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INSTITUTO SUPERIOR DE TRANSPORTES E COMUNICAÇÕES
LIÇÃO N° 14: NOÇÃO DE VECTOR
- Definição de vector;
- Igualdade entre vectores;
- Operações com vectores.
Introdução a lição:
Nesta lição vamos abordar sobre a noção do vectores, suas propriedades e as operações com vectores.
Objectivos de aprendizagem
No final desta lição, o aluno deve ser capaz de:
• Conhecer a noção de vector;
• Efectuar operações com vectores;
Tempo de estudo
Para melhor apreensão dos conteúdos desta lição você precisa de, no mínimo (quatro) horas de tempo.
Estas 3 (três) horas devem ser divididas em leituras dos conteúdos da lição e da bibliografia
recomendada, e 1 (uma) hora em resoluções da auto-avaliação
4.1 Cálculo vectorial
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Definição 4.1 (Vector): Um vector é uma grandeza física com 4 características: ponto de aplicação,
direcção, sentido e comprimento.
Designação: Os vectores são denotadas por letras minúsculas: 𝑢, 𝑣, 𝑤, 𝑎, 𝑏, …
Um vector pode ser definido como sendo
• um segmento de recta orientado; ou
• um par ordenado de pontos, no plano ou no espaço que denotamos por AB, onde A é o ponto
inicial (origem) e B é o ponto final (extremidade).
Definição 4.2 (Módulo). O módulo dum vector é um número não negativo que indica o
comprimento do vector.
• Se ),( yxu = então
22 yxu += .
• Se ),,( zyxu = então
222 zyxu ++= .
Definição 4.3 (Vector unitário). Vector unitário é um vector cujo módulo é igual a 1.
Definição 4.4 (Versor de um vector). O versor de um vector é um vector unitário que tem a direcção
e sentido do vector dado e tal que
Vers 𝑢 =
𝑢
|𝑢|
Definição 4.5 (Expressão cartesiana de um vector). Consideremos os dois casos:
(i) No plano: Sejam 𝐢 = (1,0) e 𝐣 = (0,1) os vectores unitários dos eixos ortogonais 𝑂𝑋𝑌. A
expressão cartesiana do vector 𝑢 = (𝑥, 𝑦) é dada por
𝑢 = 𝑥𝐢 + 𝑦𝐣
(ii) No espaço: Sejam 𝐢 = (1,0,0), 𝐣 = (0,1,0) e 𝐤 = (0,0,1) os vectores unitários dos eixos
ortogonais 𝑂𝑋𝑌𝑍. A expressão cartesiana do vector 𝑢 = (𝑥, 𝑦, 𝑧) é dada por
𝑢 = 𝑥𝐢 + 𝑦𝐣 + 𝑧𝐤
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Definição 4.6 (Igualdade de vectores). Dois vectores são iguais se tiverem a mesma direcção,
mesmo sentido e mesmo módulo. Seja 𝑢 = (𝑥1, 𝑦1, 𝑧1) e 𝑣 = (𝑥2, 𝑦2, . 𝑧2), então
𝑢 = 𝑣 ⟺ 𝑥1 = 𝑥2, 𝑦1 = 𝑦2 𝑒 𝑧1 = 𝑧2
Exemplo 4.1: os vectores 𝑢 = (−1, 3, 5) e 𝑣 = (3, 5, −1) embora tenham os mesmos componentes
eles são diferentes porque as entradas dos componentes são diferentes.
Exemplo 4.2: Dados os vectores 𝑢 = (𝑥 − 𝑦, 𝑥 + 𝑦, 𝑧 − 1), 𝑣 = (1, 2, 3) e 𝑤 = (2, −5, 6).
Encontre 𝑥, 𝑦, 𝑧 para que a) 𝑢 = 𝑣 b) 𝑢 = 𝑤
Solução
a) 𝑢 = 𝑣 ⟺ (𝑥 − 𝑦, 𝑥 + 𝑦, 𝑧 − 1) = (1, 2, 3 ⟺ {
𝑥 − 𝑦 = 1
𝑥 + 𝑦 = 2
𝑧 − 1 = 3
. Temos então
{
𝑥 − 𝑦 = 1
𝑥 + 𝑦 = 2
𝑧 − 1 = 3
⟺ {
2𝑥 = 3
− − − −
𝑧 = 4
⟺ {
𝑥 =
3
2
𝑦 = 2 −
3
2
− − −
⟺ {
𝑥 =
3
2
𝑦 =
1
2
𝑧 = 4
Solução: (𝑥, 𝑦, 𝑧) = (
3
2
,
1
2
, 4)
b) Para 𝑤 = (2, −5, 6) formar o sistema {
𝑥 − 𝑦 = 2
𝑥 + 𝑦 = −5
𝑧 − 1 = 6
e resolver
{
𝑥 − 𝑦 = 2
𝑥 + 𝑦 = −5 ⟺
𝑧 − 1 = 6
{
2𝑥 = −3
− − − −
𝑧 = 7
⟺{
𝑥 = −
3
2
− − −
− − − −
⟺{
− − −
𝑦 = −5 +
3
2
− − −
⟺ {
𝑥 = −
3
2
𝑦 −
7
2
𝑧 = 7
Solução: (𝑥, 𝑦, 𝑧) = (−
3
2
, −
7
2
, 7)
4.1.1 Operações sobre vectores
(i) Adição de vectores: Pode se obter a soma de dois ou mais vectores seguindo um dos seguintes
métodos:
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• Método Analítico: Sejam 𝑢 = (𝑥1, 𝑦1) ∈ ℝ2 e 𝑣 = (𝑥2, 𝑦2) ∈ ℝ2, então
𝑢 + 𝑣 = (𝑥1, 𝑦1) + (𝑥2, 𝑦2) = (𝑥1 + 𝑥2, 𝑦1 + 𝑦2)
De forma análoga podemos definir a soma de vectores no espaço.
• Método do Paralelogramo: O vector soma é a diagonal do paralelogramo constituído das
imagens geométricas de u e v, donde a origem do vector soma coincide com a origem dos
vectores u e v.
• Método Geométrico Geral: Consiste em colocar todos os vectores em sequência de modo
que a extremidade de cada vector coincida com a origem do vector seguinte; o vector soma é
o vector que fecha a poligonal, tendo por origem, a origem do primeiro vector e por
extremidade, a extremidade do último vector.
(ii) Multiplicação por um escalar: seja 𝑢 um vector e 𝜆 um número real. O produto de 𝑢 por 𝜆 é
um vector representado por 𝜆𝑢 tal que:
• Se 𝜆 > 0, então 𝑢 e 𝜆𝑢 têm a mesma direcção, mesmo sentido e |𝜆𝑢| = 𝜆 ∙ |𝑢|;
• Se 𝜆