O Mínimo Múltiplo Comum (M.M.C.) de Expressões Algébricas: uma Questão da EEAr

Um aluno mandou uma dúvida sobre este assunto que compartilho com vocês agora. Ela trata sobre o MMC de expressões algébricas que caiu na prova da EEAR. Essa é uma questão antiga deste concurso e, atualmente, dificilmente aparecia algo nesse sentido já que o edital se concentra mais em assuntos do ensino médio atualmente.

Apesar disso, este é um assunto muito comum em provas militares (principalmente as que envolvem o conteúdo do 9º ano, tais como CN, EPCAr e Colégios Militares em geral…) e para resolvê-lo, em geral, precisamos única e exclusivamente da definição do que significa o calcular o mínimo múltiplo comum (ou MMC).

A imagem do enunciado da questão segue abaixo.

Como disse, basta aplicar a definição de MMC neste caso. Lembre-se que antes de verificar a solução logo abaixo, seria legal tentar resolver.

Veja que aparece também uma fatoração algébrica envolvendo o quadrado de uma diferença – que é um produto notável. Como falei, trata-se de uma questão simples (o que, via de regra nem sempre é fácil…), no sentido de que, conhecida a definição de MMC, o resto torna-se banal.

Ainda tem dúvida? Mais questões como essa? Conte-nos nos comentários e, até a próxima!

[LSB]

Uma Nova Solução, para um Problema Antigo!

Na última postagem falamos sobre um problema cuja solução envolvia o impulso e a quantidade de movimento (ou momento linear). Mas será que há outra solução? E a resposta é: sim! Há outra solução. Mas antes vamos relembrar qual o enunciado. Segue:

(MACK-SP) Um corpo em repouso e de $1,0$ t de massa é submetido a uma resultante de forças, com direção constante, cuja intensidade varia em função do tempo ( $t$ ) segundo a função $F = 200 t$ , no sistema MKS, a partir do instante zero. A velocidade escalar desse corpo no instante $t = 10$ s vale:

a) $3,6$ km/h.

b) $7,2$ km/h.

c) $36$ km/h.

d) $72$ km/h.

e) $90$ km/h.

Vamos fazer o seguinte: primeiro vamos encontrar o formato da aceleração em função do tempo, que neste caso, obviamente, não será constante:

$\vec{F} = m\vec{a} \Leftrightarrow 200 t = m \cdot a$

Como $m = 1000$ kg, teremos $a = 0,2t$ (S.I.), cujo gráfico segue na imagem a seguir.

Agora vem uma parte importante: como $a = \dfrac{\Delta v}{\Delta t}$ a área entre o gráfico de $a$ em função do tempo e o eixo horizontal representa a variação de velocidade. Em outras palavras, se $a = \dfrac{dv}{dt}$ , então $dv = a \, dt$ e:

$\int_0^t dv = \int_0^t a dt \Leftrightarrow v = \int_0^t a\, dt \Leftrightarrow v = \int_0^t 0,2t\, dt$

Que representa a variação de velocidade entre os instantes $0$ e $t$ . Assim, a área será de $\dfrac{10 \times 2}{2} = 10$ m/s ou $36$ km/h. Veja que na integral teríamos o mesmo:

$v = \int_0^t 0,2t\, dt = 0,2\left.\frac{t^2}{2}\right \vert_0^{10} = 0,1 \cdot (10^2 - 0^2) = 10$ m/s

Assim, é possível termos o mesmo valor final usando tanto a integral quanto apenas a área abaixo da curva $a \times t$ .

Esta solução foi proposta por Diego Gorito, com algumas adaptações minhas para incluir a parte de cálculo e atende ao Matheus Teixeira que queria uma solução que não envolvesse o impulso.

Até próxima pessoal!

[LSB]

Segmentos e Seus Pontos Médios: Um Bom Desenho Sempre Ajuda!

Olá, hoje trago um problema proposto como dúvida por uma aluna. O problema envolve apenas o conceito de ponto médio de segmentos e as medidas de alguns segmentos adjacentes. O enunciado não traz a figura e, por isso, desenhar uma boa figura já ajuda em boa parte para resolver o problema.

Segue o enunciado abaixo.

