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ITA — Vestibular 2022 — 1ª Fase — Física, Português, Inglês, Matemática e Química

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2022 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

ITA2021Médio

70 questões nesta prova · página 3 de 4 · 66 com gabarito

Matemática Logaritmos — Propriedades e Mudança de Base

ITA 2021 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2022 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Se
x = 9 log₁₂₀ 2 + 3 log₁₂₀ 3 + 2 log₁₄₄₀₀ 125
podemos afirmar que
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Resolução comentada

Como 14400 = 120², a expressão se reduz a log₁₂₀(120³) = 3.

Como 14400 = 120², log₁₄₄₀₀ 125 = (1/2)·log₁₂₀ 125, e 2·log₁₄₄₀₀ 125 = log₁₂₀ 125 = 3 log₁₂₀ 5. Então x = 9 log₁₂₀ 2 + 3 log₁₂₀ 3 + 3 log₁₂₀ 5 = log₁₂₀(2⁹·3³·5³) = log₁₂₀(120³) = 3, pois 120 = 2³·3·5.

Análise das alternativas

2, 4, 5 e 6 decorrem de erro na mudança de base ou na fatoração de 120. O valor correto é 3.

Referência: Propriedades dos logaritmos; mudança de base

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Geometria Plana — Triângulo Retângulo e Distância de Ponto a Reta

ITA 2021 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2022 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Texto-base:
Convenções: Consideramos o sistema de coordenadas cartesiano a menos que haja indicação contrária.
ℕ = {1, 2, 3, ...} : denota o conjunto dos números naturais.
ℝ : denota o conjunto dos números reais.
ℂ : denota o conjunto dos números complexos.
i : denota a unidade imaginária, i² = −1.
Mₙ(ℝ) : denota o conjunto das matrizes n × n de entradas reais.
AB (com barra superior) : denota o segmento de reta de extremidades nos pontos A e B.
AÔB : denota o ângulo formado pelas semi-retas OA e OB (com seta superior), com vértice no ponto O.
m(AB) (AB com barra superior) : denota o comprimento do segmento AB.

Considere um triângulo de vértices A, B e C, retângulo em B. Seja r a reta determinada por A e C e seja O um ponto equidistante de A e C no mesmo lado que B com respeito a r. Sabendo que m(AO) = 85, m(AB) = 10 e m(BC) = 24 temos que a distância de O a r é
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

A hipotenusa mede 26; a distância de O a r é √(85² − 13²) = 84.

O triângulo ABC tem hipotenusa AC = √(10² + 24²) = 26. Como O é equidistante de A e C, está na mediatriz de AC, e a distância de O à reta r é OM, com M o ponto médio de AC e AM = 13. Então OM = √(85² − 13²) = √7056 = 84.

Análise das alternativas

64, 66, 74 e 76 não satisfazem OM² + 13² = 85²; só 84 satisfaz.

Referência: Teorema de Pitágoras; mediatriz

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Sistemas Lineares — Sistemas Equivalentes

ITA 2021 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2022 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Texto-base:
Convenções: Consideramos o sistema de coordenadas cartesiano a menos que haja indicação contrária.
ℕ = {1, 2, 3, ...} : denota o conjunto dos números naturais.
ℝ : denota o conjunto dos números reais.
ℂ : denota o conjunto dos números complexos.
i : denota a unidade imaginária, i² = −1.
Mₙ(ℝ) : denota o conjunto das matrizes n × n de entradas reais.
AB (com barra superior) : denota o segmento de reta de extremidades nos pontos A e B.
AÔB : denota o ângulo formado pelas semi-retas OA e OB (com seta superior), com vértice no ponto O.
m(AB) (AB com barra superior) : denota o comprimento do segmento AB.

Seja m ∈ ℝ. Considere os sistemas lineares
S₁: { 4x − y = 2; −16x + m²y + z = −10; 12x − 3y + z = 8 }
e
S₂: { 10x + z = m² + m − 1; −5y + 5z = 14; 5my + (14 − 5m)z = 14m² − 56 }.
Assinale a alternativa correta:
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Resolução comentada

Só m = −3 torna S₁ equivalente a S₂, então existe exatamente um m < 0.

