TERMINAL REFÚGIO-TEC
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> MANUAL DE SOBREVIVÊNCIA MATEMÁTICA: SISTEMAS LINEARES TRIDIMENSIONAIS

Na Zona Devastada, sobreviventes frequentemente enfrentam situações que envolvem múltiplas variáveis interdependentes: distribuição de recursos entre abrigos, coordenação de rotas de fuga tridimensionais, ou balanceamento de componentes para síntese de RemoveRad. Estes cenários exigem a resolução de sistemas de equações lineares a três incógnitas.

Um sistema linear 3×3 representa a interseção geométrica de três planos no espaço R³. Dependendo de suas posições relativas, podem ter: solução única (os três planos se encontram em um ponto), infinitas soluções (os planos se intersectam em uma reta ou são coincidentes), ou nenhuma solução (planos paralelos ou configuração inconsistente).

$$\begin{cases} a_1x + b_1y + c_1z = d_1 \\ a_2x + b_2y + c_2z = d_2 \\ a_3x + b_3y + c_3z = d_3 \end{cases}$$

As principais técnicas de resolução incluem: método da substituição (isolar uma variável e substituir nas demais equações), método da eliminação (eliminar variáveis através de operações elementares), e escalonamento de matrizes. Para sistemas homogêneos ($d_1 = d_2 = d_3 = 0$), sempre existe pelo menos a solução trivial $(0,0,0)$.

Distribuição de Suprimentos Básicos

O SUPERVISOR do Abrigo-101 precisa distribuir suprimentos entre três setores. Se $x$, $y$ e $z$ representam as quantidades para os setores A, B e C, resolva o sistema:

$$\begin{cases} x + y + z = 12 \\ 2x + y = 14 \\ x + z = 8 \end{cases}$$
Use o método da substituição. A terceira equação permite isolar facilmente $z = 8 - x$.
ACESSO NÍVEL: SUPERVISOR
  1. Da terceira equação: $z = 8 - x$
  2. Substituindo na primeira equação: $x + y + (8 - x) = 12 \Rightarrow y + 8 = 12 \Rightarrow y = 4$
  3. Substituindo $y = 4$ na segunda equação: $2x + 4 = 14 \Rightarrow 2x = 10 \Rightarrow x = 5$
  4. Calculando $z$: $z = 8 - 5 = 3$
Solução: $(x, y, z) = (5, 4, 3)$

Reflexão de Sobrevivência: O setor A recebe 5 unidades, B recebe 4 unidades e C recebe 3 unidades. Esta distribuição equilibrada garante que todos os setores tenham recursos suficientes para manter suas operações defensivas.

Síntese de RemoveRad Triplo

Para produzir RemoveRad eficiente, você precisa combinar três componentes químicos. As proporções seguem o sistema:

$$\begin{cases} x + 2y + z = 10 \\ 2x + y - z = 3 \\ x - y + 2z = 8 \end{cases}$$
Tente eliminar uma variável adicionando ou subtraindo equações estrategicamente.
ACESSO NÍVEL: SUPERVISOR
  1. Somando as equações (1) e (2): $(x + 2y + z) + (2x + y - z) = 10 + 3 \Rightarrow 3x + 3y = 13$
  2. Simplificando: $x + y = \frac{13}{3}$
  3. Somando as equações (2) e (3): $(2x + y - z) + (x - y + 2z) = 3 + 8 \Rightarrow 3x + z = 11$
  4. Da equação (1): $z = 10 - x - 2y$
  5. Substituindo em $3x + z = 11$: $3x + (10 - x - 2y) = 11 \Rightarrow 2x - 2y = 1 \Rightarrow x - y = \frac{1}{2}$
  6. Resolvendo o sistema $\begin{cases} x + y = \frac{13}{3} \\ x - y = \frac{1}{2} \end{cases}$: $2x = \frac{13}{3} + \frac{1}{2} = \frac{29}{6} \Rightarrow x = \frac{29}{12}$
  7. $y = \frac{13}{3} - \frac{29}{12} = \frac{23}{12}$
  8. $z = 10 - \frac{29}{12} - 2 \cdot \frac{23}{12} = \frac{45}{12} = \frac{15}{4}$
Solução: $(x, y, z) = \left(\frac{29}{12}, \frac{23}{12}, \frac{15}{4}\right)$

Reflexão de Sobrevivência: A precisão nestas proporções é crucial - uma dosagem incorreta pode transformar o RemoveRad em um veneno mortal. A matemática salva vidas na Zona Devastada.

