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ENEM 2025 | Caderno Azul - Matemática

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Questão 172 Álgebra
Um empresário utiliza máquinas cuja pressão interna P, em atmosfera, depende do tempo contínuo de utilização t, em hora, e de um parâmetro positivo K, que define o modelo da máquina, segundo a expressão:
P = 4 · log[-K · (t + 1) · (t - 19)]
O fabricante dessas máquinas recomenda ao usuário que a pressão interna desse tipo de máquina não ultrapasse 10 atmosferas durante seu funcionamento.

O empresário pretende comprar novas máquinas desse tipo que deverão funcionar, diariamente, por um período contínuo de 10 horas. Para isso, precisa definir o modelo de máquina a ser adquirida escolhendo o maior valor possível do parâmetro K, atendendo à recomendação do fabricante.

O maior valor a ser escolhido para K é
A $10^{0,5}$
B $10^{8}$
C $\frac{10^2,5}{84}$
D $\frac{10^2,5}{99}$
E $25 × 10^{-2}$
Resolução
Para encontrar o valor de $K$, precisamos primeiro identificar quando a máquina atinge a sua pressão máxima. A pressão $P$ será máxima quando o valor dentro do logaritmo for o maior possível. A expressão dentro do logaritmo forma uma equação do segundo grau com concavidade para baixo:$$-K(t+1)(t-19) = -Kt^2 + 18Kt + 19K$$O tempo em que ocorre a pressão máxima é o vértice da parábola:$$t = \frac{-b}{2a} = \frac{-18K}{2(-K)} = 9 \text{ horas}$$Como a máquina funcionará continuamente por 10 horas, ela inevitavelmente passará pela marca de 9 horas, atingindo o pico de pressão. Substituindo $t = 9$ na equação original para encontrar esse valor máximo:$$-K \cdot (9 + 1) \cdot (9 - 19) = -K \cdot (10) \cdot (-10) = 100K$$Agora, aplicamos a restrição do fabricante de que a pressão máxima não deve ultrapassar 10 atmosferas:$$4 \cdot \log(100K) \le 10$$$$\log(100K) \le 2,5$$Aplicando a definição de logaritmo na base 10:$$100K \le 10^{2,5}$$$$100K \le 10^2 \cdot 10^{0,5}$$$$100K \le 100 \cdot \sqrt{10}$$$$K \le \sqrt{10}$$$$\boxed{K \le 10^{\large{0,5}}}$$ $\boxed{\text{Alternativa A.}}$
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