Antes de ver a solução, tente resolver sozinho. O conceito de segmento de reta é simples e faz parte do início do estudo da geometria plana. É importante para formular e resolver problemas e ajuda em várias áreas como, por exemplo, trigonometria e/ou geometria analítica.

Se você já tentou resolver e não conseguiu, segue abaixo a solução. Mas é importante tentar, lembre-se que a dúvida é o start importante para a construção do conhecimento.

E aí, acertou?

Mande seus comentários para nós!

[LSB]

Um Problema de Desigualdades e Divisibilidade

Segue um problema trazido por um de nossos alunos, cujo enunciado segue na imagem abaixo:

Problemas como esse, que envolvem desigualdades (inequações) e algumas observações sobre o conjunto universo das soluções, bem como a divisibilidade envolvendo as parcelas, são comuns na prova da Escola Naval, por exemplo.

Este, de forma geral não é difícil. Sugerimos que você tente resolver antes de ver a solução. Que segue abaixo. Mas, não perca muito tempo. Caso tenha dificuldade, venha ver a solução.

E aí, conseguiu? Já tinha visto um problema como esse? Conte para nós nos comentários.

Dúvida enviada por Leonardo Lourenço Errera.

Até a próxima.

[LSB]

Um Problema do ITA: Cinemática Escalar

Existem muitos problemas de cinemática elementar que são muito difíceis. Especialmente quando os cronômetros de dois objetos não estão sincronizados, fazendo com que seus instantes iniciais de contagem de tempo sejam diferentes.

Trazemos então o seguinte problema, do ITA, um vestibular extremamente difícil que exige um alto nível de conhecimento de seus candidatos nas áreas de Matemática, Física, Química, Língua Portuguesa e Lingua Inglesa. Segue o enunciado do problema:

Um móvel $A$ parte da origem $O$ , com velocidade inicial nula, no instante $t_0 = 0$ e percorre o eixo $Ox$ com aceleração constante $a$ . Após um intervalo de tempo $\Delta t$ , contado a partir da saída de $A$ , um segundo móvel $B$ parte de $O$ com uma aceleração igual a $n \cdot a$ , sendo $n > 1$ . $B$ alcançará $A$ no instante:

a) $t = \left(\frac{\sqrt{n}}{\sqrt{n} - 1} + 1\right)\Delta t$

b) $t = \left(\frac{\sqrt{n}}{\sqrt{n} - 1} - 1\right)\Delta t$

c) $t = \left(\frac{\sqrt{n}-1}{\sqrt{n}}\right)\Delta t$

d) $t = \left(\frac{\sqrt{n}+1}{\sqrt{n}}\right)\Delta t$

e) $t = \left(\frac{\sqrt{n}}{\sqrt{n}-1}\right)\Delta t$

O móvel $A$ move-se a partir do repouso com aceleração $a$ , o que ocorre durante um $\Delta t$ , ou seja, seus espaços em função do tempo ficam dados pela equação:

$S_A = S_{0_A} + v_{0_A} \Delta t_A + \frac{a}{2} (\Delta t_A)^2$

Para o móvel $B$ teremos:

$S_B = S_{0_B} + v_{0_B} (\Delta t_B) + \frac{n \cdot a}{2} (\Delta t_B)^2$

Sabemos que o móvel $A$ partiu do repouso, portanto $v_{0_A} = 0$ e queremos saber em que instantes $A$ e $B$ se encontrarão, ou seja, quando teremos $S_A = S_B$ , assim:

$S_A = S_B \Leftrightarrow S_{0_A} + \frac{a}{2} (\Delta t_A)^2 = S_{0_B} + v_{0_B} (\Delta t_B) + \frac{n \cdot a}{2} (\Delta t_B)^2$

Como $A$ e $B$ partem do mesmo ponto temos $S_{0_A} = S_{0_B}$ e, então:

$\frac{a}{2} (\Delta t_A)^2 = v_{0_B} (\Delta t_B) + \frac{n \cdot a}{2} (\Delta t_B)^2$

Agora faremos uma suposição crucial: a de que $v_{0_B} = 0$ , admitindo que $B$ também partiu do repouso, daí:

$\frac{a}{2} (\Delta t_A)^2 = \frac{n \cdot a}{2} (\Delta t_B)^2$

Então, como $n \cdot a \geq 0$ , teremos:

$\sqrt{\frac{a}{2}} \cdot \Delta t_A = \sqrt{\frac{n \cdot a}{2}} (\Delta t_B) \Leftrightarrow \sqrt{\frac{a}{2}} \cdot \Delta t_A = \sqrt{n} \cdot \sqrt{\frac{a}{2}} (\Delta t_B)$

Simplificando $\sqrt{\frac{a}{2}}$ em ambos os membros teremos:

$\Delta t_A = \sqrt{n} \cdot (\Delta t_B)$

Chegamos onde queríamos. Veja que $\Delta t_A = t - t_{0_A}$ e que $t_{0_A} = 0$ , ou seja, $\Delta t_A = t$ . Por outro lado, $\Delta t_B = t - t_{0_B}$ e $t_{0_B} = \Delta t$ , portanto $\Delta t_B = t - \Delta t$ ; assim:

$t = \sqrt{n} (t - \Delta t) \Leftrightarrow t = \sqrt{n} \cdot t - \sqrt{n} \cdot \Delta t$

Finalmente, podemos escrever: $\sqrt{n} \cdot t - t = \sqrt{n} \Delta t$ . Ou como aparece nas opções:

$t = \left(\frac{\sqrt{n}}{\sqrt{n} - 1}\right) \Delta t$

Opção E.

O problema foi enviado por Arthur Rocha.

Até a próxima.

[LSB]

Conversão de Bases de Numeração

Segue a dúvida de um de nossos alunos a respeito de sistemas de bases de numeração. O assunto costuma ser cobrado no Colégio Naval e na EPCAr além de outras provas (concursos) e, justamente por isso, vamos comentar a solução deste problema aqui. Eis a pergunta:

O número $(24,3)_5$ corresponde na base $10$ a:

a) $14,8$

b) $15,6$

c) $14,6$

d) $13,8$

e) $13,6$

Como sabemos, para passar da base $b$ para a base $10$ só precisamos “expandir” o número na base dada e realizar os cálculos na base $10$ . Então, para o número dado, teríamos:

$(24,3)_5 = 2 \cdot 5^1 + 4 \cdot 5^0 + 3 \cdot 5^{-1}$

Veja que a parte decimal começa a ter os expoentes inteiros negativos, seguindo a partir do zero que é o expoente da base correspondente à ordem das unidades. Então, desenvolvendo:

$(24,3)_5 = 2 \cdot 5 + 4 \cdot 1 + 3 \cdot \frac{1}{5} = 10 + 4 + \frac{3}{5}$

Como $\frac{3}{5} = 0,6$ , teremos $(24,3)_5 = 14,6$ , ou seja, opção C.

Entendeu? Então tente converter, por exemplo, $(111,01)_2$ para a base $10$ e me conte o que encontrou nos comentários abaixo.

Um grande abraço e nos vemos por aí.

[LSB]

Semelhança e Áreas de Triângulos

Olá leitor.

Recebi um problema que envolve retas paralelas, semelhança e áreas em uma só questão. Vamos lá:

Na figura, os ângulos $A\widehat{B}C$ , $A\widehat{C}D$ , $C\widehat{E}D$ são retos. Se $AB = 2\sqrt{3}$ m e $CE = \sqrt{3}$ m, a razão entre as áreas dos triângulos $ABC$ e $CDE$ é

a) $6$
b) $4$
c) $3$
d) $2$
e) $\sqrt{3}$

Vamos então à solução. Vamos chamar o ângulo $B\widehat{A}C = \alpha$ . Assim teremos $B\widehat{C}A = 90^\circ - \alpha$ . Como $A\widehat{C}D = 90^\circ$ , teremos $E\widehat{C}D = \alpha$ e, portanto os triângulos $ABC$ e $CED$ são semelhantes. Assim, podemos escrever a relação:

$\frac{BC}{ED} = \frac{AB}{CE} \Rightarrow \frac{BC}{ED} = \frac{2\sqrt{3}}{\sqrt{3}} = 2$

Fazendo as áreas e calculando a razão entre elas:

$\frac{(ABC)}{(CDE)} = \frac{\frac{AB \cdot BC}{2}}{\frac{ED \cdot CE}{2}} = \frac{AB \cdot BC}{ED \cdot CE} = \frac{2\sqrt{3} \cdot BC}{ED \cdot \sqrt{3}} = \frac{2BC}{ED} = 2 \times 2 = 4$

Chegamos à opção B.

