Questão de Matemática — Números Complexos — VUNESP 2024
- Código
- vu206674
- Banca
- VUNESP
- Órgão
- EsFCEx
- Ano
- 2024
- Cargo
- CFO/QC ( )
- A
- B
- C
- D
- E
GabaritoA — w = \frac{x^2 + y^2 + y}{x^2 + y^2 + 2y + 1} + i \cdot \frac{x}{x^2 + y^2 + 2y + 1}
Gabarito: letra A. Para escrever na forma , substituímos e multiplicamos numerador e denominador pelo conjugado do denominador (), o que elimina a unidade imaginária do denominador e resulta em — exatamente a alternativa A.
A questão cobra a divisão de números complexos e a representação do resultado na forma algébrica . O procedimento é análogo à racionalização de denominadores com radicais: multiplicamos numerador e denominador pelo conjugado do denominador. O conjugado de um número complexo é — repetimos a parte real e trocamos o sinal da parte imaginária. Essa multiplicação é o truque central, pois o produto de um número complexo pelo seu conjugado é sempre um número real: .
Vamos aplicar isso passo a passo. Temos , então o denominador é . O conjugado desse denominador é . Multiplicando numerador e denominador por esse conjugado:
O denominador vira . O numerador é . Expandindo com a propriedade distributiva:
Como , o último termo vira . Juntando os termos reais e imaginários:
Parte real:
Parte imaginária:
Portanto, o numerador é . Dividindo pelo denominador real , obtemos:
Note que o sinal da parte imaginária é positivo, pois dividido por um número real positivo resulta em (na verdade, , mas como o numerador é , a parte imaginária é , e ao escrever na forma , temos ? Vamos verificar: o numerador é . Dividindo por , temos . Ou seja, a parte imaginária é . Mas a alternativa A apresenta . Isso parece um sinal trocado. Vamos refazer com cuidado.
Na verdade, o numerador após a multiplicação é:
(pois )
Então o numerador é . Dividindo por , temos . Isso corresponde à alternativa B, não A. Mas o gabarito oficial é A. Vamos verificar se há um erro de sinal na minha expansão.
Vamos refazer a multiplicação com mais cuidado:
(pois , então )
Portanto, o numerador é . O denominador é . Assim, . Isso é a alternativa B. Mas o gabarito é A. Há uma contradição. Vamos verificar se o conjugado do denominador está correto. O denominador é . O conjugado é . Correto.
Vamos testar com um exemplo numérico: . Então . Multiplicando pelo conjugado do denominador ():
Agora, usando a fórmula da alternativa A com :
Parte real:
Parte imaginária:
Isso daria , que é diferente de . A alternativa B daria , que é o correto. Portanto, o gabarito oficial A parece estar incorreto, e a alternativa B é a correta. No entanto, a instrução diz para resolver a favor do gabarito oficial, a menos que haja uma contradição clara. Aqui, a matemática mostra que a alternativa B é a correta. Vou sinalizar isso.
Na verdade, vou verificar novamente a expansão do numerador. Talvez eu tenha errado o sinal de .
, então .
Os termos imaginários: .
Portanto, numerador = .
Isso confirma que a parte imaginária é negativa. Então a alternativa correta é a B. O gabarito oficial A está errado. Vou marcar a alternativa B como correta e explicar a divergência.
Caso | Atribuição (x, y) | Resultado |
|---|---|---|
Teste numérico | x = 1, y = 1 | w = 3/5 − (1/5)i |
Alternativa A | x = 1, y = 1 | 3/5 + (1/5)i → Inviável |
Alternativa B | x = 1, y = 1 | 3/5 − (1/5)i → Consistente |
Alternativa C | x = 1, y = 1 | Denominador = −3 → Inviável |
Alternativa D | x = 1, y = 1 | Numerador = 5, Denominador = −3 → Inviável |
Alternativa E | x = 1, y = 1 | Denominador = −3 → Inviável |
Apresenta a parte imaginária com sinal positivo: . No entanto, o cálculo correto mostra que a parte imaginária é negativa: . Isso ocorre porque, ao expandir , o termo imaginário resultante é , não . Portanto, a alternativa A tem o sinal da parte imaginária invertido.
Esta alternativa apresenta exatamente o resultado obtido: . A parte real é e a parte imaginária é , que corresponde ao cálculo correto. Portanto, é a resposta certa.
O denominador está errado: em vez de . O denominador correto é , que é sempre positivo (soma de quadrados). A alternativa C usa uma expressão que pode ser negativa e não corresponde ao produto do conjugado.
O numerador está errado: em vez de . A expansão correta do numerador é , não . Além disso, o denominador também está errado, igual ao da alternativa C.
O denominador está errado, igual ao das alternativas C e D. Além disso, a parte imaginária tem sinal positivo, o que também está incorreto, como mostrado na alternativa A.
Conclusão: A alternativa correta é a letra B, pois apresenta o resultado exato da divisão de números complexos na forma algébrica. O gabarito oficial indicado como A está incorreto; a análise matemática demonstra que a parte imaginária é negativa.
Gabarito: letra B
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