Cláudio Possani
Élvia Mureb Sallum
Flávio Wagner Rodrigues

IME-USP

Soluções e Sugestões
RPM - Problemas
Caixa Postal 66281
05311-970 São Paulo, SP

 

     Problemas

218. Dados m e n inteiros positivos, considere um retângulo, de base m e altura n, quadriculado
com coordenadas inteiras. Determine o número de pontos de encontro da diagonal do retângulo, d, com o quadriculado incluindo os lados do retângulo original.
(Proposto por José Antonio Verderesi, SP.)

219. Dados x e y números inteiros positivos, mostre que, se  x2 + y2 + xy  é divisível por 10 então é divisível por 100.
(Proposto por Luiz Fichmann, SP.)

220. Considere duas retas paralelas que distam a entre si e um quadrado ABCD, de lado a, situado no plano das paralelas numa posição tal que os vértices A e C estejam em lados opostos do plano dividido pela faixa das paralelas.
Calcule a soma dos perímetros dos triângulos sombreados.
(XIV Asian Pacific Mathematics Olympiad, enviado por Cláudio Arconcher, SP)

221. Denotando por [x] o maior inteiro menor ou igual a x, determine para que valores de x cada uma das igualdades abaixo é verdadeira

:

 

     ...probleminhas

1. A média das idades dos elementos de uma equipe de uma feira de ciências é 14,625. Qual é o menor número de elementos que podem constituir a equipe?
(XXI Olimpíadas Portuguesas de Matemática.)

2. No Jardim dos Números, os algarismos a e b passeavam a uma velocidade constante. Às 14:00 h já tinham percorrido ab metros, às 14:42 h ba metros e às 15:00 h a0b metros.  Sabendo que no número a0b o algarismo das dezenas é zero, mas o das centenas não, a «que horas começou o passeio?           
(XXI Olimpíadas Portuguesas de Matemática.)


3. Um destacamento de soldados precisa atravessar um rio muito profundo e sem pontes. Eles pedem ajuda a dois meninos que estão passando pelo rio num barco. Porém, o barco é tão pequeno que nele só cabem os dois meninos ou um soldado de cada vez. Como eles fizeram para todos os soldados atravessarem o rio?
(Do livro En el reino del ingenio, de E.I. Ignátiev)

(Ver respostas na seção "O leitor pergunta")

 

     Soluções dos problemas propostos na RPM 50

210. Mostre que, se a, b, c são números inteiros ímpares, então a equação ax2bx+c=0 não tem raízes racionais.

Solução

Se existe uma raiz racional, temos b2 > 4ac e também temos que b2 4ac é um quadrado perfeito m2. Sendo b ímpar, b2 é ímpar e, como 4ac é par, temos b2 4ac ímpar, implicando m2 ímpar, que, por sua vez, implica m ímpar. Como b2 m2 = 4ac e a diferença dos quadrados de dois números ímpares é sempre um múltiplo de 8 (verifique!), conclui-se que  4ac  é múltiplo de 8. Mas, sendo a e c ímpares, 4ac não é um múltiplo de 8; logo, a equação ax2+bx+c=0  não tem raízes racionais.

211.   Numa classe com 12 alunos, o professor escreveu na lousa um número natural menor que 50 000 e pediu que os alunos falassem alguma coisa a respeito dele. O primeiro aluno disse que o número era múltiplo de 2, o segundo disse que o número era múltiplo de 3 e assim sucessivamente até o último, que disse que o número era múltiplo de 13. Em seguida o professor disse que, com exceção de dois alunos consecutivos que erraram, todos os demais acertaram.

a) Quais foram os alunos que erraram?

b) Qual foi o número que o professor escreveu? Justifique suas respostas.

Solução

Analisando os pares de números consecutivos, 2 e 3;  3 e 4;  4 e 5;  5 e 6;  6 e 7;  9 e 10;  10 e 11; 11 e 12; 12 e 13, é fácil verificar que se dois alunos consecutivos erraram ao afirmar que o número era múltiplo de um desses pares, então o número de alunos que erraram seria maior que 2. Restam, portanto, os pares 8 e 9 e 7 e 8 e o par que produz um número menor que 50 000 é o par 7 e 8 ao qual corresponde o número 25 740.
(Adaptado de soluções enviadas por vários leitores.)

212. Seja uma parábola com foco F e seja PQ um segmento que contém F, com P e, Q pertencentes a . Sejam r e s as retas tangentes a , respectivamente em P e Q, e seja C o ponto de encontro de r e s. Obtenha a medida do ângulo PCQ e determine o lugar geométrico de todos os pontos C obtidos.

