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CPAEN 2024 — Concurso Público de Admissão à Escola Naval — 1º Dia — Prova de Matemática e Inglês — Prova Amarela

Marinha do Brasil — Escola Naval · Admissão à Escola Naval (CPAEN)

Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM)2024Médio

40 questões nesta prova · página 1 de 2 · 38 com gabarito

Matemática Limites — Formas Indeterminadas

Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2024 Médio

Marinha do Brasil — Escola Naval · Admissão à Escola Naval (CPAEN) · Caderno Amarela

Gabarito disponível

Assinale a opção que apresenta o valor correto de Limite, quando θ tende a 0 pela direita, de (cotg θ) elevado a 2 sen θ.
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Matemática Geometria Plana — Áreas de Regiões Circulares e Triângulos

Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2024 Médio

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Considere um semicírculo de diâmetro M̅L̅ e sua reta tangente em L. Suponha que F é um ponto desta reta tal que F̅L̅ = F̅M̅/2. Calcule a área da porção do triângulo FML situado no exterior do semicírculo e assinale a opção correta.
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Resolução comentada

Área do triângulo FML exterior ao semicírculo: (5√3−2π)r²/12.

O triângulo FLM é retângulo em L e FL=FM/2 implica ângulo de 30° em M, com FL=2r/√3. Sua área é 2√3r²/3. A parte interna é o triângulo OMP (área √3r²/4, com ângulo central de 120°) mais o setor de 60° (πr²/6). A área exterior é 2√3/3 − √3/4 − π/6 = (5√3−2π)/12 · r².

Análise das alternativas

A, B, C e D têm coeficientes errados de π ou de raiz (por exemplo, falta o 2π ou aparece √2), e não coincidem com a área exterior calculada.

Referência: Geometria plana: áreas de setor circular e triângulo 30-60-90.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Sistemas Lineares

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Seja D o conjunto formado por todas as soluções do sistema Sistema linear de três equações: x − 2y + 3z = 4; 2x + y + z = 3; −x + 5y − 6z = −7. Assinale a opção que apresenta a condição que deve ser satisfeita para que a expressão ax + by + cz tenha o mesmo valor para todo (x, y, z) ∈ D.
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Matemática Geometria Analítica — Cônicas

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Considere dois lugares geométricos definidos por:
δ = {(x, y) ∈ ℝ; x² − 8x + y² = 0}; e
μ = {(x, y) ∈ ℝ; 8x² + 9y² − 32x = 256}.
Determine a razão entre a área interior a μ e exterior a δ e a área de μ e assinale a opção correta.
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Resolução comentada

Razão entre a área da elipse exterior ao círculo e a área da elipse: (3−√2)/3.

δ é o círculo (x−4)²+y²=16, de área 16π. μ é a elipse (x−2)²/36 + y²/32 = 1, de área π·6·4√2 = 24√2π. O círculo está contido na elipse e tangente a ela em (8,0), pois 8x²−32x+9(8x−x²)−256 = −(x−8)(x−32) ≤ 0 para x entre 0 e 8. A razão pedida é (24√2π−16π)/(24√2π) = 1−√2/3 = (3−√2)/3.

Análise das alternativas

B, C, D e E resultam de erros no cálculo da área da elipse ou do círculo, e nenhuma simplifica para 1−√2/3.

Referência: Geometria analítica: circunferência e elipse, áreas.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Derivadas de Ordem Superior

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Denota-se a derivada de ordem n da função y = y(x) por dⁿy/dxⁿ (x). Considere as funções f(x) = sen 3x e g(x) = cos 3x. Assinale a expressão que apresenta corretamente Soma das derivadas de ordem par de (f + g) em x, da segunda à de ordem 2024: d²(f+g)/dx² (x) + d⁴(f+g)/dx⁴ (x) + d⁶(f+g)/dx⁶ (x) + d⁸(f+g)/dx⁸ (x) + ... + d²⁰²⁴(f+g)/dx²⁰²⁴ (x).
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Matemática Geometria Espacial — Esfera e Segmentos Esféricos

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Uma esfera de raio 54 cm é seccionada por planos perpendiculares a um diâmetro, dividindo-o em partes proporcionais a 2, 3 e 4 e determinando os sólidos S₂, S₃ e S₄, respectivamente. Suponha que S₃ contenha o centro da esfera e que Cₖ é a razão entre o volume e a área total de Sₖ, para k = 2, 3 e 4. Calcule o valor de C = C₂ + C₃ + C₄ e assinale a opção correta.
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Resolução comentada

Soma das razões volume/área total dos três sólidos de uma esfera de raio 54 cm: C≈27,5.

