Considere o polinômio cúbico p(x) = x3 − 3x + a, onde a é um número real.

a) No caso em que p(1) = 0, determine os valores de x para os quais a matriz A abaixo não é invertível.

«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«mi»A«/mi»«mo»=«/mo»«mfenced open=¨[¨ close=¨]¨»«mtable»«mtr»«mtd»«mi»x«/mi»«/mtd»«mtd»«mn»1«/mn»«/mtd»«mtd»«mn»0«/mn»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«mn»0«/mn»«/mtd»«mtd»«mi»x«/mi»«/mtd»«mtd»«mn»1«/mn»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«mi»a«/mi»«/mtd»«mtd»«mn»3«/mn»«/mtd»«mtd»«mi»x«/mi»«/mtd»«/mtr»«/mtable»«/mfenced»«/mrow»«/mstyle»«/math»

b) Seja b um número real não nulo e i a unidade imaginária, isto é, i2 = −1. Se o número complexo z = 2 + bi é uma raiz de p(x), determine o valor de |z|.

a) A não é invertível ⇔ detA = 0

«math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mi»detA«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mfenced open=¨|¨ close=¨|¨»«mtable»«mtr»«mtd»«mi mathvariant=¨normal¨»x«/mi»«/mtd»«mtd»«mn»1«/mn»«/mtd»«mtd»«mn»0«/mn»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«mn»0«/mn»«/mtd»«mtd»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»x«/mi»«/mtd»«mtd»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»1«/mn»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«mi mathvariant=¨normal¨»a«/mi»«/mtd»«mtd»«mn»3«/mn»«/mtd»«mtd»«mi mathvariant=¨normal¨»x«/mi»«/mtd»«/mtr»«/mtable»«/mfenced»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«msup»«mi mathvariant=¨normal¨»x«/mi»«mn»3«/mn»«/msup»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»a«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»-«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»3«/mn»«mi mathvariant=¨normal¨»x«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»p«/mi»«mo»(«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»x«/mi»«mo»)«/mo»«/mstyle»«/math»

Assim, A não é invertível se p(x) = 0, dado que p(1) = 0:

«math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«mtable columnalign=¨center right center center¨»«mtr»«mtd/»«mtd»«mn»1«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»a«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»-«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»3«/mn»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mn»0«/mn»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mi mathvariant=¨normal¨»a«/mi»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mn»2«/mn»«/mtd»«/mtr»«/mtable»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mtable»«mtr»«mtd»«mo»§#x02234;«/mo»«/mtd»«mtd»«mi mathvariant=¨normal¨»p«/mi»«mo»(«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»x«/mi»«mo»)«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«msup»«mi mathvariant=¨normal¨»x«/mi»«mn»3«/mn»«/msup»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»-«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»3«/mn»«mi mathvariant=¨normal¨»x«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»2«/mn»«/mtd»«/mtr»«/mtable»«/mrow»«/mstyle»«/math»

Dado que x = 1 é uma raiz, as demais podem ser obtidas por:

«math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«msup»«mi mathvariant=¨normal¨»x«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»x«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»-«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»2«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»0«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x02234;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»x«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»1«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»ou«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»x«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»-«/mo»«mn»2«/mn»«/mrow»«/mstyle»«/math»

Resposta:  x = 1  ou  x = –2


b) Dado que os coeficientes de p(x) são reais, se «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mi mathvariant=¨normal¨»z«/mi»«/mstyle»«/math» é raiz, então «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»z«/mi»«mo»§#x000AF;«/mo»«/mover»«/mstyle»«/math» também o é. Logo, as três raízes são x1 = 2 + bi, x2 = 2 – bi e x3.

Por Girard, tem-se:

 «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»x«/mi»«mn»1«/mn»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»x«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»x«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»0«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x02234;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»x«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»-«/mo»«mn»4«/mn»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mi»Assim«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»p«/mi»«mo»(«/mo»«mo»-«/mo»«mn»4«/mn»«mo»)«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»0«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x02234;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»-«/mo»«mn»64«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»12«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»a«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»0«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x02234;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»a«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»52«/mn»«/mstyle»«/math»

Ainda por Girard:

«math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mstyle indentalign=¨left¨»«mtable columnalign=¨center right center left¨»«mtr»«mtd/»«mtd»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»x«/mi»«mn»1«/mn»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»x«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»x«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mo»-«/mo»«mn»52«/mn»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mi mathvariant=¨normal¨»z«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»z«/mi»«mo»§#x000AF;«/mo»«/mover»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»(«/mo»«mo»-«/mo»«mn»4«/mn»«mo»)«/mo»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mo»-«/mo»«mn»52«/mn»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mi mathvariant=¨normal¨»z«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»z«/mi»«mo»§#x000AF;«/mo»«/mover»«mo»§#x000A0;«/mo»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mn»13«/mn»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«mo»§#x02234;«/mo»«/mtd»«mtd»«msup»«mfenced open=¨|¨ close=¨|¨»«mi mathvariant=¨normal¨»z«/mi»«/mfenced»«mn»2«/mn»«/msup»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«msqrt»«mn»13«/mn»«/msqrt»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«mo»§#x02234;«/mo»«/mtd»«mtd»«mfenced open=¨|¨ close=¨|¨»«mi mathvariant=¨normal¨»z«/mi»«/mfenced»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mn»13«/mn»«/mtd»«/mtr»«/mtable»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mi mathvariant=¨bold¨»Resposta«/mi»«mo mathvariant=¨bold¨»:«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«msqrt»«mn»13«/mn»«/msqrt»«mspace linebreak=¨newline¨/»«/mstyle»«/mstyle»«/math»