PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 10 do IME 2018

Prova objetiva · Matemática · Matemática: Sistemas lineares

Seja o seguinte sistema de equações, em que s é um número real:

\begin{cases} x_1 + x_2 - sx_3 = 0 \\ -2x_1 + x_2 + x_3 = 1 \\ sx_1 - 2x_2 = 0 \end{cases}

Escolha uma faixa de valores de s em que as soluções do sistema são todas negativas.

  1. A
    s < -2
  2. B
    -2 < s < 0
  3. C
    0 < s < 1
  4. D
    1 < s < 2
  5. E
    s > 2
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Resolução comentada

Resolva o sistema em função de s, usando a terceira equação para eliminar variáveis.

  1. Da terceira equação: x_2 = \dfrac{s x_1}{2}.
  2. Na primeira: s x_3 = x_1 + x_2 = x_1\left(1+\dfrac{s}{2}\right), então x_3 = \dfrac{(2+s)\,x_1}{2s} (com s\neq 0).
  3. Na segunda: x_1\left[-2+\dfrac{s}{2}+\dfrac{2+s}{2s}\right]=1. Com denominador comum 2s, o colchete vira \dfrac{s^2-3s+2}{2s}=\dfrac{(s-1)(s-2)}{2s}.

Logo:

x_1=\frac{2s}{(s-1)(s-2)},\quad x_2=\frac{s^2}{(s-1)(s-2)},\quad x_3=\frac{s+2}{(s-1)(s-2)}

Para s=0 o sistema não tem a forma acima, e as soluções não são todas negativas.

O numerador de x_2 é s^2>0, então x_2<0 exige (s-1)(s-2)<0, ou seja, 1<s<2.

Nesse intervalo, s>0 e s+2>0, e o denominador é negativo. Assim, x_1<0 e x_3<0 também.

Portanto, as três incógnitas são negativas apenas para 1<s<2.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • APara s<-2, (s-1)(s-2)>0, então x_2>0; o sistema tem solução positiva.
  • BPara -2<s<0, (s-1)(s-2)>0, então x_2>0 e x_1<0; as soluções não são todas negativas.
  • CPara 0<s<1, (s-1)(s-2)>0, então x_2>0 e todas as incógnitas ficam positivas.
  • EPara s>2, o denominador é positivo e todas as incógnitas são positivas.

Assuntos: Sistemas lineares, Inequações e desigualdades.

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Fonte: IME 2018 · Prova objetiva. Prova oficial ↗