$\require{enclose}$ $\newcommand{\avsum}{\mathrel{\displaystyle\int \!\!\!\!\!\! \Delta\ }}$ $\newcommand{\bcancelto}[2]{{\enclose{southeastarrow}{#2}\,}_{\lower.75ex{#1}}}$ $\newcommand{\ordcirc}[1]{\mathrel{[\hspace{-4pt} \circ \hspace{2pt}#1 \hspace{3pt}]\hspace{-4pt}\circ}}$ $\newcommand{\avigual}{\{=\}}$ $\newcommand{\intsup}{{\LARGE \big\uparrow}\displaystyle\int}$ $\newcommand{\intinf}{{\LARGE \big\downarrow}\displaystyle\int}$
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terça-feira, 4 de dezembro de 2012

Exercício: inflação e perda do poder de compra.

Numa inflação em que os preços sobem $25\%$ ao mês e seu salário permanece inalterado, de quanto diminui o seu poder de compra:

a) Mensalmente?

b) Bimestralmente?

Resolução 1:

a)

Vamos supor que em um mês todo o seu salário custeasse uma compra de valor $P$.

Depois de um mês de inflação, ele teria que desembolsar:

$P'\ =\ (1 + 25\%) P\ =\ 1,25P$

A fração do seu salário original, com poder de compra $P$, com relação ao novo valor que seria suficiente para pagar pelas mesmas mercadorias é:

$\dfrac{P}{1,25P}\ =\ \dfrac{1}{\dfrac{5}{4}}\ =\ \dfrac{4}{5}\ =\ 80\%$

Logo, em um mês, seu poder de compra fica reduzido em $20\%$.

b)

De modo análogo, a fração do poder de compra original com relação ao novo valor decorridos dois meses é de:

$\dfrac{P}{(1 + 25\%)(1 + 25\%)P}\ =\ \dfrac{1}{(\dfrac{5}{4})^2}\ =\ \dfrac{16}{25}$

$\dfrac{16}{25}\ =\ 64\%$

Logo, em dois meses, seu poder de compra fica reduzido em $36\%$.

_____

Resolução 2:

a)

Chamemos de $S$ o salário de um trabalhador, $n$ o número de mercadorias que ele poderá comprar ao preço de $p$. Temos:

$S\ =\ np$.....[1]

Decorrido um mês, o novo preço da mercadoria $p'$, será tal que:

$p'\ =\ (1 + 25\%) p\ =\ \dfrac{5p}{4}$.

Assim, com o mesmo salário, depois de um mês, ele será capaz de comprar $n'$ mercadorias de modo que:

$S\ =\ n'\ \cdot\ p'\ =\ n'\ \cdot\ \dfrac{5p}{4}$.....[2]

Substituindo [1] em [2], teremos:

$np\ =\ n'\ \cdot\ \dfrac{5p}{4}\ \Rightarrow\ \dfrac{n'}{n}\ =\ \dfrac{4}{5}\ =\ 80\%$

Logo, em um mês, seu poder de compra fica reduzido em $20\%$.

b)

De modo análogo:

$np\ =\ n'\ \cdot\ (\dfrac{5}{4})^2\ \cdot\ p\ \Rightarrow\ \dfrac{n'}{n}\ =\ (\dfrac{4}{5})^2\ =\ 64\%$

Logo, em dois meses, seu poder de compra fica reduzido em $36\%$.

Exercício: inflação e perda do poder de compra.

Numa inflação em que os preços sobem $25\%$ ao mês e seu salário permanece inalterado, de quanto diminui o seu poder de compra:

a) Mensalmente?

b) Bimestralmente?

Resolução 1:

a)

Vamos supor que em um mês todo o seu salário custeasse uma compra de valor $P$.

Depois de um mês de inflação, ele teria que desembolsar:

$P'\ =\ (1 + 25\%) P\ =\ 1,25P$

A fração do seu salário original, com poder de compra $P$, com relação ao novo valor que seria suficiente para pagar pelas mesmas mercadorias é:

$\dfrac{P}{1,25P}\ =\ \dfrac{1}{\dfrac{5}{4}}\ =\ \dfrac{4}{5}\ =\ 80\%$

Logo, em um mês, seu poder de compra fica reduzido em $20\%$.

b)

De modo análogo, a fração do poder de compra original com relação ao novo valor decorridos dois meses é de:

$\dfrac{P}{(1 + 25\%)(1 + 25\%)P}\ =\ \dfrac{1}{(\dfrac{5}{4})^2}\ =\ \dfrac{16}{25}$

$\dfrac{16}{25}\ =\ 64\%$

Logo, em dois meses, seu poder de compra fica reduzido em $36\%$.

_____

Resolução 2:

a)

Chamemos de $S$ o salário de um trabalhador, $n$ o número de mercadorias que ele poderá comprar ao preço de $p$. Temos:

$S\ =\ np$.....[1]

Decorrido um mês, o novo preço da mercadoria $p'$, será tal que:

$p'\ =\ (1 + 25\%) p\ =\ \dfrac{5p}{4}$.

Assim, com o mesmo salário, depois de um mês, ele será capaz de comprar $n'$ mercadorias de modo que:

$S\ =\ n'\ \cdot\ p'\ =\ n'\ \cdot\ \dfrac{5p}{4}$.....[2]

Substituindo [1] em [2], teremos:

$np\ =\ n'\ \cdot\ \dfrac{5p}{4}\ \Rightarrow\ \dfrac{n'}{n}\ =\ \dfrac{4}{5}\ =\ 80\%$

Logo, em um mês, seu poder de compra fica reduzido em $20\%$.

b)

De modo análogo:

$np\ =\ n'\ \cdot\ (\dfrac{5}{4})^2\ \cdot\ p\ \Rightarrow\ \dfrac{n'}{n}\ =\ (\dfrac{4}{5})^2\ =\ 64\%$

Logo, em dois meses, seu poder de compra fica reduzido em $36\%$.