Coordenadas do Bunker Perdido

Três torres de comunicação detectaram sinais de um bunker perdido. As coordenadas $(x, y, z)$ satisfazem:

$$\begin{cases} 3x - y + z = 7 \\ x + y + z = 9 \\ 2x + y - z = 1 \end{cases}$$
Note que somar a segunda e terceira equações elimina $z$ imediatamente.
ACESSO NÍVEL: SUPERVISOR
  1. Somando as equações (2) e (3): $(x + y + z) + (2x + y - z) = 9 + 1 \Rightarrow 3x + 2y = 10$
  2. Subtraindo a equação (3) da (2): $(x + y + z) - (2x + y - z) = 9 - 1 \Rightarrow -x + 2z = 8 \Rightarrow z = 4 + \frac{x}{2}$
  3. Substituindo na equação (2): $x + y + 4 + \frac{x}{2} = 9 \Rightarrow \frac{3x}{2} + y = 5 \Rightarrow y = 5 - \frac{3x}{2}$
  4. Substituindo na primeira equação: $3x - (5 - \frac{3x}{2}) + (4 + \frac{x}{2}) = 7$
  5. Simplificando: $3x - 5 + \frac{3x}{2} + 4 + \frac{x}{2} = 7 \Rightarrow 3x + 2x - 1 = 7 \Rightarrow 5x = 8 \Rightarrow x = \frac{8}{5}$
  6. $y = 5 - \frac{3 \cdot 8}{2 \cdot 5} = 5 - \frac{12}{5} = \frac{13}{5}$
  7. $z = 4 + \frac{8}{2 \cdot 5} = 4 + \frac{4}{5} = \frac{24}{5}$
Solução: $(x, y, z) = \left(\frac{8}{5}, \frac{13}{5}, \frac{24}{5}\right)$

Reflexão de Sobrevivência: As coordenadas exatas são vitais para localizar o bunker antes que outros grupos de saqueadores o encontrem. Cada segundo conta na Zona Devastada.

Balanceamento de Energia Nuclear

O reator do abrigo requer balanceamento de três núcleos de combustível. O sistema de controle indica:

$$\begin{cases} 2x + 3y - z = 4 \\ x - y + 2z = 6 \\ 4x + y + z = 14 \end{cases}$$
Use escalonamento: multiplique a segunda equação por 2 e some com a primeira para eliminar $x$.
ACESSO NÍVEL: SUPERVISOR
  1. Multiplicando a equação (2) por -2: $-2x + 2y - 4z = -12$
  2. Somando com a equação (1): $(2x + 3y - z) + (-2x + 2y - 4z) = 4 + (-12) \Rightarrow 5y - 5z = -8$
  3. Simplificando: $y - z = -\frac{8}{5}$ ... (4)
  4. Multiplicando a equação (2) por -4: $-4x + 4y - 8z = -24$
  5. Somando com a equação (3): $(4x + y + z) + (-4x + 4y - 8z) = 14 + (-24) \Rightarrow 5y - 7z = -10$ ... (5)
  6. Subtraindo (4) de (5): $(5y - 7z) - (5y - 5z) = -10 - (-8) \Rightarrow -2z = -2 \Rightarrow z = 1$
  7. Da equação (4): $y = z - \frac{8}{5} = 1 - \frac{8}{5} = -\frac{3}{5}$
  8. Da equação (2): $x = 6 + y - 2z = 6 - \frac{3}{5} - 2 = \frac{17}{5}$
Solução: $(x, y, z) = \left(\frac{17}{5}, -\frac{3}{5}, 1\right)$

Reflexão de Sobrevivência: O valor negativo de $y$ indica que o segundo núcleo deve ser removido parcialmente para estabilizar o reator. Um erro aqui causaria uma fusão catastrófica.

