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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 6 (Nível 2) da OBMEP 2025

Nível 2 · Matemática: Princípio fundamental da contagem

A formiguinha da OBMEP partiu do vértice A e caminhou por três arestas consecutivas do cubo da figura. Em quantos vértices diferentes desse cubo a formiguinha pode ter chegado?

Ilustração de uma formiga vermelha próxima ao vértice A de um cubo representado por suas arestas azuis e vértices como esferas pretas. Os vértices da face superior são A, B, C, D (em sentido anti-horário visto de cima, com AB na frente) e os vértices correspondentes na face inferior são E, F, G, H (com A ligado a E, B a F, C a G e D a H).

  1. A
    2
  2. B
    3
  3. C
    4
  4. D
    5
  5. E
    6
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Resolução comentada

Pense no cubo como coordenadas: cada vértice é uma trinca de 0 e 1, e andar por uma aresta muda exatamente uma coordenada (de 0 para 1 ou de 1 para 0).

A formiga sai de A = (0,0,0) e anda 3 arestas consecutivas. A questão não proíbe voltar por uma aresta já usada, então ela pode ir e voltar.

  1. Cada passo troca uma coordenada, então a cada passo a paridade da soma das coordenadas muda.
  2. Depois de 3 passos, a paridade é ímpar: a soma das coordenadas é 1 ou 3.
  3. Vértices com soma 1: os três vizinhos de A, que são B, D e E.
  4. Vértices com soma 3: o vértice oposto a A, que é G.
  5. Vértices com soma 2 (C, F, H) ficam a 2 passos e não podem ser alcançados em 3.

Verificação dos alcançáveis:

  • G: A→B→C→G, em 3 passos.
  • B: A→B→A→B, em 3 passos. D e E funcionam do mesmo modo.

Logo os vértices possíveis são B, D, E e G, ou seja, 4 vértices.

Alternativa C.

Pegadinha: Quem acha que a formiga só avança e não pode voltar conta apenas G e esquece B, D e E, ou conta só os vértices "novos" e erra o total.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AConta poucos vértices; ignora que a formiga pode voltar por uma aresta e chegar a B, D ou E.
  • BConsidera só os vizinhos de A (B, D, E) e esquece o vértice oposto G.
  • DInclui um vértice a distância 2 de A (C, F ou H), impossível em 3 passos por causa da paridade.
  • EInclui os três vértices a distância 2 (C, F, H) junto com os outros, o que a paridade não permite.

Assunto: Princípio fundamental da contagem.

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Fonte: OBMEP 2025 · Nível 2. Prova oficial ↗