Em S₁, a terceira equação junto com 4x − y = 2 dá z = 2. Se m² = 4, S₁ é impossível. Em S₂, a segunda equação dá y = −4/5 com z = 2, e então x = 0,3. A primeira equação de S₂ dá m² + m − 1 = 5, logo m = 2 ou m = −3. Para m = 2, S₁ não tem solução, mas S₂ tem, então não são equivalentes. Para m = −3, ambos têm solução (0,3; −0,8; 2) e a terceira equação de S₂ confere (70 = 70).

Análise das alternativas

A) Falsa: m = −3 funciona. B) Falsa: m = 2 não funciona. D) Falsa: só um valor serve. E) Falsa: não há infinitos valores. C) Correta.

Referência: Sistemas lineares; equivalência de sistemas

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Números Complexos — Propriedades

ITA 2021 Médio

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Texto-base:
Convenções: Consideramos o sistema de coordenadas cartesiano a menos que haja indicação contrária.
ℕ = {1, 2, 3, ...} : denota o conjunto dos números naturais.
ℝ : denota o conjunto dos números reais.
ℂ : denota o conjunto dos números complexos.
i : denota a unidade imaginária, i² = −1.
Mₙ(ℝ) : denota o conjunto das matrizes n × n de entradas reais.
AB (com barra superior) : denota o segmento de reta de extremidades nos pontos A e B.
AÔB : denota o ângulo formado pelas semi-retas OA e OB (com seta superior), com vértice no ponto O.
m(AB) (AB com barra superior) : denota o comprimento do segmento AB.

Sejam z₁, z₂ ∈ ℂ com z₂ ≠ 0. Considere as afirmações:
I. Se z₁ + z₂ ∈ ℝ e z₁ − z₂ ∈ ℝ então z₁ ∈ ℝ e z₂ ∈ ℝ.
II. Se z₁ · z₂ ∈ ℝ e z₁/z₂ ∈ ℝ então z₁ ∈ ℝ e z₂ ∈ ℝ.
III. Se z₁ + z₂ ∈ ℝ e z₁ · z₂ ∈ ℝ então z₁ ∈ ℝ e z₂ ∈ ℝ.
É (são) sempre verdadeira(s):
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Só a afirmação I é sempre verdadeira.

I: somando e subtraindo, 2z₁ e 2z₂ são reais, logo z₁ e z₂ são reais. II é falsa: z₁ = z₂ = i dá produto −1 e quociente 1, ambos reais, mas z₁ e z₂ não são reais. III é falsa: z₁ = 1+i e z₂ = 1−i têm soma 2 e produto 2, mas não são reais.

Análise das alternativas

B, C, D e E incluem II ou III, que têm contraexemplos, ou omitem a I, que é verdadeira.

Referência: Números complexos

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Polinômios — Raízes Complexas e Área no Plano de Argand-Gauss

ITA 2021 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2022 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

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Texto-base:
Convenções: Consideramos o sistema de coordenadas cartesiano a menos que haja indicação contrária.
ℕ = {1, 2, 3, ...} : denota o conjunto dos números naturais.
ℝ : denota o conjunto dos números reais.
ℂ : denota o conjunto dos números complexos.
i : denota a unidade imaginária, i² = −1.
Mₙ(ℝ) : denota o conjunto das matrizes n × n de entradas reais.
AB (com barra superior) : denota o segmento de reta de extremidades nos pontos A e B.
AÔB : denota o ângulo formado pelas semi-retas OA e OB (com seta superior), com vértice no ponto O.
m(AB) (AB com barra superior) : denota o comprimento do segmento AB.

Considere o polinômio p(z) = z⁴ − 6z³ + 14z² − 6z + 13 e note que p(i) = 0. Considere no plano complexo o quadrilátero cujos vértices são as raízes de p(z). Podemos afirmar a área desse quadrilátero é
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Resolução comentada

As raízes são ±i e 3±2i, que formam um trapézio de área 9.

Como p(i) = 0, também p(−i) = 0 e p(z) = (z²+1)(z²−6z+13), cujas raízes são i, −i, 3+2i e 3−2i. Os pontos (0,1), (0,−1), (3,2) e (3,−2) formam um trapézio de bases 2 e 4 e altura 3. A área é (2+4)·3/2 = 9.

Análise das alternativas

4, 6, 8 e 10 resultam de erro nas bases ou na altura do trapézio.