Rota de Fuga Tridimensional

Três mutantes bloquearam suas rotas de fuga. Para escapar pelo túnel subterrâneo, você deve encontrar o ponto de interseção das passagens:

$$\begin{cases} x + 2y - 3z = -1 \\ 3x - y + z = 8 \\ 2x + y - z = 5 \end{cases}$$
Observe que as equações (2) e (3) têm coeficientes de $y$ opostos. Some-as para eliminar $y$.
ACESSO NÍVEL: SUPERVISOR
  1. Somando as equações (2) e (3): $(3x - y + z) + (2x + y - z) = 8 + 5 \Rightarrow 5x = 13 \Rightarrow x = \frac{13}{5}$
  2. Multiplicando a equação (2) por 2: $6x - 2y + 2z = 16$
  3. Somando com a equação (1): $(x + 2y - 3z) + (6x - 2y + 2z) = -1 + 16 \Rightarrow 7x - z = 15$
  4. Substituindo $x = \frac{13}{5}$: $7 \cdot \frac{13}{5} - z = 15 \Rightarrow \frac{91}{5} - z = 15 \Rightarrow z = \frac{91}{5} - 15 = \frac{16}{5}$
  5. Da equação (3): $2 \cdot \frac{13}{5} + y - \frac{16}{5} = 5 \Rightarrow \frac{26}{5} + y - \frac{16}{5} = 5 \Rightarrow y + 2 = 5 \Rightarrow y = 3$
Solução: $(x, y, z) = \left(\frac{13}{5}, 3, \frac{16}{5}\right)$

Reflexão de Sobrevivência: Este ponto exato no espaço 3D representa sua única chance de escapar. Um erro de cálculo significaria ser capturado pelos mutantes - a precisão matemática é literalmente uma questão de vida ou morte.

Sistema de Defesa Automatizado

O sistema de defesa do abrigo possui três torres que devem ser calibradas simultaneamente. Os parâmetros $(x, y, z)$ devem satisfazer:

$$\begin{cases} 5x + 2y - z = 12 \\ x - 3y + 2z = -4 \\ 3x + y + z = 10 \end{cases}$$
Este sistema pode ser resolvido eficientemente usando eliminação de Gauss. Comece eliminando $x$ das equações (2) e (3).
ACESSO NÍVEL: SUPERVISOR
  1. Multiplicando a equação (2) por -5: $-5x + 15y - 10z = 20$
  2. Somando com a equação (1): $(5x + 2y - z) + (-5x + 15y - 10z) = 12 + 20 \Rightarrow 17y - 11z = 32$ ... (4)
  3. Multiplicando a equação (2) por -3: $-3x + 9y - 6z = 12$
  4. Somando com a equação (3): $(3x + y + z) + (-3x + 9y - 6z) = 10 + 12 \Rightarrow 10y - 5z = 22$ ... (5)
  5. Simplificando a equação (5): $2y - z = \frac{22}{5}$ ... (6)
  6. Da equação (6): $z = 2y - \frac{22}{5}$
  7. Substituindo na equação (4): $17y - 11(2y - \frac{22}{5}) = 32 \Rightarrow 17y - 22y + \frac{242}{5} = 32$
  8. $-5y = 32 - \frac{242}{5} = \frac{160 - 242}{5} = -\frac{82}{5} \Rightarrow y = \frac{82}{25}$
  9. $z = 2 \cdot \frac{82}{25} - \frac{22}{5} = \frac{164}{25} - \frac{110}{25} = \frac{54}{25}$
  10. Da equação (2): $x = -4 + 3y - 2z = -4 + 3 \cdot \frac{82}{25} - 2 \cdot \frac{54}{25} = -4 + \frac{246 - 108}{25} = -4 + \frac{138}{25} = \frac{38}{25}$
Solução: $(x, y, z) = \left(\frac{38}{25}, \frac{82}{25}, \frac{54}{25}\right)$

Reflexão de Sobrevivência: A calibração precisa das torres de defesa é essencial para repelir ataques coordenados. Cada parâmetro representa ângulos de tiro e potência - um sistema mal calibrado deixaria o abrigo vulnerável.

