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Questão 6

FUVEST 2017
Matemática

(FUVEST 2017 - 2 FASE)

Um analgésico é aplicado via intravenosa. Sua concentração no sangue, até atingir a concentração nula, varia com o tempo de acordo com a seguinte relação:

c(t) = 400 - klog_{3}(at + 1),

em que t é dado em horas e c(t) é dado em mg/L. As constantes a e k são positivas.

a) Qual é a concentração do analgésico no instante inicial t = 0?

b) Calcule as constantes a e k, sabendo que, no instante t = 2 , a concentração do analgésico no sangue é metade da concentração no instante inicial e que, no instante t = 8, a concentração do analgésico no sangue é nula.

Gabarito:

Resolução:

a)

Queremos a concentração quando t=0. Logo, basta substituir na expressão de c:

c(0)=400-kcdot log_3(a cdot0+1)

c(0)=400-kcdot log_3(1)

Como 3^0=1:

c(0)=400 : mg/L

____________________________________

b)

Para t=2:

c(2)= frac{c(0)}{2}Rightarrow c(2)=frac{400}{2}=200

Para t=8:

c(8)=0

Logo, temos duas equações para descobrir as duas constantes k e a:

Para c(2):

200=400-kcdot log_3(2a+1)

(1); kcdot log_3(2a+1)=200

Para c(8):

0=400-kcdot log_3(8a+1)

(2); kcdot log_3(8a+1)=400

Multiplicando a equação (1) por 2, podemos igualá-la à equação 2:

; 2kcdot log_3(2a+1)= kcdot log_3(8a+1)=400

Simplificando ambos os lados por k e aplicado a propriedade do log de tornar o multiplicador o expoente do logaritmando, temos:

log_3(2a+1)^2= log_3(8a+1)

(2a+1)^2= 8a+1

4a^2-4a=0

4a(a-1)=0

4a=0Rightarrow a=0

a-1=0 Rightarrow a=1

Como a=0 cancelaria a influência de t sobre o valor da expressão, consideramos somente a=1.

Substituímos esse resultado em alguma expressão para encontrar a constante k:

k cdot log_3(8a+1)=400

k cdot log_3(9)=400

Como 3^2=9:

k cdot2=400 Rightarrow k=200

Sendo assim, 

a=1

k=200

 

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