PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 9 do IME 2024
Seja i tal que i^2 = -1. Seja A dado pela equação:
A = \sum_{n=1}^{1000} \left[ (i)^{2n-2} \ln \left( \frac{n+1}{n+2} \right)^{(-1)^{n-1}} \right]
O valor de e^{-A} é:
- A250
- B500
- C501
- D1000
- E1001
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
Reportar erro na questão
Resolução comentada
Primeiro, simplifique a potência de i:
i^{2n-2}=(i^2)^{n-1}=(-1)^{n-1}
Pela propriedade do logaritmo de uma potência, \ln x^{k}=k\ln x. Então:
\ln\left(\frac{n+1}{n+2}\right)^{(-1)^{n-1}}=(-1)^{n-1}\ln\frac{n+1}{n+2}
Cada termo da soma fica, portanto:
(-1)^{n-1}\cdot(-1)^{n-1}\ln\frac{n+1}{n+2}=\left[(-1)^{n-1}\right]^2\ln\frac{n+1}{n+2}=\ln\frac{n+1}{n+2}
O sinal some, pois (-1)^{2(n-1)}=1.
Agora some usando a propriedade da soma de logaritmos:
- A=\sum_{n=1}^{1000}\ln\dfrac{n+1}{n+2}=\ln\left(\dfrac{2}{3}\cdot\dfrac{3}{4}\cdots\dfrac{1001}{1002}\right)
- O produto é telescópico: sobram só o primeiro numerador e o último denominador, \dfrac{2}{1002}=\dfrac{1}{501}.
- Logo A=\ln\dfrac{1}{501}=-\ln 501.
Portanto:
e^{-A}=e^{\ln 501}=501
Alternativa C.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AValor sem ligação com o produto telescópico, que dá 1/501; não resulta de nenhuma simplificação correta.
- BTambém não vem do produto telescópico; parece metade de 1000, sem base na conta.
- DUsa o número de termos da soma (1000) em vez de calcular o produto 2/1002.
- EEsquece de simplificar 2/1002 para 1/501 ou erra o último termo do produto, usando 1001.
Assuntos: logaritmos, soma telescópica, potências de i.
Reportar erro na resolução
Ver como caiu na prova
Fonte: IME 2024 · Prova objetiva. Prova oficial ↗