x−8) dx+∫46(−4x+24) dx.A=\int_2^4(4x-8)\,dx +\int_4^6(-4x+24)\,dx.

Resolvendo a primeira integral:

A1=[2x2−8x]24=(32−32)−(8−16)=8.\begin{aligned} A_1 &=[2x^2-8x]_2^4\\ &=(32-32)-(8-16)\\ &=8. \end{aligned}

Resolvendo a segunda integral:

A2=[−2x2+24x]46=(−72+144)−(−32+96)=72−64=8.\begin{aligned} A_2 &=[-2x^2+24x]_4^6\\ &=(-72+144)-(-32+96)\\ &=72-64\\ &=8. \end{aligned}

Portanto, a área da base é

A=A1+A2=8+8=16.A=A_1+A_2=8+8=16.

4. Calculando o volume do sólido​

Como o sólido é reto, seu volume é o produto da área da base pela altura:

V=A⋅h.V=A\cdot h.

Substituindo A=16A=16 e h=12h=12:

V=16⋅12.V=16\cdot12.V=192 u.v.\boxed{V=192\text{ u.v.}}

Resposta​

Alternativa B) 192 u.v.

🧩 Exercício 13 EFOMMMédio

Sejam α,λ∈R\alpha,\lambda\in\mathbb{R}, In×nI_{n\times n} a matriz identidade de ordem nn e Jn×nJ_{n\times n} a matriz com todas as entradas iguais a 11, com ordem nn.

Qual o resultado do produto das matrizes Bn×nxn×1B_{n\times n}x_{n\times1}, tal que vale a igualdade

An×n+Bn×n=αIn×n+Jn×nA_{n\times n}+B_{n\times n} = \alpha I_{n\times n}+J_{n\times n}

com as seguintes propriedades:

  • P₁: An×nxn×1=λxn×1A_{n\times n}x_{n\times1}=\lambda x_{n\times1};
  • P₂: ∑i=1nxi1=0\displaystyle\sum_{i=1}^{n}x_{i1}=0, sendo
xn×1=[x11x21⋮xn1].x_{n\times1}= \begin{bmatrix} x_{11}\\ x_{21}\\ \vdots\\ x_{n1} \end{bmatrix}.

1. Multiplicando a igualdade por xx​

A igualdade fornecida é

A+B=αI+J.A+B=\alpha I+J.

Multiplicando ambos os lados, à direita, pelo vetor xx, temos

(A+B)x=(αI+J)x.(A+B)x=(\alpha I+J)x.

Pela propriedade distributiva,

Ax+Bx=αIx+Jx.Ax+Bx=\alpha Ix+Jx.

2. Utilizando as propriedades​

Pela propriedade P₁,

Ax=λx.Ax=\lambda x.

Além disso, como II é a matriz identidade,

Ix=x.Ix=x.

Substituindo essas relações, obtemos

λx+Bx=αx+Jx.\lambda x+Bx=\alpha x+Jx.

3. Calculando o produto JxJx​

Como todas as entradas da matriz JJ são iguais a 11, temos

Jx=[11⋯111⋯1⋮⋮⋱⋮11⋯1][x11x21⋮xn1].Jx= \begin{bmatrix} 1&1&\cdots&1\\ 1&1&\cdots&1\\ \vdots&\vdots&\ddots&\vdots\\ 1&1&\cdots&1 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} x_{11}\\ x_{21}\\ \vdots\\ x_{n1} \end{bmatrix}.

Cada componente do vetor resultante é igual à soma das componentes de xx. Portanto,

Jx=[∑i=1nxi1∑i=1nxi1⋮∑i=1nxi1].Jx= \begin{bmatrix} \displaystyle\sum_{i=1}^{n}x_{i1}\\ \displaystyle\sum_{i=1}^{n}x_{i1}\\ \vdots\\ \displaystyle\sum_{i=1}^{n}x_{i1} \end{bmatrix}.

Pela propriedade P₂,

∑i=1nxi1=0.\sum_{i=1}^{n}x_{i1}=0.

Logo,

Jx=[00⋮0]=0.Jx= \begin{bmatrix} 0\\ 0\\ \vdots\\ 0 \end{bmatrix} =0.

4. Isolando o produto BxBx​

Retomando a igualdade,

λx+Bx=αx+Jx,\lambda x+Bx=\alpha x+Jx,

e utilizando Jx=0Jx=0, temos

λx+Bx=αx.\lambda x+Bx=\alpha x.

Isolando BxBx:

Bx=αx−λx.Bx=\alpha x-\lambda x.