Análise de Sistema Impossível

O computador central reporta uma anomalia nos dados de três sensores de radiação. Analise este sistema e determine sua natureza:

$$\begin{cases} x + y + z = 6 \\ 2x + 2y + 2z = 10 \\ x - y + z = 4 \end{cases}$$
Compare as duas primeiras equações cuidadosamente. O que acontece quando você multiplica a primeira equação por 2?
ACESSO NÍVEL: SUPERVISOR
  1. Multiplicando a primeira equação por 2: $2x + 2y + 2z = 12$
  2. Comparando com a segunda equação: $2x + 2y + 2z = 10$
  3. Temos uma contradição: $12 \neq 10$
  4. As duas primeiras equações são inconsistentes
  5. Portanto, o sistema não possui solução
Conclusão: Sistema impossível (inconsistente)

Reflexão de Sobrevivência: A inconsistência nos dados dos sensores indica falha em pelo menos um equipamento. Na Zona Devastada, sensores defeituosos podem levar grupos inteiros para armadilhas mortais - sempre verificar a consistência matemática dos dados antes de tomar decisões críticas.

Sistema com Infinitas Soluções

Três grupos de escavadores relataram descobertas em diferentes coordenadas, mas os dados parecem relacionados. Analise o sistema:

$$\begin{cases} x + 2y - z = 3 \\ 2x + 4y - 2z = 6 \\ -x - 2y + z = -3 \end{cases}$$
Observe as relações entre os coeficientes das equações. A segunda equação é múltipla da primeira?
ACESSO NÍVEL: SUPERVISOR
  1. Observando a segunda equação: todos os coeficientes são o dobro da primeira equação
  2. Segunda equação: $2(x + 2y - z) = 2 \cdot 3 \Rightarrow 2x + 4y - 2z = 6$ ✓
  3. Terceira equação: todos os coeficientes são opostos da primeira equação
  4. Terceira equação: $-(x + 2y - z) = -3 \Rightarrow -x - 2y + z = -3$ ✓
  5. As três equações são equivalentes à primeira: $x + 2y - z = 3$
  6. Escolhendo parâmetros: $y = t$ e $z = s$
  7. Da primeira equação: $x = 3 - 2t + s$
Solução geral: $(x, y, z) = (3 - 2t + s, t, s)$, onde $t, s \in \mathbb{R}$

Reflexão de Sobrevivência: As infinitas soluções indicam que os três grupos estão na verdade explorando a mesma região em pontos diferentes. Esta redundância pode ser aproveitada para cobrir mais área ou como backup em caso de ataque a um dos grupos.

Interpretação Geométrica dos Planos

Três barreiras de força protetoras formam planos no espaço. Determine onde elas se intersectam e classifique geometricamente o sistema:

$$\begin{cases} 2x + y - z = 4 \\ x - y + 2z = 1 \\ 3x + 2y - 4z = 7 \end{cases}$$
Após resolver o sistema, interprete o resultado: uma solução única representa um ponto de interseção, infinitas soluções indicam interseção em uma reta, e nenhuma solução significa planos que não se encontram.
ACESSO NÍVEL: SUPERVISOR
  1. Somando as duas primeiras equações: $(2x + y - z) + (x - y + 2z) = 4 + 1 \Rightarrow 3x + z = 5$ ... (4)
  2. Multiplicando a segunda equação por 2: $2x - 2y + 4z = 2$
  3. Somando com a primeira: $(2x + y - z) + (2x - 2y + 4z) = 4 + 2 \Rightarrow 4x - y + 3z = 6$ ... (5)
  4. Da equação (4): $z = 5 - 3x$
  5. Substituindo na equação (5): $4x - y + 3(5 - 3x) = 6 \Rightarrow 4x - y + 15 - 9x = 6 \Rightarrow -5x - y = -9 \Rightarrow y = 9 - 5x$
  6. Verificando na terceira equação: $3x + 2(9 - 5x) - 4(5 - 3x) = 3x + 18 - 10x - 20 + 12x = 5x - 2$
  7. Para que seja igual a 7: $5x - 2 = 7 \Rightarrow x = \frac{9}{5}$
  8. $y = 9 - 5 \cdot \frac{9}{5} = 9 - 9 = 0$
  9. $z = 5 - 3 \cdot \frac{9}{5} = 5 - \frac{27}{5} = -\frac{2}{5}$
Solução: $(x, y, z) = \left(\frac{9}{5}, 0, -\frac{2}{5}\right)$

