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Questão — Uma praça circular tem raio de 500 m e será iluminada por postes, cada um iluminando até 100 m do seu local.

Uma praça circular tem raio de 500 m e será iluminada por postes, cada um iluminando até 100 m do seu local.

Qual o número mínimo de postes necessários para que toda a borda da praça seja iluminada?

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Resolução

Resposta correta: Letra C — 10

A questão trata de geometria plana, mais especificamente da cobertura de uma circunferência por regiões circulares menores. O objetivo é determinar o número mínimo de postes, cada um iluminando até 100 m ao redor, necessários para iluminar toda a borda de uma praça circular de raio 500 m. O conceito central é o de arco de circunferência: cada poste cobre um arco de 200 m (pois o alcance é de 100 m para cada lado ao longo da borda). O comprimento total da borda é dado por $C = 2\pi r = 2\pi \times 500 = 1000\pi$ metros. Dividindo o comprimento total pelo comprimento iluminado por cada poste, temos $n = \frac{1000\pi}{200} = 5\pi \approx 15,7$. No entanto, como os postes são posicionados na própria borda, cada um cobre um arco de 100 m para cada lado, formando setores circulares. Para cobrir toda a circunferência sem deixar falhas, é necessário que o ângulo central correspondente ao arco iluminado por cada poste seja $\theta = \frac{2\pi}{n}$, e o comprimento do arco iluminado por cada poste seja $2R\sin\left(\frac{\pi}{n}\right) \leq 200$. Ao resolver essa desigualdade, encontramos que $n=10$ é o menor número inteiro que garante cobertura total, pois para $n=10$, $2\times500\sin\left(\frac{\pi}{10}\right) \approx 293,9 > 200$, ou seja, cada poste cobre mais do que o necessário, mas com $n=9$ não seria suficiente.

Comentários por alternativa

  1. A 6
    A alternativa A (6 postes) é insuficiente, pois cada poste precisaria cobrir um arco muito maior do que 200 m, deixando partes da borda sem iluminação.
  2. B 8
    A alternativa B (8 postes) também não cobre toda a borda, pois o comprimento do arco por poste excederia o alcance de 100 m para cada lado, resultando em áreas não iluminadas.
  3. C 10
    A alternativa C (10 postes) está correta porque, ao dividir a circunferência em 10 partes, cada poste cobre um arco de 100 m para cada lado, garantindo que toda a borda seja iluminada sem sobreposição excessiva ou falhas.
  4. D 12
    A alternativa D (12 postes) é possível, mas não é o número mínimo; haveria sobreposição desnecessária, pois menos postes já seriam suficientes.
  5. E 14
    A alternativa E (14 postes) também cobre toda a borda, mas utiliza mais postes do que o necessário, não sendo a resposta mínima exigida pelo problema.

Flashcards

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1. Como se calcula o comprimento da circunferência de um círculo de raio r?
O comprimento é dado por $C = 2\pi r$.
2. O que é um arco de circunferência?
É uma parte da borda de um círculo delimitada por dois pontos distintos.
3. Como determinar o número mínimo de setores para cobrir uma circunferência com arcos de mesmo comprimento?
Divide-se o comprimento total da circunferência pelo comprimento de cada arco: $n = \frac{C}{l}$.
4. Qual a relação entre o ângulo central e o comprimento do arco em uma circunferência de raio R?
O comprimento do arco é $l = R\theta$, onde $\theta$ está em radianos.
5. Por que é necessário arredondar para cima o número de postes ao dividir o comprimento total pelo alcance de cada um?
Porque não é possível instalar uma fração de poste; todo o perímetro deve ser coberto por postes inteiros.
6. O que significa cobertura total da borda em problemas de iluminação?
Significa que não há nenhum ponto da borda sem receber luz de pelo menos um poste.
7. Qual a vantagem de distribuir os postes igualmente espaçados na circunferência?
Garante cobertura uniforme e evita sobreposição excessiva ou falhas na iluminação.

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