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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 6 (Matemática) da 2ª fase do ITA 2025

Matemática · Matemática: Eventos sucessivos e distribuição binomial

Texto-base das questões 01 a 10 · Matemática

Convenções: Considere o sistema de coordenadas cartesiano, a menos que haja indicação contrária. Os eixos horizontal e vertical são indicados respectivamente por O_x e O_y, e o centro do sistema, por O.

i : denota a unidade imaginária, i^2 = -1.

\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}.

\max\{i, j\} : denota o maior dentre os valores i e j

\det A : denota o determinante da matriz A.

A^T : denota a transposta da matriz A.

A^{-1} : denota a inversa da matriz A.

(a_{ij}) : representa uma matriz cuja entrada na linha i e coluna j é indexada por a_{ij}.

Uma moeda não viciada é lançada n vezes. Encontre os valores de n que maximizam a probabilidade de sair cara pela quarta vez exatamente no enésimo lançamento.

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Resolução comentada

a) Para a quarta cara sair exatamente no n-ésimo lançamento, precisamos de n\ge 4 e de exatamente 3 caras entre os n-1 primeiros lançamentos. O n-ésimo lançamento tem de ser cara.

A probabilidade é

P(n)=\binom{n-1}{3}\left(\frac12\right)^{n-1}\cdot\frac12=\binom{n-1}{3}\frac{1}{2^n},\quad n\ge 4.

Para achar o máximo, comparo termos consecutivos:

\frac{P(n+1)}{P(n)}=\frac{\binom{n}{3}}{\binom{n-1}{3}}\cdot\frac12=\frac{n}{n-3}\cdot\frac12=\frac{n}{2(n-3)}.

Como n-3>0, vale P(n+1)>P(n) quando n>2(n-3), isto é, n<6. Vale a igualdade quando n=6. Vale P(n+1)<P(n) quando n>6.

Portanto:

  1. P(4)<P(5)<P(6).
  2. P(6)=P(7).
  3. P(7)>P(8)>P(9)>\dots

Conferindo: P(5)=\frac{4}{32}=\frac{8}{64}, P(6)=\frac{10}{64}, P(7)=\frac{20}{128}=\frac{10}{64} e P(8)=\frac{35}{256}<\frac{40}{256}.

O valor máximo é \frac{10}{64}=\frac{5}{32}, atingido em n=6 e em n=7.

Resposta: n=6 e n=7.

Assuntos: Eventos sucessivos e distribuição binomial, Combinações e binômio de Newton.

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Fonte: ITA 2ª fase 2025 · Matemática. Prova oficial ↗