Um certo e interessante e-mail de Ildo

Vejam um e-mail que recebi de um grande brasileiro deste imenso Brasil:

Olá, Caro professor,

Sou muito grato à tua louvável inspiração em criar um site tão cheio de conteúdo e possibilidades. Por meio desta possibilidade criada, venho a ti, muito reverentemente pedir ajuda em esclarecer-me em relação a uma questão que vem me deixando impaciente.

Eis a questão:


"Com os algarismos x, y e z, formam-se os números de dois algarismos: xy e yx, cuja soma é o número de três algarismos zxz. Quanto valem x, y e z?"

Desde já agradeço ao emérito professor pela ajuda e se possível pela breve instrução com relação a esta e outras similares questões serão bem vindas.

Um abraço, ... Ildo.

SOLUÇÃO:

Ildo: inicialmente quero agradecer-lhe pela visita e elogio ao site Matemática do científico e do vestibular.

Entretanto, recomendo enfaticamente uma visita a
este arquivo ,  para revisar o que significa valor posicional de um algarismo, premissa básica para entender a solução apresentada a seguir.

A solução deste problema pode ser iniciada considerando-se que:

1) o número (xy) pode ser expresso como 10x + y
2) o número (yx) pode ser expresso como 10y + x
3) o número (zxz) pode ser expresso como 100z + 10x + z .

Exemplos:

35 = 10.3 + 5
53 = 10.5 + 3
303 = 100.3 + 10.0 + 3
etc

Então, como é dito no enunciado que a soma dos números (xy) e (yx) resulta em (zxz), com base nos argumentos anteriores, é lícito escrever:

(xy) + (yx) = (zxz)
[10x + y] + [10y + x] = [100z +10x +z]

Reduzindo os termos semelhantes, fica:

11x + 11y = 101z + 10x
x + 11y = 101z
(x + 10y) + y = 100z + z
(10y + x)
+ y = 100z + z

Ocorre que 10y + x = (yx) e 100z + z = 100z + 0z + z = (z0z)

Logo,
(yx) + y = (z0z)

Como x, y e z assumem valores de 1 a 9, a única combinação possível é 92 + 9 = 101 e, portanto, 
x = 2, y = 9 e z = 1.

Observe que no enunciado é dito: "Com os algarismos x, y e z, formam-se os números de dois algarismos: xy e yx, cuja soma é o número de três algarismos zxz. Quanto valem x, y e z?"

Portanto, a condição (xy) + (yx) = (zxz) é verificada, pois para x=2, y=9 e z=1 teremos, substituindo: 
29 + 92 = 121, o que confirma a solução encontrada.

Nota: recebi e-mail de outro visitante [Alexsandro S...], perguntando-me sobre a unicidade da solução encontrada ou seja: esta solução seria única? Para responder a este questionamento, vamos tecer as seguintes considerações adicionais:

Vimos acima que x + 11y = 101z , onde x, y e z são algarismos de 1 a 9. [Excluimos o zero pois neste caso (xy) e (yx) para x ou y nulos, o número não teria 2 algarismos, conforme exigido no enunciado.]

Então, de x + 11y = 101z, tiramos x = 101z - 11y e, como  1 x ≤ 9 poderemos escrever: 1 101z - 11y ≤ 9

Temos então as seguintes desigualdades:
101z - 11y ≤ 9  Þ  101z  ≤ 9 + 11y
101z - 11y ≥ 1  Þ  101z  ≥ 1 + 11y

Daí, poderemos escrever:

1 + 11y 101z ≤ 9 + 11y
Dividindo tudo por 101 (o que não altera a desigualdade, pois 101 é um número positivo), teremos:
(1 + 11y)/101 z ≤ (9 + 11y)/101

Considerando-se que x, y e z são números  naturais de 1 a 9, fazendo y variar de 1 a 9,  concluiremos que apenas para y = 9, teremos uma desigualdade válida para z, a saber: 0,9901    z  1,0693  o que nos leva a concluir que z = 1 (pois z tem que ser natural). Ora, se y = 9, z = 1 e como já sabemos que  x + 11y = 101z, decorre imediatamente, por mera substituição que x = 2. Portanto, a solução x = 2, y = 9 e z = 1, é única. Claro que esta forma que apresentei acima não é a única possível, mas, foi aquela que achei agora. Outros caminhos podem ser percorridos, mas, satisfiz-me com esta. Aceitamos de bom grado, sugestões.

Veja um problema similar clicando AQUI.

PS.: Como não recebi autorização para publicar o e-mail do gerador do enunciado da questão, refiro-me simplesmente a um brasileiro - O Ildo, o que nos parece não ferir susceptibilidades nem sensibilidades.

Paulo Marques, Feira de Santana - BA - 03 de julho de 2003 - editado em 01/10/2011.

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