PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 39 do ITA 2024
Texto-base das questões 37 a 48 · 1ª fase
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.
A - B : denota a diferença dos conjuntos A e B.
i : denota a unidade imaginária, i^2 = -1.
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\hat{B}C : denota o ângulo formado pelos segmentos \overline{BA} e \overline{BC}, com vértice em B.
\det A : denota o determinante da matriz A.
A^T : denota a transposta da matriz A.
Determine o valor de
- A\frac{17}{25}
- B\frac{4}{5}.
- C\frac{24}{25}.
- D\frac{28}{25}.
- E\frac{31}{25}.
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Resolução comentada
Seja \theta = \operatorname{arctg}\left(\frac{4}{3}\right), ou seja, \tg\theta = \frac{4}{3} com \theta no primeiro quadrante. Basta calcular \cos 2\theta + \sen 2\theta.
- Triângulo retângulo com catetos 4 e 3: a hipotenusa vale \sqrt{4^2+3^2}=5.
- Então \sen\theta = \frac{4}{5} e \cos\theta = \frac{3}{5}.
- Arco duplo do seno: \sen 2\theta = 2\sen\theta\cos\theta = 2\cdot\frac{4}{5}\cdot\frac{3}{5} = \frac{24}{25}.
- Arco duplo do cosseno: \cos 2\theta = \cos^2\theta - \sen^2\theta = \frac{9}{25}-\frac{16}{25} = -\frac{7}{25}.
- Soma: -\frac{7}{25}+\frac{24}{25} = \frac{17}{25}.
Conferindo com a fórmula \cos 2\theta = \frac{1-\tg^2\theta}{1+\tg^2\theta} = \frac{1-16/9}{1+16/9} = \frac{-7/9}{25/9} = -\frac{7}{25}, o que confirma o resultado.
Alternativa A.
Pegadinha: A alternativa D engana quem esquece que 2\theta>90^\circ e toma \cos 2\theta positivo, e a C quem calcula só o seno.
Por que as outras alternativas estão erradas
- BValor \sen\theta=\frac{4}{5} sem dobrar o arco; não aplica as fórmulas de arco duplo.
- CCalcula só \sen 2\theta=\frac{24}{25} e esquece de somar o cosseno, que é negativo.
- DTroca o sinal de \cos 2\theta (usa +\frac{7}{25}), pois \theta>45^\circ e o cosseno do dobro é negativo.
- ESoma \frac{24}{25} com \frac{7}{25}, errando o sinal do cosseno do arco duplo.
Assuntos: arco duplo, arco tangente, trigonometria.
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Fonte: ITA 2024 · 1ª fase. Prova oficial ↗