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Questão de Matemática — Álgebra Linear — FGV 2024

MatemáticaÁlgebra Linear
Código
fg103274
Banca
FGV
Órgão
Prefeitura de Vitória - ES
Ano
2024
Nível
Superior
Seja M uma matriz quadrada com 18 linhas e 18 colunas, tal que cada elemento apqde M é dado pelo maior valor quando se comparam p e q, em que p e q são, respectivamente, os números da linha e da coluna ocupados pelo elemento.A quantidade de termos ímpares na matriz M é
  1. A153.
  2. B156.
  3. C162.
  4. D166.
  5. E169.
Revelar gabarito e comentário

GabaritoA — 153.

Comentário gerado por IA. É um apoio ao estudo, ancorado em fontes, mas pode conter imprecisões — confira sempre na fonte oficial (lei, súmula, edital e gabarito da banca). Encontrou um erro? Use “Reportar”.

Resolução

Gabarito: letra A — a conta chega a 153 elementos ímpares (alternativa A).

A ideia por trás

Uma matriz é uma tabela de números organizados em linhas e colunas; cada elemento é identificado pela sua posição (linha, coluna). Nesta questão, o valor de cada elemento é o maior entre o número da linha e o número da coluna. A paridade (se é ímpar ou par) de um número depende apenas do seu valor: números que terminam em 1, 3, 5, 7, 9 são ímpares. Para contar quantos elementos são ímpares, precisamos analisar cada posição da matriz e ver se o máximo entre p e q é ímpar. Como a matriz é 18×18, há 324 elementos no total, mas só uma parte é ímpar. A contagem pode ser feita linha por linha, observando que, para uma linha fixa p, os elementos são max(p,1), max(p,2), ..., max(p,18). Para q ≤ p, o máximo é p (constante); para q > p, o máximo é q (cresce). Assim, a paridade dos elementos depende de p e de q. Nesta questão, precisamos somar, para cada linha, quantos elementos são ímpares, considerando que os primeiros p elementos são iguais a p e os restantes são os números de p+1 a 18.

O que a questão dá

  • matriz M de ordem 18 (18 linhas e 18 colunas)

  • elemento a_{pq} = max(p, q), onde p é a linha e q é a coluna

O que queremos: a quantidade de elementos ímpares na matriz M

Passo 1 — Entender a lei de formação

Antes de contar, precisamos saber exatamente o valor de cada elemento. A lei diz que a_{pq} é o maior entre p e q. Por exemplo, na linha 3, coluna 5, o elemento é max(3,5)=5. Isso define toda a matriz.

NÃO CAIA NESSA!

Achar que a_{pq} é a soma ou o produto de p e q, em vez do máximo.

Passo 2 — Analisar a linha p

Para contar os ímpares, vamos olhar cada linha separadamente. Numa linha fixa p, os elementos são max(p,1), max(p,2), ..., max(p,18). Para q ≤ p, o máximo é p; para q > p, o máximo é q. Isso divide a linha em duas partes: os primeiros p elementos são todos iguais a p, e os restantes são os números de p+1 a 18.

NÃO CAIA NESSA!

Esquecer que para q ≤ p o valor é p, e não q.

Passo 3 — Contar ímpares quando p é ímpar

Se p é ímpar, os primeiros p elementos (todos iguais a p) são ímpares. Além disso, entre p+1 e 18, precisamos contar quantos números são ímpares. Como p é ímpar, p+1 é par, então os ímpares nesse trecho são p+2, p+4, ..., até 18. O número de ímpares de p+1 a 18 é (18-p)/2, porque o intervalo tem 18-p números e metade são ímpares (começa em par e termina em par).

Por que esta fórmula: A quantidade de ímpares em um intervalo de números consecutivos pode ser calculada dividindo o tamanho do intervalo por 2, quando o primeiro e o último têm a mesma paridade. Aqui, p+1 é par e 18 é par, então há exatamente (18-p)/2 ímpares.

Ip=p+18p2I_p = p + \frac{18-p}{2}

De onde vem cada valor: pp = enunciado: número da linha, varia de 1 a 18 · 1818 = enunciado: ordem da matriz · 18p2\frac{18-p}{2} = quantidade de ímpares entre p+1 e 18

Ip=p+18p2I_p = p + \frac{18-p}{2}
NÃO CAIA NESSA!

Usar (18-p+1)/2, contando errado o número de elementos no intervalo.

Passo 4 — Contar ímpares quando p é par

Se p é par, os primeiros p elementos (iguais a p) são pares, então não contam. Os elementos de p+1 a 18 começam em p+1 (ímpar) e terminam em 18 (par), então há (18-p)/2 ímpares, pois o intervalo tem 18-p números e metade são ímpares.

Por que esta fórmula: Analogamente ao caso ímpar, o número de ímpares no intervalo é metade do tamanho, pois começa em ímpar e termina em par, então há exatamente (18-p)/2 ímpares.

Ip=18p2I_p = \frac{18-p}{2}

De onde vem cada valor: 1818 = enunciado: ordem da matriz · pp = enunciado: número da linha

Ip=18p2I_p = \frac{18-p}{2}
NÃO CAIA NESSA!

Contar também os primeiros p elementos, que são pares.

Passo 5 — Calcular os ímpares de cada linha

Agora aplicamos as fórmulas para cada p de 1 a 18, para obter a quantidade de ímpares em cada linha. Isso nos dará uma lista de valores que depois somamos.

NÃO CAIA NESSA!

Errar a aritmética ao calcular (18-p)/2 para p ímpar ou par.

Passo 6 — Somar os ímpares de todas as linhas

A quantidade total de elementos ímpares na matriz é a soma dos ímpares de cada linha. Somamos os valores obtidos no passo anterior.

153\boxed{153}
NÃO CAIA NESSA!

Esquecer de somar todas as linhas ou somar errado.

Resposta: 153 elementos ímpares (alternativa A)

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