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ENEM 2025 | Caderno Azul - Matemática

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Questão 160 Álgebra
Um recipiente tem um formato que faz com que, ao ser enchido de água com uma vazão constante, a distância D da lâmina de água ao tampo da mesa, em centímetro, aumente em relação ao tempo T, em minuto, de acordo com uma função do tipo

$D = k + tg\left[p(T + m)\right]$

sendo os parâmetros k, p e m números reais, para T variando entre 0 e 4 minutos, conforme ilustrado na figura, na qual estão apresentadas assíntotas verticais da função tangente utilizada na definição de D. Imagem de apoio da questão A expressão algébrica que representa a relação entre D e T é:
A $D = 2,5 + tg\left[30\left(T - \frac{5 - 2\pi}{2}\right)\right]$
B $D = 4 + tg\left[30\left(T + \frac{5}{2}\right)\right]$
C $D = 4 + tg\left[2,5\left(T + \frac{5 + 2\pi}{2}\right)\right]$
D $T = 30 + tg\left[\frac{1}{2}\left(T - 5\right)\right]$
E $D = 30 + tg\left[\frac{1}{2}\left(T - \frac{5}{2}\right)\right]$
Resolução
Para determinar a expressão algébrica correta, precisamos encontrar os valores dos parâmetros $k$, $p$ e $m$ da função $D = k + \text{tg}[p(T + m)]$ a partir das informações fornecidas no gráfico.

1. Identificação de $k$ e $m$ (Ponto de Inflexão)

O gráfico exibe o ponto central da curva (onde ocorre a mudança de concavidade da tangente) nas coordenadas $T = 2,5$ e $D = 30$. O deslocamento vertical da função nos dá diretamente $k = 30$. Nesse ponto central, o argumento da função tangente deve ser igual a zero. Portanto:$$p(2,5 + m) = 0 \implies \mathbf{m = -2,5}$$

2. Identificação de $p$ (Período da Função)

As assíntotas verticais da função delimitam um período completo e estão localizadas em:

         • $T_1 = \frac{5 - 2\pi}{2} = 2,5 - \pi$

         • $T_2 = \frac{5 + 2\pi}{2} = 2,5 + \pi$

A distância entre essas assíntotas nos dá o período ($P$) da função:$$P = (2,5 + \pi) - (2,5 - \pi) = 2\pi$$Sabemos que o período de uma função tangente $y = \text{tg}(px)$ é definido como $\frac{\pi}{\vert{}p\vert{}}$. Igualando os valores:$$\frac{\pi}{p} = 2\pi \implies \mathbf{p = \frac{1}{2}}$$

3. Expressão Final

Substituindo os parâmetros $k$, $p$ e $m$ encontrados na estrutura da função original, obtemos a expressão algébrica que relaciona $D$ e $T$:$$\boxed{D = 30 + \text{tg}\left[\frac{1}{2}(T - 2,5)\right]}$$

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