Exercício: densidade de tráfego.

(UFRJ) A figura abaixo mostra um trecho de uma malha rodoviária de mão única. Dos veículos que passam por A, $45\%$ viram à esquerda. Dos veículos que passam por B, $35\%$ viram à esquerda. Daqueles que trafegam por C, $30\%$ dobram à esquerda.




Determine o percentual dos veículos que, passando por A, entram em E.

Resolução:

Pelo caminho BE passarão $45\%\ \cdot\ (1 - 35\%)\ =\ 29,25\%$

Pelo caminho CE passarão $(1 - 45\%)\ \cdot\ 30\%\ =\ 16,5\%$

Logo, do total de veículos que entram por A, $29,25\%\ +\ 16,5\%\ =\ 45,75\%$ passarão por E.

Exercício: densidade de tráfego.

(UFRJ) A figura abaixo mostra um trecho de uma malha rodoviária de mão única. Dos veículos que passam por A, $45\%$ viram à esquerda. Dos veículos que passam por B, $35\%$ viram à esquerda. Daqueles que trafegam por C, $30\%$ dobram à esquerda.




Determine o percentual dos veículos que, passando por A, entram em E.

Resolução:

Pelo caminho BE passarão $45\%\ \cdot\ (1 - 35\%)\ =\ 29,25\%$

Pelo caminho CE passarão $(1 - 45\%)\ \cdot\ 30\%\ =\ 16,5\%$

Logo, do total de veículos que entram por A, $29,25\%\ +\ 16,5\%\ =\ 45,75\%$ passarão por E.

Exercício: juros ocultos.

(UFRJ) Uma loja oferece duas formas de pagamento para seus clientes: à vista ou em duas parcelas iguais. A loja anuncia, na sua vitrine, um vestido por um preço total de $R\$\ 200,00$ para pagamento em duas vezes, sendo $R\$\ 100,00$ no ato da compra e $R\$\ 100,00$ trinta dias após essa data. Para pagamento à vista, a loja oferece um desconto de $10\%$ sobre o preço total de $R\$\ 200,00$, anunciado na vitrine. Considerando o preço à vista como o preço real do vestido, determine a taxa de juros cobrada pela loja no pagamento em duas vezes.

Resolução:

Pagos à vida $R\$\ 100,00$, sobram $R\$\ 100,00$ para pagamento trinta dias após a compra, mas como o preço real é de $(1 - 10\%)\ \cdot\ 200\ =\ R\$\ 180,00$, sobram na verdade $R\$\ 80,00$ de débito para serem quitados. Ou seja, o comprador pagará de juros $R\$\ 20,00$.

Pagará $ \dfrac{20}{80}\ =\ \dfrac{1}{4}\ =\ 25\ \% $ de juros.

Exercício: juros ocultos.

(UFRJ) Uma loja oferece duas formas de pagamento para seus clientes: à vista ou em duas parcelas iguais. A loja anuncia, na sua vitrine, um vestido por um preço total de $R\$\ 200,00$ para pagamento em duas vezes, sendo $R\$\ 100,00$ no ato da compra e $R\$\ 100,00$ trinta dias após essa data. Para pagamento à vista, a loja oferece um desconto de $10\%$ sobre o preço total de $R\$\ 200,00$, anunciado na vitrine. Considerando o preço à vista como o preço real do vestido, determine a taxa de juros cobrada pela loja no pagamento em duas vezes.

Resolução:

Pagos à vida $R\$\ 100,00$, sobram $R\$\ 100,00$ para pagamento trinta dias após a compra, mas como o preço real é de $(1 - 10\%)\ \cdot\ 200\ =\ R\$\ 180,00$, sobram na verdade $R\$\ 80,00$ de débito para serem quitados. Ou seja, o comprador pagará de juros $R\$\ 20,00$.

Pagará $ \dfrac{20}{80}\ =\ \dfrac{1}{4}\ =\ 25\ \% $ de juros.

segunda-feira, 3 de dezembro de 2012

Exercício: evaporação de uma solução e aumento da salinidade.

(Unicamp-SP) Uma quantidade de $6240$ litros de água apresentava um índice de salinidade de $12\%$. Devido à evaporação esse índice subiu para $18\%$. Calcule, em litros, a quantidade de água que evaporou.

Resolução:

Chamemos de $a$ a quantidade em volume de água da solução, $s$ a quantidade em volume de sal, e $e$ a quantidade em volume de água que evaporou. Temos:

$\dfrac{s}{a}\ =\ 12\%$.....[1]

$\dfrac{s}{a - e}\ =\ 18\%$

Delas podemos concluir:

$\dfrac{a}{s}\ =\ \dfrac{100}{12}$.....[2]

$\dfrac{a - e}{s}\ =\ \dfrac{a}{s}\ -\ \dfrac{e}{s}\ =\ \dfrac{100}{18}$.....[3]

Substituindo [2] em [3]:

$\dfrac{e}{s}\ =\ \dfrac{100}{12}\ -\ \dfrac{100}{18}\ =\ \dfrac{100}{36}$

$e\ =\ s\ \cdot\ \dfrac{100}{36}$.....[4]

Substituindo [1] em [4]:

$e\ =\ a\ \cdot\ \dfrac{12}{100}\ \cdot\ \dfrac{100}{36}\ =\ \dfrac{a}{3}$

Logo:

$e\ =\ \dfrac{6240}{3}\ =\ 2080\ \ell$

Exercício: evaporação de uma solução e aumento da salinidade.

