Problema da Semana #8: Solução e Comentários

Problema da Semana #8

Olá, estamos de volta trazendo a solução do problema da semana #8. O problema foi adaptado do livro The Standford Mathematics Problem Book – Hints and Solutions do G. Polya e J. Kilpatrick.

Este é um problema clássico de sistemas de equações que seguem um determinado padrão de repetição. Isto é muito cobrado principalmente pelos concursos do Colégio Naval, Escola Naval, EFOMM que, repare, todos são da Marinha do Brasil (nada é por acaso!). Segue o enunciado:

Encontrar valores x, y, z e w, tais que:

\left\{ \begin{array}{rcl} x + y + z &=& 4 \\ y + z + w &=& -5 \\ w + z + x &=& 0 \\ w + x + y &=& -8 \end{array}\right.

E calcule o valor de x^2 + y^2 + z^2 + w^2.

Vamos então falar da solução. Perceba que é possível solucionar isolando cada incógnita até que se tenha apenas uma equação com uma incógnita. Mas isso levaria muito mais tempo. Há um caminho mais simples. Basta somar todas as equações membro a membro e ficamos com:

3x + 3y + 3z + 3w = -9 \Leftrightarrow x + y + z + w = -3

Daí, basta perceber, da primeira equação, que x + y + z = 4, portanto w = -7. Na segunda equação y + z + w = -5, logo x = 2. Tendo w e x, na terceira equação teremos z = 5, Finalmente, 2 + y + 5 - 7 = -3 \Leftrightarrow y = -3. Então:

x^2 + y^2 + z^2 + w^2 = 2^2 + (-3)^2 + 5^2 + (-7)^2 = 4+9+25+49 = 87

Fica então a dica: sistemas nos quais cada equação é semelhante às demais, omitindo apenas uma (ou mais variáveis) de forma similar basta verificar se é possível adicionar (ou multiplicar) as equações e obter um “atalho”.

Resolveram este problema:

  • Alef
  • Gustavo
  • Arthur Rocha
  • @mariopersico_
  • Ygor Farias
  • Iuri Henrique
  • Davi do Nascimento Teles Barata
  • Micael França
  • Ygor Gabriel

Listagem de problemas resolvidos até agora:

  • (3) Ygor Gabriel
  • (2) Yasmim Silva
  • (2) Ygor Farias
  • (1) Arthur Rocha
  • (1) Alef
  • (1) Iuri Henrique
  • (1) Gustavo
  • (1) @mariopersico_
  • (1) Davi do Nascimento Teles Barata
  • (1) Micael França

Vamos pra cima, em breve, o problema da próxima semana. Continuem estudando, até mais.
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Um Problema do ITA: Cinemática Escalar

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]

LIVE: UERJ (Física) e Outros


Alguns Links úteis:

  • Livro Física na EEAr — Volume 2: AQUI
  • Grupo do WhatsApp (MAT/FIS): AQUI
  • Perfil do Instagram: AQUI


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LIVE: UERJ 2022 Matemática e Outros

Olá leitores, estamos de volta com mais uma LIVE. Nesta, trazemos todas as questões da UERJ integralmente resolvidas para vocês. Vamos aos links da semana:


Abaixo você tem o “quadro” com as soluções das questões da LIVE:


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LIVE: Ordem de Grandeza e Notação Científica

Olá pessoal, estou de volta. Mais uma LIVE realizada, mais um conteúdo disponível.


Agora vamos aos conteúdos de sempre:

O quadro da aula segue abaixo:


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São 350 questões + resumo teórico dos últimos 22 anos da EEAR.

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Veja meus outros ebooks:

Por hoje, é só.

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LIVE: Exercícios Gerais de Geometria

Olá caros amigos, estamos de volta com mais uma LIVE aqui do canal do Youtube e, desta vez, trago até vocês um breve resumo de geometria plana.

Vamos aos trabalhos normais envolvendo estas publicações:

A imagem abaixo tem as questões resolvidas:


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Live: Gráficos de Movimentos

Olá, estou de volta.

A live de ontem foi TOP! Resolvi vários problemas de gráficos.

E, se você não quer perder a próxima, pode entrar no meu grupo do WhatsApp, clicando AQUI.

Você vai receber as listas semanalmente 1 ou 2 dias antes da LIVE para poder usar como um simulado, se quiser. Depois, só conferir a resolução ao vivo.

Você pode acessar a lista clicando AQUI.

O quadro com as resoluções feitas na live está na imagem abaixo:

E tem mais:

Saiu o meu novo ebook, totalmente gratuito com 100 problemas resolvidos. Você pode receber-lo clicando AQUI e cadastrando seu email.

Ebook GRATUITO com 100 problemas de Matemática integralmente resolvidos.

Entre no grupo e não fique fora da próxima LIVE.


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Listas de Exercícios e Ebooks Gratuitos

Olá pessoal,

o carnaval tá acabando e talvez você esteja pensando que “agora o ano começa de verdade”, não é?

Então, se você está nessa, eu criei uma maneira simples de você se organizar pra estudar ao longo do ano, seja qual for o seu objetivo: vestibular, escolas militares, uma revisão básica e por aí vai.

Eu tenho um grupo no WhatsApp (clica AQUI pra entrar neste grupo), no qual toda semana tem lista nova de exercícios de matemática ou de física. E não é só isso! Toda quarta-feira tem live no Youtube (acesse o canal clicando AQUI) resolvendo por completo esta lista que estava no grupo.

Beleza, já entrei no grupo, mas e as listas que eu perdi? Pois já estamos na lista #14… Vou ser legal contigo e deixar o link aqui pra você baixar:

Mas espere! Vou ser ainda mais legal com você e disponibilizar também meus dois ebooks gratuitos:

E, tem mais: você pode clicar AQUI e se cadastrar pra receber este ebook que acabei de criar com 100 questões de matemática integralmente resolvidas!

Não fique de fora! Entre no grupo do WhatsApp e receba a partir de agora, semanalmente e de forma GRATUITA as listas de exercícios e o link para as LIVES toda quarta-feira.

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Live: Funções Afins

Olá pessoal, trazemos hoje uma LIVE envolvendo o conceito de funções afins em 10 questões do Colégio Militar de Brasília — CMB.

Você pode baixar a lista de exercícios desta live clicando AQUI.

Entre em nosso grupo do whatsApp clicando AQUI. Toda semana tem lista nova.

O quadro com a aula está logo abaixo:

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Live: Introdução à Eletricidade

Estamos de volta!

Na live desta semana, resolvemos exercícios de introdução ao estudo da eletricidade, falando sobre os processos de eletrização e também sobre os princípios básicos da eletrostática.

Você pode baixar a lista de exercícios usada na live AQUI.

Para receber as listas semanalmente você pode entrar em nosso grupo no WhatsApp clicando AQUI.

A imagem com as resoluções na lista estão abaixo:

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