Referência: Polinômios; plano de Argand-Gauss

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Matrizes — Propriedades e Determinantes

ITA 2021 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2022 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

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Texto-base:
Convenções: Consideramos o sistema de coordenadas cartesiano a menos que haja indicação contrária.
ℕ = {1, 2, 3, ...} : denota o conjunto dos números naturais.
ℝ : denota o conjunto dos números reais.
ℂ : denota o conjunto dos números complexos.
i : denota a unidade imaginária, i² = −1.
Mₙ(ℝ) : denota o conjunto das matrizes n × n de entradas reais.
AB (com barra superior) : denota o segmento de reta de extremidades nos pontos A e B.
AÔB : denota o ângulo formado pelas semi-retas OA e OB (com seta superior), com vértice no ponto O.
m(AB) (AB com barra superior) : denota o comprimento do segmento AB.

Seja n ≥ 2 e A, B ∈ Mₙ(ℝ). Considere as seguintes afirmações:
I. Se AB ≠ BA então ou A ou B não é inversível.
II. Se AB = 0 então BA = 0.
III. Se Aᵀ = −A² e A é inversível então det(A) = −1.
É (são) verdadeira(s):
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

As três afirmações são falsas.

I é falsa: duas matrizes inversíveis podem não comutar. II é falsa: AB = 0 não implica BA = 0 em geral, como mostram contraexemplos 2×2. III é falsa: de Aᵀ = −A² segue det A = (−1)ⁿ(det A)², logo det A = (−1)ⁿ, que vale +1 quando n é par, e não −1.

Análise das alternativas

A, B, C e D tomam alguma das afirmações como verdadeira. Apenas a E (nenhuma) é correta.

Referência: Álgebra matricial; determinantes

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Trigonometria — Tangente e Progressão Aritmética

ITA 2021 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2022 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Texto-base:
Convenções: Consideramos o sistema de coordenadas cartesiano a menos que haja indicação contrária.
ℕ = {1, 2, 3, ...} : denota o conjunto dos números naturais.
ℝ : denota o conjunto dos números reais.
ℂ : denota o conjunto dos números complexos.
i : denota a unidade imaginária, i² = −1.
Mₙ(ℝ) : denota o conjunto das matrizes n × n de entradas reais.
AB (com barra superior) : denota o segmento de reta de extremidades nos pontos A e B.
AÔB : denota o ângulo formado pelas semi-retas OA e OB (com seta superior), com vértice no ponto O.
m(AB) (AB com barra superior) : denota o comprimento do segmento AB.

Sejam x, r ∈ ℝ e suponha que
−π/2 < x − r ≤ x + r < π/2.
Sobre
tan(x − r), tan(x) e tan(x + r),
nesta ordem, podemos afirmar que:
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Resolução comentada

Para x = 0, tan(−r), 0 e tan r formam PA para qualquer r, ou seja, infinitos valores.

A condição de PA é tan(x+r) + tan(x−r) = 2 tan x. Isso equivale a sen x·(sen²r) = 0, ou seja, sen x = 0 ou sen r = 0. Se x = 0, os termos −tan r, 0 e tan r formam PA para todo r no intervalo permitido, logo há infinitos valores de r.

Análise das alternativas

A) Falsa, pois existem casos. B) e C) Falsas, pois x = 0 permite qualquer r. E) Falsa, pois a PA só ocorre se sen x = 0 ou r = 0. D) Correta.

Referência: Trigonometria; tangente da soma; progressão aritmética

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Geometria Analítica — Hipérbole (Centro)

ITA 2021 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2022 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

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Texto-base:
Convenções: Consideramos o sistema de coordenadas cartesiano a menos que haja indicação contrária.
ℕ = {1, 2, 3, ...} : denota o conjunto dos números naturais.
ℝ : denota o conjunto dos números reais.
ℂ : denota o conjunto dos números complexos.
i : denota a unidade imaginária, i² = −1.
Mₙ(ℝ) : denota o conjunto das matrizes n × n de entradas reais.
AB (com barra superior) : denota o segmento de reta de extremidades nos pontos A e B.
AÔB : denota o ângulo formado pelas semi-retas OA e OB (com seta superior), com vértice no ponto O.
m(AB) (AB com barra superior) : denota o comprimento do segmento AB.

Seja b ∈ ℝ tal que a equação
x² − 6bx − (1 − b²)(y² − 2by) + b⁴ + 8b² − 1 = 0
determina uma hipérbole. Com respeito ao centro C desta hipérbole podemos afirmar:
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Resolução comentada

O centro da hipérbole é (3b, b), com |b| < 1, e satisfaz x²/9 − y²/2 < 1.