(Unicamp-SP) Uma quantidade de $6240$ litros de água apresentava um índice de salinidade de $12\%$. Devido à evaporação esse índice subiu para $18\%$. Calcule, em litros, a quantidade de água que evaporou.

Resolução:

Chamemos de $a$ a quantidade em volume de água da solução, $s$ a quantidade em volume de sal, e $e$ a quantidade em volume de água que evaporou. Temos:

$\dfrac{s}{a}\ =\ 12\%$.....[1]

$\dfrac{s}{a - e}\ =\ 18\%$

Delas podemos concluir:

$\dfrac{a}{s}\ =\ \dfrac{100}{12}$.....[2]

$\dfrac{a - e}{s}\ =\ \dfrac{a}{s}\ -\ \dfrac{e}{s}\ =\ \dfrac{100}{18}$.....[3]

Substituindo [2] em [3]:

$\dfrac{e}{s}\ =\ \dfrac{100}{12}\ -\ \dfrac{100}{18}\ =\ \dfrac{100}{36}$

$e\ =\ s\ \cdot\ \dfrac{100}{36}$.....[4]

Substituindo [1] em [4]:

$e\ =\ a\ \cdot\ \dfrac{12}{100}\ \cdot\ \dfrac{100}{36}\ =\ \dfrac{a}{3}$

Logo:

$e\ =\ \dfrac{6240}{3}\ =\ 2080\ \ell$

Exercício: aumento da área com aumento dos lados de um retângulo.

Se a base de um retângulo aumentar $10\%$ e a altura, $20\%$, sua área aumentará em quanto?

Resolução:

Chamemos $A$ a área do retângulo, $b$ a base, e $h$ a altura.

$b'\ =\ (1 + 10\%)\ \cdot\ b$ será a nova base.

$h'\ =\ (1 + 20\%)\ \cdot\ h$ será a nova altura.

$A'\ =\ b'\ \cdot\ h'$ será a nova área.

$b'\ \cdot\ h'\ =\ (1 + \dfrac{10}{100})(1 + \dfrac{20}{100})\ \cdot\ bh$

$b'\ \cdot\ h'\ =\ \dfrac{11}{10}\ \cdot\ \dfrac{6}{5}\ \cdot\ bh$

$A'\ =\ \dfrac{66}{50}\ \cdot\ A$

O aumento percentual será dado por:

$(\dfrac{66}{50}\ -\ 1)\ =\ 32\%$

Exercício: aumento da área com aumento dos lados de um retângulo.

Se a base de um retângulo aumentar $10\%$ e a altura, $20\%$, sua área aumentará em quanto?

Resolução:

Chamemos $A$ a área do retângulo, $b$ a base, e $h$ a altura.

$b'\ =\ (1 + 10\%)\ \cdot\ b$ será a nova base.

$h'\ =\ (1 + 20\%)\ \cdot\ h$ será a nova altura.

$A'\ =\ b'\ \cdot\ h'$ será a nova área.

$b'\ \cdot\ h'\ =\ (1 + \dfrac{10}{100})(1 + \dfrac{20}{100})\ \cdot\ bh$

$b'\ \cdot\ h'\ =\ \dfrac{11}{10}\ \cdot\ \dfrac{6}{5}\ \cdot\ bh$

$A'\ =\ \dfrac{66}{50}\ \cdot\ A$

O aumento percentual será dado por:

$(\dfrac{66}{50}\ -\ 1)\ =\ 32\%$

domingo, 2 de dezembro de 2012

Exercício: câmara escura com orifício.

Um objeto linear encontra-se a $15\ cm$ de uma câmara escura de orifício e sua imagem projetada tem altura $i_1$. Aumentando-se a distância do objeto à câmara para $20\ cm$, a altura da imagem passa a ser $i_2$. Determine a relação $\dfrac{i_1}{i_2}$.

Resolução:

Chamando $i$ o tamanho da imagem projetada, $o$ o tamanho do objeto, $d'$ a distância do orifício à imagem, e $d$ a distância do objeto ao orifício, conhecemos a relação:

$\dfrac{i}{o}\ =\ \dfrac{d'}{d}$

No problema citado $i$ e $d$ serão variáveis, e $o$ e $d'$ constantes.

Modificando a relação fundamental, teremos:

$i\ \cdot\ d\ =\ o\ \cdot\ d'$

Ou seja, $i$ e $d$ são inversamente proporcionais.

Se $d$ alterou seu valor de $15$ para $20$, foi multiplicada pelo fator $\dfrac{4}{3}$, logo $i$ terá seu novo valor dividido pelo mesmo valor, ou seja:

$i_2 = \dfrac{i_1}{\dfrac{4}{3}}$

Logo:

$\dfrac{i_1}{i_2}\ =\ \dfrac{4}{3}$

Exercício: câmara escura com orifício.

Um objeto linear encontra-se a $15\ cm$ de uma câmara escura de orifício e sua imagem projetada tem altura $i_1$. Aumentando-se a distância do objeto à câmara para $20\ cm$, a altura da imagem passa a ser $i_2$. Determine a relação $\dfrac{i_1}{i_2}$.

Resolução:

Chamando $i$ o tamanho da imagem projetada, $o$ o tamanho do objeto, $d'$ a distância do orifício à imagem, e $d$ a distância do objeto ao orifício, conhecemos a relação:

$\dfrac{i}{o}\ =\ \dfrac{d'}{d}$

No problema citado $i$ e $d$ serão variáveis, e $o$ e $d'$ constantes.

Modificando a relação fundamental, teremos:

$i\ \cdot\ d\ =\ o\ \cdot\ d'$

Ou seja, $i$ e $d$ são inversamente proporcionais.