Colocando xx em evidência,

Bx=(α−λ)x.\boxed{Bx=(\alpha-\lambda)x}.

Resposta​

Alternativa C) (α−λ)xn×1(\alpha-\lambda)x_{n\times1}.

🧩 Exercício 14 EFOMMFácil

Seja XX uma variável aleatória que representa a altura, em centímetros, de alunos de um curso de estatística.

Em uma amostra de oito alunos, observam-se as alturas:

160; 162; 179; 169; 162; 162; 175; 167.160;\ 162;\ 179;\ 169;\ 162;\ 162;\ 175;\ 167.

Utilizando a amostra observada, qual a média, a variância, a mediana e a moda da variável aleatória XX, respectivamente?

1. Organizando os dados​

Primeiro, colocamos as alturas em ordem crescente:

160; 162; 162; 162; 167; 169; 175; 179.160;\ 162;\ 162;\ 162;\ 167;\ 169;\ 175;\ 179.

Temos n=8n=8 observações.

2. Calculando a média​

A média aritmética é a soma dos valores dividida pela quantidade de observações:

xˉ=∑i=1nxin.\bar{x}=\frac{\sum_{i=1}^{n}x_i}{n}.

Substituindo os valores:

xˉ=160+162+179+169+162+162+175+1678.\bar{x}= \frac{160+162+179+169+162+162+175+167}{8}.xˉ=13368.\bar{x}=\frac{1336}{8}.xˉ=167\boxed{\bar{x}=167}

3. Calculando a variância amostral​

A variância amostral é calculada por

s2=∑i=1n(xi−xˉ)2n−1.s^2=\frac{\sum_{i=1}^{n}(x_i-\bar{x})^2}{n-1}.

Como xˉ=167\bar{x}=167, temos:

∑i=18(xi−167)2=(160−167)2+(162−167)2+(179−167)2+(169−167)2+(162−167)2+(162−167)2+(175−167)2+(167−167)2.\begin{aligned} \sum_{i=1}^{8}(x_i-167)^2 ={}&(160-167)^2+(162-167)^2\\ &+(179-167)^2+(169-167)^2\\ &+(162-167)^2+(162-167)^2\\ &+(175-167)^2+(167-167)^2. \end{aligned}

Calculando os quadrados:

49+25+144+4+25+25+64+0=336.49+25+144+4+25+25+64+0=336.

Logo,

s2=3368−1.s^2=\frac{336}{8-1}.s2=3367.s^2=\frac{336}{7}.s2=48\boxed{s^2=48}

4. Calculando a mediana​

Como temos oito valores, a quantidade de observações é par. A mediana é a média entre o quarto e o quinto valores da lista ordenada.

Md⁡=162+1672.\operatorname{Md}=\frac{162+167}{2}.Md⁡=164,5\boxed{\operatorname{Md}=164{,}5}

5. Calculando a moda​

A moda é o valor que aparece com maior frequência.

O número 162162 aparece três vezes, mais do que qualquer outra altura.

Mo⁡=162\boxed{\operatorname{Mo}=162}

Resposta​

A média, a variância amostral, a mediana e a moda são, respectivamente,

167; 48; 164,5; 162.\boxed{167;\ 48;\ 164{,}5;\ 162}.

Alternativa E.

🧩 Exercício 16 EFOMMMédio

Um reservatório cônico está sendo cheio a uma vazão de 2 m3/s2\,\text{m}^3/\text{s}. O reservatório possui 99 metros de altura e sua base possui 66 metros de diâmetro.

O quão rápido o nível da água está subindo quando a água estiver a 66 metros do topo?

1. Identificando as grandezas​

O reservatório tem formato de cone, com altura total H=9 mH=9\,\text{m} e raio da base R=3 mR=3\,\text{m}.

A água entra com vazão constante:

dVdt=2 m3/s.\frac{dV}{dt}=2\,\text{m}^3/\text{s}.

Queremos determinar a taxa de variação da altura da água, dhdt\frac{dh}{dt}, quando a superfície da água estiver a 6 m6\,\text{m} do topo.

Como a altura total do cone é 9 m9\,\text{m}, a altura da água nesse instante é

h=9−6=3 m.h=9-6=3\,\text{m}.

2. Relacionando o raio e a altura da água​

Os triângulos formados pelo cone inteiro e pela água são semelhantes. Portanto,

rh=RH.\frac{r}{h}=\frac{R}{H}.

Substituindo R=3R=3 e H=9H=9:

rh=39=13.\frac{r}{h}=\frac{3}{9}=\frac13.

