Respostas Aula 1 (POTI) = Produtos Notáveis

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1 Respostas Aula 1 (POTI) = Produtos Notáveis 01. CPM 010. Alternativa B. (a b) +(a+b) a (a+b) (a b) (a+b) = a ab+b +a +ab+b a b a +ab+b a +b = ab+b = b b (a+b) = b a+b 0. Ora: (x + xy + y ) = (x + y) = 5 = 5 (x y ) = (x + y)*( x y ) = 5* = 15 (x xy + y ) = (x y) = =. Então, = 4. Alternativa C. 0. A) ( a b) = ( 1 (a + b)) = ( 1) (a + b) = (a + b) => Verdadeiro B) ( a + b) = (b a) = b a b + a = (a b) => Verdadeiro C) (a b) + 4 ab = a ab + b + 4ab = a + ab + b = (a + b) => Verdadeiro D) (a + b) 4ab = a + ab + b 4ab = a ab + b = (a b) => Falsa E) Das anteriores, uma é falsa => Verdadeiro, a alternativa D é falsa. Treinamento OBMEP 014 a) S = : Usando o produto da diferença de quadrados ficamos com: 100 = (100+)*(100 ) = (100 + )*(1) = ; 8 7 = (8+7)*(8 7) = (8 + 7)*(1) = 8 + 7; : : 1 = (+1)*( 1) = ( +1)*(1) = + 1 Se somarmos todas as igualdades, ficaremos com: S = = Ou seja, a soma S é a soma de todos os naturais de 1 até 100. Para achar a soma S vamos ordená-la de duas formas diferentes, do menor para o maior e do maior para o menor: S = (I) S = (II); Somando (I) e (II) teremos: : : + + : : S + S = <=> *S = 100*101 <=> S = 100*101 = 5050 b) Ora 1 = = <=> (10 - )*(10 + ) = 7*100 Treinamento OBMEP 00. Quais são os números? x 4 = y +71 <=> x 4 y = 71 <=> (x + y)*(x y) = 71. Como x e y são inteiros positivos, os fatores (x + y) e (x y) também são inteiros e (x + y) > (x y). Como 71 é primo, os únicos inteiros que lhe são fatores é o 1 e o próprio 71. Então: { x + y = 71 (I) x y = 1 (II) => Somando (I) + (II) => x = 7 => x = 6 => x = 6 (x = -6 não pode, pois x deve ser positivo). Substituindo x em (II) => 6 y = 1 => y = 5. A única solução é x=6 e y=5. Testes de Vestibulares, para esquentar...: x 4 y 4x y 4 1x y 8x y = x y (x y) 4x y (x y) = xy. Alternativa E. x 1 x+ = (x 1) (x+1) = x 1. Alternativa B. (x+1) a +ab a b (a 1) (a+b) = a (a+b) (a+b) (a+1) (a 1) (a+b) = (a+b) (a 1) (a+1) (a 1) (a+b) = 1. Alternativa D. a+1 Problemas de Olimpíadas (Uhu! Cada um no seu quadrado...!) :

2 a) x + 1 x = <=> (x + 1 x ) = 1 <=> x + *x* x + (1 x ) = <=> x + + ( 1 x ) = <=> <=> x + ( 1 x ) = <=> x + ( 1 x ) = 7. b) x + 1 x = <=> (x + 1 x ) = 1 <=> x + *x* x *(x + 1 x ) + (1 x ) = 7 <=> x + * + ( 1 x ) = 7 <=> x + ( 1 x ) = 7 <=> x + ( 1 x ) = 18. c) De a) temos: x + ( 1 x ) = 7 <=> (x + ( 1 x ) ) = 7 <=> x 4 + * x *( 1 x ) + ( 1 x )4 = 4 <=> <=> x ( 1 x )4 = 4 <=> x x 4 = 47. d) (x x 4) (x + 1 ) x = 47* <=> x5 + x x + 1 x x 4 x5 = 141 <=> <=> x x 5 + x + 1 x = 141 <=> x5 + 1 x = 141<=> x5 + 1 x 5 = n = => n = ( ) => n = ( ) * => n = * = noves; 1 oito; 010 zeros e 1 um! Alternativa C.. x + y = 8 <=> (x + y) = 8 <=> x + *x*y + y = 64 <=> x + xy + 4xy + y = 64+ 4xy <=> x + 6xy + y = 64+ 4xy = *15 = = 14. Alternativa D.. Chamando x*y = (I) e x + y = 5 (II); fazendo (II) (I) teremos: x +y x y = 5 <=> x x y + y x y = 5 <=> x y + y x = 5 <=> (x y + y x ) = ( 5 ) <=> x y + y <=> x y + y x + = 5. Alternativa