Se $d$ alterou seu valor de $15$ para $20$, foi multiplicada pelo fator $\dfrac{4}{3}$, logo $i$ terá seu novo valor dividido pelo mesmo valor, ou seja:

$i_2 = \dfrac{i_1}{\dfrac{4}{3}}$

Logo:

$\dfrac{i_1}{i_2}\ =\ \dfrac{4}{3}$

Exercício: duas torneiras enchendo um tanque.

Uma torneira enche um tanque em $4$ horas. outra torneira enche o mesmo tanque em $6$ horas. Em quanto tempo as duas torneiras encherão o tanque se forem abertas simultaneamente?
_____

Resolução 1:

Chamemos de $v_1$ a vazão da primeira torneira, $v_2$ a vazão da segunda torneira, e $C$ a capacidade do tanque.

$v_1\ =\ \dfrac{C}{4}$

$v_2\ =\ \dfrac{C}{6}$

Somando as duas vazões, teremos:

$v_1 + v_2\ =\ \dfrac{C}{4} + \dfrac{C}{6}\ =\ \dfrac{5C}{12}$

Como desejamos conhecer o tempo para preenchimento da capacidade $C$, teremos:

$v_1 + v_2\ =\ \dfrac{5C}{12}\ \cdot\ \dfrac{5}{5}\ =\ \dfrac{C}{\dfrac{12}{5}}$

Logo o tempo será $\dfrac{12}{5}\ =\ 2,4$ horas, ou 2 horas e 24 minutos.
_____

Resolução 2:

Em 1 hora a primeira torneira encherá $\dfrac{1}{4}$ do tanque.

Em 1 hora a segunda torneira encherá $\dfrac{1}{6}$ do tanque.

Em 1 hora as duas torneiras juntas encherão $\dfrac{1}{4} + \dfrac{1}{6} = \dfrac{5}{12}$ do tanque.

Em $\dfrac{1}{5}$ de hora as duas torneiras encherão $\dfrac{1}{12}$ do tanque.

Em $\dfrac{12}{5}$ de hora as duas torneiras encherão $\dfrac{12}{12} = 1$ do tanque.

$\dfrac{12}{5}\ =\ 2,4$

Exercício: duas torneiras enchendo um tanque.

Uma torneira enche um tanque em $4$ horas. outra torneira enche o mesmo tanque em $6$ horas. Em quanto tempo as duas torneiras encherão o tanque se forem abertas simultaneamente?
_____

Resolução 1:

Chamemos de $v_1$ a vazão da primeira torneira, $v_2$ a vazão da segunda torneira, e $C$ a capacidade do tanque.

$v_1\ =\ \dfrac{C}{4}$

$v_2\ =\ \dfrac{C}{6}$

Somando as duas vazões, teremos:

$v_1 + v_2\ =\ \dfrac{C}{4} + \dfrac{C}{6}\ =\ \dfrac{5C}{12}$

Como desejamos conhecer o tempo para preenchimento da capacidade $C$, teremos:

$v_1 + v_2\ =\ \dfrac{5C}{12}\ \cdot\ \dfrac{5}{5}\ =\ \dfrac{C}{\dfrac{12}{5}}$

Logo o tempo será $\dfrac{12}{5}\ =\ 2,4$ horas, ou 2 horas e 24 minutos.
_____

Resolução 2:

Em 1 hora a primeira torneira encherá $\dfrac{1}{4}$ do tanque.

Em 1 hora a segunda torneira encherá $\dfrac{1}{6}$ do tanque.

Em 1 hora as duas torneiras juntas encherão $\dfrac{1}{4} + \dfrac{1}{6} = \dfrac{5}{12}$ do tanque.

Em $\dfrac{1}{5}$ de hora as duas torneiras encherão $\dfrac{1}{12}$ do tanque.

Em $\dfrac{12}{5}$ de hora as duas torneiras encherão $\dfrac{12}{12} = 1$ do tanque.

$\dfrac{12}{5}\ =\ 2,4$

Exercício: calcular: $\sum_{i=1}^4 (5i-1)$.

Pela força-bruta teremos:

$S\ =\ \sum_{i=1}^4 (5i-1)\ =\ (5\ \cdot\ 1\ -\ 1)\ +\ (5\ \cdot\ 2\ -\ 1)\ +$
$+\ (5\ \cdot\ 3\ -\ 1)\ +\ (5\ \cdot\ 4\ -\ 1)$

$S = 4 + 9 + 14 + 19 = 46$

Mas usando as propriedades do somatório podemos refinar os cálculos:

$\sum_{i=1}^4 (5i-1)\ =\ (\sum_{i=1}^4 5i) - 4\ =\ 5(\sum_{i=1}^4 i) - 4$

$(\sum_{i=1}^4 i)$ é a soma dos 4 primeiros inteiros positivos. A fórmula genérica para tal cálculo é:

$\sum_{i=1}^n i\ =\ \dfrac{n(n+1)}{2}$

Logo:

$S = 5 \dfrac{4\ \cdot\ 5}{2} - 4\ =\ 46$

Exercício: calcular: $\sum_{i=1}^4 (5i-1)$.

Pela força-bruta teremos:

$S\ =\ \sum_{i=1}^4 (5i-1)\ =\ (5\ \cdot\ 1\ -\ 1)\ +\ (5\ \cdot\ 2\ -\ 1)\ +$
$+\ (5\ \cdot\ 3\ -\ 1)\ +\ (5\ \cdot\ 4\ -\ 1)$

$S = 4 + 9 + 14 + 19 = 46$

Mas usando as propriedades do somatório podemos refinar os cálculos:

$\sum_{i=1}^4 (5i-1)\ =\ (\sum_{i=1}^4 5i) - 4\ =\ 5(\sum_{i=1}^4 i) - 4$

$(\sum_{i=1}^4 i)$ é a soma dos 4 primeiros inteiros positivos. A fórmula genérica para tal cálculo é:

$\sum_{i=1}^n i\ =\ \dfrac{n(n+1)}{2}$

Logo:

$S = 5 \dfrac{4\ \cdot\ 5}{2} - 4\ =\ 46$

Exercício: resolver: $x^2 - 4x + \sqrt{x^2 - 4x + 11} = 9$.

