PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 16 da UFPR 2022
Considere a seguinte matriz:
A = \begin{pmatrix} \sen\theta & 7 & -\cos\theta \\ \cos\theta & 7 & \sen\theta \\ \sen\theta & 13 & \cos\theta \end{pmatrix}
Assinale a alternativa que corresponde à soma dos valores de \theta \in [0, \pi] que satisfazem \det A = -13.
- A\dfrac{\pi}{4}
- B\dfrac{2\pi}{3}
- C\dfrac{3\pi}{4}
- D2\pi
- E4\pi
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada
Calcule o determinante por cofactores pela primeira linha, com s=\sen\theta e c=\cos\theta:
\det A = s(7c-13s) - 7(c^2-s^2) + (-c)(13c-7s)
Desenvolvendo:
\det A = 7sc-13s^2-7c^2+7s^2-13c^2+7sc = 14sc-6s^2-20c^2
Agora use as identidades 2sc=\sen2\theta, s^2=\dfrac{1-\cos2\theta}{2} e c^2=\dfrac{1+\cos2\theta}{2}:
\det A = 7\sen2\theta-3(1-\cos2\theta)-10(1+\cos2\theta) = 7\sen2\theta-7\cos2\theta-13
Impondo \det A=-13:
7\sen2\theta-7\cos2\theta=0 \Rightarrow \tg2\theta=1
Como \theta\in[0,\pi], temos 2\theta\in[0,2\pi]. Nesse intervalo, \tg2\theta=1 para 2\theta=\dfrac{\pi}{4} ou 2\theta=\dfrac{5\pi}{4}.
Portanto \theta=\dfrac{\pi}{8} ou \theta=\dfrac{5\pi}{8}, e a soma é:
\frac{\pi}{8}+\frac{5\pi}{8}=\frac{6\pi}{8}=\frac{3\pi}{4}
Alternativa C.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AConsidera só uma solução de 2\theta ou erra o intervalo, ficando com valor pequeno demais.
- BNão corresponde às raízes \pi/8 e 5\pi/8; resulta de erro na equação trigonométrica.
- DSoma valores de 2\theta ou usa um intervalo maior que [0,\pi].
- EValor grande demais, incompatível com duas raízes em [0,\pi].
Assuntos: determinante, equações trigonométricas.
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Fonte: UFPR 2022 · Fase única. Prova oficial ↗