B. 4 x + x y y x = Chamemos = a. Então queremos o valor de: (a + 4) + (a 4) 16*a = a + 8a a 8a a = a 16a + = *(a 8a + 16) = *(a 4) => Substituindo valor de a => * Alternativa B. 5. Os quadrados dos múltiplos de dez (10 = 100; 0 = 400; 0 = 00; etc.) não alteram o algarismo das dezenas, apenas o algarismo das centenas. Analisando então os outros n os : 1² +² + ² + 4² ² + = = 85; 11² +1² + 1² + 14² ² + 1 = (10+1) + (10+) + (10+) (10+) = = (10 + *10*1 + 1 ) + (10 + *10* + ) + (10 + *10* + ) (10 + *10* + ) => => agrupando os 1 os termos, os os termos e os º s termos de cada parêntese, ficaremos: => ( ) + *10*( ) + (1² +² + ² ) = *10 + *10* = * => Perceba que o 1 o e o º termos não alteram o valor das dezenas, apenas o º e último termo, que por sua vez é igual a soma dos quadrados de 1 até = 85. O mesmo raciocínio pode ser estendido para as somas nas outras dezenas: 1² + ² + ² + 4² ² + = *0 + *0* = *400 + *0* : : : : : : : : : : : : 1² + ² + ² + 4² ² + = *0 + *0* = *8100 +*0* Ou seja, a cada dezena, apenas o valor de 85 está afetando a casa das dezenas. Como até 00 teremos 01 dezenas (lembre-se de que começamos da dezena do 0 (zero => 01; 0;

3 ...0) estaremos somando 85*01 = Somando agora os fatores ² + 01² + 01², teremos: ² + 01² + 01² = (010+1) + (010+) + (010+) = (010 + *010*1 + 1 ) + (010 + *010* + ) + (010 + *010* + ) = 4*010 + *010*(1 + + ) + (1² +² + ² ) = 4*010*010 + *010* = 4*010* * => apenas os últimos termos impactarão a dezena: 1* = = 414. Finalmente o algarismo das dezenas sairá da soma: = Obs.: Apesar dos algarismos das dezenas e unidades serem 1 e respectivamente, não podemos afirmar que o algarismo das centenas será 4, uma vez que ignoramos todos os outros termos que não afetavam as dezenas, todavia afetavam da centena para cima. 6. => Faremos algumas transformações para ajudar nos cálculos: =... = ( ). = * = *. = *( ) => = ( (10 5 1) = ( ) ) = ( ) = ( ) = ( = ( ) = () = Resto (++++) = Resto (15) = 6. Alternativa D. = ) ; então = => Resto 7. Imagine o número com ns 4; n-1 8 e um apenas no final: Quebrando o número, podemos ter: *10 n *10 + = 4* *10 n + 8* *10 + = 4* (4 10 n 4) *10 n + (8 10n 1 8) *10 n + 8* *10 + = 4* (10 n 1) *10 n + 8* *10 + = 4 10n 4 10 n n (10 n 1 1) *10 + = = 4 10n n +1 = ( 10n +1 ) => sempre será um quadrado perfeito! = * Um quadrado perfeito deve ser da forma: (a ± b) = a ± ab + b. Fazendo b=1 e a=10, teremos (10 + 1) = * Termina em 001. Como (10 + 1) = * = => 7 algarismos. Alternativa D.. x + y - x y = 1 <=> x + y = 1 + x y => elevando ao quadrado => : x + y = 1 +* x y + x y <=> y = 1 +* x y <=> y - 1 = * x y Elevando ao quadrado => y * y + 1 = 4*(x y ) <=> y = 4*x * y + * y - 1 <=> <=> y = 4*x 1. Como x e y são inteiros, a única alternativa possível é a C. 10. Ora, x y = (x + y)*(x y) = 010. Ou seja, 010 deve ser decomposto no produto de fatores inteiros, sendo que o 1º fator (x + y) deve ser maior que o º fator (x y), uma vez que procuramos apenas (x, y) inteiros. 010 => ( ) divisores, os quais pertencerão ao conjunto { 0 ; 1 ; ; ; ; 1005 ; 1006 ;...; 007 ; 008 ; 00 ; 010 }. Pegando parcelas duas a duas deste conjunto cujo produto dará 010 eu teria o seguinte conjunto de sistema de equações: (1){ x + y = y = 00 + y = y = y = 1005 x y = 0 ; (){x 1 ; (){x ;...;(1005){x = 1 x y = x y = x y = 1004; (1006){x x y = 1005 =