Resolver no universo $\mathbb{R}$:

$x^2 - 4x + \sqrt{x^2 - 4x + 11} = 9$

Resolução:

Chamemos $x^2 - 4x$ de $y$. Teremos então:

$y + \sqrt{y + 11} = 9$

$y - 9 = - \sqrt{y + 11}$

$(y - 9)^2 = (- \sqrt{y + 11})^2$

$y^2 - 18y + 81 = y + 11$

$y^2 - 19y + 70 = 0$

Donde $y = 14$ ou $y = 5$.

Como a identidade foi exponenciada a um operador par, devemos verificar se foram acrescentadas à nova identidade raízes falsas.

Tomando $y = 14$, teremos:

$14 + \sqrt{14 + 11} = 9\ \Rightarrow\ 14 + 5 = 9$

O que é uma falsidade.

Tomando agora $y = 5$, teremos:

$5 + \sqrt{5 + 11} = 9\ \Rightarrow\ 5 + 4 = 9$

Logo $y = 5$ é a única raiz da equação em $y$.

Tomando agora $5 = x^2 - 4x$, teremos $x^2 - 4x - 5 = 0$, donde:

$S\ =\ \{5\ ,\ -1\}$

Exercício: resolver: $x^2 - 4x + \sqrt{x^2 - 4x + 11} = 9$.

Resolver no universo $\mathbb{R}$:

$x^2 - 4x + \sqrt{x^2 - 4x + 11} = 9$

Resolução:

Chamemos $x^2 - 4x$ de $y$. Teremos então:

$y + \sqrt{y + 11} = 9$

$y - 9 = - \sqrt{y + 11}$

$(y - 9)^2 = (- \sqrt{y + 11})^2$

$y^2 - 18y + 81 = y + 11$

$y^2 - 19y + 70 = 0$

Donde $y = 14$ ou $y = 5$.

Como a identidade foi exponenciada a um operador par, devemos verificar se foram acrescentadas à nova identidade raízes falsas.

Tomando $y = 14$, teremos:

$14 + \sqrt{14 + 11} = 9\ \Rightarrow\ 14 + 5 = 9$

O que é uma falsidade.

Tomando agora $y = 5$, teremos:

$5 + \sqrt{5 + 11} = 9\ \Rightarrow\ 5 + 4 = 9$

Logo $y = 5$ é a única raiz da equação em $y$.

Tomando agora $5 = x^2 - 4x$, teremos $x^2 - 4x - 5 = 0$, donde:

$S\ =\ \{5\ ,\ -1\}$

sábado, 1 de dezembro de 2012

Exercício: desistência do churrasco.

Um grupo de amigos se reuniu para organizar um churrasco que custou $R\$\ 180,00$, em cima da hora, três amigos desistiram, fazendo com que a despesa de cada um dos outros aumentasse em $R\$\ 2,00$. Quantos eram os amigos no grupo inicial?

Resolução:

Chamemos de $n$ o número de amigos, e de $p$ o preço cobrado de cada um deles.

Inicialmente tínhamos:

$n\ \cdot\ p\ =\ 180$ [1]

Após a desistência e do acréscimo do preço para custear o projeto inicial, teremos:

$(p+2)(n-3)\ =\ 180$ [2]

Substituindo [1] em [2], teremos:

$(\dfrac{180}{n} + 2)(n-3)\ =\ 180$

$n^2 - 3n - 270 = 0$

Admitindo apenas o valor positivo para $n$, teremos $S\ =\ \{18\}$.

Exercício: desistência do churrasco.

Um grupo de amigos se reuniu para organizar um churrasco que custou $R\$\ 180,00$, em cima da hora, três amigos desistiram, fazendo com que a despesa de cada um dos outros aumentasse em $R\$\ 2,00$. Quantos eram os amigos no grupo inicial?

Resolução:

Chamemos de $n$ o número de amigos, e de $p$ o preço cobrado de cada um deles.

Inicialmente tínhamos:

$n\ \cdot\ p\ =\ 180$ [1]

Após a desistência e do acréscimo do preço para custear o projeto inicial, teremos:

$(p+2)(n-3)\ =\ 180$ [2]

Substituindo [1] em [2], teremos:

$(\dfrac{180}{n} + 2)(n-3)\ =\ 180$

$n^2 - 3n - 270 = 0$

Admitindo apenas o valor positivo para $n$, teremos $S\ =\ \{18\}$.

Exercício: equação do 2º grau: operações entre raízes.

Sendo $r_1$ e $r_2$ as raízes da equação $x^2 - 9x + 6 = 0$, determine os valores de:

a) $r_1 + r_2$.c) $\dfrac{1}{r_1} + \dfrac{1}{r_2}$.e) ${r_1}^3 + {r_2}^3$.
b) $r_1 \cdot r_2$.d) ${r_1}^2 + {r_2}^2$.f) $r_1 - r_2$.


Resolução:

De imediato:

a) $r_1 + r_2 = 9$.

b) $r_1 \cdot r_2 = 6$.

