Questão de Matemática — Geometria Espacial — FGV 2024
- Código
- fg079799
- Banca
- FGV
- Órgão
- DATAPREV
- Ano
- 2024
- Nível
- Superior
- Cargo
- ATI - Inteligência da Informação
- A24.
- B16.
- C12.
- D8.
- E4.
GabaritoD — 8.
Gabarito: letra D — a conta chega a 8 unidades de volume (alternativa D).
O tetraedro é um sólido com quatro faces triangulares, e seu volume pode ser calculado a partir das coordenadas de seus vértices usando vetores. A ideia é escolher um vértice como origem e formar três vetores que partem dele; esses vetores definem um paralelepípedo cujo volume é o módulo do produto misto (determinante da matriz 3x3). O tetraedro ocupa exatamente um sexto desse volume, por isso a fórmula V = (1/6)|det|. O produto misto mede o volume do paralelepípedo, e o fator 1/6 vem da geometria: o tetraedro é uma pirâmide de base triangular, e o volume de qualquer pirâmide é um terço da área da base vezes a altura, o que, no caso, resulta em um sexto do paralelepípedo. Nesta questão, precisamos calcular os vetores AB, AC e AD, montar o determinante, achar seu módulo e dividir por 6.
A(1; 2; 3)
B(4; 5; 6)
C(7; 2; 1)
D(2; 4; 8)
O que queremos: o volume do tetraedro
Para usar a fórmula do volume por vetores, precisamos de três vetores que partam do mesmo vértice. Escolhemos A como origem e calculamos as diferenças entre as coordenadas de B, C e D e as de A.
Por que esta fórmula: Cada vetor é a diferença entre as coordenadas do ponto final e o inicial: AB = B - A, AC = C - A, AD = D - A.
De onde vem cada valor: = enunciado: B(4; 5; 6) · = enunciado: A(1; 2; 3) · = enunciado: C(7; 2; 1) · = enunciado: D(2; 4; 8)
AB = (3, 3, 3), AC = (6, 0, -2), AD = (1, 2, 5)
Inverter a ordem da subtração (ex.: A - B em vez de B - A) inverte o sinal do vetor, o que pode afetar o sinal do determinante, mas o módulo final não muda.
O produto misto é o determinante da matriz formada pelas coordenadas dos três vetores. Precisamos montar essa matriz para calcular o determinante.
Por que esta fórmula: O produto misto de três vetores u, v, w é definido como u · (v × w), que é igual ao determinante da matriz com as coordenadas dos vetores como linhas.
De onde vem cada valor: = passo 1: AB = (3, 3, 3) · = passo 1: AC = (6, 0, -2) · = passo 1: AD = (1, 2, 5)
Trocar a ordem das linhas ou colunas, o que pode mudar o sinal do determinante, mas o módulo continua o mesmo.
O determinante é o valor do produto misto, que dá o volume do paralelepípedo. Precisamos calculá-lo numericamente.
Por que esta fórmula: Usamos a regra de Sarrus ou expansão por cofatores. Aqui, expandimos pela primeira linha: det = a(ei - fh) - b(di - fg) + c(dh - eg).
De onde vem cada valor: = passo 1: primeira coordenada de AB · = passo 1: coordenadas de AC e AD · = passo 1: coordenadas de AC e AD · = passo 1: coordenadas de AC e AD
Errar os sinais ao multiplicar os termos, especialmente com números negativos. Por exemplo, esquecer que (-2) * 2 = -4 e depois subtrair corretamente.
O volume é sempre positivo, então precisamos do valor absoluto do determinante, que pode ser negativo dependendo da orientação dos vetores.
Por que esta fórmula: O módulo de um número é sua distância até zero, sempre não negativo. Aqui, | -48 | = 48.
De onde vem cada valor: = passo 3: valor do determinante
Esquecer de tirar o módulo e usar -48, o que daria volume negativo, sem sentido.
O determinante dá o volume do paralelepípedo, mas o tetraedro é uma pirâmide que ocupa 1/6 desse volume. Por isso dividimos por 6.
Por que esta fórmula: A fórmula do volume do tetraedro é V = (1/6) * |det|. Isso vem do fato de que o tetraedro é uma pirâmide de base triangular, e o volume de uma pirâmide é (1/3) * área da base * altura, o que, em termos de vetores, resulta em 1/6 do paralelepípedo.
De onde vem cada valor: = passo 4: 48
Esquecer de dividir por 6 e marcar 48 ou 24. Lembre-se: o tetraedro é 1/6 do paralelepípedo.
Resposta: 8 unidades de volume (alternativa D)
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