O diâmetro de 108 cm fica dividido em 24, 36 e 48 cm. S₂ e S₄ são calotas de alturas 24 e 48, e S₃ é a zona esférica central. Para S₂: V=26496π e A=2592π+2016π=4608π, então C₂=5,75. Para S₄: V=87552π e A=5184π+2880π=8064π, então C₄≈10,86. Para S₃: V=209952π−26496π−87552π=95904π e A=3888π+2016π+2880π=8784π, então C₃≈10,92. A soma é C≈27,5.

Análise das alternativas

As faixas 10–15, 15–20, 20–25 e 30–35 não contêm 27,5. Apenas 25<C<30 está correta.

Referência: Geometria espacial: calota e zona esférica, volume e área.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Determinantes

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Calcule o determinante da matriz abaixo e assinale a opção correta.
Determinante de matriz 4 por 4 cujas linhas são, para x, y, z e w: log³ da variável, 1, log da variável, log² da variável.
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Matemática Análise Combinatória — Contagem de Funções

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Gabarito disponível

Um conjunto M contendo 5 elementos e um conjunto N contendo 10 elementos formam funções do tipo f: M → N. É correto afirmar que a quantidade de funções não injetoras f: M → N é:
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Resolução comentada

Total de funções menos as injetoras: 10⁵ − A(10,5).

O total de funções de M em N é 10⁵=100.000. As injetoras são arranjos de 10 elementos tomados 5 a 5: 10·9·8·7·6=30.240. As não injetoras são 100.000−30.240=69.760.

Análise das alternativas

30.240 é o número de funções injetoras, não das não injetoras. 100.000 é o total de funções. 72.608 e 75.808 não resultam de nenhum cálculo coerente com o problema.

Referência: Análise combinatória: princípio multiplicativo e arranjos.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Números Complexos — Forma Trigonométrica

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Questão anulada

Considere o número complexo w = x + yi e seu conjugado w̄. Assinale a opção que apresenta o complexo w que satisfaz a equação w̄ = w⁵.
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Matemática Derivadas — Retas Tangente e Normal

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Considere a curva y² = 9 − x e suas retas tangente e normal no ponto (5,2). Assinale a opção que apresenta corretamente a área aproximada do triângulo formado por essas retas e o eixo das ordenadas.
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Resolução comentada

Área do triângulo formado pela tangente, pela normal e pelo eixo y na curva y²=9−x em (5,2).

Derivando, 2yy'=−1, então y'=−1/4 em (5,2). A tangente é y=2−(x−5)/4, que corta o eixo y em 3,25. A normal tem inclinação 4: y=2+4(x−5), que corta o eixo y em −18. A base sobre o eixo y mede 21,25 e a altura é 5 (distância de x=5 ao eixo), então a área é 21,25·5/2 ≈ 53,12.

Análise das alternativas

As áreas 10,31, 20,62, 31,25 e 82,50 vêm de erros nos interceptos ou na base e na altura. Só 53,12 corresponde ao cálculo correto.

Referência: Cálculo: derivada implícita, retas tangente e normal.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Geometria Espacial — Cilindro

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Um copo na forma de um cilindro circular reto, com altura medindo 13 cm e diâmetro da base medindo 6 cm, está com água até 3/4 de sua altura. Assim, qual o maior ângulo em que é possível inclinar o copo sem derramar água?
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Resolução comentada

Inclinação máxima do copo antes de a água atingir a borda: arctg(13/12).

A água ocupa 3/4 de 13 cm, ou seja, 9,75 cm, e a superfície inclinada passa pelo centro dessa altura. Na borda inferior a altura sobe 3·tgθ (raio 3 cm). Para não derramar, 9,75+3tgθ ≤ 13, então tgθ ≤ 3,25/3 = 13/12. Na borda oposta, a altura 9,75−3,25=6,5 cm é positiva, então o fundo não fica exposto.

