Correção IME 2027 · MatemáticaAcompanhe a resolução de cada questão da 2ª fase, ao vivoAcompanhar

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 7 (Matemática) da 2ª fase do IME 2024

Matemática · Matemática: Transformações geométricas e localização

Dado um plano \pi e uma reta r nele contida, sejam A e B pertencentes a \pi dois pontos em um mesmo semiplano definido por r. O ponto A' é o simétrico a A em relação à reta r. Os segmentos de reta AA' e A'B interceptam a reta r nos pontos C e M, respectivamente. Se N é um ponto da reta r distinto de M, prove que

\overline{AM} + \overline{MB} < \overline{AN} + \overline{NB}
Reportar erro na questão
O que está errado?
Sem cadastro: não guardamos quem enviou.
Resolução comentada

Prova.

Como a questão não tem itens, a resposta é a demonstração completa.

Passo 1: PA = PA' para todo P \in r.

Por definição de simétrico, r é mediatriz de AA', e C é o ponto médio de AA'. Seja P um ponto qualquer de r.

Se P \neq C, os triângulos PCA e PCA' são congruentes pelo caso LAL: CA = CA', o ângulo em C é reto nos dois e PC é lado comum. Logo PA = PA'. Se P = C, a igualdade é imediata.

Passo 2: M existe e está entre A' e B.

A e B estão no mesmo semiplano de r, e A' está no semiplano oposto. Então A' e B ficam em lados opostos de r, e o segmento A'B corta r em um ponto M interior ao segmento. Assim,

A'M + MB = A'B.

Passo 3: o lado esquerdo.

Pelo passo 1, AM = A'M. Portanto

\overline{AM} + \overline{MB} = \overline{A'M} + \overline{MB} = \overline{A'B}.

Passo 4: o lado direito.

Seja N \in r, com N \neq M. Pelo passo 1, AN = A'N, logo

\overline{AN} + \overline{NB} = \overline{A'N} + \overline{NB}.

Passo 5: desigualdade triangular estrita.

A reta A'B não coincide com r, pois A' \notin r. Logo ela intercepta r em um único ponto, que é M. Como N \in r e N \neq M, o ponto N não pertence à reta A'B. Então A', N e B formam um triângulo não degenerado, e a desigualdade triangular vale de forma estrita:

\overline{A'B} < \overline{A'N} + \overline{NB}.

Conclusão. Juntando os passos 3, 4 e 5,

\overline{AM} + \overline{MB} = \overline{A'B} < \overline{A'N} + \overline{NB} = \overline{AN} + \overline{NB}.

Fica provado que \overline{AM} + \overline{MB} < \overline{AN} + \overline{NB}.

Assuntos: Transformações geométricas e localização, Triângulos: congruência e pontos notáveis.

Reportar erro na resolução
O que está errado?
Sem cadastro: não guardamos quem enviou.
Ver como caiu na prova Questão 7 no caderno Matemática da 2ª fase do IME 2024

Fonte: IME 2ª fase 2024 · Matemática. Prova oficial ↗