Responsáveis
Maria Elisa E.L. Galvão e Renate Watanabe
Envie suas perguntas para RPM – O Leitor Pergunta
IME/USP – Cidade Universitária
Rua do Matão, 1010, bloco B, sala 105
05508-090 – São Paulo, SP
ou para rpm@ime.usp.br

 

Nota: O professor Antônio Luiz Pereira assumiu uma nova função na USP e por isso, temporariamente, deixará de ser um dos responsáveis por esta seção. No seu lugar, a professora Maria Elisa E. L. Galvão ajudará a dar continuidade ao trabalho de responder às perguntas enviadas por nossos leitores.A RPM expressa sinceros agradecimentos ao professor Antônio LuizPereira pela sua valiosa colaboração e dá as boas-vindas à professora que agora integra a equipe.

 

Um pedido de ajuda

Dessa vez é a Seção que pede ajuda ao leitor: Um professor do Rio de Janeiro enviou o seguinte problema:

Em um triângulo ABC, com AB = AC, a bissetriz do ângulo B determina sobre o lado AC o ponto D tal que BC = BD + AD. Determine o ângulo A.

O leitor conhecia a resposta: A = 100º, mas não sabia como achá-la.

RPM

O problema foi resolvido pela RPM usando trigonometria. O caminho consiste em aplicar a lei dos senos nos triângulos ABC, ABD e BCD, o que faz com que apareça a igualdade:

sendo 2x o ângulo da base do triângulo isósceles ABC. Com muitas transformações trigonométricas chega-se a sen5x = sen4x, obtendo x = 20º e A = 100°. (O leitor que quiser obter os detalhes da solução por trigonometria pode escrever para a seção O Leitor Pergunta.)

O que a RPM gostaria de obter é uma solução puramente geométricadesse problema e daí o apelo que está sendo feito aos nossos leitores. O primeiro leitor que a mandar receberá gratuitamente a próxima assinatura da RPM.

 

Tangente é uma função crescente?

De um leitor do Rio de Janeiro: Em vista de artigo da RPM 72 (p. 41), solicito um esclarecimento. “Tudo bem” que a função tg x é contínua em { + kπ, k }, mas seria correto dizer que essa função é crescente em todo seu domínio?

RPM

Usualmente, estuda-se a propriedade de uma função ser crescente em intervalos contidos em seu domínio. Assim, a função tangente é crescente em todos os intervalos em que está definida. Caso se queira olhar para a função em todo o seu domínio, uma união de intervalos disjuntos, então a função tangente não é crescente, pois, por exemplo, 1 < 2, mas tg1 > tg2 (observe que 1 e 2 são valores pertencentes a diferentes intervalos do domínio).

Como lidar com “valor absoluto”?

Um leitor de São Paulo pediu que fosse esboçado o gráfico de

f(x)=||2x + 1| – 3|.

RPM

Apesar de o assunto ser frequentemente tratado em textos didáticos, resolvemos abordá-lo na seção devido ao grande número de perguntas que recebemos relacionadas ao “valor absoluto”.

Vamos mostrar dois possíveis caminhos para esboçar o gráfico pedido pelo leitor, sendo o primeiro deles o seguinte:

A definição de valor absoluto é: | x | = x se x 0 e | x | = –x se x < 0.
A representação gráfica da função y = | x |, de acordo com a definição, está na figura 1.

Analogamente, a função

y = | 2x + 1|

coincide com y = 2x + 1 se 2x + 1 0, ou seja, se x e com y = –2x – 1, se 2x + 1 < 0, ou seja, se x <–.

As representações gráficas para

y = | 2x + 1| e y = | 2x + 1| – 3

são as figuras 2 e 3, respectivamente.

Observamos que o gráfico da figura 3 é obtido do da figura 2 fazendo uma translação de três unidades na vertical, para baixo.

Para obter a representação gráfica para a função

y = || 2x + 1| – 3 | (figura 4)

podemos tomar o simétrico, em relação ao eixo Ox, da parte do gráfico de y = | 2x + 1| – 3 contida no semiplano y < 0.

Um outro caminho é analisar detalhadamente os sinais das expressões envolvidas quando estudamos y = || 2x + 1| – 3 | usando, diretamente, a definição da função módulo.

Se x – 1/2, f(x) = |2x + 1 – 3| = | 2x – 2| =

Se x < – 1/2, f(x) = |–2x – 1 – 3| = |–2x – 4| =

Esquematizando:

Agora basta esboçar os gráficos das retas correspondentes a cada intervalo, obtendo uma figura análoga à figura 4.

 

Sudeste?

De um leitor de Taguatinga: Caros colegas, o teste abaixo está no vol. 3 da coleção FME. Eu não consegui resolvê-lo porque não soube esquematizar.

Não sei em qual seção o teste se encaixa.

TC.207 (ITA-74): Deseja-se construir uma ferrovia ligando o ponto A ao ponto B que está 40 km a sudeste de A. Um lago, na planície onde estão A e B, impede a construção em linha reta. Para contornar o lago, a estrada será construída em dois trechos retos com o vértice no ponto C, que está 36 km a leste e 27 km ao sul de A. O comprimento do trecho CB é:

a) km      b) km     c) km      d) km      e) nda.

RPM

Para resolver o problema, informou Edson Abe, é necessário saber que a palavra sudeste (SE) indica a direção da bissetriz do ângulo reto formado pelas direções sul e leste, como indica a “rosa dos ventos” da figura.

Com os dados do enunciado, podemos fazer o esboço do trajeto da ferrovia, como na figura ao lado. Pelo teorema de Pitágoras no triângulo ABE, como AB = 40 , vemos que AE = EB = 40. Observamos que DE = CF = 40 – 36 = 4 e FB = 40 – 27 = 13. Então, novamente por Pitágoras, CB = .

 

Ovo de Colombo

Um professor do Ceará pediu a solução de um problema de aparência assustadora:

Encontre todas as soluções do sistema:

RPM

Esta solução foi apresentada à RPM pelo professor Daniel V. Tausk do IME-USP, e o “ovo de Colombo” consiste em fazer x + log(x + ) = f(x) e observar que o sistema se reduz a

ou seja, x = f(f(f (x))).

Vamos mostrar que, se x > 0, então f (x) > x e, se x < 0, então f (x) < x.

De fato,

x > 0 Þ x + > 1 Þ log(x + ) > 0 Þ

f(x) = x + log(x + ) > x e

x < 0 Þ 0 < x + < 1 Þ log(x + ) < 0 Þ

f(x) = x + log(x + )< x.

Assim, se x > 0, calculando f(f(f(x))):

x > 0 Þ f(x) > x > 0 Þ f(f(x)) > f(x) > x > 0

Þ f(f(f(x))) > f(f(x)) > f(x) > x.

Ou seja, se x > 0, f(f(f(x))) é maior do que x; analogamente, se x < 0, o valor de f(f(f(x))) é menor do que x. Logo, x não pode ser nem positivo e nem negativo. A única solução é, portanto, x = 0, que leva a x = y = z = 0.

 

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