4 Teríamos 1006 soluções, mas o sistema (1) dá (x, y) fracionários (não inteiros) e o sistema (1006) dá (x= 1005 ; y=0), mas como y deve ser positivo este sistema também não serve. Então temos apenas: 1006 = 1004 soluções (x; y). Alternativa E. 11. Fazendo o produto da soma pela diferença da direita para a esquerda, teremos:... = + * + + * 4 + = + * + + * + = + * 4 = + * = 4 = 1 = 1. Alternativa C. 1. x y 5 x y x y 4 (I), e x y 0, (II) => Multiplicando por (x + y) dos lados da igualdade teremos: (x + y )*(x + y) = 4*(x + y) <=> x + y + x y + yx = 4*(x + y) <=> x + y + xy*(x + y) = 4*(x + y) <=> substituindo o valor de (I) <=> 5*(x+y) + xy*(x + y) = 4*(x + y) <=> (x + y)*(5 + xy) = 4*(x + y) <=> como x y 0, posso dividir os lados da equação por (x + y) <=> 5 + xy = 4 <=> xy = 4 5 <=> xy = -1. Alternativa E. 1. Ora; (x + y) = x + y + *(x y + xy ) = + *6 = + 18 = 7 <=> (x + y) =. Alternativa C. 14. x y a <=> elevando ao quadrado x y = a (I); x y b quadrado x + y + * xy = b <=> (x + y) = b - * xy (III) (II) <=> elevando ao De (I) temos: x y = a <=> aplicado diferença de quadrados temos: ( x + y)*( x y) = a <=> usando a relação (II) acima temos: b*( x y) = a <=> ( x y) = a quadrado: x + y - * xy = a4 b b <=> da relação (III) teremos: b - * xy - * xy = a4 b <=> elevando ao <=> - 4* xy = a 4 b b <=> - 4* xy = a4 b 4 b ; dividindo por - 4 dos dois lados => xy = b4 a 4 4b. Alternativa A Tal como no exercício : x y = (x + y)*(x y) = 6. Novamente 6 deve ser decomposto em fatores inteiros, um maior (x + y) e outro menor (x y). Mas, 6 = * => ( + 1)*( + 1) = divisores ou fatores que pertencem ao conjunto {1; ; ; 4; 6; ; 1; 18; 6}. Podemos formar os seguintes sistemas: (1){ x + y = 6 + y = 18 + y = 1 + y = + y = 6 ; (){x ; (){x ; (4){x ; (5){x x y = 1 x y = x y = x y = 4 x y = 6 Os sistemas (1); () e (4) não dão soluções inteiras e o sistema (5) dá a solução (6; 0). Mas y deve ser positivo, então a solução (6; 0) não serve. Apenas o sistema () dá a solução (10; 8) que atende às premissas do enunciado. 16. Vamos chamar 000 = a => 004*00*18*16 = (a + 4)*(a + )*(a - )*(a - 4) = = (a + 4)*(a - 4)*(a + )*(a - ) = (a -16)*(a - 4) = (a 4 4*a 16*a + 64) = a 4 0*a + 64 <=> <=> 004*00*18* = a 4 0*a = a 4 0*a = (a -10). Então... N = = (a 10) = (a 10). Substituindo de volta o valor de a = 000, teremos N = <=> N = <=> N =..0 => => Soma dos algarismos de N = = a) A expressão: x xy + 8y ; o 1º termo é um número ao quadrado, o º termo é quase um quadrado também, se fosse y seria um quadrado. Então, vamos ajeitar a expressão como:

5 x xy + 8y = x xy + y + 7y 7xy = (x y) + 7y * (y x). Como (x - y) = (y - x), a expressão ficaria: (y x) + 7y * (y x) = (y x) * (y x + 7y) = (y x) * (8y x). b) A expressão: xy x 8y é exatamente o simétrico ou oposto de x xy + 8y que já foi fatorada no item anterior; ou seja: xy x 8y = - (y x)*(8y x) = (x y)*(8y x). Como x e y são inteiros, então os fatores (x y) e (8y x) também serão inteiros, e (x y)*(8y x) = 005. Como 005 = 5*401 => os únicos pares de fatores inteiros cujo produto dá 005 são 1 e 005; ou 5 e 401 e seus pares simétricos -1 e -005; ou -5 e y x = 1 x = 005 8y x = 1 x = 005 (1){ ; (){8y ; (){ ; (4){8y x y = 005 x y = 1 x y = 005 x y = 1 ; 8y x = 5 x = 401 8y x = 5 x = 401 (5){ ; (6){8y ; (7){ ; (8){8y x y = 401 x y = 5 x y = 401 x y = 5 Os sistemas de (1) até (4) não dão soluções inteiras. Os sistemas de (5) até (8) dão respectivamente as soluções (45; 58), (6; 58), (-45; -58) e (-6; -58). 18. (a) Sejam x e y dois inteiros positivos tais que a diferença entre seus quadrados é igual a 105, ou seja, x - y = 105. Fatorando, obtemos (x - y)*(x + y) = 105 e, portanto, x + y e x - y devem ser divisores de 105, com x + y > x - y. Também observe que 1*105 = *5 = 5*1 = 7*15 são todas as maneiras de escrever o número 105 como produto de dois inteiros positivos. Assim, teremos quatro casos: x + y = 105 x + y = 5 (I){ <=> x = 5 e y = 5; (II){ <=> x = 1 e y = 16; x y = 1 x y = x + y = 1 x + y = 15 (III){ <=> x = 1 e y = 8; (IV){ <=> x = 11 e y = 4. x y = 5 x y = 7 Portanto, é possível escrever 105 como diferença de dois quadrados de quatro formas, a saber: 5-5 ; 1-16 ; 1-8 e (b) Observe que quaisquer que sejam os inteiros x e y, os números x + y e x - y são ambos pares ou ambos ímpares, pois a soma dos dois números é igual a x, que é par, logo não podemos ter um par e o outro ímpar. Deste modo concluímos que o produto (x + y)*(x - y) = x - y é múltiplo de 4 (caso x + y e x - y sejam pares) ou um número ímpar (caso x + y e x - y sejam ímpares). Como 106 é par, mas não é divisível por 4, não pode ser escrito como diferença de dois quadrados. Outra maneira é tentar encontrar as soluções possíveis: x + y = 106 (I){ x y = 1 <=> x = 107 e y = y = 5 ; (II){x x y = <=> x =55 e y = 51. Nenhuma delas deixa um par ( x ; y ) de números inteiros. 1. Sejam as medidas dos lados do quadrado maior e menor iguais a x e y respectivamente. Como a diferença de áreas = 001 cm => x y = 001 => (x + y)*(x - y) = 001. Como x e y são inteiros positivos, (x + y) e (x - y) também serão e (x + y) > (x - y). Decompondo 001=** podemos encontrar os seguintes pares cujo produto dá 001:(001; 1), (667; ), (87; ), (6; ). x + y = y = y = 87 + y = 6 (1){ ; (){x ; (){x ; (4){x => 4 sistemas de equações que x y = 1 x y = x y = x y = dão os seguintes pares de soluções (x; y) => {(1001; 1000), (5; ), (55; ), (4; 0)}. 0. Sugestão: Tente fatorar os números dados: (a) Escrevendo o número dado como uma diferença de dois quadrados. (b) Escrevendo o número dado como uma soma de dois cubos. Fatos que Ajudam: Utilize as identidades: (a) m - n = (m - n)*(m+ n) (b) m + n = (m + n)*(m m*n + n )

