2) Determine q de maneira que as raízes da equação sejam reais, desiguais e de sinais contrários, sendo a de maior módulo negativa: (q – 3).x² + (q – 2).x – q + 1 = 0

Resolução:

Se as raízes da equação são de sinais contrários, o produto delas será negativo. E sabemos que o produto das raízes de uma equação do segundo grau do tipo ax² + bx + c = 0 é c/a. Fazendo isso:

(-q + 1)/(q – 3) < 0

Agora para vermos quando esse quociente é menor que zero, temos que analisar os sinais do numerador e do denominador.

-q + 1 -> ++++++(1)—————–

q – 3 -> ——————-(3)++++++

E agora dividindo os sinais:

(-q + 1)/(q – 3) -> ——–(1)++++(3)——-

E temos dois intervalos possíveis para q:

q < 1 ou q > 3

A outra informação que o problema deu foi que a raiz de maior módulo é negativa, então a soma das raízes será negativa. Sabemos que a soma das raízes de uma equação do segundo grau é -b/a, então:

-(q – 2)/(q – 3) < 0

(2 – q)/(q – 3) < 0

Analisando os sinais de cada termo dessa fração teremos:

2 – q -> +++++(2)————–

q – 3 -> ————–(3)+++++

E fazendo o quociente:

(2 – q)/(q – 3) -> ——(2)+++(3)——

Então temos uma soma negativa das raízes se:

q < 2 ou q > 3

Além disso, o problema diz que as raízes têm que ser reais e distintas. Então o determinante tem que ser maior que zero. Então:

b² – 4ac > 0

(q – 2)² – 4.(q – 3).(-q + 1) > 0

q² – 4q + 4 – 4.(-q² + q + 3q – 3) > 0

q² – 4q + 4 + 4q² – 4q – 12q + 12 > 0

5q² – 20q + 16 > 0

Resolvendo essa inequação, encontramos as raízes da equação 5q² – 20q + 16 = 0, que são:

q1 = [10 – 2raiz(5)]/5

q2 = [10 + 2raiz(5)]/5

Como a função do segundo grau 5q² – 20q + 16 tem o coeficiente de x² maior que zero, seu gráfico é uma parábola com concavidade para cima, então teremos raízes reais quando:

q< [10 – 2raiz(5)]/5 ou q > [10 + 2raiz(5)]/5

Como a raiz de 5 é um número entre 2 e 2,5, temos que q1 é um número positivo e q2 é um número menor do que 3.

Agora juntando todas as informações sobre “q” que temos:

q < 1 ou q > 3

q < 2 ou q > 3

q< [10 – 2raiz(5)]/5 ou q > [10 + 2raiz(5)]/5

Qual o intervalo que satisfaz todas essas exigências? Vou colocar um asterisco onde temos uma resposta válida para cada intervalo, onde não tem ficará uma linha e faremos a intersecção de todos. Além disso, para facilitar, vou colocar q1 e q2 como sendo as raízes da última equação que encontramos (q1 = [10 – 2raiz(5)]/5, q2 = [10 + 2raiz(5)]/5):

***(1)__________(3)*******

*******(2)______(3)*******

****(q1)_____(q2)*******

Juntando tudo, vemos que temos asteriscos nos seguintes intervalos:

***(1)__________(3)*****

q < 1 ou q > 3

Resposta: S = {q pertence aos reais | q < 1 ou q > 3}

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