PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 9 (Matemática) da 2ª fase do ITA 2024
Texto-base das questões 01 a 10 · Matemática
Convenções: Considere o sistema de coordenadas cartesiano, a menos que haja indicação contrária.
\mathbb{N} = \{1, 2, 3, \ldots\} : 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_{k,n}(\mathbb{R}) : denota o conjunto das matrizes k \times n de entradas reais.
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.
AB : denota a reta que passa pelos pontos A e B.
m(\overline{AB}) : denota o comprimento do segmento \overline{AB}.
A^T : denota a transposta da matriz A.
Seja z = 1 + ai uma raiz do polinômio p(x) = x^4 + 10x^2 + mx + 29, onde a e m são números reais. Determine a área do quadrilátero cujos vértices são as quatro raízes complexas de p(x) no plano de Argand-Gauss.
Reportar erro na questão
Resolução comentada
a) Os coeficientes de p são reais, então as raízes não reais aparecem em pares conjugados. Tomando a\neq 0 (para z ser de fato complexo), 1\pm ai são raízes. Seja p\pm qi o outro par, com q>0.
Como p(x) não tem termo em x^3, a soma das raízes é zero:
Logo
Expandindo:
Comparando com x^4+10x^2+mx+29:
- A+B=14;
- AB=29;
- m=2(A-B).
Assim, A e B são as raízes de t^2-14t+29=0, ou seja, t=7\pm2\sqrt5. Então a^2 e q^2 valem 6\pm2\sqrt5=(\sqrt5\pm1)^2, e os valores absolutos |a| e q são \sqrt5+1 e \sqrt5-1, em alguma ordem.
No plano de Argand-Gauss, os vértices são (1,\pm a) e (-1,\pm q). Eles formam um trapézio isósceles com bases verticais de comprimentos 2|a| e 2q, e altura (distância entre as retas x=1 e x=-1) igual a 2.
Área =4\sqrt5
Assuntos: Equações polinomiais e relações de Girard, Números complexos.
Reportar erro na resolução
Ver como caiu na prova
Fonte: ITA 2ª fase 2024 · Matemática. Prova oficial ↗