Daqui em diante temos que encontrar relações similares às que são dadas, envolvendo soma e produto das raízes:

c) $\dfrac{1}{r_1} + \dfrac{1}{r_2} = \dfrac{r_1 + r_2}{r_1 r_2} = \dfrac{3}{2}$.

d) ${r_1}^2 + {r_2}^2 = (r_1 + r_2)^2 - 2 r_1 r_2 = 81 - 12 = 69$.

e) ${r_1}^3 + {r_2}^3 = (r_1 + r_2)({r_1}^2 - r_1 r_2 + {r_2}^2) = 9(69 - 6) = 567$.

f) $r_1 - r_2 = \pm \sqrt{{r_1}^2 + {r_2}^2 - 2 r_1 r_2} = \pm \sqrt{69 - 12} = \pm \sqrt{57}$.

Exercício: equação do 2º grau: operações entre raízes.

Sendo $r_1$ e $r_2$ as raízes da equação $x^2 - 9x + 6 = 0$, determine os valores de:

a) $r_1 + r_2$.c) $\dfrac{1}{r_1} + \dfrac{1}{r_2}$.e) ${r_1}^3 + {r_2}^3$.
b) $r_1 \cdot r_2$.d) ${r_1}^2 + {r_2}^2$.f) $r_1 - r_2$.


Resolução:

De imediato:

a) $r_1 + r_2 = 9$.

b) $r_1 \cdot r_2 = 6$.

Daqui em diante temos que encontrar relações similares às que são dadas, envolvendo soma e produto das raízes:

c) $\dfrac{1}{r_1} + \dfrac{1}{r_2} = \dfrac{r_1 + r_2}{r_1 r_2} = \dfrac{3}{2}$.

d) ${r_1}^2 + {r_2}^2 = (r_1 + r_2)^2 - 2 r_1 r_2 = 81 - 12 = 69$.

e) ${r_1}^3 + {r_2}^3 = (r_1 + r_2)({r_1}^2 - r_1 r_2 + {r_2}^2) = 9(69 - 6) = 567$.

f) $r_1 - r_2 = \pm \sqrt{{r_1}^2 + {r_2}^2 - 2 r_1 r_2} = \pm \sqrt{69 - 12} = \pm \sqrt{57}$.

sexta-feira, 30 de novembro de 2012

Exercício: equação polinomial do 2º grau.

Sendo $\alpha$ e $\beta$ as raízes da equação $x^2\ -5x\ -\ 84\ =\ 0$, obtenha uma equação do 2º grau cujas raízes sejam $(\alpha\ +\ 1)$ e $(\beta\ +\ 1)$.

Resolução:

Pelas relações de Girard, temos que $\alpha+\beta\ =\ 5$ e $\alpha \beta\ =\ -84$.

Desenvolvendo a soma e o produto das raízes da equação procurada, teremos:

$(\alpha\ +\ 1)\ +\ (\beta\ +\ 1)\ =\ \alpha\ +\ \beta\ +\ 2$

$(\alpha\ +\ 1)(\beta\ +\ 1)\ =\ \alpha \beta\ +\ \alpha\ +\ \beta\ +\ 1$

Substituindo os valores, teremos:

$(\alpha\ +\ 1)\ +\ (\beta\ +\ 1)\ =\ 5+2\ =\ 7$

$(\alpha\ +\ 1)(\beta\ +\ 1)\ =\ -84+5+1\ =\ -78$

Logo uma equação buscada, assumindo o coeficiente dominante $1$, será:

$x^2\ -\ 7x\ -\ 78\ =\ 0$

Exercício: equação polinomial do 2º grau.

Sendo $\alpha$ e $\beta$ as raízes da equação $x^2\ -5x\ -\ 84\ =\ 0$, obtenha uma equação do 2º grau cujas raízes sejam $(\alpha\ +\ 1)$ e $(\beta\ +\ 1)$.

Resolução:

Pelas relações de Girard, temos que $\alpha+\beta\ =\ 5$ e $\alpha \beta\ =\ -84$.

Desenvolvendo a soma e o produto das raízes da equação procurada, teremos:

$(\alpha\ +\ 1)\ +\ (\beta\ +\ 1)\ =\ \alpha\ +\ \beta\ +\ 2$

$(\alpha\ +\ 1)(\beta\ +\ 1)\ =\ \alpha \beta\ +\ \alpha\ +\ \beta\ +\ 1$

Substituindo os valores, teremos:

$(\alpha\ +\ 1)\ +\ (\beta\ +\ 1)\ =\ 5+2\ =\ 7$

$(\alpha\ +\ 1)(\beta\ +\ 1)\ =\ -84+5+1\ =\ -78$

Logo uma equação buscada, assumindo o coeficiente dominante $1$, será:

$x^2\ -\ 7x\ -\ 78\ =\ 0$

quinta-feira, 29 de novembro de 2012

Demonstração: o produto de três inteiros consecutivos é divisível por $3$.

Um número divisível por $3$ é da forma $3k$, onde $k$ é inteiro. Seu sucessor é da forma $3k+1$, o sucessor deste é da forma $3k+2$, e o sucessor deste é da forma $3k+3\ =\ 3(k+1)\ =\ 3\ell$, onde $\ell$ é inteiro, portanto também divisível por $3$.

Tomemos o produto de três inteiros consecutivos $P\ =\ xyz$:

Se $x$ é divisível por $3$, $P$ também o será.

Se $x$ for da forma $3k+1$, $z$, o sucessor do sucessor de $x$ será da forma $3\ell$, e portanto $P$ será divisível por $3$.

Se $x$ for da forma $3k+2$, $y$, o sucessor de $x$ será da forma $3\ell$, e portanto $P$ será divisível por $3$.

Demonstração: o produto de três inteiros consecutivos é divisível por $3$.

Um número divisível por $3$ é da forma $3k$, onde $k$ é inteiro. Seu sucessor é da forma $3k+1$, o sucessor deste é da forma $3k+2$, e o sucessor deste é da forma $3k+3\ =\ 3(k+1)\ =\ 3\ell$, onde $\ell$ é inteiro, portanto também divisível por $3$.

