PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 10 (Matemática) da 2ª fase do IME 2022
Seja um triângulo acutângulo \triangle ABC onde h_B e h_C são as alturas dos vértices B e C, respectivamente, e \overline{BC} = a. Sabendo-se que \dfrac{h_B h_C}{a^2} = \dfrac{\sqrt{6}}{4} e \cos \widehat{A} + \cos \widehat{B} \cos \widehat{C} = \dfrac{p}{q\sqrt{m}}, calcule p + q + m.
Dados:
• p, q e m são números naturais;
• p e q são primos entre si; e
• m é o menor possível.
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Resolução comentada
a) Escreva as alturas em função dos senos. Como h_B é a altura relativa a AC, ela também é cateto do triângulo retângulo formado com o lado BC=a: h_B = a\,\sen C. Do mesmo modo, h_C = a\,\sen B.
Então:
Agora use A = 180^\circ-(B+C):
Portanto:
Agora é preciso escrever esse valor na forma \dfrac{p}{q\sqrt m} com m o menor possível. Racionalizando ao contrário:
Igualando \dfrac{p}{q\sqrt m}=\dfrac{\sqrt6}{4}, obtém-se m=\dfrac{8}{3}\left(\dfrac pq\right)^2. Testando m=1,2,3,4,5, o quadrado \left(\dfrac pq\right)^2=\dfrac{3m}{8} vale \dfrac38,\dfrac34,\dfrac98,\dfrac32,\dfrac{15}{8}, e nenhum deles é quadrado de racional. Já m=6 dá \dfrac94, ou seja, \dfrac pq=\dfrac32. Logo m=6 é o menor, com p=3 e q=2 (primos entre si).
Resposta: 11
Assuntos: Identidades, adição de arcos e arco duplo, Triângulos: congruência e pontos notáveis.
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Fonte: IME 2ª fase 2022 · Matemática. Prova oficial ↗