.Desafio: [tex]\alpha = \beta ?[/tex]

Problema
(Indicado a partir do 9º ano do E. F.)


Considere os números

[tex]\qquad \alpha=\sqrt{13}+\sqrt{10+2\sqrt{13}}[/tex]
e
[tex]\qquad \beta=\sqrt{5+2\sqrt{3}}+\sqrt{18-2\sqrt{3}+2\sqrt{65-26\sqrt{3}}}[/tex] .

Mostre que [tex]\alpha=\beta[/tex].

Solução


  • Inicialmente, observe que

    [tex]\qquad\qquad\beta=\sqrt{5+2\sqrt{3}}+\sqrt{18-2\sqrt{3}+2\sqrt{65-26\sqrt{3}}}[/tex]

    [tex]\qquad\qquad\beta=\sqrt{5+2\sqrt{3}}+\sqrt{18-2\sqrt{3}+2\sqrt{13}\sqrt{5-2\sqrt{3}}}[/tex]

    [tex]\qquad\qquad\beta=\sqrt{5+2\sqrt{3}}+\sqrt{\left(\sqrt{13}+\sqrt{5-2\sqrt{3}}\right)^2}[/tex]

    [tex]\qquad\qquad\boxed{\beta=\sqrt{5+2\sqrt{3}}+\sqrt{13}+\sqrt{5-2\sqrt{3}}}[/tex].

  • Agora, seja [tex]\boxed{x=\sqrt{5+2\sqrt{3}}+\sqrt{5-2\sqrt{3}}}[/tex].
    Assim:
    [tex]\qquad\qquad x^2=5+2\sqrt{3}+2\sqrt{5+2\sqrt{3}}\sqrt{5-2\sqrt{3}}+5-2\sqrt{3}[/tex]

    [tex]\qquad\qquad x^2=10+2\sqrt{25-12} [/tex]

    [tex]\qquad\qquad x^2=10+2\sqrt{13} [/tex]

    [tex]\qquad\qquad x=\pm\sqrt{10+2\sqrt{13}}. [/tex]

    Como [tex]x\gt 0[/tex], então [tex] \boxed{x=\sqrt{10+2\sqrt{13}}}[/tex].

Portanto, pelo exposto,

[tex]\qquad \qquad \alpha=\sqrt{13}+\sqrt{10+2\sqrt{13}}[/tex]

[tex]\qquad \qquad \alpha=\sqrt{13}+x[/tex]

[tex]\qquad \qquad \alpha=\sqrt{13}+\left[\sqrt{5+2\sqrt{3}}+\sqrt{5-2\sqrt{3}}\right][/tex]

[tex]\qquad \qquad \alpha=\sqrt{5+2\sqrt{3}}+\sqrt{13}+\sqrt{5-2\sqrt{3}}[/tex]

[tex]\qquad\qquad\alpha=\beta[/tex].


Solução elaborada pelos Moderadores do Blog.

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