Tomemos o produto de três inteiros consecutivos $P\ =\ xyz$:

Se $x$ é divisível por $3$, $P$ também o será.

Se $x$ for da forma $3k+1$, $z$, o sucessor do sucessor de $x$ será da forma $3\ell$, e portanto $P$ será divisível por $3$.

Se $x$ for da forma $3k+2$, $y$, o sucessor de $x$ será da forma $3\ell$, e portanto $P$ será divisível por $3$.

quarta-feira, 28 de novembro de 2012

Verificação de primalidade de um número inteiro.

Números primos são aqueles cujos únicos divisores positivos são $1$ e ele próprio.

O algoritmo mais antigo que se tem conhecimento é o chamado Crivo de Erastótenes, que consiste nos seguintes passos:

1. Marca-se o $2$, o menor primo positivo.

2. Marcam-se todos os múltiplos de $2$ até o número ao qual deseja-se conhecer sua primalidade.

3. Marca-se o próximo número primo logo após o antecessor.

4. Repete-se o processo de marcar todos os seus múltiplos.

E assim sucessivamente até chegarmos ao número dado.

Se todos os números positivos menores que o número dado forem marcados, tal número é primo.

Mas existe um procedimento menos trabalhoso. É baseado no seguinte raciocínio:

Um número é primo se não for divisível por nenhum número natural menor que o maior natural cujo quadrado não seja maior que tal número.

Consideremos como exemplo o número $97$. Observemos que $9^2\ <\ 97\ <\ 10^2$

Logo $9$ é o maior número natural cujo quadrado não supera $97$.

Se $97$ não for primo, ele será igual ao produto de dois fatores $f_1$ e $f_2$. Teremos então $97\ =\ f_1\ \cdot\ f_2$.

Se $f_1 > 9$ e $f_2 > 9$, $f_1\ \cdot\ f_2 > 97$.

Se $f_1 < 9$ e $f_2 < 9$, $f_1\ \cdot\ f_2 < 97$.

Dessa forma concluímos que o número $97$, não sendo primo, admite, obrigatoriamente um divisor menor ou igual a $9$.

Como $97$ não possui nenhum divisor positivo entre $2$ e $9$, ele é primo.

Este último procedimento diminui bastante o tempo de processo que um computador demandaria para afirmar se um número é primo ou não.

Verificação de primalidade de um número inteiro.

Números primos são aqueles cujos únicos divisores positivos são $1$ e ele próprio.

O algoritmo mais antigo que se tem conhecimento é o chamado Crivo de Erastótenes, que consiste nos seguintes passos:

1. Marca-se o $2$, o menor primo positivo.

2. Marcam-se todos os múltiplos de $2$ até o número ao qual deseja-se conhecer sua primalidade.

3. Marca-se o próximo número primo logo após o antecessor.

4. Repete-se o processo de marcar todos os seus múltiplos.

E assim sucessivamente até chegarmos ao número dado.

Se todos os números positivos menores que o número dado forem marcados, tal número é primo.

Mas existe um procedimento menos trabalhoso. É baseado no seguinte raciocínio:

Um número é primo se não for divisível por nenhum número natural menor que o maior natural cujo quadrado não seja maior que tal número.

Consideremos como exemplo o número $97$. Observemos que $9^2\ <\ 97\ <\ 10^2$

Logo $9$ é o maior número natural cujo quadrado não supera $97$.

Se $97$ não for primo, ele será igual ao produto de dois fatores $f_1$ e $f_2$. Teremos então $97\ =\ f_1\ \cdot\ f_2$.

Se $f_1 > 9$ e $f_2 > 9$, $f_1\ \cdot\ f_2 > 97$.

Se $f_1 < 9$ e $f_2 < 9$, $f_1\ \cdot\ f_2 < 97$.

Dessa forma concluímos que o número $97$, não sendo primo, admite, obrigatoriamente um divisor menor ou igual a $9$.

Como $97$ não possui nenhum divisor positivo entre $2$ e $9$, ele é primo.

Este último procedimento diminui bastante o tempo de processo que um computador demandaria para afirmar se um número é primo ou não.

segunda-feira, 24 de setembro de 2012

Exercício: navegando contra e a favor da correnteza de um rio.

(ITA-SP) Um barco, com motor em regime constante, desce um trecho de um rio em $2,0$ horas e sobe o mesmo trecho em $4,0$ horas. Quanto tempo levará o barco para percorrer o mesmo trecho, rio abaixo, com motor desligado?

Física. Gualter & André. Volume único.

Resolução:

Sejam $v$ a velocidade do barco, $v_c$ a velocidade da correnteza, e $d$ a distância percorrida.

O tempo de viagem requisitado é o quociente $\dfrac{d}{v_c}$.

No primeiro percurso, teremos $\dfrac{d}{v + v_c} = 2$.

No segundo percurso, teremos $\dfrac{d}{v - v_c} = 4$.

Invertendo as duas equações, teremos:

$\dfrac{v + v_c}{d} = \dfrac{v}{d} + \dfrac{v_c}{d} = \dfrac{1}{2}$

$\dfrac{v - v_c}{d} = \dfrac{v}{d} - \dfrac{v_c}{d} = \dfrac{1}{4}$

Subtraindo a segunda da primeira, teremos:

$ 2\dfrac{v_c}{d} = \dfrac{1}{4}$

Logo o tempo de percurso deixando-se o barco a mercê unicamente da correnteza será:

$\dfrac{d}{v_c} = 8$ horas.

Exercício: navegando contra e a favor da correnteza de um rio.

(ITA-SP) Um barco, com motor em regime constante, desce um trecho de um rio em $2,0$ horas e sobe o mesmo trecho em $4,0$ horas. Quanto tempo levará o barco para percorrer o mesmo trecho, rio abaixo, com motor desligado?