Análise das alternativas

As alternativas 4/13, 1/3, 6/13 e 1/2 correspondem a ângulos menores, em que o copo ainda poderia ser inclinado. Só 13/12 leva a água exatamente à borda.

Referência: Geometria espacial: cilindro e volume de líquido inclinado.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Funções Trigonométricas Inversas — Equações

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Assinale a opção que apresenta o conjunto solução da equação (1/2) arctg (x) = arctg ((1 − x)/(1 + x)), considerando suas condições de existência.
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Resolução comentada

Resolver (1/2)arctg x = arctg((1−x)/(1+x)).

Seja θ=arctg x. Então (1−x)/(1+x)=tg(π/4−θ), e para θ>−π/4 vale arctg((1−x)/(1+x))=π/4−θ. A equação fica θ/2=π/4−θ, logo θ=π/6 e x=√3/3. A outra raiz possível (θ=−π/2) está fora da imagem do arctg.

Análise das alternativas

−√3/3 daria θ=−π/6, e então θ/2=−π/12 não é igual a π/4+π/6. As alternativas com √2 não satisfazem a equação. Apenas √3/3 é solução.

Referência: Funções trigonométricas inversas; tangente da diferença.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Conjuntos — Domínios e Inequações

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Questão anulada

Considere os conjuntos numéricos A, B e C definidos abaixo.
Definições: A = {x ∈ ℝ; f(x) = logaritmo de x na base (2x − 3)/x é uma função decrescente}; B = Domínio de g(x) = arcsen((x − 1)/x); C = {x ∈ ℝ; (3x − 4)/(1 − x) ≤ −2}.
Determine o conjunto (B − A) ∩ C e assinale a opção correta.
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Matemática Geometria Plana — Triângulo Retângulo e Círculo Inscrito

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Gabarito disponível

Um triângulo ABC, reto em B̂, é tal que a bissetriz de  encontra a altura relativa à hipotenusa B̅H̅, no ponto E. Sabe-se que B̅C̅ e B̅E̅ medem 7 cm e 3 cm, respectivamente. Determine a medida do raio do círculo inscrito no triângulo ABC e assinale a opção correta.
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Resolução comentada

Triângulo retângulo em B com BC=7 e BE=3 (E na interseção da bissetriz de A com a altura BH): r=(7−√7)/2.

Seja D o pé da bissetriz de A sobre BC. O triângulo BED é isósceles, então BD=BE=3 e DC=4. Pelo teorema da bissetriz, AB/AC = BD/DC = 3/4, isto é, AB=3k e AC=4k. Daí BC=√7·k=7, k=√7, AB=3√7 e AC=4√7. O raio inscrito é r=(AB+BC−AC)/2=(7−√7)/2.

Análise das alternativas

As demais alternativas têm a forma (m−√m)/2, mas com m=3, 5, 11 ou 13, que não correspondem a BC=7. Só m=7 satisfaz as relações obtidas.

Referência: Geometria plana: teorema da bissetriz interna e raio do círculo inscrito em triângulo retângulo.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Funções — Análise de Gráficos

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Assinale a opção que apresenta o gráfico da função f: ℝ* → ℝ definida por f(x) = (x⁵ − x + 1)/x².
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Matemática Matrizes — Potências e Matriz Inversa

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Sejam A e B matrizes quadradas de tamanho 2024 x 2024, com entradas reais, invertíveis e diferentes da matriz identidade I. Suponha que A⁴ = I e ABA⁻¹ = B². Assinale a opção que apresenta o menor número natural n tal que Bⁿ = I.
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Resolução comentada

Com A⁴=I e ABA⁻¹=B², obtém-se B¹⁵=I.

Conjugando sucessivamente: A²BA⁻² = (B²)² = B⁴ e A⁴BA⁻⁴ = B¹⁶. Como A⁴=I, o lado esquerdo é B, então B=B¹⁶ e, sendo B invertível, B¹⁵=I. Assim, a ordem de B divide 15, e entre as opções o único divisor de 15 é 15.

