Ano 2021#matematica#fase2#discursiva

Sobre o tema

Esta questão do IME aborda relações métricas e trigonométricas em um triângulo acutângulo. O candidato deve manipular expressões envolvendo alturas e cossenos dos ângulos internos, aplicando identidades fundamentais como a lei dos senos, a fórmula da área do triângulo e a relação cos A + cos B cos C = sen B sen C. A resolução exige transformar condições dadas em uma equação simples e encontrar números naturais p, q e m que satisfaçam a igualdade, com p e q primos entre si e m mínimo. O problema testa tanto conhecimentos algébricos quanto capacidade de simplificação e racionalização de expressões.

Tópicos relacionados

  • Alturas em triângulos
  • Lei dos senos
  • Identidade cos A + cos B cos C
  • Simplificação de radicais
  • Números naturais e primos entre si

Enunciado

Seja um triangulo acutangulo ABC onde h_B e h_C sao as alturas dos vertices B e C, respectivamente, e BC = a. Sabendo-se que (h_B h_C) / a^2 = sqrt(6)/4 e cos(A) + cos(B) cos(C) = p / (q * sqrt(m)), calcule p + q + m. Dados: p, q e m sao numeros naturais; p e q sao primos entre si; e m e o menor possivel.

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Perguntas frequentes

Como expressar a altura de um vértice em função dos lados e ângulos?

A altura relativa a um vértice pode ser obtida pela área do triângulo: h_a = (2Δ)/a, e Δ = (1/2)bc sen A, logo h_a = (bc sen A)/a.

Qual é a relação entre cos A e cos B, cos C, sen B, sen C em um triângulo?

Em qualquer triângulo, cos A = -cos(B+C) = sen B sen C - cos B cos C, pois B+C = π - A.

Como determinar o menor m natural para que uma expressão da forma sqrt(6)/4 seja igual a p/(q√m)?

Iguale as expressões e eleve ao quadrado, obtendo 6m q² = 16 p². Para p e q inteiros, 6m deve ser um quadrado perfeito; o menor m que satisfaz é 6.

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