PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 13 (Matemática) do ITA 2015
Texto-base das questões 01 a 20 · Matemática
\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}
\operatorname{Re}(z) : parte real do número z \in \mathbb{C}
\operatorname{Im}(z) : parte imaginária do número z \in \mathbb{C}
\det A : determinante da matriz A
\operatorname{tr} A : traço da matriz quadrada A, que é definido como a soma dos elementos da diagonal principal de A.
Potência de matriz : A^1 = A, A^2 = A \cdot A, \ldots, A^k = A^{k-1} \cdot A, sendo A matriz quadrada e k inteiro positivo.
\operatorname{d}(P, r) : distância do ponto P à reta r
\overline{AB} : segmento de extremidades nos pontos A e B
[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\}
X \setminus Y = \{x \in X \text{ e } x \notin Y\}
\sum_{k=0}^n a_k = a_0 + a_1 + a_2 + \dots + a_n, sendo n inteiro não negativo
Observação: Os sistemas de coordenadas considerados são os cartesianos retangulares.
Considere a matriz M = (m_{ij})_{2 \times 2} tal que m_{ij} = j - i + 1, i, j = 1, 2. Sabendo-se que
então o valor de n é igual a
- A4.
- B5.
- C6.
- D7.
- E8.
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Resolução comentada
Primeiro montamos M com m_{ij}=j-i+1: m_{11}=1, m_{12}=2, m_{21}=0, m_{22}=1. Logo M=\begin{bmatrix}1&2\\0&1\end{bmatrix}.
Potências: como M=I+N com N=\begin{bmatrix}0&2\\0&0\end{bmatrix} e N^2=0, temos M^k=I+kN=\begin{bmatrix}1&2k\\0&1\end{bmatrix}.
- Soma: \sum_{k=1}^n M^k=\begin{bmatrix}n&n(n+1)\\0&n\end{bmatrix}, pois \sum 2k=n(n+1).
- Subtraindo n\begin{bmatrix}1&0\\1&1\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}n&0\n&n\end{bmatrix}, obtemos \begin{bmatrix}0&n(n+1)\\-n&0\end{bmatrix}.
- Determinante: 0\cdot 0-n(n+1)\cdot(-n)=n^2(n+1).
- Igualando: n^2(n+1)=252.
Testando: n=6 dá 36\cdot7=252. ✓.
Como n^2(n+1) é crescente para n>0, a solução é única.
Alternativa C.
Por que as outras alternativas estão erradas
- An=4 dá 16\cdot5=80, não 252.
- Bn=5 dá 25\cdot6=150, não 252.
- Dn=7 dá 49\cdot8=392, passa de 252.
- En=8 dá 64\cdot9=576, muito acima de 252.
Assunto: Matrizes e determinantes.
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Fonte: ITA 2015 · Matemática. Prova oficial ↗