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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 4 (Matemática) do ITA 2014

Matemática · Matemática: Números complexos

Texto-base das questões 01 a 20 · Matemática

\mathbb{N} : conjunto dos números naturais; \mathbb{N} = \{1, 2, 3, \ldots\}

\mathbb{Z} : conjunto dos números inteiros

\mathbb{Q} : conjunto dos números racionais

\mathbb{R} : conjunto dos números reais

\mathbb{C} : conjunto dos números complexos

i : unidade imaginária: i^2 = -1

|z| : módulo do número z \in \mathbb{C}

\overline{z} : conjugado do número z \in \mathbb{C}

\text{Re}(z) : parte real do número z \in \mathbb{C}

\det A : determinante da matriz A

A^t : transposta da matriz A

\mathcal{P}(A) : conjunto de todos os subconjuntos do conjunto A

n(A) : número de elementos do conjunto finito A

P(A) : probabilidade de ocorrência do evento A

f \circ g : função composta das funções f e g

[a, b] = \{x \in \mathbb{R};\ a \le x \le b\}

[a, b[ = \{x \in \mathbb{R};\ a \le x < b\}

]a, b] = \{x \in \mathbb{R};\ a < x \le b\}

]a, b[ = \{x \in \mathbb{R};\ a < x < b\}

A \setminus B = \{x;\ x \in A\text{ e } x \notin B\}

\displaystyle\sum_{n=1}^{k} a_n = a_1 + a_2 + \ldots + a_k,\ k \in \mathbb{N}

Observação: Os sistemas de coordenadas considerados são cartesianos retangulares.

Se z \in \mathbb{C}, então z^6 - 3 |z|^4 (z^2 - \overline{z}^2) - \overline{z}^6 é igual a

  1. A
    (z^2 - \overline{z}^2)^3.
  2. B
    z^6 - \overline{z}^6.
  3. C
    (z^3 - \overline{z}^3)^2.
  4. D
    (z - \overline{z})^6.
  5. E
    (z - \overline{z})^2 (z^4 - \overline{z}^4).
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Resolução comentada

Use a identidade do cubo da diferença: (a-b)^3 = a^3 - 3a^2b + 3ab^2 - b^3 = a^3 - b^3 - 3ab(a-b).

Tome a = z^2 e b = \overline{z}^2. Então:

  1. a^3 - b^3 = z^6 - \overline{z}^6.
  2. ab = z^2\,\overline{z}^2 = (z\overline{z})^2 = |z|^4, pois z\overline{z} = |z|^2.
  3. a - b = z^2 - \overline{z}^2.

Substituindo na identidade:

(z^2 - \overline{z}^2)^3 = z^6 - \overline{z}^6 - 3|z|^4(z^2 - \overline{z}^2)

O lado direito é exatamente a expressão do enunciado, z^6 - 3|z|^4(z^2-\overline{z}^2) - \overline{z}^6, só com os termos em outra ordem.

Logo a expressão vale (z^2 - \overline{z}^2)^3.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Bignora o termo -3|z|^4(z^2-\overline{z}^2), que não é nulo em geral.
  • C(z^3-\overline{z}^3)^2 não produz o termo com |z|^4 nem a estrutura de cubo da diferença.
  • D(z-\overline{z})^6 tem outros coeficientes binomiais e não reproduz a expressão dada.
  • Efatoração sem fundamento; não coincide com o desenvolvimento do cubo de z^2-\overline{z}^2.

Assuntos: Números complexos, Expressões algébricas, produtos notáveis e fatoração.

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Fonte: ITA 2014 · Matemática. Prova oficial ↗