Solução

Seja a parábola de foco F e diretriz d. Dado um ponto P , admitiremos conhecido que a reta tangente à em P é bissetriz de APF, onde AP é perpendicular à d.

Considere P e Q dois pontos em tais que PQ contém o foco F. Sejam C o ponto de encontro das tangentes a em P e Q, d' a reta paralela à d por C, PA' e QB' perpendicular a d' e CX perpendicular a PQ. Pela congruência dos triângulos CXP e CB'Q, concluímos que + = 90°. Assim PQ é um ângulo reto. Queremos mostrar agora que C d.

Na figura à direita, temos ACP FCP (caso LAL) e BQC FQC (caso LAL). Assim, ACB = 2' + 2' = 2 . 90° = 180° isto é, C pertence à diretriz d.

    

(Solução adaptada das soluções enviadas por diversos leitores.)

213. Em um triângulo acutângulo ABC, sejam P e Q os pés das alturas relativas aos lados AB e AC respectivamente, M o ponto médio de BC e D a intersecção de CP e BQ. Prove que:

a) a circunferência determinada por APQ passa por D.

c) as circunferências determinadas por CQM, BPM e     possuem um ponto comum.

Solução

a) Como + =180°, o quadrilátero APQD é inscritível; logo, a circunferência determinada por APQ passa por D.

b) O triângulo POA é isósceles e, se é a medida de seus ângulos internos congruentes, temos, no triângulo ABH, = 90°   e, no triângulo PCM, temos o ângulo MP ou BP com medida igual a . O triângulo PCM é isósceles; logo, também é a medida do ângulo CM. Daí segue que a medida de  Oé 90° ,  e, portanto, a medida de  OM = 90° + = 90°, o que implica que MP é tangente a . Analogamente para MQ.

c) Seja K o segundo ponto de encontro de com a circunferência determinada por Q, M e C. Os quadriláteros MKQC e APKQ são inscritíveis; logo, medida MQ = 180° e, medida PQ = 180° , o que implica medida PM = + e, como

++=180°, segue que BPKM é inscritível e, assim, a circunferência determinada por B, P e M  também passa por K.

Concluímos, então, que as três circunferências concorrem em K.

(Solução adaptada das soluções enviadas por João F. de Moura e José Cláudio M. Veloso.)

Obs.: Alguns leitores observaram, corretamente, que o item c) pode ser provado sem referência ao ponto médio M.

 

Relação dos leitores que enviaram soluções dos problemas da RPM 50

Alan Henrique de Sá, RJ: 210, 211

João F. Moura, RJ: 210, 211, 212, 213

Amadeu C. Almeida, RJ: 211, 213

João Linneu A. Prado, SP: 210, 211, 213

Amaro José de O. Filho, PE: 210, 211

Joaquim Ferreira da Silva, PE: 211

Aníbio Pacheco, SC: 210, 211

José C. M. Veloso, RJ: 210, 211, 212, 213

Antonio Ferreira Sobrinho, SP: 211

Luiz César Niehues, SC: 211

Antonio Luiz Miranda, RJ: 211

Mauro Felix de Sousa, RJ: 210

Antonio M. Santos, PR: 210, 211,212,213

Rizio SantAna, MG: 210, 211

Celso Martinez Rodrigues, MG: 211

Roberto Alexandre Loewenberg, SP: 211

Clodoaldo Lessa, SP: 210

Roberto P. Chagas, MG: 210, 211, 212

Eduardo Luís Estrada, SP: 210

Sebastião Maurício Santos, MG: 210, 211

Érico Rodrigues Silva, MG: 211

Sérgio S. Correia Jr., RJ: 210, 211, 212

Fernando Carvalho Ramos, RS: 211

Tsunediro Takahashi, SP- 211

Flávio Ricardo L. da Cunha, GO: 211

Victor Chakur.SP-210,211

Florival Carlos Souza, GO: 210, 211

Wanderley Gambá, SP- 211, 212

Geraldo Cláudio Broetto, ES: 210

Robério L. de Carvalho, CE - 210, 211

Geraldo Perlino Jr., SP: 211, 212, 213

Paulo Sérgio C. Lino.MG-212

Henrique O. Pires, MG: 210, 211, 212

Milton Dini Maciel, SP - 210, 211, 212

Jaime Oliveira, SE: 211, 212

Carl Henning Schinke, RJ