segue um pequeno simulado de matemática no nível da EEAr. Depois de fazerem as questões, podem dar uma olhada no gabarito das questões no arquivo deixado aqui.
Se você sempre vem aqui ao site, já deve ter percebido que ele está mais movimentado e, de fato estamos em uma nova fase.
E, continuando esta nova empreitada, quero deixar aqui uma lista de exercícios com 150 exercícios de matemática de assuntos diversos, pra você se divertir ao longo desta semana.
Olá pessoal, estou de volta com uma questão da UNIRIO, trazida como dúvida pra mim, que envolve matrizes inversíveis e fatoração de polinômios. O problema segue abaixo:
(UNIRIO) Para que valor(es) real(is) de a matriz é inversível?
Enviada por Beatriz Marcondes
Sabemos que uma matriz tem inversa se, e somente se, seu determinante é diferente de zero. Daí podemos calcular o determinante pela regra de Sarrus:
Desenvolvendo e agrupando os termos semelhantes:
Como todos os coeficientes são pares podemos dividir toda a equação por :
Agora vem o problema. Quem são as raízes deste polinômio. Neste caso, é fácil! Perceba que a soma dos coeficientes do polinômio é zero: , isto nos garante que é uma das raízes deste polinômio. Para confirmar este fato, basta subistituir a incógnita por :
A recíproca do Teorema de D’Alembert garante que, se é raiz de um polinômio , então é divisível por , isto é, é da forma . Dito isso, vamos fatorar (sim, eu sei, poderíamos usar Briot-Ruffini). Vamos lá:
Assim:
Só precisamos agora ver quais são as raízes do outro fator do produto acima: . Calculando o discriminante teremos , logo não há raízes reais, significando que este fator nunca é zero. Portanto, o único valor que torna o determinante nulo é . Logo, para a matriz ser inversível devemos ter .
Espero ter ajudado.
Vou deixar um vídeo sobre o teorema de D’Alembert:
Hoje, trazemos um problema que envolve o produto de matrizes e a obtenção da matriz inversa de uma matriz quadrada.
Vejamos o problema proposto:
Considere as matrizes , , e . Se é solução de , então é igual a:
a)
b)
c)
d)
e)
Enviada por Marcus Tavares
Primeiro, vamos usar a definição de matriz inversa sobre a expressão dada, multiplicando-a pela esquerda por :
Em que representa a identidade de ordem . Repetindo o processo, multiplicando a mesma expressão por pela esquerda, teremos:
Precisaremos inverter a matriz (infelizmente, pois vai dar trabalho… :(, mas VQV). Para inverter faremos:
Isto vai gerar alguns sistemas de equações, vamos ao primeiro:
Da primeira equação teremos ; substituindo na segunda: , portanto, . Indo para a terceira:
Agora calculamos :
E para o valor de , sabemos . Vamos agora para o segundo sistema:
Veja que a matriz dos coeficientes é a mesma, mudando apenas as incógnitas. Houve também uma pequena mudança na matriz dos termos independentes. Continuando; da primeira equação, encontramos e, substituindo na terceira:
Colocando estes resultados na segunda:
Portanto temos e . Finalmente, vamos ao terceiro sistema de equações:
Da primeira equação obtemos , usando na segunda, teremos:
Indo pra última equação:
Portanto, e . Então, finalmente temos a inversa de :
Queremos calcular que pode ser feito como , logo temos , e agora teremos a inversa de multiplicada pelo resultado anterior, que nos dará .
Finalmente, podemos escrever: . Portanto , e , daí . Opção A.
Uma matriz é inversível (ou invertível) quando admite inversa (ou seja, não falei nada!). Mas para admitir inversa o determinante de deve ser diferente de zero, isto é, só admite inversa se, e somente se, .
Vejamos um exemplo.
