3) Se (5² + 9²).(12² + 17²) for escrito sob a forma a² + b², com a e b números naturais, então quanto vale a + b?

Resolução:

Essa foi difícil. Agradeço a ajuda dos colegas da lista de discussão da Olimpíada Brasileira de Matemática.

Trabalhando com números complexos, sabemos que o módulo do produto de dois complexos ao quadrado é igual ao produto do quadrado de cada um. Seja z e w dois complexos, então temos:

|zw|² = |z|² . |w|²

Então considere os complexos:

z = 5 + 9i

w = 12 + 17i

E você terá:

|zw|² = |z|² . |w|²

|(5 + 9i).(12 + 17i)|² = |5 + 9i|² . |12 + 17i|²

|60 + 85i + 108i + 153i²|² = [raiz(5² + 9²)]² . [raiz(12² + 17²)]²

|60 + 193i – 153|² = (5² + 9²) . (12² + 17²)

|-93 + 193i|² = (5² + 9²) . (12² + 17²)

[raiz(93² + 193²)]² = (5² + 9²) . (12² + 17²)

93² + 193² = (5² + 9²) . (12² + 17²)

Então a + b = 93 + 193 = 286

Mas só que poderíamos escrever também de outra forma:

z = 9 + 5i

w = 12 + 17i

E você terá:

|zw|² = |z|² . |w|²

|(9 + 5i).(12 + 17i)|² = |9 + 5i|² . |12 + 17i|²

|108 + 153i + 60i + 85i²|² = [raiz(9² + 5²)]² . [raiz(12² + 17²)]²

|108 + 213i – 85|² = (5² + 9²) . (12² + 17²)

|23 + 213i|² = (5² + 9²) . (12² + 17²)

[raiz(23² + 213²)]² = (5² + 9²) . (12² + 17²)

23² + 213² = (5² + 9²) . (12² + 17²)

Então a + b = 23 + 213 = 236

Você poderia escrever w de outra forma também, mas aí cairíamos nas mesmas soluções.

Resposta: a + b = 286 ou a + b = 236.

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