Completando quadrados, a equação vira (x−3b)² − (1−b²)(y−b)² = 1. Para ser hipérbole, 1−b² > 0, isto é, |b| < 1, e o centro é C = (3b, b). Na alternativa C: (3b)²/9 − b²/2 = b²/2 < 1/2 < 1, que é verdadeiro.

Análise das alternativas

A) 9b²/9 + b²/12 = 13b²/12 < 1 não vale para todo |b| 1 falha para b pequeno. D) 27b² − 2b² = 25b² > 1 falha para b pequeno. E) Errada, pois C é verdadeira.

Referência: Cônicas: hipérbole; completamento de quadrados

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Geometria Espacial — Pirâmide Inscrita em Esfera

ITA 2021 Médio

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Gabarito disponível

Seja P uma pirâmide regular cujo vértice V é um dos vértices de um cubo de lado l e cuja base é o hexágono formado pelos pontos médios das seis arestas do cubo que não contém V nem o vértice oposto a V. O raio da esfera que circunscreve P é
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Resolução comentada

Pirâmide com altura h = l√3/2 e raio da base ρ = l√2/2 tem R = 5l√3/12.

Com V na origem e o vértice oposto em (l,l,l), os pontos médios das seis arestas restantes estão todos a distância l√2/2 do centro do cubo, (l/2,l/2,l/2). Esse centro é o centro do hexágono, e a altura da pirâmide é a distância de V a ele: h = l√3/2. O raio da esfera circunscrita é R = (h² + ρ²)/(2h) = (3l²/4 + l²/2)/(l√3) = 5l√3/12.

Análise das alternativas

As alternativas A, B, C e E resultam de erros na altura ou no raio da base; apenas 5l√3/12 satisfaz R = (h²+ρ²)/(2h).

Referência: Esfera circunscrita a pirâmide; geometria espacial

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Geometria Espacial de Posição

ITA 2021 Médio

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Gabarito disponível

Considere as seguintes afirmações:
I. Se α e β são planos paralelos distintos e r é uma reta tal que r ∩ α ≠ ∅ então r ∩ β ≠ ∅.
II. Se r é uma reta e P e Q são pontos distintos, então existem infinitos planos equidistantes de P e Q que contêm r.
III. Dado quatro pontos no espaço, existe um único ponto equidistante a eles.
É (são) verdadeira(s):
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

As três afirmações são falsas.

I é falsa: se r está contida em α, que é paralelo a β, então r ∩ β = ∅. II é falsa: em geral só existem dois planos contendo r equidistantes de P e Q (o paralelo a PQ e o que passa pelo ponto médio), não infinitos. III é falsa: quatro pontos coplanares e não concíclicos não têm ponto equidistante, e quatro pontos cocirculares têm infinitos (todos os pontos da reta perpendicular ao plano pelo centro).

Análise das alternativas

B, C, D e E consideram verdadeira ao menos uma das afirmações, o que não procede. Só a alternativa A (nenhuma) é correta.

Referência: Geometria espacial de posição

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Probabilidade — Representação Binária

ITA 2021 Médio

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Gabarito disponível

Texto-base:
Convenções: Consideramos o sistema de coordenadas cartesiano a menos que haja indicação contrária.
ℕ = {1, 2, 3, ...} : denota o conjunto dos números naturais.
ℝ : denota o conjunto dos números reais.
ℂ : denota o conjunto dos números complexos.
i : denota a unidade imaginária, i² = −1.
Mₙ(ℝ) : denota o conjunto das matrizes n × n de entradas reais.
AB (com barra superior) : denota o segmento de reta de extremidades nos pontos A e B.
AÔB : denota o ângulo formado pelas semi-retas OA e OB (com seta superior), com vértice no ponto O.
m(AB) (AB com barra superior) : denota o comprimento do segmento AB.

Dizemos que a representação binária de um número N ∈ ℕ da forma
N = g · 2⁰ + f · 2¹ + e · 2² + d · 2³ + c · 2⁴ + b · 2⁵ + a · 2⁶
é (abcdefg)₂, onde a, b, c, d, e, f, g ∈ {0, 1} e omitem-se os algarismos 0 até o primeiro algarismo 1 da esquerda para a direita. Seja k um número inteiro tal que 1 ≤ k ≤ 100. Qual a probabilidade de k e k + 1 terem representações binárias com um número distinto de algarismos?
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Resolução comentada

k e k+1 têm quantidades de algarismos binários diferentes quando k+1 é potência de 2: 6 casos em 100.