Sejam e números reais com e as matrizes e . Para que a matriz seja não inversível é necessário que:
a) e sejam positivos
b) e sejam negativos
c) e tenham sinais contrários
d)
Enviada por Marcus Tavares
Vamos então calcular a matriz pedida antes de procurar seu determinante:
Calculando agora encontramos:
Para que a matriz seja não inversível, devemos ter seu determinante nulo:
Desenvolvendo:
Logo:
Veja que, se teremos , logo , mas , logo, podemos dividir toda a expressão por :
Resolvendo:
Finalmente:
Há portanto, dois valores: , mas nesse caso, , o que não é permitido pelas condições do problema; ou e, nesse caso, e têm sinais opostos, nos levando, então à opção C.
Pra fechar, vou deixar um vídeo sobre a inversa de uma matriz:
Olá pessoal, hoje quero falar um pouco sobre a matriz inversa. Mas, antes de mostrar a utilização da definição pra resolver um exercício, vamos relembrar o que significa a inversão de uma matriz.
Vamos considerar que , e são duas matrizes quadradas de ordem e a matriz identidade de ordem , respectivamente. Então:
A matriz é chamada de matriz inversa de e podemos escrever . Assim:
Com isso, podemos mostrar que a inversa de é única, mas isso vai ficar pra depois. Vamos focar, por enquanto, no que interessa.
O que queremos verificar é o seguinte:
Se conhecemos as matrizes quadradas e , de ordem , tais que , quem é a matriz que satisfaz esta equação?
Bom, como conhecemos a matriz , sabemos como obter sua inversa; logo, podemos fazer:
Ou seja, multiplicamos toda a equação, pela esquerda, por . Como , da definição de inversa, podemos escrever:
Assim já temos a matriz , uma vez que basta inverter a matriz , se ela é conhecida. Tudo bem, mas e o exemplo de aplicação? Veja a imagem a seguir com uma questão do concurso da EsPCEx de 1999/2000.
Essa foi a 25ª questão da prova aplicada em 1999.
Veja que podemos chamar a matriz dos coeficientes de , a matriz das incógnitas de e a matriz resultante de , tendo assim a equação a seguir:
Mas, como já vimos:
E, de acordo com o enunciado, isto se traduz em:
Que podemos resolver facilmente, multiplicando a matriz inversa de pela matriz coluna :
Como as duas matriz são iguais, teremos , e , opção E.
E aí, gostou dessa aplicação de matriz inversa?
Segue um vídeo falando um pouco mais sobre operações com matrizes com outro exemplo, porém na EEAr:
Olá, nesta postagem queremos trazer um exemplo de problema que exige o conhecimento, mesmo que básico sobre os principais pontos notáveis do triângulo. Em particular, estamos falando sobre o incentro. Em vez de apenas resolver o problema, queremos falar um pouco sobre este ponto notável, aproveitando como uma revisão básica.
Por definição, o incentro é o ponto de encontro das bissetrizes internas de um triângulo. As bissetrizes internas de um triângulo são segmentos que tem um extremo sendo o vértice do triângulo e o outro vértice sobre o lado do triângulo, ou seja é uma ceviana.
Na figura anterior, no triângulo , , e são cevianas. Se tivermos , e então as três cevianas serão bissetrizes internas.
Uma observação importante aqui: não estamos provando que as três bissetrizes internas concorrem (se interceptam) no mesmo ponto (isto ficará pra outro momento…), mas por ora, vamos admitir que seja verdade, já que, da fato, é.
Assim, feita esta breve observação e “dados nomes aos bois” chamaremos o ponto o de incentro do triângulo . E, claro, pela própria construção da figura, é intuitivo que o incentro é sempre interno ao triângulo, seja ele acutângulo, retângulo ou obtusângulo.
Por uma questão de simplificação, vamos convencionar que ângulos de mesma cor têm a mesma medida. Sabendo que tangentes comuns traçadas de um mesmo ponto a uma circunferência são iguais, o incentro de um triângulo é o centro do círculo inscrito no mesmo triângulo.
Assim, na figura anterior, os ângulos em laranja são todos retos (valem ) e , em que é o raio do círculo inscrito, também chamado de incírculo. Fiz essa figura pra que seja percebido que os “pés” das bissetrizes não são, necessariamente, pontos do círculo inscrito.
