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Questão 4

IME 2017
Matemática

(IME - 2017/2018 - 1ª FASE)

Seja f(x) uma função definida no conjunto dos números reais, de forma que f(1) = 5 e para qualquer x pertencente aos números reais f(x+4) ≥ f(x) + 4 e f(x+1) ≤ f(x) + 1.

Se g(x) = f(x) + 2 - x,  o valor de g(2017) é:

A

2

B

6

C

13

D

2.021

E

2.023

Gabarito:

6



Resolução:

Sabemos que f(x)leq f(x+4)-4. Então, f(x-4)leq f(x)-4f(x-8)leq f(x-4)-4, e assim vai. Como queremos conhecer f(2017), então:

f(2013)leq f(2017)-4

f(2009)leq f(2013)-4

f(2005)leq f(2009)-4

...

f(5)leq f(9)-4

f(1)leq f(5)-4

Somando tudo (soma telescópica):

=

f(1)leq f(2017)-4-4-4-...-4-4=f(2017)-ncdot4, onde n é o número de equações nesta soma telescópica. É fácil descobrir n, só subtrair 2013 por 1, dividir o resultado desta subtração por 4 e somar o resultado da divisão com 1: n=frac{2013-1}{4}+1=503+1=504. Daí, sendo f(1) = 5:

f(1)leq f(2017)-4-4-4-...-4-4=f(2017)-ncdot4Rightarrow\\ f(2017)geq f(1)+ncdot4=f(1)+504cdot4Rightarrow f(2017)geq2021

 

Agora vamos analisar a inequação f(x+1)leq f(x)+1 conforme o que foi feito anteriormente:

f(2017)leq f(2016)+1

f(2016)leq f(2015)+1

f(2015)leq f(2014)+1

...

f(2)leq f(1)+1

Somando tudo:

=

f(2017)leq f(1)+mcdot1, onde m é o número de inequações. É fácil ver que m=2016, então:

f(2017)leq f(1)+mcdot1=5+2016=2021Rightarrow f(2017)leq2021

 

Daí, como 2021leq f(2017)leq2021, então podemos afirmar que f(2017)=2021.

Com isto e sabendo que g(x)=f(x)+2-x, então:

g(2017)=f(2017)+2-2017=2021+2-2017=6.

Logo, g(2017) = 6.

 

A alternativa correta é, portanto, a Letra B.

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