Logo,

r=h3.r=\frac{h}{3}.

3. Escrevendo o volume em função da altura​

O volume de um cone é

V=13πr2h.V=\frac13\pi r^2h.

Substituindo r=h3r=\frac{h}{3}:

V=13π(h3)2h.V=\frac13\pi\left(\frac{h}{3}\right)^2h.

Simplificando:

V=πh327.V=\frac{\pi h^3}{27}.

4. Derivando em relação ao tempo​

Como o volume e a altura variam com o tempo, derivamos ambos os lados em relação a tt:

dVdt=π27⋅3h2dhdt.\frac{dV}{dt} = \frac{\pi}{27}\cdot3h^2\frac{dh}{dt}.

Assim,

dVdt=πh29dhdt.\frac{dV}{dt} = \frac{\pi h^2}{9}\frac{dh}{dt}.

Isolando dhdt\frac{dh}{dt}:

dhdt=9πh2dVdt.\frac{dh}{dt} = \frac{9}{\pi h^2}\frac{dV}{dt}.

5. Calculando a taxa de subida​

No instante considerado, temos h=3 mh=3\,\text{m} e dVdt=2 m3/s\frac{dV}{dt}=2\,\text{m}^3/\text{s}.

Substituindo:

dhdt=9π⋅32⋅2.\frac{dh}{dt} = \frac{9}{\pi\cdot3^2}\cdot2.dhdt=189π.\frac{dh}{dt} = \frac{18}{9\pi}.

Portanto,

dhdt=2π m/s.\boxed{\frac{dh}{dt}=\frac{2}{\pi}\,\text{m/s}}.

Resposta​

O nível da água está subindo à taxa de 2π m/s\frac{2}{\pi}\,\text{m/s}.

Alternativa E.

🧩 Exercício 18 EFOMMMédio

Sejam A1,A2,A3,A4A_1,A_2,A_3,A_4 os quatro primeiros termos de uma progressão geométrica (P.G.) e a1,a2,a3,a4a_1,a_2,a_3,a_4 os quatro primeiros termos de uma progressão aritmética (P.A.), respectivamente, tais que:

A1=a4−a3a1=A1−5a2=A1+1a4+4(a3−a2)=A2+1\begin{aligned} A_1&=a_4-a_3\\ a_1&=A_1-5\\ a_2&=A_1+1\\ a_4+4(a_3-a_2)&=A_2+1 \end{aligned}

Sejam AnA_n o nn-ésimo termo da P.G. e ana_n o nn-ésimo termo da P.A.

Logo,

A10A9995(a50−1)A10005\frac{A_{10}A_{999}^{5}} {(a_{50}-1)A_{1000}^{5}}

é igual a:

1. Determinando a razão da P.A.​

Seja rr a razão da P.G. e dd a razão da P.A.

Como a4−a3=da_4-a_3=d, a primeira condição fornece

A1=d.A_1=d.

Pela segunda condição,

a1=d−5.a_1=d-5.

Sabemos que

a2=a1+d.a_2=a_1+d.

Utilizando também a terceira condição, a2=A1+1=d+1a_2=A_1+1=d+1, temos

(d−5)+d=d+1.(d-5)+d=d+1.

Logo,

2d−5=d+12d-5=d+1d=6.d=6.

Portanto,

A1=6.A_1=6.

2. Determinando a P.G.​

Da quarta condição,

a4+4(a3−a2)=A2+1.a_4+4(a_3-a_2)=A_2+1.

Como a razão da P.A. é d=6d=6, temos

a3−a2=6a_3-a_2=6

e

a4=a1+3d=1+18=19.a_4=a_1+3d=1+18=19.

Substituindo:

19+4⋅6=A2+1.19+4\cdot6=A_2+1.43=A2+143=A_2+1A2=42.A_2=42.

A razão da P.G. é

r=A2A1=426=7.r=\frac{A_2}{A_1} =\frac{42}{6}=7.

Assim, o termo geral da P.G. é

An=6⋅7n−1.\boxed{A_n=6\cdot7^{n-1}}.

3. Determinando o termo geral da P.A.​

Como a1=1a_1=1 e d=6d=6, temos

an=a1+(n−1)d.a_n=a_1+(n-1)d.

Substituindo:

an=1+6(n−1).a_n=1+6(n-1).

Portanto,

an=6n−5.\boxed{a_n=6n-5}.

Em particular,

a50=6⋅50−5=295.a_{50}=6\cdot50-5=295.

