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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 3 (Matemática) da 2ª fase do ITA 2022

Matemática · Matemática: Matrizes e determinantes

Texto-base das questões 01 a 10 · Matemática

Convenções: Consideramos o sistema de coordenadas cartesiano a menos que haja indicação contrária.

\mathbb{N} = \{1, 2, 3, \dots\} : denota o conjunto dos números naturais.
\mathbb{R} : denota o conjunto dos números reais.
\mathbb{C} : denota o conjunto dos números complexos.
i : denota a unidade imaginária, i^2 = -1.
M_n(\mathbb{R}) : denota o conjunto das matrizes n \times n de entradas reais.
\overline{AB} : denota o segmento de reta de extremidades nos pontos A e B.
A\hat{O}B : denota o ângulo formado pelas semi-retas \overrightarrow{OA} e \overrightarrow{OB}, com vértice no ponto O.
m(\overline{AB}) : denota o comprimento do segmento \overline{AB}.

Seja A a matriz com 5 linhas e 10 colunas cujas entradas a_{n,m} são dadas por

a_{n,m} = \begin{cases} 1, & \text{se } m = 1 \\ n + a_{n,(m-1)}, & \text{se } m > 1 \end{cases}.

Determine a soma de todas as entradas de A.

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Resolução comentada

a) Para cada linha n, a primeira entrada vale a_{n,1}=1 e cada entrada seguinte é a anterior mais n. Então a linha n é uma progressão aritmética de primeiro termo 1 e razão n:

a_{n,m}=1+(m-1)n,\quad m=1,\dots,10.

Soma da linha n, com m de 1 a 10:

S_n=\sum_{m=1}^{10}\left[1+(m-1)n\right]=10+n\,(0+1+\dots+9)=10+45n.

Agora somamos as 5 linhas:

S=\sum_{n=1}^{5}(10+45n)=5\cdot 10+45\cdot(1+2+3+4+5)=50+45\cdot 15=50+675.

Conferência pela linha 1: os termos são 1,2,\dots,10, com soma 55, e a fórmula dá 10+45=55. ✓

A soma de todas as entradas de A é 725.

Assunto: Matrizes e determinantes.

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Ver como caiu na prova Questão 3 no caderno Matemática da 2ª fase do ITA 2022

Fonte: ITA 2ª fase 2022 · Matemática. Prova oficial ↗