O número de bits só muda quando k+1 é uma potência de 2. Entre 2 e 101, isso ocorre para k+1 = 2, 4, 8, 16, 32 e 64, ou seja, k = 1, 3, 7, 15, 31 e 63. São 6 casos entre 100 possíveis, o que dá 6%.

Análise das alternativas

2%, 4%, 8% e 10% correspondem a 2, 4, 8 e 10 casos, contagens que não batem com as 6 potências de 2 no intervalo.

Referência: Sistema de numeração binária; probabilidade

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Probabilidade — Retas Determinadas pelos Vértices do Cubo

ITA 2021 Médio

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Gabarito disponível

Seja A o conjunto de todas as retas que passam por dois vértices distintos de um cubo C. Escolhendo aleatoriamente duas retas distintas de A, a probabilidade dessas retas se interceptarem em um vértice de C é:
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Pares de retas que concorrem em um vértice: 168 em 378, isto é, 4/9.

Os 8 vértices determinam C(8,2) = 28 retas, e o total de pares de retas é C(28,2) = 378. Em cada vértice passam 7 retas (uma para cada outro vértice), o que dá C(7,2) = 21 pares por vértice e 8·21 = 168 no total. Duas retas distintas se cruzam em no máximo um ponto, então não há contagem dupla. A probabilidade é 168/378 = 4/9.

Análise das alternativas

As outras frações (1/2, 2/3, 1/14, 3/7) não resultam da contagem 168/378.

Referência: Análise combinatória e probabilidade

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Trigonometria — Ângulos Internos de um Triângulo

ITA 2021 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2022 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Sejam α, β e θ ângulos internos de um triângulo. Se cos(β + θ) ≤ cos(α + 2β), podemos afirmar que:
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

A desigualdade equivale a cosβ·cosθ ≤ 0, então o triângulo não pode ser acutângulo.

Como α+β+θ = π, cos(β+θ) = −cosα. A condição vira cosα + cos(α+2β) ≥ 0, isto é, 2cos(α+β)cosβ ≥ 0. Como cos(α+β) = −cosθ, obtém-se cosθ·cosβ ≤ 0. Logo β ou θ é maior ou igual a 90°, e o triângulo não é acutângulo.

Análise das alternativas

A) e B) Não são garantidas: o triângulo pode ser isósceles (obtuso) ou retângulo. D) Pode ser obtusângulo. E) Errada, pois a C pode ser garantida. C) Correta: pelo menos um ângulo é ≥ 90°.

Referência: Trigonometria; soma de cossenos; ângulos de um triângulo

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Equações Trigonométricas

ITA 2021 Médio

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Gabarito disponível

O número de soluções reais e distintas da equação
cos²(2x) = 3 − cos⁶(x) − 5 cos²(x)
no intervalo [0, 2π[ é
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Resolução comentada

Com t = cos²x, a equação vira t³+4t²+t−2=0, que dá 4 soluções em [0, 2π[.

Com cos2x = 2t−1 e t = cos²x, tem-se (2t−1)² = 3 − t³ − 5t, ou seja, t³+4t²+t−2 = 0 = (t+1)(t²+3t−2). As raízes são t = −1 (impossível), t = (−3−√17)/2 (negativa, impossível) e t = (−3+√17)/2 ≈ 0,56, que está em [0,1]. Para cos²x = 0,56 há dois valores de cos x (±) e cada um dá 2 ângulos em [0, 2π[, totalizando 4 soluções.

Análise das alternativas

2, 3, 5 e 6 não correspondem à contagem: só uma raiz de t é válida, e ela gera exatamente 4 ângulos distintos.

Referência: Equações trigonométricas; identidade cos2x = 2cos²x − 1

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Geometria Plana — Lei dos Senos e Triângulo Inscrito

ITA 2021 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2022 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Texto-base:
Convenções: Consideramos o sistema de coordenadas cartesiano a menos que haja indicação contrária.
ℕ = {1, 2, 3, ...} : denota o conjunto dos números naturais.
ℝ : denota o conjunto dos números reais.
ℂ : denota o conjunto dos números complexos.
i : denota a unidade imaginária, i² = −1.
Mₙ(ℝ) : denota o conjunto das matrizes n × n de entradas reais.
AB (com barra superior) : denota o segmento de reta de extremidades nos pontos A e B.
AÔB : denota o ângulo formado pelas semi-retas OA e OB (com seta superior), com vértice no ponto O.
m(AB) (AB com barra superior) : denota o comprimento do segmento AB.

