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8ºAula Cônicas: Hipérbole Objetivos de aprendizagem Ao término desta aula, vocês serão capazes de: • identificar uma cônica; • definir a equação reduzida e as equações paramétricas; • encontrar a expressão do foco e o valor da excentricidade; • compreender as informações descritas no gráfico. Bem-vindos(as) à nossa oitava e última aula! Nesta aula, estudaremos sobre cônicas e as suas relações com definições objetivas e exemplos seguidos de suas resoluções. Vejamos os objetivos de aprendizagem e as seções de estudo que pretendemos desenvolver com esta aula. Bons estudos! 237 Geometria Analítica e Vetores 48 1. Hipérbole Seções de estudo 2. Equações reduzidas 1 - Hipérbole Podemos definir a hipérbole como sendo um conjunto de todos pontos de um plano, sendo que a diferença das distâncias, em valor absoluto, entre dois pontos fixos desse plano é constante. Vamos exemplificar com uma situação em que tomemos um plano qualquer e nela dois pontos distintos, , sendo que a distancia e um número real qualquer, definido como sendo a, tal que . Para que P pertença a hipérbole, Observe a figura: Podemos perceber que a hipérbole são duas curvas, logo, o ponto p estará na hipérbole se, e somente se, Para tentar esclarecer, observe a figura a seguir. Considere um plano qualquer e nesse plano, indique dois pontos F1 e F2 com . Observe que o segmento F1F2 possui o ponto médio definido como C e raio c. Assuma um valor para a, sendo que , marque no segmento F1F2, a partir do centro C, outros dois pontos A1 e A2 sendo que . Logo, depois de traçar os pontos, vamos ligar por meio de uma corda de forma que fique perpendicular ao diâmetro F1F2, as extremidades das cordas representam os vértices de um retângulo denominado MNPQ que está inscrito na circunferência. Logo em seguida, foi indicada no retângulo as duas diagonais, NQ e MP. Formando, assim, a hipérbole. 1.2 - Elementos Existe alguns elementos importantes a saber para que possa compreender a hipérbole. • Foco: são os pontos definidos como F1 e F2; • Distância focal: é a distância determinada por 2c; • Centro: é o ponto médio C dos segmentos F1 e F2; • Vértices: são os pontos A1 e A2; • Eixo real ou transverso: é a distância entre os pontos A1 e A2 denominado de 2a; • Eixo imaginário ou não transverso: é o comprimento entre os pontos B1 e B2 denominado 2b, sendo que ele forma um ângulo de 90º com o segmento A1A2, em C. • Assíntotas: são as diagonais r e s; • Excentricidade: é a abertura da hipérbole. Quando admitimos um valor c fixo e um valor cada vez menor para a, teremos um e cada vez maior, isso significa que a hipérbole terá seus ramos/abertura cada vez maior. 2 Existem dois casos que iremos estudar. Ambos terão centro C(0,0). 1º caso: o eixo real está sobre o eixo x Vamos admitir dois pontos quaisquer na hipérbole, P(x, y) e foco . Pela definição, temos: Logo, podemos representar de outra maneira: De forma análoga ao procedimento que foi utilizado para encontrar a equação reduzida da elipse, chegamos a equação: Logo, temos a equação reduzida da hipérbole. 2º caso: o eixo real está sobre o eixo dos y Vamos admitir dois pontos quaisquer na hipérbole, P(x, y) e foco . De forma análoga ao anterior, encontramos a expressão, ou seja, a equação reduzida da hipérbole. 238 49 Observe na figura onde estão localizados os focos e as distancias a e c. Exemplo 1: Considere uma hipérbole contida no eixo x e centro em C. Encontre a equação reduzida da hipérbole. Resolução: Para encontrar a equação reduzida da hipérbole, devemos encontrar e compreender as informações descritas na figura anterior. Logo, foco: Vértices: Eixos: Assim, Logo, temos a equação reduzida da hipérbole. Exemplo 2: encontre as informações pedidas da hipérbole . a. A medida do semieixo. Resolução: Para encontra a medida do semieixo, basta encontrar a equação reduzida, logo: Esse tipo de hipérbole está no eixo real sobre Oy. Assim, temos que: b. Gráfico c. Vértices Resolução: Os vértice são d. Foco Resolução: Para encontrar o foco, vamos utilizar o teorema de Pitágoras e encontrar o valor de c. 239 Geometria Analítica e Vetores 50 Logo, os focos serão, e. Excentricidade Resolução: Basta substituir os valores na expressão, 2.4 Vamos considerar uma hipérbole de equação: Também podemos representá-la de outra forma: Quando representamos dessa maneira, fica claro compreender que, estamos trabalhando com a diferença de quadrados que resulta em 1. Existem outras relações em se trabalha com a diferença de quadrados, tais como, Vamos trabalhar com essa expressão para fazer um paralelo com a equação da hipérbole. Assim, vamos dividir ambos os termos por . Logo, pela identidade trigonométrica, temos: Dessa forma, confrontando esta equação com a da hipérbole, concluímos que: Sendo que , assim, o sistema fica: Então, encontramos a equação paramétrica da hipérbole. Exemplo: obtenha a equação paramétrica da hipérbole. Resolução: Primeiro devemos encontrar a equação reduzida da hipérbole. Portanto, a = 3 e b = 2 logo, Essas são as equações paramétricas de uma hipérbole. Retomando a aula 1 - Hipérbole Nesta seção, buscamos apresentar de forma simples e objetiva o estudo sobre a hipérbole. Ainda abordamos a definição e os elementos de uma hipérbole. 2 - Equações reduzidas Abordamos a definição, a estrutura e suas relações de maneiras simples para encontrar equações que possa representar uma hipérbole. 240