PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 12 do IME 2022
Para cada número n natural, seja a função real f_n(x) definida para cada x \in \mathbb{R}, tal que x \neq (k + 1)\pi/2, \forall k \in \mathbb{Z}, de forma que:
A função g(x) que atende g(x) = f_6(x) - f_4(x) + \frac{1}{3} é:
- A\cos(x) + 3
- B\frac{1}{4}
- C\text{sen}(x) - 2
- D\frac{1}{12}
- E\mathbf{tg}(x) - \frac{1}{3}
Reportar erro na questão
Resolução comentada
Primeiro, simplifique f_n. Como \text{tg}\,x=\dfrac{\text{sen}\,x}{\cos x} e \sec x=\dfrac{1}{\cos x}, vale \dfrac{1}{\sec^n x}=\cos^n x. Então:
Agora calcule f_6 e f_4 usando \text{sen}^2x+\cos^2x=1. Escreva p=\text{sen}^2x\cos^2x.
- \text{sen}^4x+\cos^4x=(\text{sen}^2x+\cos^2x)^2-2p=1-2p, logo f_4=\dfrac{1-2p}{4}.
- \text{sen}^6x+\cos^6x=(\text{sen}^2x+\cos^2x)^3-3p(\text{sen}^2x+\cos^2x)=1-3p, logo f_6=\dfrac{1-3p}{6}.
- Subtraindo:
f_6-f_4=\frac16-\frac p2-\frac14+\frac p2=-\frac1{12} - Somando \dfrac13:
g(x)=-\frac1{12}+\frac4{12}=\frac3{12}=\frac14
Os termos com p se cancelam, então g é constante.
Alternativa B.
Pegadinha: A alternativa D engana: -\frac1{12} aparece no meio da conta, e a versão positiva \frac1{12} vem de esquecer a soma com \frac13 e errar o sinal.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AMantém uma função de x, mas os termos em \text{sen}^2x\cos^2x se cancelam e g é constante.
- CMantém uma função de x, mas os termos em \text{sen}^2x\cos^2x se cancelam e g é constante.
- DÉ o valor de f_6-f_4; esqueceu de somar \frac13.
- EMantém uma função de x, mas os termos em \text{sen}^2x\cos^2x se cancelam e g é constante.
Assuntos: identidades trigonométricas, simplificação de funções trigonométricas.
Reportar erro na resolução
Ver como caiu na prova
Fonte: IME 2022 · Prova objetiva. Prova oficial ↗