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Questão 34316

ITA 2015
Matemática

Considere a matriz M = (mij)2x2 tal que mij = j - i + 1, com i e j iguais a 1 ou 2. Sabendo-se que

detleft(sum_{k=1}^nM^k-negin{bmatrix} 1 &0 \ 1&1 end{bmatrix} 
ight )=252, então o valor de n é igual a

A

4.

B

5.

C

6.

D

7.

E

8.

Gabarito:

6.



Resolução:

A matriz M é:

 egin{pmatrix} 1 & 2 \ 0 & 1 end{pmatrix}.

 

Por indução vamos provar que

 M^k = egin{pmatrix} 1 & 2k \ 0 & 1 end{pmatrix}

 

Vale para k=1. 

Basta provar que vale para k+1.

M^{k+1} = M^k*M = egin{pmatrix} 1 & 2k \ 0 & 1 end{pmatrix} *egin{pmatrix} 1 & 2 \ 0 & 1 end{pmatrix} = egin{pmatrix} 1 & 2(k+1) \ 0 & 1 end{pmatrix}.

Provado a relação vamos analisar o somatório.

As somas de matrizes se dão termo a termo.

Assim os termos da diagonal são sempre 1 e se somam até n.

O termo a_2,1 será sempre 0 então a soma é 0

 

O termo a_1,2 é da matriz resultante será 2 + 4 + 6 +8 + 10... uma soma de pa com razão igual a 2 e termo inicial igual 2.

O resultado dessa soma é n(2 +(n-1)*2 +2)/2 = n(n+1) e esse será o termo a_2,1 da matriz resultante do somatório.

 

Assim temos:

detleft(sum_{k=1}^nM^k-negin{bmatrix} 1 &0 \ 1&1 end{bmatrix} 
ight )=252

detleft(egin{bmatrix} n& n(n+1) \ 0 &n end{bmatrix} -egin{bmatrix} n &0 \ n&n end{bmatrix} 
ight )=252

detleft(egin{bmatrix} n& n(n+1) \ 0 &n end{bmatrix} -egin{bmatrix} n &0 \ n&n end{bmatrix} 
ight )=252

detleft(egin{bmatrix} 0 &n(n+1)) \ -n&0 end{bmatrix} 
ight )=252

n²(n+1) = 252.

252 = 2²*3²*7

252 = 6²*(7)

n²(n+1) = 6²*(7)

logo n =6.

Gabarito: c)

 

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