Análise das alternativas

4, 8, 16 e 30 não dividem 15, então não podem ser a ordem de B. A opção 15 é a única compatível, e B≠I exclui n=1.

Referência: Álgebra linear: conjugação de matrizes e ordem de um elemento.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Probabilidade

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Um físico convida seus alunos para realizar um experimento no laboratório de mecânica e leva consigo duas caixinhas idênticas, uma em cada bolso, contendo barrinhas de alumínio idênticas. Para fazer o experimento, o professor toma uma barrinha de uma das caixinhas, a qual é escolhida aleatoriamente. Inicialmente, cada caixinha contém exatamente "n" barrinhas, as quais vão sendo, sucessivamente, usadas e descartadas. Como o físico tem um grau acentuado de distração, há um momento em que tira uma das caixinhas de um dos bolsos e percebe-a vazia. Neste momento, qual é a probabilidade de que a outra caixa contenha exatamente k barrinhas?
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Resolução comentada

Problema das caixas de fósforos de Banach: probabilidade de a outra caixa conter k barrinhas.

Quando uma caixa é achada vazia, ela foi escolhida pela (n+1)-ésima vez, e a outra tem k. Isso exige n escolhas da caixa vazia e n−k da outra nas primeiras 2n−k retiradas, com a escolha seguinte caindo na vazia. Há 2 caixas possíveis, e cada sequência tem probabilidade (1/2)^(2n−k+1). Logo P = 2·C(2n−k, n)·(1/2)^(2n−k+1) = (2n−k)!/(n!(n−k)!·2^(2n−k)).

Análise das alternativas

A) Falta o n! no denominador. B) O expoente de 2 está errado (2n em vez de 2n−k). D) O expoente de 2 está errado (k em vez de 2n−k). E) O numerador está errado ((n−k)! em vez de (2n−k)!). Só C reproduz a fórmula de Banach.

Referência: Problema de Banach (caixas de fósforos), distribuição binomial negativa.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Polinômios

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P(x) é um polinômio de grau 6 que satisfaz a P(1) = P(2) = P(3) = P(4) = P(5) = P(6) = −3 e P(−1) = 3. Assinale a opção correta a respeito de P(−2).
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Resolução comentada

Escrevendo P(x)+3 = a(x−1)...(x−6), obtém-se P(−2) = 21.

Como P(x)+3 se anula em 1 a 6 e tem grau 6, P(x)+3 = a(x−1)(x−2)...(x−6). Com P(−1) = 3: 6 = a·(−2)(−3)(−4)(−5)(−6)(−7) = 5040a, logo a = 1/840. Então P(−2)+3 = (1/840)·(3·4·5·6·7·8) = 20160/840 = 24, e P(−2) = 21.

Análise das alternativas

12, 15, 18 e 24 não resultam do cálculo. 24 é o valor de P(−2)+3, e não de P(−2).

Referência: Polinômios: raízes e forma fatorada.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Geometria Analítica — Vetores e Planos

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Considere o plano π: 2x + y + z − 6 = 0 e os pontos P(4, 1, −2) e O(13/3, 5/3, (−7 − √6)/3). Seja P′(a, b, c) simétrico a P em relação a π. Assinale a opção que apresenta corretamente o valor do ângulo, em radianos, formado pelos vetores Vetor OP′ e vetor u = (√2, √2, −2√3).
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Matemática Trigonometria — Identidades Trigonométricas

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Simplifique a expressão abaixo, considerando sen x cos x ≠ 0, e assinale a opção correta.
[cos² θ + cos²(x + θ) − 2 cos x cos θ cos (x + θ)] / (sen x cos x)
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Resolução comentada

O numerador vale sen²x, então a expressão é igual a tg x.

Com A = θ e B = x+θ, vale a identidade cos²A + cos²B − 2cosA·cosB·cos(B−A) = sen²(B−A). Assim o numerador é sen²x. Dividindo por sen x cos x, resulta sen x / cos x = tg x.

Análise das alternativas

B (cotg x), C (cos x), D (sec x) e E (cossec x) não resultam de sen²x/(sen x cos x), que é tg x.

Referência: Trigonometria: identidades e transformação de produtos.

Resolução comentada do VaiConcursos.