domingo, 15 de março de 2020

Desafios de matemática 3.0

Desafio 1-(ITA) Num triângulo acutângulo ABC, o lado oposto ao ângulo  mede 5 cm. Sabendo que Â= arccos 3/5 e C = arcsen 2/√5 , então a área do triângulo ABC é igual a:
a) 5/2 cm²
b) 12 cm²
c) 15 cm²
d) 2√5 cm²
e)  25/2 cm²

Resolução:
I) Primeiramente, sabemos que:
Â= arccos 3/5 => cos Â= 3/5
C = arcsen 2/√5 => sen C= 2/√5

* Agora, aplicaremos a relação fundamental da trigonometria para descobrir sen  e cos C. Ambos serão importantes para a resolução da questão posteriormente.
-sen Â
sen² Â + cos² Â= 1
sen² Â= 1 - cos² Â
sen² Â= 1 - (3/5)²
sen² Â= 1 - 9/25
sen² Â= (25 - 9)/25
sen² Â= 16/25
sen Â= √(16/25)
sen Â= 4/5

- cos C
sen² C + cos² C= 1
cos² C= 1 - sen² C
cos² C= 1 - (2/√5)²
cos² C= 1 - 4/5
cos² C= (5 - 4)/5
cos² C= 1/5
cos C= √(1/5)
cos C= 1/√5


II) Aplicando a Lei dos Senos:

      5      =       c      
  sen         sen C

c= 5 • sen C  = 5 •     1      • sen C
        sen               sen Â

c= 5 •  5   •   2  =   25   
            4      √5     2√5

Racionalizando, teremos:
c=   5√5    cm
         2
III) A área deste triângulo é dada por:

A=   1    • a • c • sen (π - A -C)
        2
Por consequência da simetria do círculo trigonométrico, sen (π - A -C)= sen (A + C).

A=   1    • a • c • sen (A + C)
        2

A=   1    • 5 •    5√5    • sen (A + C)
        2                 2

A=    25√5    • sen (A + C)
            4

sen (A + C)= sen A • cos C + sen C • cos A

sen (A + C)=   4   •   1   +    2   •   3     10   
                        5      √5       √5       5       5√5
sen (A + C)=   2  
                       √5

A=    25√5    •    2  
            4            √5

A=  25   cm²
        2

A= 25/2 cm²

Resposta: Item e.

Desafio 2-(ITA) Num cone circular reto, a altura é a média geométrica entre o raio da base e a geratriz. A razão entre a altura e o raio da base é:
a) (1 + 5)/2
b)(-1 + 5)/2
c)(-1 + 5)/2
d)(-1 +  ³5)/2
e)[(1 + 5)/2]

Resolução:
I) De acordo com a questão, a altura é a média geométrica entre o raio da base e a geratriz. Tendo conhecimento disso e da aplicação do Teorema de Pitágoras em um cone, teremos o seguinte desenvolvimento:

- Teorema de Pitágoras em um cone circular reto:
g²= h² + R² => h² = g² - R²
h² = g² - R² (equação 1)

-Relação mencionada na questão

h= (R • g)

- Elevando os membros desta igualdade ao quadrado, teremos:

h²=[(R • g)]²
h²= R • g ( Equação 2)

- Substituindo a equação 1 na equação 2, teremos a seguinte igualdade:
h²= R • g
g² - R²= Rg
g² - Rg - R²= 0

II) Agora, resolveremos esta equação do segundo grau de modo a determinar o valor da geratriz do cone em função do raio de sua base.
g² - Rg - R²= 0
∆=b² - 4ac
∆= (-R)² - 4 • 1 • (-R²)
∆=R² + 4R²
∆= 5R²

g= (-b ± ∆)/2a
g= (R ± 5R²)/2
g= R[(1 ± 5)/2]
g'=R[(1 5)/2]
g"= R[(1 5)/2] (não serve, pois a geratriz não pode ter medida negativa)

III) Tendo em vista que a questão pede a razão entre a altura e o raio do cone, a resposta será:

(h/R)= [√(Rg)/R]

- Elevando os membros desta igualdade ao quadrado, teremos:

(h/R)²=[√(Rg)/R]²
(h/R)²= Rg/R²
(h/R)²= g/R
-Como a relação geratriz-raio já nos é conhecida, nós iremos utilizá-la para descobrir a resposta:
(h/R)²= R[(1 5)/2]/R
(h/R)²= [(1 5)/2]
(h/R)= [(1 + 5)/2]

Resposta:(h/R)= Item e.

Desafio 3-(AFA) Se as dimensões, em centímetros, de um paralelepípedo reto retangular são dadas pelas raízes da equação 24x³ − 26x² + 9x − 1 = 0, então o comprimento da diagonal é igual a:
a) 7/12 cm
b) 9/24 cm
c) 24/12 cm
d)61/12 cm
e) 73/12 cm

Resolução:
I) Primeiramente, vamos determinar quais são os coeficientes desta equação:
 24x³ − 26x² + 9x − 1 = 0

coeficientes:
a= 24
b= -26
c= 9
d= -1

II) Feito isso, iremos utilizar duas relações entre as raízes desta equação cúbica.]
Raízes da equação => r, s, t
* Soma das raízes- primeira relação

r + s + t= -b/a
r + s + t= -(-26)/24
r + s + t= 26/24
r + s + t= 13/12

* Segunda relação

r • s + s • t + r • t= c/a
r • s + s • t + r • t= 9/24
r • s + s • t + r • t= 3/8

III) Sabendo a fórmula da diagonal de um paralelepípedo e as duas relações entre as raízes da equação mencionadas anteriormente, encontraremos a resposta.

-Diagonal do paralelepípedo
d²= r² + s² + t²

* Agora, adicionaremos 2(x' • x" + x" • x''' + x' • x"') nos dois membros da equação para facilitar os cálculos.

d²  + 2 (r • s + s • t + r • t)= r² + s² + t² + 2 (r • s + s • t + r • t')
d²  + 2 (r • s + s • t + r • t)= (r + s + t)²
d² + 2 • (3/8)= (13/12)²
d² + 3/4= 169/144

* Multiplicando ambos os lados da equação por 144

144 • (d² + 3/4)= (169/144) • 144
144d² + 108= 169
144d²= 169 - 108
144d²= 61
d²= 61/144 => d=61/12

Resposta: Item d



Referências:
1-http://ganuff.weebly.com/uploads/1/9/2/5/19255685/polinmios_e_relaes_de_girard.pdf
2-https://rumoaoita.com/wp-content/uploads/2017/03/geometria_plana_geometria_plana_no_vestibular_do_ita_ita.pdf
3-http://projetomedicina.com.br/site/attachments/article/412/matematica_geometria_espacial_cones_exercicios.pdf
4- http://pir2.forumeiros.com/t52709-afa-2000


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