Física. Gualter & André. Volume único.

Resolução:

Sejam $v$ a velocidade do barco, $v_c$ a velocidade da correnteza, e $d$ a distância percorrida.

O tempo de viagem requisitado é o quociente $\dfrac{d}{v_c}$.

No primeiro percurso, teremos $\dfrac{d}{v + v_c} = 2$.

No segundo percurso, teremos $\dfrac{d}{v - v_c} = 4$.

Invertendo as duas equações, teremos:

$\dfrac{v + v_c}{d} = \dfrac{v}{d} + \dfrac{v_c}{d} = \dfrac{1}{2}$

$\dfrac{v - v_c}{d} = \dfrac{v}{d} - \dfrac{v_c}{d} = \dfrac{1}{4}$

Subtraindo a segunda da primeira, teremos:

$ 2\dfrac{v_c}{d} = \dfrac{1}{4}$

Logo o tempo de percurso deixando-se o barco a mercê unicamente da correnteza será:

$\dfrac{d}{v_c} = 8$ horas.

domingo, 22 de julho de 2012

$a^3 + b^3$: um produto não tão notável, mas útil.

Desenvolvendo o binômio $(a+b)^3$, temos:

$(a+b)^3 = a^3 + b^3 + 3a^2 b + 3 a b^2 = a^3 + b^3 + 3ab(a+b)$

$(a+b)^3 - 3ab(a+b) = a^3 + b^3$

$(a+b)[(a+b)^2 - 3ab] = a^3 + b^3$

Logo:

$a^3 + b^3 = (a+b)(a^2 - ab + b^2)$

____________________

Aplicação:

Racionalizar o denominador:

$\dfrac{1}{\sqrt[3]{3} + 1}$

Resolução:

Multiplicando o numerador e o denominador por $\sqrt[3]{9} - \sqrt[3]{3} + 1$, teremos:

$\dfrac{1}{\sqrt[3]{3} + 1} = \dfrac{\sqrt[3]{9} - \sqrt[3]{3} + 1}{(\sqrt[3]{3} + 1)(\sqrt[3]{9} - \sqrt[3]{3} + 1)} = \dfrac{\sqrt[3]{9} - \sqrt[3]{3} + 1}{(\sqrt[3]{3})^3 + 1^3} = \dfrac{\sqrt[3]{9} - \sqrt[3]{3} + 1}{4}$

____________________

Aplicação:

Calcular o determinante:

$D = \begin{vmatrix} 1 & 1 & 1 \\ a & b & c \\ a^3 & b^3 & c^3 \end{vmatrix}$

Usando a regra de Chió, teremos:

$D = \begin{vmatrix}b-a & c-a \\ b^3 - a^3 & c^3 - a^3 \end{vmatrix}$

$D = \begin{vmatrix} b-a & c-a \\ (b-a)(b^2 + ba + a^2) & (c-a)(c^2 + ca + a^2) \end{vmatrix}$

Extraindo os fatores $(b-a)$ da primeira coluna e $(c-a)$ da segunda coluna, teremos:

$D = (b-a)(c-a)\begin{vmatrix} 1 & 1 \\ (b^2 + ba + a^2) & (c^2 + ca + a^2)\end{vmatrix} =$

$= (b-a)(c-a)[(c-b)(c+b) + a(c-b)]$

Logo:

$D = (b-a)(c-a)(c-b)(a+b+c)$

$a^3 + b^3$: um produto não tão notável, mas útil.

Desenvolvendo o binômio $(a+b)^3$, temos:

$(a+b)^3 = a^3 + b^3 + 3a^2 b + 3 a b^2 = a^3 + b^3 + 3ab(a+b)$

$(a+b)^3 - 3ab(a+b) = a^3 + b^3$

$(a+b)[(a+b)^2 - 3ab] = a^3 + b^3$

Logo:

$a^3 + b^3 = (a+b)(a^2 - ab + b^2)$

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Aplicação:

Racionalizar o denominador:

$\dfrac{1}{\sqrt[3]{3} + 1}$

Resolução:

Multiplicando o numerador e o denominador por $\sqrt[3]{9} - \sqrt[3]{3} + 1$, teremos:

$\dfrac{1}{\sqrt[3]{3} + 1} = \dfrac{\sqrt[3]{9} - \sqrt[3]{3} + 1}{(\sqrt[3]{3} + 1)(\sqrt[3]{9} - \sqrt[3]{3} + 1)} = \dfrac{\sqrt[3]{9} - \sqrt[3]{3} + 1}{(\sqrt[3]{3})^3 + 1^3} = \dfrac{\sqrt[3]{9} - \sqrt[3]{3} + 1}{4}$

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Aplicação:

Calcular o determinante:

$D = \begin{vmatrix} 1 & 1 & 1 \\ a & b & c \\ a^3 & b^3 & c^3 \end{vmatrix}$

Usando a regra de Chió, teremos:

$D = \begin{vmatrix}b-a & c-a \\ b^3 - a^3 & c^3 - a^3 \end{vmatrix}$

$D = \begin{vmatrix} b-a & c-a \\ (b-a)(b^2 + ba + a^2) & (c-a)(c^2 + ca + a^2) \end{vmatrix}$

Extraindo os fatores $(b-a)$ da primeira coluna e $(c-a)$ da segunda coluna, teremos:

$D = (b-a)(c-a)\begin{vmatrix} 1 & 1 \\ (b^2 + ba + a^2) & (c^2 + ca + a^2)\end{vmatrix} =$

$= (b-a)(c-a)[(c-b)(c+b) + a(c-b)]$

Logo:

$D = (b-a)(c-a)(c-b)(a+b+c)$