Questão de matemática que envolve logaritmos e equação do segundo grau.
Confira a seguir o enunciado e a resolução passo a passo dessa questão de matemática da UFPR.
Enunciado da Questão
Os números reais 𝒙 e 𝒚 satisfazem as equações:
Assinale a alternativa que corresponde ao valor da razão 𝒚/𝒙 .
A) 3/4
B) 2
C) 3
D) 5
E) 6
Resolução Comentada
Vamos resolver passo a passo este problema que envolve logaritmos e uma equação do segundo grau. É uma ótima oportunidade para praticarmos as propriedades dos logaritmos.
Passo 1: Condições de Existência (CE) dos Logaritmos
loga (b)
✅ b > 0 ; a > 0 e a ≠ 1 .
Neste problema, para os logaritmos existirem, precisamos de:
- x > 0
- y > 0
- 3y - 1 > 0 ⇒ 3y > 1 ⇒ y > 1/3
Portanto, o conjunto solução deve satisfazer: x > 0 ; y > 1/3.
Passo 2: Trabalhar na primeira equação
log3(3y – 1) = 2 + log3x
Vamos substituir o 2 por log3 9. Você pode conferir passo a passo a seguir:
2 = 2 · 1 = 2 · log3 3 = log3 32 = log3 9
log3(3y – 1) = log3 9 + log3x
Assim, todos os logaritmos estão com a mesma base = 3.
log3(3y – 1) = log3 9x
3y – 1 = 9x
9x – 3y + 1 = 0
Passo 3: Trabalhar na segunda equação
2 log2y = 2 + log2x
Novamente, faremos uma troca daquele 2. Neste caso, será uma troca por log2 4.
log2y2 = log2 4 + log2x
Assim, todos os logaritmos estão com a mesma base = 2.
log2y2 = log2 4x
y2 = 4x
x = y²/4
Passo 4: Encontrar o valor de y
Agora, vamos substituir x por y²/4 na equação encontrada no passo 2.
9x – 3y + 1 = 0
9(y²/4) – 3y + 1 = 0
Multiplicamos os dois lados da igualdade por 4.
9y² – 12y + 4 = 0
Neste ponto da resolução, podemos usar várias formas para resolver esta equação do segundo grau. Analisando com calma, é possível notar que estamos diante de um trinômio quadrado perfeito.
(a² – 2ab + b²) = (a – b)²
(3y)² – 2(3y)(2) + (2)² = 0
(3y – 2)² = 0
3y – 2 = 0 ⇒ y = 2/3
Verificando a Condição de Existência: y = 2/3 é maior que 1/3? Sim. Portanto, o valor é válido.
Passo 5: Encontrar o valor de x
Usamos a equação encontrada no passo 3.
x = y²/4
x = (2/3)²/4
x = (4/9) / 4
x = (4/9) · (1/4)
x = 1/9
Verificando a Condição de Existência: x = 1/9 é maior que 0? Sim. Portanto, o valor é válido.
Passo 6: Prova Real
x = 1/9 = 3–2 ; y = 2/3
Equação 1
log3(3y – 1) = 2 + log3x
log3(3(2/3) – 1) = 2 + log3(3–2)
log31 = 2 –2 log33
0 = 2 – 2 · 1 ✅
Equação 2
2 log2y = 2 + log2x
2 log2(2/3) = 2 + log2(3–2)
2 ( log22 – log23 ) = 2 –2 log23
2 ( 1 – log23 ) = 2 –2 log23 ✅
Passo 7: Calcular a razão y/x
y / x = (2/3) / (1/9)
y / x = (2/3) · (9/1)
y / x = 6
Resposta Correta
(E) 6
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