Reflexão de Sobrevivência: Os três planos de força se intersectam em um único ponto crítico. Este ponto representa a única vulnerabilidade no sistema de defesa - deve ser protegido a todo custo, pois sua falha comprometeria todas as três barreiras simultaneamente.

Otimização de Recursos Críticos

Durante um cerco prolongado, você deve otimizar o uso de três recursos vitais: energia, água e munição. As relações de consumo são complexas:

$$\begin{cases} 3x + 2y - 4z = 10 \\ x - 3y + 5z = -8 \\ 2x + y - 3z = 6 \end{cases}$$
ACESSO NÍVEL: SUPERVISOR
  1. Multiplicando a segunda equação por -3: $-3x + 9y - 15z = 24$
  2. Somando com a primeira: $(3x + 2y - 4z) + (-3x + 9y - 15z) = 10 + 24 \Rightarrow 11y - 19z = 34$ ... (4)
  3. Multiplicando a segunda equação por -2: $-2x + 6y - 10z = 16$
  4. Somando com a terceira: $(2x + y - 3z) + (-2x + 6y - 10z) = 6 + 16 \Rightarrow 7y - 13z = 22$ ... (5)
  5. Multiplicando (5) por 11 e (4) por 7: $77y - 143z = 242$ e $77y - 133z = 238$
  6. Subtraindo: $-10z = 4 \Rightarrow z = -\frac{2}{5}$
  7. Da equação (5): $7y - 13(-\frac{2}{5}) = 22 \Rightarrow 7y + \frac{26}{5} = 22 \Rightarrow 7y = \frac{84}{5} \Rightarrow y = \frac{12}{5}$
  8. Da segunda equação: $x = -8 + 3y - 5z = -8 + 3 \cdot \frac{12}{5} - 5(-\frac{2}{5}) = -8 + \frac{36}{5} + 2 = \frac{6}{5}$
Solução: $(x, y, z) = \left(\frac{6}{5}, \frac{12}{5}, -\frac{2}{5}\right)$

Reflexão de Sobrevivência: O valor negativo de $z$ indica que você deve reduzir o consumo de munição em $\frac{2}{5}$ unidades, compensando com maior eficiência energética e uso de água. Esta estratégia contra-intuitiva pode prolongar significativamente sua capacidade de resistir ao cerco.

Triangulação de Fonte de Interferência

Três estações de monitoramento detectaram uma fonte misteriosa de interferência eletromagnética. Use triangulação para localizar suas coordenadas exatas:

