PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 42 do ITA 2019
Texto-base das questões 37 a 48 · 1ª fase
Notações
\mathbb{R} : conjunto dos números reais
i : unidade imaginária i^2 = -1
\det(M) : determinante da matriz M
M^{-1} : inversa da matriz M
M^T : transposta da matriz M
AB : segmento de reta de extremidades nos pontos A e B
[a, b] = \{x \in \mathbb{R} : a \le x \le b\}
Observação: Os sistemas de coordenadas considerados são os cartesianos retangulares.
Sabe-se que -2 + 2i é uma das raízes quartas de um número complexo z. Então, no plano de Argand-Gauss, a área do triângulo cujos vértices são as raízes cúbicas de z é igual a
- A4(\sqrt{3} + 1).
- B6\sqrt{3}.
- C8(\sqrt{3} - 1).
- D10\sqrt{3}.
- E12\sqrt{3}.
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Resolução comentada
Se -2+2i é raiz quarta de z, então z=(-2+2i)^4.
- Módulo de w=-2+2i: |w|=\sqrt{4+4}=2\sqrt{2}.
- Então |z|=|w|^4=(2\sqrt{2})^4=64.
As raízes cúbicas de z têm módulo \sqrt[3]{64}=4 e ficam igualmente espaçadas na circunferência, a 120^\circ uma da outra. Os três vértices formam, portanto, um triângulo equilátero inscrito numa circunferência de raio R=4.
O argumento de z não altera a área, pois só gira o triângulo.
- Lado do triângulo equilátero inscrito: \ell=R\sqrt{3}=4\sqrt{3}.
- Área:
Conferindo pela fórmula com o raio: A=\frac{3\sqrt{3}}{4}R^2=\frac{3\sqrt{3}}{4}\cdot 16=12\sqrt{3}. Os resultados coincidem.
Alternativa E.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AValor sem relação com o triângulo equilátero de raio 4; não resulta da fórmula da área.
- BCorresponde a um raio \sqrt{8}, ou seja, usa o módulo de -2+2i em vez do módulo das raízes cúbicas.
- CValor sem relação com o triângulo equilátero de raio 4.
- DValor sem relação com o triângulo equilátero de raio 4; erro de conta na área.
Assuntos: Números complexos, Áreas e perímetros de polígonos.
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Fonte: ITA 2019 · 1ª fase. Prova oficial ↗