Seja T um triângulo de vértices A, B e C com m(AB) = 2√5 e m(BC) = 6. Sabendo que AB̂C é agudo e T é inscritível em uma circunferência de raio R = 5, podemos afirmar que:
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Lei dos cossenos combinada com a lei dos senos dá AC = 4√5/5.

Pela lei dos senos, AC = 2R·sen B = 10 sen B. Pela lei dos cossenos, AC² = 20 + 36 − 24√5 cos B. Igualando, 25cos²B − 6√5 cos B − 11 = 0, e a raiz positiva (B agudo) é cos B = 11√5/25. Daí sen B = 2√5/25 e AC = 10·2√5/25 = 4√5/5.

Análise das alternativas

As demais alternativas não satisfazem a relação AC = 10 sen B com B agudo. A raiz negativa de cos B corresponderia a ângulo obtuso, o que foi excluído pelo enunciado.

Referência: Lei dos senos e lei dos cossenos

Resolução comentada do VaiConcursos.

Química Soluções — Soluções Ideais e Forças Intermoleculares

ITA 2021 Médio

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Gabarito disponível

Considere os seguintes pares de substâncias líquidas a 25 °C:
I. Água e metanol.
II. Acetona e dissulfeto de carbono.
III. Acetona e clorofórmio.
IV. n-hexano e n-heptano.
V. Metanol e etanol.
Assinale a alternativa que apresenta os pares de substâncias que formam soluções consideradas ideais.
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Soluções ideais exigem interações intermoleculares semelhantes entre os componentes: n-hexano/n-heptano e metanol/etanol.

Uma solução é ideal quando as interações A–B são semelhantes às A–A e B–B. Isso ocorre com substâncias quimicamente muito parecidas, como n-hexano e n-heptano (apolares) e metanol e etanol (álcoois), que dão a alternativa D.

Análise das alternativas

I) Água e metanol têm desvio da idealidade (contração de volume e efeitos de entalpia). II) Acetona (polar) e CS2 (apolar) formam interações A–B mais fracas, com desvio positivo. III) Acetona e clorofórmio formam ligação de hidrogênio, com desvio negativo. Logo, as alternativas A, B, C e E, que incluem I, II ou III, estão erradas. IV e V são ideais, e D está correta.

Referência: Lei de Raoult; soluções ideais

Resolução comentada do VaiConcursos.

Química Ligação Iônica — Energia Reticular

ITA 2021 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2022 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Sobre a energia reticular, assinale a alternativa ERRADA.
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Resolução comentada

A energia reticular depende da estrutura cristalina; mudar a estrutura a altera.

A energia reticular é a energia liberada quando íons gasosos formam o retículo cristalino. Ela depende das cargas, das distâncias interiônicas e do arranjo geométrico, que determina a constante de Madelung. Por isso, um sólido que muda de estrutura cristalina muda também sua energia reticular, e a alternativa D é a errada.

Análise das alternativas

A) Correta: é a definição de energia reticular. B) Correta: o ciclo de Born-Haber permite determiná-la. C) Correta: ela cresce com as cargas e diminui com a distância (Coulomb). E) Correta: o valor resulta do balanço entre as atrações e as repulsões eletrostáticas. D) Errada: a mudança de estrutura altera o arranjo dos íons e, portanto, a energia.

Referência: Ligação iônica; ciclo de Born-Haber; energia reticular

Resolução comentada do VaiConcursos.

Química Radioatividade — Meia-Vida

ITA 2021 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2022 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

O tempo de meia vida do ²³¹Pa é 3,25 × 10⁴ anos. Assinale a alternativa que apresenta a massa restante (em dg) de uma amostra inicial de 376,15 dg, após 3,25 × 10⁵ anos.
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Resolução comentada

Decaimento radioativo por meias-vidas.

O número de meias-vidas é 3,25·10⁵ / 3,25·10⁴ = 10. A massa final é 376,15 / 2¹⁰ = 376,15/1024 ≈ 0,37 dg.

Análise das alternativas

A) 0,19 corresponde a 11 meias-vidas. C) 1,88 corresponde a cerca de 8 meias-vidas. D) 3,76 corresponde a cerca de 7 meias-vidas. E) 7,52 corresponde a cerca de 6 meias-vidas. B) Correta.

