Matemática, perguntado por Usuário anônimo, 1 ano atrás

O restante quando o determinante da matriz

\begin{pmatrix}\ \ {2014}^{2014} & {2015}^{2015} & {2016}^{2016} \\ {2017}^{2017} & {2018}^{2018} & {2019}^{2019} \\ {2020}^{2020} & {2021}^{2021} & {2022}^{2022} \ \end{pmatrix}

é dividido por 5 é:

( Gabarito: 4 )

#Cálculo e explicação

Soluções para a tarefa

Respondido por robertocarlos5otivr9
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\left(\begin{array}{ccc}2014^{2014}&2015^{2015}&2016^{2016}\\2017^{2017}&2018^{2018}&2019^{2019}\\2020^{2020}&2021^{2021}&2022^{2022}\end{array}\right)

Pela Regra de Sarrus:

\text{Det}=\left|\begin{array}{ccc}2014^{2014}&2015^{2015}&2016^{2016}\\2017^{2017}&2018^{2018}&2019^{2019}\\2020^{2020}&2021^{2021}&2022^{2022}\end{array}\right|\begin{array}{cc}2014^{2014}&2015^{2015}\\2017^{2017}&2018^{2018}\\2020^{2020}&2021^{2021}\end{array}\right|

\bullet~\text{Diagonais}~\text{principais}

2014^{2014}\cdot2018^{2018}\cdot2022^{2022}+2015^{2015}\cdot2019^{2019}\cdot2020^{2020}+\\2016^{2016}\cdot2017^{2017}\cdot2021^{2021}

As congruências de mesmo módulo somam-se e subtraem-se membro a membro tal qual as igualdades. Desse modo, vamos determinar o resto de cada uma dessas parcelas na divisão por 5 e depois somá-los.

Pelo Pequeno Teorema de Fermat, a^{p-1}\equiv1\pmod{p} se p é primo e a é um inteiro não divisível por p

\star~~2014^{2014}\cdot2018^{2018}\cdot2022^{2022}

Note que 2014\equiv4\pmod{5}. Assim, 2014^{2014}\equiv4^{2014}\pmod{5}

Pelo Pequeno Teorema de Fermat, 4^{4}\equiv1\pmod{5}. Como 2014=4\cdot503+2, temos que:

4^{2014}\equiv(4^{4})^{503}\cdot4^{2}\equiv1^{503}\cdot16\equiv1\cdot16\equiv1\pmod{5}. Logo, 2014^{2014}\equiv1\pmod{5}

Analogamente, temos que 2018\equiv3\pmod{5}. Desse modo, 2018^{2018}\equiv3^{2018}\pmod{5}

O Pequeno Teorema de Fermat nos garante que 3^{4}\equiv1\pmod{5}. Note que 2018=4\cdot504+2

Assim, 3^{2018}\equiv(3^{4})^{504}\cdot3^{2}\equiv1^{504}\cdot9\equiv1\cdot9\equiv4\pmod{5}

Portanto, 2018^{2018}\equiv4\pmod{5}

Temos que 2022\equiv2\pmod{5}, então 2022^{2022}\equiv2^{2022}\pmod{5}

Pelo Pequeno Teorema de Fermat, 2^{4}\equiv1\pmod{5}. Veja que 2022=4\cdot505+2

Desta maneira, 2^{2022}\equiv(2^{4})^{505}\cdot2^{2}\equiv1^{505}\cdot4\equiv1\cdot4\equiv4\pmod{5}

Assim, 2022^{2022}\equiv4\pmod{5}

Logo, 2014^{2014}\cdot2018^{2018}\cdot2022^{2022}\equiv1\cdot4\cdot4\equiv16\equiv1\pmod{5}

\star~~2015^{2015}\cdot2019^{2019}\cdot2020^{2020}

Como 2015\equiv0\pmod{5}, temos que 2015^{2015}\equiv0^{2015}\equiv0\pmod{5}

Analogamente, 2020\equiv0\pmod{5} e, por consequência, 2020^{2020}\equiv0^{2020}\equiv0\pmod{5}

Observe que 2019\equiv4\pmod{5}, de modo que 2019^{2019}\equiv4^{2019}\pmod{5}

Pelo Pequeno Teorema de Fermat, 4^{4}\equiv1\pmod{5}. Como 2019=4\cdot504+3, temos que:

4^{2019}\equiv(4^{4})^{504}\cdot4^{3}\equiv1^{504}\cdot64\equiv1\cdot64\equiv4\pmod{5}

Assim, 2019^{2019}\equiv4\pmod{5}

Logo, 2015^{2015}\cdot2019^{2019}\cdot2020^{2020}\equiv0\cdot4\cdot0\equiv0\pmod{5}

\star~~2016^{2016}\cdot2017^{2017}\cdot2021^{2021}

Como 2016\equiv1\pmod{5}, segue que 2016^{2016}\equiv1^{2016}\equiv1\pmod{5}

Analogamente, 2021\equiv1\pmod{5}. Então, 2021^{2021}\equiv1^{2021}\equiv1\pmod{5}

Note que 2017\equiv2\pmod{5}. Desse modo, 2017^{2017}\equiv2^{2017}\pmod{5}

O Pequeno Teorema de Fermat nos garante que 2^{4}\equiv1\pmod{5}. Veja que 2017=4\cdot504+1

Desta maneira, 2^{2017}\equiv(2^{4})^{504}\cdot2^{1}\equiv1^{504}\cdot2\equiv1\cdot2\equiv2\pmod{5}

Logo, 2017^{2017}\equiv2\pmod{5}

Portanto, 2016^{2016}\cdot2017^{2017}\cdot2021^{2021}\equiv1\cdot2\cdot1\equiv2\pmod{5}

\bullet~\text{Diagonais}~\text{secund}\acute{\text{a}}\text{rias}

2016^{2016}\cdot2018^{2018}\cdot2020^{2020}+2014^{2014}\cdot2019^{2019}\cdot2021^{2021}+\\2015^{2015}\cdot2017^{2017}\cdot2022^{2022}

Sabemos que:

2014^{2014}\equiv1\pmod{5}~~~~~~~~~~~~~~~2019^{2019}\equiv4\pmod{5}~\\2015^{2015}\equiv0\pmod{5}~~~~~~~~~~~~~~~2020^{2020}\equiv0\pmod{5}~\\2016^{2016}\equiv1\pmod{5}~~~~~~~~~~~~~~~2021^{2021}\equiv1\pmod{5}~\\2017^{2017}\equiv2\pmod{5}~~~~~~~~~~~~~~~2022^{2022}\equiv4\pmod{5}~\\2018^{2018}\equiv4\pmod{5}

Assim, podemos afirmar que:

\star~~2016^{2016}\cdot2018^{2018}\cdot2020^{2020}\equiv1\cdot4\cdot0\equiv0\pmod{5}

\star~~2014^{2014}\cdot2019^{2019}\cdot2021^{2021}\equiv1\cdot4\cdot1\equiv4\pmod{5}

\star~~2015^{2015}\cdot2017^{2017}\cdot2022^{2022}\equiv0\cdot2\cdot4\equiv0\pmod{5}

Logo:

\text{Det}\equiv1+0+2-0-4-0\equiv-1\equiv5-1\equiv4\pmod{5}

Portanto, o resto da divisão é 4

Usuário anônimo: Muito bom.. Obrigada!! :)
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