Logo,

a50−1=294.a_{50}-1=294.

4. Simplificando a expressão​

Queremos calcular

A10A9995(a50−1)A10005.\frac{A_{10}A_{999}^{5}} {(a_{50}-1)A_{1000}^{5}}.

Como

An=6⋅7n−1,A_n=6\cdot7^{n-1},

temos

A999A1000=6⋅79986⋅7999=17.\frac{A_{999}}{A_{1000}} = \frac{6\cdot7^{998}}{6\cdot7^{999}} =\frac17.

Assim,

A10A9995(a50−1)A10005=A10a50−1(A999A1000)5=6⋅79294(17)5.\begin{aligned} \frac{A_{10}A_{999}^{5}} {(a_{50}-1)A_{1000}^{5}} &= \frac{A_{10}}{a_{50}-1} \left(\frac{A_{999}}{A_{1000}}\right)^5\\[6pt] &= \frac{6\cdot7^9}{294} \left(\frac17\right)^5. \end{aligned}

Como 294=6⋅49=6⋅72294=6\cdot49=6\cdot7^2, obtemos

6⋅796⋅72⋅175=79−2−5=72=49.\begin{aligned} \frac{6\cdot7^9}{6\cdot7^2} \cdot\frac{1}{7^5} &=7^{9-2-5}\\ &=7^2\\ &=49. \end{aligned}

5. Identificando a alternativa​

Pela expressão do termo geral da P.A.,

a9=6⋅9−5=49.a_9=6\cdot9-5=49.

Portanto,

A10A9995(a50−1)A10005=a9\boxed{ \frac{A_{10}A_{999}^{5}} {(a_{50}-1)A_{1000}^{5}} =a_9 }

Alternativa D.

🧩 Exercício 19 EFOMMMédio

Dadas as funções ff e gg definidas abaixo:

  • f:R→Rf:\mathbb{R}\to\mathbb{R}, f(x)=x2+5f(x)=x^2+5, com o gráfico de ff restrito ao conjunto B×CB\times C, tal que B={x∈R; ∣x∣≥3}B=\{x\in\mathbb{R};\,|x|\geq3\} e C={y∈R; ∣y∣≤30}C=\{y\in\mathbb{R};\,|y|\leq30\};
  • g:R→Rg:\mathbb{R}\to\mathbb{R}, g(x)=x2g(x)=x^2, com o gráfico de gg restrito ao conjunto B×DB\times D, tal que B={x∈R; ∣x∣≥3}B=\{x\in\mathbb{R};\,|x|\geq3\} e D={y∈R; ∣y∣≤25}D=\{y\in\mathbb{R};\,|y|\leq25\}.

Calcule a área entre elas.

1. Determinando os intervalos do domínio​

A função f(x)=x2+5f(x)=x^2+5 está restrita aos pontos que satisfazem

∣x∣≥3e∣f(x)∣≤30.|x|\geq3 \quad\text{e}\quad |f(x)|\leq30.

Como f(x)=x2+5f(x)=x^2+5 é sempre positiva, temos

x2+5≤30.x^2+5\leq30.

Logo,

x2≤25⇒∣x∣≤5.x^2\leq25 \quad\Rightarrow\quad |x|\leq5.

Combinando as condições:

3≤∣x∣≤5.3\leq|x|\leq5.

Portanto, os intervalos são

[−5,−3]∪[3,5].[-5,-3]\cup[3,5].

Para g(x)=x2g(x)=x^2, a restrição ∣g(x)∣≤25|g(x)|\leq25 também resulta em ∣x∣≤5|x|\leq5. Assim, os gráficos estão definidos nos mesmos intervalos.

2. Calculando a diferença entre as funções​

Em todo o domínio considerado,

f(x)−g(x)=(x2+5)−x2.f(x)-g(x)=(x^2+5)-x^2.

Portanto,

f(x)−g(x)=5.f(x)-g(x)=5.

A distância vertical entre os gráficos é constante e igual a 55 unidades.

3. Calculando a área entre os gráficos​

A região está dividida em dois intervalos: [−5,−3][-5,-3] e [3,5][3,5].

Assim, a área total é

A=∫−5−3[f(x)−g(x)] dx+∫35[f(x)−g(x)] dx.A= \int_{-5}^{-3}[f(x)-g(x)]\,dx + \int_3^5[f(x)-g(x)]\,dx.

Substituindo a diferença constante:

A=∫−5−35 dx+∫355 dx.A=\int_{-5}^{-3}5\,dx+\int_3^5 5\,dx.