Até a próxima!

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[LSB]

Somas de Newton: uma Grande Ajuda!!!

Olá leitor.

Hoje trazemos um problema que envolve um sistema de equações não lineares e que, a princípio, parece fácil, mas na realidade, envolve métodos mais sofisticados que simplesmente substituir uma equação na outra. Veja o problema a seguir:

Sejam $x$ , $y$ e $z$ números complexos que satisfazem o sistema de equações abaixo:
$\left\{\begin{array}{l} x + y + z = 7 \\ x^2 + y^2 + z^2 = 25 \\ \frac{1}{x} + \frac{1}{y} + \frac{1}{z} = \frac{1}{4} \\ \end{array} \right.$
O valor da soma $x^3 + y^3 + z^3$ é:
a) $210$
b) $235$
c) $250$
d) $320$
e) $325$
Enviada por Matheus

Podemos inicialmente pensar em um polinômio $P(n)$ tal que $x$ , $y$ e $z$ sejam exatamente suas raízes e seja escrito como:

$P(n) = a_3n^3 + a_2n^2 + a_1n + a_0$

Das relações de Girard e do sistema dado chegamos a:

$x + y + z = -\frac{a_2}{a_3} \Rightarrow -\frac{a_2}{a_3} = 7 \Rightarrow a_2 = -7a_3$

Alem disso, sabendo que $(x+y+z)^2 = x^2 + y^2 + z^2 + 2(xy+yz+xz)$ , portanto:

$(7)^2 = 25 + 2 \cdot \frac{a_1}{a_3} \Rightarrow \frac{a_1}{a_3} = 12 \Rightarrow a_1 = 12a_3$

Da última equação do sistema:

$\frac{xy+xz+yz}{xyz} = \frac{1}{4} \Rightarrow \frac{\frac{a_1}{a_3}}{-\frac{a_0}{a_3}} = \frac{1}{4} \Rightarrow a_0 = -4a_1$

Ou seja $a_0 = 4 \cdot (12 a_3) \Rightarrow a_0 = -48a_3$ . Finalmente, podemos usar as somas de Newton:

$a_3S_3 + a_2S_2+a_1S_1+a_0S_0 = 0$

Teremos:

$a_3 \cdot S_3 + (-7a_3)\cdot 25 + (12a_3)\cdot 7 + (-48a_3)\cdot 3 = 0$

Como $a_3 \ne 0$ , temos:

$S_3 - 175 + 84 - 144 = 0 \Rightarrow S_3 = 235$

Chegando à opção B.

Como observação, não nos estendemos sobre as somas de Newton, mas o faremos em momento oportuno!!!

Até a próxima!

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Campo Elétrico: uma Questão

Olá leitor.

Trago uma dúvida enviada para mim sobre campos elétricos gerados por cargas puntiformes. Segue a questão:

Duas cargas puntiformes $Q_1 = 50 \cdot 10^{-9}\,\textrm{C}$ e $Q_2 = 32 \cdot 10^{-9}\,\textrm{C}$ , estão colocadas nos vértices de um triângulo retângulo, como mostra a figura.

Determine a intensidade do vetor campo elétrico no ponto $P$ .
Enviada por Paulo Marcio

Vamos lá.

O campo elétrico gerado por uma carga puntiforme $Q$ , em um ponto que fica a uma distância $d$ da carga, tem módulo $E = k\frac{Q}{d^2}$ . Lembrando que $k$ é a constante eletrostática do meio considerado, mas que não foi dada no enunciado. Assim, podemos calcular os módulos dos campos gerados por $Q_1$ e $Q_2$ , que serão $E_1$ e $E_2$ , respectivamente. Teremos:

$E_1 = k \cdot \frac{Q_1}{5^2} = k \cdot \frac{50 \cdot 10^{-9}}{25} = 2k \cdot 10^{-9} \,\textrm{N/C}$

Para a outra carga:

$E_2 = k \cdot \frac{Q_2}{4^2} = k \cdot \frac{32 \cdot 10^{-9}}{16} = 2k \cdot 10^{-9} \,\textrm{N/C}$

Temos agora dois vetores $\vec{E}_1$ e $\vec{E}_2$ , formando um ângulo $\theta$ como indicado na figura a seguir:

O vetor campo elétrico resultante $\vec{E}_R$ terá módulo:

$E_R^2 = E_1^2 + E_2^2 - 2 \cdot E_1 \cdot E_2 \cdot \cos (180^\circ - \theta)$

Lembrando que $\cos (180^\circ - \theta) = - \cos \theta$ e extraindo da figura anterior que $\cos \theta = \frac{4}{5}$ , teremos:

$E_R^2 = (2k \cdot 10^{-9})^2 + (2k \cdot 10^{-9})^2 - 2 \cdot (2k \cdot 10^{-9}) \cdot (2k \cdot 10^{-9}) \cdot (-\frac{4}{5})$

Continuando com a conta:

$E_R^2 = 8k^2 \cdot 10^{-18} + \frac{32 \cdot k^2 \cdot 10^{-18}}{5}$

Finalmente:

$E_R^2 = \frac{72 \cdot k^2 \cdot 10^{-18}}{5}$

Agora, supondo que $k = 9 \cdot 10^{9}\,\frac{\textrm{N} \cdot \textrm{m}^2}{\textrm{C}^2}$ , pois nada é dito no enunciado, teremos:

$E_R^2 = \frac{72 \cdot 81 \cdot 10^{18} \cdot 10^{-18}}{5}$

Ou seja, resultando em:

$E_R^2 = \frac{144 \times 81}{10} \Rightarrow E_R = 12 \cdot 9 \cdot \frac{\sqrt{10}}{10} \Rightarrow E_R = \frac{54\sqrt{10}}{5}\,\textrm{N/C}$

Um bom problema!

Até a próxima!

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ITA: uma Questão de Combinatória!

Olá leitor!

Segue uma questão sobre análise combinatória trazida até mim.

(ITA) Uma escola possui $18$ professores, sendo $7$ de Matemática, $3$ de Física e $4$ de Química. De quantas maneiras podemos formar comissões de $12$ professores de modo que cada uma contenha exatamente $5$ professores de Matemática, no mínimo $2$ de Física e no máximo $4$ de Química?
a) $875$
b) $1877$
c) $1995$
d) $2877$
e) N.D.A.
Enviada por Caio Franco

Esse é o tipo de problema que a boa e velha tática de separar em casos ajuda bastante. Vamos montar uma tabela com as possibilidades de números de professores, sendo $M$ para Matemática; $F$ para Física; $Q$ para Química e $O$ para as outras disciplinas.

$\begin{array}{c | c | c | c} M & F & Q & O \\ \hline 5 & 3 & 0 & 4 \\ 5 & 3 & 1 & 3 \\ 5 & 3 & 2 & 2 \\ 5 & 2 & 1 & 4 \\ 5 & 2 & 2 & 3 \\ \end{array}$

Assim, o total de escolhas será:

${7 \choose 5} \cdot {3 \choose 3} \cdot {4 \choose 0} \cdot {4 \choose 4} + {7 \choose 5} \cdot {3 \choose 3} \cdot {4 \choose 1} \cdot {4 \choose 3} + {7 \choose 5} \cdot {3 \choose 3} \cdot {4 \choose 2} \cdot {4 \choose 2} + {7 \choose 5} \cdot {3 \choose 2} \cdot {4 \choose 1} \cdot {4 \choose 4} + {7 \choose 5} \cdot {3 \choose 2} \cdot {4 \choose 2} \cdot {4 \choose 3}$

Podemos colocar ${7 \choose 5}$ em evidência:

${7 \choose 5} \cdot (1 \cdot 1 \cdot 1 + 1 \cdot 4 \cdot 4 + 1 \cdot 6 \cdot 6 + 3 \cdot 4 \cdot 1 + 3 \cdot 6 \cdot 4) = \frac{7!}{5! \cdot 2!} \cdot (1 +16 + 36 + 12 + 72) = 21 \cdot 137 = 2877$