Referência: Radioatividade – meia-vida

Resolução comentada do VaiConcursos.

Química Bioquímica — Aminoácidos e Proteínas

ITA 2021 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2022 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Considere as seguintes afirmações sobre os aminoácidos:
I. Os aminoácidos são pequenas moléculas com propriedades bioquímicas únicas determinadas por seus grupos funcionais.
II. Os aminoácidos em pH fisiológico (~7,4) apresentam os grupamentos amina protonados, enquanto os grupos carboxílicos assumem sua forma de base conjugada.
III. Os aminoácidos podem se polimerizar por meio de reações de adição para formar as ligações peptídicas (CO-NH).
IV. As variações no comprimento e sequência de aminoácidos de polipeptídios são características que contribuem para a diversidade na forma e nas funções biológicas das proteínas.
V. Todos os aminoácidos obtidos de polipeptídios são opticamente ativos, isto é, eles desviam o plano da luz polarizada.
Assinale a alternativa que apresenta as afirmações CORRETAS.
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Resolução comentada

Aminoácidos e proteínas.

I, II e IV estão corretas. Em pH ~7,4 o aminoácido está como zwitterion (NH₃⁺ e COO⁻). III é errada: a ligação peptídica se forma por condensação (com perda de água), não por adição. V é errada: a glicina não tem carbono quiral e não é opticamente ativa.

Análise das alternativas

B) Inclui V, que é falsa. C e D incluem III, que é falsa. E) Inclui III e V, falsas. A) Correta.

Referência: Bioquímica – aminoácidos

Resolução comentada do VaiConcursos.

Química Propriedades Coligativas — Ebulioscopia

ITA 2021 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2022 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Questão anulada

Texto-base:
Constantes
Constante de Avogadro (N_A) = 6,02 × 10²³ mol⁻¹
Constante de Faraday (F) = 9,65 × 10⁴ C·mol⁻¹ = 9,65 ×10⁴ A·s·mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ J·V⁻¹·mol⁻¹
Carga elementar = 1,60 × 10⁻¹⁹ C
Constante dos gases (R) = 8,21 × 10⁻² atm·L·K⁻¹·mol⁻¹ = 8,31 J·K⁻¹·mol⁻¹ = 1,98 cal·K⁻¹·mol⁻¹
Constante de Planck (h) = 6,63 × 10⁻³⁴ J·s
Velocidade da luz no vácuo = 3,0 × 10⁸ m·s⁻¹
Número de Euler (e) = 2,72

Definições
Pressão: 1 atm = 760 mmHg = 1,01325 × 10⁵ N·m⁻² = 1,01325 bar
Energia: 1 J = 1 N·m = 1 kg·m²·s⁻² = 6,24 × 10¹⁸ eV
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 °C e 1 atm
Condições ambientes: 25 °C e 1 atm
Condições padrão: 1 bar; concentração das soluções = 1 mol·L⁻¹ (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (ℓ) = líquido. (g) = gás. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias.
u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie química X em mol·L⁻¹
ln X = 2,3 log X
EPH = eletrodo padrão de hidrogênio

Massas Molares (Elemento Químico — Número Atômico — Massa Molar em g·mol⁻¹)
H — 1 — 1,01
B — 5 — 10,81
C — 6 — 12,01
N — 7 — 14,01
O — 8 — 16,00
F — 9 — 19,00
Na — 11 — 22,99
Mg — 12 — 24,30
P — 15 — 30,97
S — 16 — 32,06
Cl — 17 — 35,45
K — 19 — 39,10
Ca — 20 — 40,08
Mn — 25 — 54,94
Br — 35 — 79,90
Ag — 47 — 107,87
I — 53 — 126,90
Hg — 80 — 200,59
Pb — 82 — 207,19
Pa — 91 — 231,04

A ebulioscopia pode ser um método útil para a identificação de solutos desconhecidos. Uma solução foi preparada dissolvendo-se 9 g de um soluto desconhecido em 100 g de água, cuja constante ebulioscópica (Kₑ) é igual a 0,5 °C·mol·kg⁻¹. Verificou-se que o ponto de ebulição normal da solução resultante é igual a 100,25 °C. Com base nesse resultado, assinale a alternativa que apresenta a possível identidade do soluto utilizado na preparação da solução.
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