Calculando:

A=5[−3−(−5)]+5[5−3].A=5[-3-(-5)]+5[5-3].A=5⋅2+5⋅2.A=5\cdot2+5\cdot2.A=20 u.a.\boxed{A=20\text{ u.a.}}

Resposta​

Alternativa B) 20 u.a.

🧩 Exercício 20 EFOMMMédio

Considere a hipérbole

9y2−16x2−144=09y^2-16x^2-144=0

e tome o ponto AA seu vértice no eixo yy positivo e o ponto EE seu vértice no eixo yy negativo.

Tome BB e DD, respectivamente, como os pontos com o maior e o menor valor da coordenada yy no lugar geométrico

x2+y2−10x+9=0.x^2+y^2-10x+9=0.

Tome CC e FF, respectivamente, como os pontos com o maior e o menor valor da coordenada xx no lugar geométrico

64x2+121y2−320x−1536=0.64x^2+121y^2-320x-1536=0.

Qual a área do polígono convexo ABCDEFABCDEF?

1. Determinando os vértices AA e EE​

A hipérbole é dada por

9y2−16x2=144.9y^2-16x^2=144.

Para encontrar os vértices sobre o eixo yy, fazemos x=0x=0:

9y2=144.9y^2=144.y2=16⇒y=±4.y^2=16 \quad\Rightarrow\quad y=\pm4.

Portanto,

A=(0,4)eE=(0,−4).A=(0,4) \qquad\text{e}\qquad E=(0,-4).

2. Determinando os pontos BB e DD​

O lugar geométrico é

x2+y2−10x+9=0.x^2+y^2-10x+9=0.

Completando o quadrado:

(x−5)2+y2=16.(x-5)^2+y^2=16.

Essa é uma circunferência de centro (5,0)(5,0) e raio 44.

Os pontos de maior e menor coordenada yy são

B=(5,4)eD=(5,−4).B=(5,4) \qquad\text{e}\qquad D=(5,-4).

3. Determinando os pontos CC e FF​

O lugar geométrico é

64x2+121y2−320x−1536=0.64x^2+121y^2-320x-1536=0.

Agrupando os termos em xx:

64(x2−5x)+121y2=1536.64(x^2-5x)+121y^2=1536.

Completando o quadrado:

64(x−52)2+121y2=1936.64\left(x-\frac52\right)^2+121y^2=1936.

Para encontrar os extremos de xx, fazemos y=0y=0:

64(x−52)2=1936.64\left(x-\frac52\right)^2=1936.(x−52)2=1214.\left(x-\frac52\right)^2=\frac{121}{4}.

Logo,

x−52=±112.x-\frac52=\pm\frac{11}{2}.

Assim,

x=8oux=−3.x=8 \qquad\text{ou}\qquad x=-3.

Portanto,

C=(8,0)eF=(−3,0).C=(8,0) \qquad\text{e}\qquad F=(-3,0).

4. Calculando a área do polígono​

Os vértices, na ordem indicada, são

A=(0,4),B=(5,4),C=(8,0),D=(5,−4),E=(0,−4),F=(−3,0).\begin{aligned} A&=(0,4),& B&=(5,4),\\ C&=(8,0),& D&=(5,-4),\\ E&=(0,-4),& F&=(-3,0). \end{aligned}

Aplicamos a fórmula de Shoelace:

A=12∣∑i=16xiyi+1−∑i=16yixi+1∣.\mathcal{A} = \frac12 \left| \sum_{i=1}^{6}x_i y_{i+1} - \sum_{i=1}^{6}y_i x_{i+1} \right|.

Repetindo o primeiro vértice ao final:

A=12∣(0⋅4+5⋅0+8⋅(−4)+5⋅(−4)+0⋅0+(−3)⋅4)−(4⋅5+4⋅8+0⋅5+(−4)⋅0+(−4)⋅(−3)+0⋅0)∣.\begin{aligned} \mathcal{A} =\frac12\big|& (0\cdot4+5\cdot0+8\cdot(-4)\\ &+5\cdot(-4)+0\cdot0+(-3)\cdot4)\\ -& (4\cdot5+4\cdot8+0\cdot5\\ &+(-4)\cdot0+(-4)\cdot(-3)+0\cdot0) \big|. \end{aligned}

Simplificando:

A=12∣−64−64∣.\mathcal{A} =\frac12|-64-64|.

Portanto,

A=64 u.a.\boxed{\mathcal{A}=64\text{ u.a.}}

Resposta​

Alternativa A) 64 u.a.