$$\begin{cases} 4x - 3y + 2z = 18 \\ -2x + 5y - z = -12 \\ 6x - y + 3z = 22 \end{cases}$$
ACESSO NÍVEL: SUPERVISOR
  1. Multiplicando a segunda equação por 2: $-4x + 10y - 2z = -24$
  2. Somando com a primeira: $(4x - 3y + 2z) + (-4x + 10y - 2z) = 18 + (-24) \Rightarrow 7y = -6 \Rightarrow y = -\frac{6}{7}$
  3. Multiplicando a segunda equação por 3: $-6x + 15y - 3z = -36$
  4. Somando com a terceira: $(6x - y + 3z) + (-6x + 15y - 3z) = 22 + (-36) \Rightarrow 14y = -14 \Rightarrow y = -1$
  5. Verificação: temos $y = -\frac{6}{7}$ e $y = -1$, que são diferentes!
  6. Vamos refazer: da primeira soma $7y = -6$, então $y = -\frac{6}{7}$
  7. Substituindo $y = -\frac{6}{7}$ na segunda equação: $-2x + 5(-\frac{6}{7}) - z = -12 \Rightarrow -2x - \frac{30}{7} - z = -12$
  8. $-2x - z = -12 + \frac{30}{7} = \frac{-84 + 30}{7} = -\frac{54}{7} \Rightarrow 2x + z = \frac{54}{7}$ ... (4)
  9. Substituindo na primeira equação: $4x - 3(-\frac{6}{7}) + 2z = 18 \Rightarrow 4x + \frac{18}{7} + 2z = 18 \Rightarrow 4x + 2z = \frac{108}{7}$ ... (5)
  10. Dividindo (5) por 2: $2x + z = \frac{54}{7}$ (confirma equação 4)
  11. Da equação (4): $z = \frac{54}{7} - 2x$
  12. Substituindo na terceira equação: $6x - (-\frac{6}{7}) + 3(\frac{54}{7} - 2x) = 22$
  13. $6x + \frac{6}{7} + \frac{162}{7} - 6x = 22 \Rightarrow \frac{168}{7} = 22 \Rightarrow 24 = 22$ (contradição!)
  14. Recalculando: o sistema é inconsistente
Conclusão: Sistema impossível - os dados das estações são inconsistentes

Reflexão de Sobrevivência: A inconsistência nos dados sugere que pelo menos uma estação foi comprometida ou danificada. Na Zona Devastada, informações falsas podem ser mais perigosas que nenhuma informação - sempre verifique a integridade dos dados antes de agir.

Protocolo de Evacuação Complexa

Uma tempestade radioativa se aproxima e você deve coordenar a evacuação de três setores para um ponto de encontro seguro. As variáveis representam tempos de deslocamento que devem ser sincronizados:

$$\begin{cases} 2x + 3y - 5z = 7 \\ 4x - 2y + 3z = 1 \\ 6x + y - 2z = 8 \end{cases}$$
ACESSO NÍVEL: SUPERVISOR
  1. Multiplicando a primeira equação por -2: $-4x - 6y + 10z = -14$
  2. Somando com a segunda: $(4x - 2y + 3z) + (-4x - 6y + 10z) = 1 + (-14) \Rightarrow -8y + 13z = -13$ ... (4)
  3. Multiplicando a primeira equação por -3: $-6x - 9y + 15z = -21$
  4. Somando com a terceira: $(6x + y - 2z) + (-6x - 9y + 15z) = 8 + (-21) \Rightarrow -8y + 13z = -13$ ... (5)
  5. As equações (4) e (5) são idênticas: $-8y + 13z = -13$
  6. Isto indica que temos infinitas soluções dependentes de um parâmetro
  7. Seja $z = t$ (parâmetro), então: $-8y + 13t = -13 \Rightarrow y = \frac{13t + 13}{8}$
  8. Da primeira equação: $2x + 3 \cdot \frac{13t + 13}{8} - 5t = 7$
  9. $2x + \frac{39t + 39}{8} - 5t = 7 \Rightarrow 2x = 7 - \frac{39t + 39}{8} + 5t$
  10. $2x = \frac{56 - 39t - 39 + 40t}{8} = \frac{17 + t}{8} \Rightarrow x = \frac{17 + t}{16}$
  11. Verificando na segunda equação: $4 \cdot \frac{17 + t}{16} - 2 \cdot \frac{13t + 13}{8} + 3t = \frac{17 + t}{4} - \frac{13t + 13}{4} + 3t = \frac{17 + t - 13t - 13 + 12t}{4} = \frac{4}{4} = 1$ ✓
Solução geral: $(x, y, z) = \left(\frac{17 + t}{16}, \frac{13t + 13}{8}, t\right)$, onde $t \in \mathbb{R}$

Reflexão de Sobrevivência: As infinitas soluções oferecem flexibilidade crucial no protocolo de evacuação. Você pode ajustar o parâmetro $t$ conforme as condições mudem (feridos, obstáculos, intensidade da radiação), mantendo a coordenação entre os setores. Esta adaptabilidade pode salvar vidas quando planos rígidos falhariam.