6 Solução: (a) Observe que: 1 = = 4* = (*10 ) - = (*10 - )*(*10 + ) = 17*00; e portanto não é um número primo. (b) Observe que: = = (10 ) + 7 = (10 + 7)*((10 ) - 10 *7 + 7 ) = 107* 4; portanto não é primo..1. Seja 4n +8 = k (k é um número inteiro positivo), então: (10 4n ) = (10 k + 1) 10 k + 10 k + 1 = = Perceba que além dos 1s das pontas e do central, todos os outros algarismos do número são zeros, logo a soma dos algarismos = = 4.. Perceba que: = = = = ( ) 10 6 = ( ) ( ) = 178* = = = (4 + 18) 4 6 = ( ) ( ) = 58* = = = ( + 18) 6 = ( ) ( ) = 64* = = = ( ) 16 6 = ( ) ( ) = 70* = = = (4 + 18) 4 6 = ( ) ( ) = 178* = = = (8 + 18) 8 6 = ( ) ( ) = 70* = = = ( ) 46 6 = ( ) ( ) = 410* = = = ( ) 40 6 = ( ) ( ) = 1858* = = = ( ) 58 6 = ( ) ( ) = 70* = = = (5 + 18) 5 6 = ( ) ( ) = 04*410. Substituindo: = = 7.. Imagine que o lado do quadrado maior tem lado igual a x. Como depois de cortado tenho 4 quadrados menores, sendo que destes temos 48 quadrados com área igual a 1cm, então somente me resta mais um quadrado de lado igual a y. Como as áreas inicial e final devem ser as mesmas, podemos escrever: x = 48 + y <=> x y = 48 <=> (x + y) (x y) = 48 Como x e y são lados de um quadrado e x > y, então (x + y) e (x - y) também serão inteiros positivos. Decompondo 48 = 4 * podemos encontrar os seguintes pares cujo produto dá 48: (48; 1), (4; ), (16; ), (1; 4) e (8; 6). x + y = 48 + y = 4 + y = 16 + y = 1 + y = 8 (1){ ; (){x ; (){x ; (4){x e (5){x => 5 sistemas de x y = 1 x y = x y = x y = 4 x y = 6 equações, dos quais (1) e () não dão soluções inteiras e: De () temos: x=1 e y=11 => OK! De (4) temos: x=8 e y=4 => OK! De (7) temos: x=7 e y=1 => Não OK! Pois o enunciado diz que temos exatamente 48 quadrados de Área 1 ; porém neste último caso teremos mais um quadrado de lado y=1, totalizando 4 quadrados de Área 1, contradizendo o enunciado. 4. Vamos chamar a = ( 1+ 5 ) e b = (1 5 ), logo:

7 a + b = ( ) = = 1; e a * b = (1+ 5 ) (1 5) = 1 5 = 4 1. Mas sabemos que: (a + b) = a + ab + b, logo: a + b = (a + b) ab <=> <=> a + b = (1) ( 1) <=> a + b = 1 + =. (a + b).(a ab + b ) = a + b <=> a + b = (1) * ( ( 1)) = 4. (a + b ) = a 4 + a b + b 4 <=> a 4 + b 4 = (a + b ) - a b = () *(-1) = 7. (a 4 + b 4 )*(a + b) = a 5 + b 5 + a 4 b + b 4 a = a 5 + b 5 + ab ( a + b ) <=> <=> a 5 + b 5 = (a 4 + b 4 )*(a + b) - ab ( a + b ) <=> a 5 + b 5 = (7)*(1) (-1)*(4) = = 11. E, finalmente: (a 5 + b 5 ) = a 10 + a 5 b 5 + b 10 <=> a 10 + b 10 = (a 5 + b 5 ) - a 5 b 5 = (11) *(-1) 5 = Sejam a e b inteiros que satisfazem a condição do enunciado, logo: a + b = a*b <=> a + b a*b = 0 <=> a + b a*b 1 = 1 <=> (a 1)*(1 b) = 1. As únicas soluções inteiras possíveis são: (I) { a 1 = 1 a 1 = 1 <=> a = 0 e y = 0; ou (II) { <=> a = e b =. 1 b = 1 1 b = 1 Que dão os seguintes pares de soluções (a; b) => {(0; 0), (; )}. 6. Sabemos que: (n 1) - 1 = ((n -1) - 1)*((n 1) + n ) = (n - )* (n n + 1) n + 1 = (n + 1)*(n n + 1), logo podemos escrever: ((n 1) 1 ) (n +1) = (n ) (n n+1) (n + 1) (n n+1) = (n ) (n + 1), mas: ( 1) ( 1) ( 1) (100 1) ( +1) ( +1) (4 +1) (100 = (( 1) 1) ((4 1) 1) (100 1) +1) ( +1) ( +1) (4 +1) (100 = +1) = (100 1) = = =