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Matemática

ITA 2007 Matemática — Questão 15

Sejam A=(ajk)A = (a_{jk}) e B=(bjk)B = (b_{jk}), duas matrizes quadradas n×nn \times n, onde ajka_{jk} e bjkb_{jk} são, respectivamente, os elementos da linha jj e coluna kk das matrizes AA e BB, definidos por

ajk=(jk),quandoj≥k,ajk=(kj),quandoj<ka_{jk} = \binom{j}{k}, \quad \text{quando} \quad j \geq k, \qquad a_{jk} = \binom{k}{j}, \quad \text{quando} \quad j < k

e

bjk=∑p=0jk(−2)p(jkp).b_{jk} = \sum_{p=0}^{jk} (-2)^p \binom{jk}{p}.

O traço de uma matriz quadrada (cjk)(c_{jk}) de ordem n×nn \times n é definido por ∑p=1ncpp\sum_{p=1}^{n} c_{pp}. Quando nn for ímpar, o traço de A+BA + B é igual a

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Só quero ver o gabarito

Gabarito do ITA 2007 Matemática, questão 15: alternativa C

(n2−3n+2)/(n−2)(n^2 - 3n + 2)/(n - 2).

O que a questão pede

Aqui o ITA quer ver se você reconhece o binômio de Newton escondido no somatório e percebe que o traço só usa a diagonal.

Por onde começar · passo 1 de 5

Reduza o problema à diagonal

Quais elementos de A + B entram no traço?

O traço é linear: tr⁡(A+B)=tr⁡A+tr⁡B=∑j=1n(ajj+bjj)\operatorname{tr}(A+B) = \operatorname{tr}A + \operatorname{tr}B = \sum_{j=1}^n (a_{jj} + b_{jj}). A definição de ajka_{jk} para j<kj<k e os bjkb_{jk} fora da diagonal são irrelevantes.

A armadilha

Testar só n = 3 não decide nada: as cinco alternativas valem 2 em n = 3. Quem confere com um único caso escolhe a primeira que 'bate'. É preciso testar n = 5 (ou simplificar a expressão).

Quem cai nela marca A, B, D, E.

ja_jjj²b_jj = (−1)^{j²}soma acumulada
111−10
21412
319−12
411614
5125−14
Para n ímpar (linhas 1, 3, 5), o traço acumulado é sempre n − 1.

Na resolução completa vêm os outros 4 passos, o motivo de cada alternativa estar certa ou errada.

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