PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 12 do IME 2027
Considere a equação
com x \in (0, 6\pi) e x \notin \left\{ \frac{m\pi}{2} \,/\, m \in \mathbb{Z} \right\}. O número de soluções dessa equação é:
- A0
- B2
- C4
- D6
- E8
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Resolução comentada
Primeiro, simplifique a raiz. Como \tg^2 x + \operatorname{cotg}^2 x + 2 = (\tg x + \operatorname{cotg} x)^2, temos
Mas \tg x + \operatorname{cotg} x = \dfrac{\sen^2 x + \cos^2 x}{\sen x \cos x} = \dfrac{1}{\sen x\cos x} = \dfrac{2}{\sen 2x}.
Portanto esse termo vale \dfrac{2}{|\sen 2x|}, que é sempre \ge 2, pois |\sen 2x|\le 1.
Agora o outro termo: |\sen x - \cos x| \ge 0.
O lado esquerdo é então a soma de algo \ge 0 com algo \ge 2, ou seja, é pelo menos 2.
Como \sqrt{3} \approx 1{,}73 < 2, a igualdade é impossível:
A equação não tem solução em nenhum intervalo, em particular em (0,6\pi).
Alternativa A.
Por que as outras alternativas estão erradas
- BSupõe uma solução por período, mas o lado esquerdo nunca fica abaixo de 2, que é maior que \sqrt{3}.
- CConta soluções que não existem, pois o lado esquerdo é sempre maior ou igual a 2.
- DConta soluções por período sem notar que o lado esquerdo é sempre maior ou igual a 2.
- EConta soluções por simetria sem verificar o valor mínimo do lado esquerdo.
Assuntos: identidades trigonométricas, equação trigonométrica, desigualdades.
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Fonte: IME 2027 · Prova objetiva. Prova oficial ↗