Esta figura traz várias consequências implícitas. Por exemplo, os triângulos de mesma cor na figura a seguir, são congruentes. Mostrando, por exemplo que , e .
Assim, veja que o incentro está a uma mesma distância de cada um dos lados do triângulo.
Com base nesta figura, só para citar uma propriedade importante, podemos mostrar que . Como não é nosso foco, fica pra depois. Bom qual nosso foco, no momento então? A relação entre o angulo interno do vértice e o ângulo na figura a seguir:
Veja que é o incentro, pois e são bissetrizes internas. Assim, teremos as seguintes relações:
para o triângulo
e também
Fica, então, simples de se perceber que:
Ou seja:
ou
Vamos então ao problema proposto na EEAr há algum tempo, que trago aqui com uma ligeira adaptação:
(EEAr — Modificada)
Um triângulo tem com incentro. Se , qual o valor de ?
a)
b)
c)
d)
Veja que o problema trata exatamente do que acabamos de ver. Como é incentro, basta fazermos:
Assim:
Portanto, letra D.
Ah, e aqui está um vídeo sobre todos os pontos notáveis do triângulo.
Espero ter esclarecido um pouco mais sobre o incentro e suas propriedades.
Olá pessoal, há algum tempo, recebi este comentário aqui no site. Como um dos vídeos mais vistos em nosso canal no Youtube (veja ele aqui ou no final desta postagem!) trata deste assunto, resolvi resolver e comentar um pouco sobre isto.
A dúvida é da Helena e diz o seguinte:
Se a equação tem solução , então: a) b) c) d) e)
Helena
Inicialmente quero agradecer pela interação com o site, que por muito tempo ficou parado e que agora minha meta é manter funcionando. Bom, vamos lá. Em primeiro lugar, vamos considerar algumas coisas.
(1) Vamos adotar que a equação tem como incógnita, ou seja, este é o valor que queremos calcular. Isto faz sentido, porque se fosse a variável, bastaria isolar , fazendo:
Mas, como esta é uma equação literal do primeiro grau na incógnita , seu conjunto-solução só poderia admitir um único valor. O que contrariaria o enunciado.
(2) O que o enunciado chama de “solução” na realidade é o conjunto-solução ; que é o conjunto cujos elementos solucionam a equação proposta, isto é, são soluções dela. Como tem mais de um elemento e a equação está na forma de um polinômio, já sabemos que ele não pode ser do primeiro grau, já que pelo Teorema Fundamental da Álgebra uma equação polinomial de grau tem exatamente soluções complexas (no conjunto dos números complexos) e no máximo soluções reais (em ).
(3) Entendido isso, podemos trabalhar sobre a incógnita como sendo . Assim, colocando em evidência, teremos:
Para que um produto de dois números seja nulo, é necessário que pelo menos um deles seja zero. Assim, sabemos que , logo , caracterizando duas raízes reais e iguais a zero; ou , daí:
Ou seja, temos um conjunto solução, que chamaremos de representado por , que pressupõe necessariamente que .
Como devemos ter exatamente os mesmos elementos em ambos, ou seja . Portanto, para , sabemos que . Teremos, então a opção B.
Assim, pra fecharmos o assunto, é necessário fazer algumas considerações importantes:
Verificar sempre quem é a incógnita da equação;
Verificar quem é o conjunto universo no qual se está trabalhando. No osso caso consideramos o conjunto dos números reais , mas poderíamos ter os naturais , inteiros , complexos , etc;
É importante entender o papel do conjunto-solução em uma equação; e
Cuidado com equações literais.
É isso, espero ter respondido a dúvida da Helena e de outras pessoas, mesmo com um “certo” atraso.
Quando você terminar, clique em enviar e você receberá sua nota no e-mail que usou para responder ao formulário.
Caso tenha dúvida em algum dos problemas (depois de resolver todo o simulado, claro!) convido-o (ou convido-a) a verificar a solução comentada das questões