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Questão 53

ITA 2022
Matemática

(ITA - 2022 - 1ª fase) Sejam alphaeta e 	heta ângulos internos de um triângulo. Se cos(eta +	heta)leq cos(alpha+2eta), podemos afirmar que: 

A

O triângulo não é isósceles. 

B

O triângulo não é retângulo. 

C

O triângulo não é acutângulo.

D

O triângulo não é obtusângulo.

E

Não se pode garantir nenhum dos itens anteriores. 

Gabarito:

O triângulo não é acutângulo.



Resolução:

Primeiro, vamos notar que a soma dos ângulos internos de um triângulo qualquer é 180 pi rad. Logo:

alpha+eta+	heta = pi \ eta+	heta = pi - alpha \ cos(eta+	heta) = cos(pi - alpha) = -cos(alpha)

Assim, partindo da relação dada no enunciado, segue que: 

cos(eta+	heta) leq cos(alpha+2eta) \ -cos(alpha) leq cos(alpha+2eta) \ cos(alpha+2eta)+cos(alpha) geq 0

Aplicando prostaférese na soma de cossenos, temos:

cos(alpha+2eta)+cos(alpha) geq 0\ 2cos(alpha+eta)cos(eta) geq 0

Mas: 

alpha+eta+	heta = pi \ alpha+eta = pi - 	heta \ cos(alpha+eta) = cos(pi - 	heta) = -cos(	heta)

Portanto:

2cos(alpha+eta)cos(eta) geq 0 \ -2cos(	heta)cos(eta) geq 0 \ cos(	heta)cos(eta) leq 0

A partir desse resultado, temos dois casos possíveis:

(I) caso em que há a igualdade;

(II) caso em que há a desigualdade:

(i) cos(	heta)cos(eta) = 0

Nesse caso, ou 	heta ou eta é frac{pi}{2} rad, implicando que o retângulo pode ser retângulo. Em sendo retângulo, o triângulo não pode ser acutângulo nem obtusângulo (pois ele é retângulo!).

(ii) (i) cos(	heta)cos(eta) < 0

Nesse caso, para o cosseno dar negativo, ou 	heta ou eta tem que ser maior quepi/2 rad, implicando que o retângulo pode ser obtusângulo. Em sendo obtusângulo, o triângulo não pode ser acutângulo nem retângulo (pois ele é obtusângulo!).

Além disso, como nada foi dito a respeito dos lados deste triângulo, ele pode também ser isósceles em qualquer um dos casos acima (isósceles retângulo ou isósceles obtusângulo).

Dessa forma, concluímos que o triângulo só não pode ser acutângulo, sendo a alternativa correta a letra C.

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