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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[LSB]

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

Opção D.

Uma questão não tão difícil, mas no padrão que se espera do ITA.

Até a próxima!

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Números Binomiais

Olá, leitores!

estamos de volta. Desta vez, vamos resolver dois problemas envolvendo números binomiais. Só pra lembrar, um número binomial é definido como {n \choose p} = \frac{n!}{p!(n-p)!}, com p \leq n e n,p \in \mathbb{N} em que o símbolo n! é o fatorial do número n. Vamos lá:

Calcular:

2 \cdot {n \choose 2} - {n+1 \choose 2} = 9

Enviado por Stephanie Wenceslau

Desenvolvendo, de acordo com a definição:

2 \cdot \frac{n!}{2!(n-2)!} - \frac{(n+1)!}{2!(n+1-2)!} = 9

Daí:

2 \cdot \frac{n \cdot (n-1) \cdot (n-2)!}{2 \cdot (n-2)!} - \frac{(n+1) \cdot n \cdot (n-1)!}{2 \cdot (n-1)!} = 9

Simplificando:

n \cdot (n-1) - \frac{(n+1) \cdot n }{2} = 9

Continuando:

n^2 - n - \frac{n^2+n}{2} = 9 \Rightarrow 2n^2 - 2n - n^2 - n = 18

Finalmente teremos n^2 -3n - 18 = 0. As raízes são n_1 = 6 e n_2 = -3. Como n \in \mathbb{N} teremos n = 6.

Calcular:

{n+3 \choose n} = 56

Enviado por Stephanie Wenceslau

Vamos lá, desenvolvendo:

\frac{(n+3)!}{n!(n+3-n)!} = 56

Teremos:

\frac{(n+3) \cdot (n+2) \cdot (n+1) \cdot n!}{n! \cdot 3!} = 56

Cancelando os devidos termos:

\frac{(n+3) \cdot (n+2) \cdot (n+1)}{6} = 56 \Rightarrow (n+3)(n+2)(n+1) = 6 \cdot 56 = 6 \cdot 7 \cdot 8

Veja que, por mera observação, ja que n \in \mathbb{N} temos n = 5.

E aí? O que achou?

Até a próxima!

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Tira-Teima #14

Dúvida enviada por Priscila.

(CETF-RJ/2007/Q11) Ao dividirmos o termo de ordem 14 de uma P.A. pelo termo de ordem 5, obteremos 7 por resposta. Ao se dividir o décimo termo dessa seqüência pelo terceiro termo, obteremos o quociente 5 e o resto 3. A soma dos termos da P.G. cuja razão e o primeiro termo são os mesmos da P.A. é:

Solução: Do enunciado sabemos que \frac{a_{14}}{a_5} = 7 e que a_{10} = 5a_3 + 3.

Mas sabemos que a_{14} = a_1 + 13r e que a_5 = a_1 + 4r, então:

\frac{a_1 + 13r}{a_1 + 4r} = 7 \Rightarrow a_1 + 13r = 7a_1 + 28 r

Com isso chegamos a a_1 = -\frac{5r}{2}.

Além disso, a_{10} = a_1 + 9r e a_3 = a1 + 2r. Voltando ao enunciado podemos escrever:

a_1 + 9r = 5a_1 +10r + 3 \Rightarrow -4a_1 = r+ 3

Substituindo o a_1 encontrado:

-4 \cdot (-5) \cdot \frac{r}{2} = r+3

Então r = \frac{1}{3}. E, deste modo,  a_1 = - \frac{5}{6}. Como a soma S dos termos de uma P.G. com razão q tal que \vert q \vert < 1 é S = \frac{a_1}{1-q}, podemos fazer:

S = \frac{-\frac{5}{6}}{1 - \frac{1}{3}} \Rightarrow S = - \frac{5}{4}

Espero ter ajudado.

@LSBar

 

 

Material da aula de 17/03/2012 e simulado de 18/03/2012

Olá alunos,

disponibilizamos o material da aula de ontem (17/03/2012) e o simulado de hoje aqui no site. Mudamos a página “Alunos” para “SEAP/DESIPE” para facilitar a procura e o acesso, mas a senha continua a mesma de antes.

Esperamos que vocês vejam o que erraram no simulado e esclareçam suas dúvidas com os professores nas próximas aulas.

Equipe Mentor