Questão 144 do ENEM 2019Matemática

ENEM 2019MatemáticaPPL

Um jardineiro cultiva plantas ornamentais e as coloca à venda quando estas atingem 30 centímetros de altura. Esse jardineiro estudou o crescimento de suas plantas, em função do tempo, e deduziu uma fórmula que calcula a altura em função do tempo, a partir do momento em que a planta brota do solo até o momento em que ela atinge sua altura máxima de 40 centímetros. A fórmula é $h = 5 \cdot \log_{2}(t + 1)$, em que $t$ é o tempo contado em dia e $h$, a altura da planta em centímetro.

A partir do momento em que uma dessas plantas é colocada à venda, em quanto tempo, em dia, ela alcançará sua altura máxima?
A
63
B
96
C
128
192
Resposta correta
E
255
Gabarito oficial: alternativa D

Resolução comentada

Para resolver essa questão, precisamos determinar dois momentos distintos na vida da planta: o momento em que ela é colocada à venda e o momento em que atinge sua altura máxima. O problema nos pede o tempo decorrido entre esses dois eventos.

A fórmula que relaciona a altura hh (em centímetros) com o tempo tt (em dias) é dada por: h=5log2(t+1)h = 5 \cdot \log_{2}(t + 1)

Primeiro, vamos calcular o tempo t1t_1 em que a planta atinge 30 cm30\text{ cm} e é colocada à venda. Substituindo h=30h = 30 na equação: 30=5log2(t1+1)30 = 5 \cdot \log_{2}(t_1 + 1)

Dividindo ambos os lados por 55: 6=log2(t1+1)6 = \log_{2}(t_1 + 1)

Pela definição de logaritmo, sabemos que logb(a)=x    bx=a\log_b(a) = x \iff b^x = a. Aplicando isso, temos: 26=t1+12^6 = t_1 + 1 64=t1+164 = t_1 + 1 t1=641=63 diast_1 = 64 - 1 = 63\text{ dias}

Agora, vamos calcular o tempo t2t_2 em que a planta atinge sua altura máxima de 40 cm40\text{ cm}. Substituindo h=40h = 40 na equação: 40=5log2(t2+1)40 = 5 \cdot \log_{2}(t_2 + 1)

Dividindo ambos os lados por 55: 8=log2(t2+1)8 = \log_{2}(t_2 + 1)

Novamente, aplicando a definição de logaritmo: 28=t2+12^8 = t_2 + 1 256=t2+1256 = t_2 + 1 t2=2561=255 diast_2 = 256 - 1 = 255\text{ dias}

O comando da questão pede o tempo necessário para a planta alcançar a altura máxima a partir do momento em que é colocada à venda. Isso significa que devemos calcular a diferença entre t2t_2 e t1t_1: Δt=t2t1\Delta t = t_2 - t_1 Δt=25563=192 dias\Delta t = 255 - 63 = 192\text{ dias}

Portanto, a planta levará 192192 dias para atingir sua altura máxima após ser colocada à venda.

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Fonte: prova oficial do ENEM 2019 (INEP). Resolução comentada pela equipe do Alvo ENEM.