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Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 1 GEOMETRIA ANALÍTICA A geometria analítica possibilita o estudo das figuras geométricas planas e espaciais, associando-as a um sistema de coordenadas cartesianas. A partir da geometria analítica é possível estudar tais figuras através de equações algébricas. Inicialmente recordando o conceito de plano cartesiano, bem como as definições de alguns elementos presentes neste plano e suas propriedades, para depois introduzirmos os conceitos da Geometria Analítica. PLANO CARTESIANO O plano cartesiano é um plano formado por duas retas reais que se cortam perpendicularmente e são denominadas: eixo das abscissas (reta horizontal 𝒐𝒙) e eixo das ordenadas (reta vertical 𝒐𝒚), como na figura abaixo: Figura 1 Todos os pontos do plano cartesiano se correspondem a um par ordenado: (𝑥, 𝑦), onde 𝒙 são as abscissas e 𝒚 são as ordenadas. Figura 2 ● Características dos pontos, com relação ao posicionamento deles no plano cartesiano. → Pontos do 1° quadrante. 𝑥 > 0 e 𝑦 > 0 → Pontos do 2° quadrante. 𝑥 < 0 e 𝑦 > 0 → Pontos do 3° quadrante. 𝑥 < 0 e 𝑦 < 0 → Pontos do 4° quadrante. 𝑥 > 0 e 𝑦 < 0 → Pontos do eixo ox (eixo das abscissas). A ordenada é igual à zero (𝑦 = 0) → Pontos do eixo oy (eixo das ordenadas). A abscissa é igual à zero (𝑥 = 0) ● Subconjuntos dos planos cartesianos Estudaremos, agora, alguns subconjuntos do plano cartesiano. São eles: as bissetrizes dos quadrantes ímpares e as bissetrizes dos quadrantes pares. Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 2 Já sabemos que a bissetriz de um ângulo é uma semi-reta que tem por origem o vértice do ângulo e divide o mesmo em dois outros ângulos congruentes. Então: ● Bissetrizes dos quadrantes ímpares As bissetrizes dos quadrantes ímpares são as semi-retas opostas que possuem como origem, a origem do sistema cartesiano (o ponto O) e estão no 1° e no 3° quadrante (os quadrantes ímpares do plano cartesiano). Observe a figura abaixo: Considerando a bissetriz 𝑏1 dos quadrantes ímpares, temos: Perceba que os triângulos 𝑃𝑂𝑃′ e 𝑃𝑂𝑃′′ são congruentes, pois são triângulos retângulos que possuem os catetos 𝑃𝑃′ ≡ 𝑃𝑃′′ (pela propriedade das bissetrizes) e a hipotenusa 𝑃𝑂̅̅ ̅̅ comum. Observa – se então que os catetos 𝑂𝑃′̅̅ ̅̅ ̅ do triângulo 𝑃𝑂𝑃′ e 𝑂𝑃′′̅̅ ̅̅ ̅̅ do triângulo 𝑃𝑂𝑃′′ possuem a mesma medida. Dessa forma, as coordenadas do par ordenado que identifica o ponto 𝑃 no plano cartesiano, são iguais. Por isso é que os pontos das bissetrizes dos quadrantes ímpares possuem coordenadas iguais. Um ponto pertence a uma das bissetrizes dos quadrantes ímpares se, e somente se, possui a abscissa igual à ordenada. ● Bissetrizes dos quadrantes pares As bissetrizes dos quadrantes pares são as semi-retas opostas que possuem como origem a origem do sistema cartesiano (o ponto O) e estão no 2° e no 4° quadrante. Observe a figura abaixo: Observamos que os triângulos 𝑃𝑂𝑃′ e 𝑃𝑂𝑃′′ são congruentes, pois são triângulos retângulos que possuem os catetos 𝑃𝑃′ ≡ 𝑃𝑃′′ (pela propriedade das bissetrizes) e a hipotenusa 𝑃𝑂̅̅ ̅̅ comum. Observamos então, que os catetos 𝑂𝑃′̅̅ ̅̅ ̅ do triângulo 𝑃𝑂𝑃′ e 𝑂𝑃′′̅̅ ̅̅ ̅̅ do triângulo 𝑃𝑂𝑃′′ possuem a mesma medida. Dessa forma, as coordenadas do par ordenado que identifica o ponto 𝑃 no plano cartesiano, são opostas, devido ao semi-eixo negativo de Ox. Isso se explica também pelo caso de serem pontos do 2° e 4° quadrantes, pois os mesmo, como já foi visto anteriormente, possuem coordenadas simétricas. Por isso é que os pontos das bissetrizes dos quadrantes pares possuem coordenadas opostas. Um ponto pertence à uma das bissetrizes dos quadrantes pares se, e somente se, possui coordenadas opostas. Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 3 Ex1: Se o ponto 𝑃(2𝑚 − 8; 𝑚) pertence ao eixo dos 𝑦, então : a) 𝑚 é um número primo. b) 𝑚 é primo e par. c) 𝑚 é um quadrado perfeito. d) 𝑚 = 0. e) 𝑚 < 4. Resolução: Se um ponto pertence ao eixo vertical (eixo y), então a sua abscissa é nula. Logo, teremos 2m - 8 = 0, de onde tiramos m = 4 e, portanto a alternativa correta é a letra C, pois 4 é um quadrado perfeito (4 = 2 2 ). Ex2: Se o ponto 𝑃(𝑟 – 12; 4𝑟 − 6) pertence à bissetriz dos quadrantes ímpares, então podemos afirmar que: a) 𝑟 é um número natural b) 𝑟 = − 3 c) 𝑟 = −2 d) r é um número inteiro menor do que - 3. e) não existe r nestas condições. Resolução: Os pontos da bissetriz dos quadrantes ímpares (reta y = x) possuem abscissa e ordenada iguais entre si. Logo, r - 12 = 4r - 6 de onde se conclui que r = - 2. (Das alternativas apresentadas, concluímos que a correta é a letra C, uma vez que r = -2.) ● Simétrico de um ponto no plano Consideremos os pontos P(2,3), Q(1,4) e R(3,1) localizados no plano cartesiano. → Simetria em relação ao eixo ox: Observe que o ponto P e o ponto P’ são simétricos em relação ao eixo ox. Observe que sendo os pontos P (2,3) e P’ (2,-3), perceba que ambos possuem a mesma abscissa. Logo, pontos simétricos em relação ao eixo ox possuem a mesma abscissa. → Simetria em relação ao eixo oy: Observe que o ponto Q e o ponto Q’ são simétricos em relação ao eixo oy. Observe que sendo os pontos Q (1,4) e Q’ (-1,4), perceba que ambos possuem a mesma ordenada. Logo, pontos simétricos em relação ao eixo oy possuem a mesma ordenada. → Simetria em relação à origem: Observe que o ponto R e o ponto R’ são simétricos em relação à origem. Observe que sendo os pontos R (3,1) e R’ (-3,-1), perceba que ambos possuem as coordenadas simétricas. Logo, pontos simétricos em relação à origem possuem as coordenadas simétricas. Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 4 DISTÂNCIA ENTRE DOIS PONTOS NO PLANO CARTESIANO Sejam os pontos A (𝑥𝐴, 𝑦𝐴) e B(𝑥𝐵 , 𝑦𝐵) do plano cartesiano: A distância entre os pontos A e B é a medida do segmento AB definido anteriormente graficamente. Mas, como encontrar esta medida? Observe o triângulo retângulo ABC com hipotenusa AB: verificamos que os catetos AC e BC medem, respectivamente, 𝑥𝐵 − 𝑥𝐴 e 𝑦𝐵 − 𝑦𝐴. Logo, aplicando o Teorema de Pitágoras teremos: (𝑑𝐴𝐵) 2 = (𝑥𝐵 − 𝑥𝐴) 2 + (𝑦𝐵 − 𝑦𝐴) 2 𝑑𝐴𝐵 = √(𝑥𝐵 − 𝑥𝐴)2 + (𝑦𝐵 − 𝑦𝐴)2 (Distância entre dois pontos A e B quaisquer do plano cartesiano) Atenção! A distância entre dois pontos A e B também pode ser dada por: 𝑑𝐴𝐵 = √(∆𝑥)2 + (∆𝑦)2 Ex1: Calcule a distância entre os pontos A(4,6) e B(9,18). Resolução: 𝑑𝐴𝐵 = √(9 − 4)2 + (18 − 6)2 𝑑𝐴𝐵 = √(5)2 + (12)2 𝑑𝐴𝐵 = √169 𝑑𝐴𝐵 = 13 Ex2: Calculex sabendo que o ponto P(x,1) equidista dos pontos A(2,3) e B(3,-1). Resolução: Como o ponto P equidista dos pontos A e B, logo, a distância de P ao ponto A deverá ser igual a distância de P ao ponto B. Dessa forma: 𝑑𝑃𝐴 = 𝑑𝑃𝐵 √(𝑥 − 2)2 + (1 − 3)2 = √(𝑥 − 3)2 + (1 + 1)2 (𝑥 − 2)2 + (1 − 3)2 = (𝑥 − 3)2 + (1 + 1)2 𝑥2 − 4𝑥 + 4 + 4 = 𝑥2 − 6𝑥 + 9 + 4 −4𝑥 + 4 = −6𝑥 + 9 2𝑥 = 5 𝑥 = 5 2 Ex3: Determine o perímetro do triângulo ABC, cujos vértices são os pontos 𝐴 (1,1), 𝐵(2,3) e 𝐶(5, −1). Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 5 Resolução: Sabe – se que o perímetro de um polígono é a soma das medidas dos lados do mesmo. Considerando o triângulo genérico ABC por: Tem – se que o perímetro do triângulo ABC é igual a: 2𝑝 = 𝑑𝐴𝐵 + 𝑑𝐵𝐶 + 𝑑𝐴𝐶 Logo: → Cálculo da distância do ponto A ao ponto B: 𝑑𝐴𝐵 = √(1 − 2)2 + (1 − 3)2 𝑑𝐴𝐵 = √1 + 4 𝑑𝐴𝐵 = √5 u.c. → Cálculo da distância do ponto B ao ponto C: 𝑑𝐵𝐶 = √(5 − 2)2 + (−1 − 3)2 𝑑𝐵𝐶 = √9 + 16 𝑑𝐵𝐶 = √25 𝑑𝐵𝐶 = 5u.c. → Cálculo da distância do ponto A ao ponto C: 𝑑𝐴𝐶 = √(1 − 5)2 + (1 − (−1))2 𝑑𝐴𝐶 = √16 + 4 𝑑𝐴𝐶 = √20 𝑑𝐴𝐶 = 2√5u.c. Então, o perímetro do triângulo é igual a: 2𝑝 = 3√5 + 5 Ex4: O ponto A (2,3) é equidistante a dois pontos pertencentes ao eixo das abscissas. Se a distância de A a cada um deles é 5, determine esses pontos. Resolução: Já sabemos que pontos pertencentes ao eixo ox tem ordenadas nula, portanto podemos representar um desses pontos da seguinte forma: B(a, 0) e dizer que 𝑑𝐴𝐵 = 5. Consequentemente teremos: 𝑑𝐴𝐵 = √(𝑎 − 2)2 + (0 − 3)2 = 5 (√(𝑎 − 2)2 + (0 − 3)2) 2 = 5² (𝑎 − 2)2 + (0 − 3)2 = 25 (𝑎 − 2)2 + 9 = 25 (𝑎 − 2)2 = 16 𝑎 − 2 = ±√16 𝑎 − 2 = ±4 𝑎 = 6 ou 𝑎 = −2 Os pontos do eixo ox dos quais o ponto A (2,3) equidista são: (6,0) e (-2,0). Ex5: Determine as coordenadas de um ponto P, que pertence à bissetriz dos quadrantes ímpares e é equidistante dos pontos A (0,4) e B(5,2). Resolução: Chamando de C, ponto da bissetriz dos quadrantes ímpares, lembraremos que o mesmo terá a seguinte característica: C(x,x) ou C(y,y), ou seja, pontos das bissetrizes dos quadrantes ímpares têm coordenadas iguais. Então: 𝑑𝐴𝐶 = 𝑑𝐵𝐶 √(𝑥 − 0)2 + (𝑥 − 4)2 = √(𝑥 − 5)2 + (𝑥 − 2)2 (𝑥 − 0)2 + (𝑥 − 4)2 = (𝑥 − 5)2 + (𝑥 − 2)2 𝑥2 + 𝑥2 − 8𝑥 + 16 = 𝑥2 − 10𝑥 + 25 + 𝑥2 − 4𝑥 + 4 6𝑥 = 13 ∴ 𝑥 = 13 6 Logo, o ponto procurado é: C ( 13 6 , 13 6 ). Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 6 DIVISÃO DE UM SEGMENTO POR UM PONTO NO PLANO CARTESIANO Observe a figura abaixo: o ponto C divide o segmento AB em dois outros (AC e CB), logo, é ponto divisor de AB. Pelo teorema de Tales, pode – se observar a seguinte proporção: 𝐴𝐶̅̅ ̅̅ 𝐶𝐵̅̅ ̅̅ = 𝐴′𝐶′̅̅ ̅̅ ̅ 𝐶′𝐵′̅̅ ̅̅ ̅̅ = 𝐴′′𝐶′′̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅ 𝐶′′𝐵′′̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅ 𝐴𝐶̅̅ ̅̅ 𝐶𝐵̅̅ ̅̅ = 𝑥𝑐 − 𝑥𝐴 𝑥𝐵 − 𝑥𝐶 = 𝑦𝑐 − 𝑦𝐴 𝑦𝐵 − 𝑦𝐶 = 𝑟 Existem dois casos de ponto divisor de um segmento: ● 1° caso: Ponto C divide o segmento 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ internamente. Se o ponto C está dividindo o segmento 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ internamente a razão é positiva. ● 2° caso: Ponto C divide o segmento 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ externamente. Se o ponto C está dividindo o segmento 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ externamente a razão é negativa. Ex1: Determine a razão em que o ponto 𝐶(3,6) divide o segmento 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ , sendo 𝐴(1,2) e 𝐵(9,18). Resolução: Se o ponto C é ponto divisor do segmento AB, é válida a proporção: 𝐴𝐶̅̅ ̅̅ 𝐶𝐵̅̅ ̅̅ = 𝑥𝑐 − 𝑥𝐴 𝑥𝐵 − 𝑥𝐶 = 𝑦𝑐 − 𝑦𝐴 𝑦𝐵 − 𝑦𝐶 = 𝑟 Logo: 𝑟 = 3 − 1 9 − 3 = 2 6 = 1 3 Como a razão é positiva podemos compreender que o ponto C, divisor do segmento AB, é interno. Ex2: Determine a razão em que o ponto 𝐶(10,5) divide o segmento 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ , sendo 𝐴(4,2) e 𝐵(8,4). Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 7 Resolução: Se o ponto C é ponto divisor do segmento AB, é válida a proporção: 𝐴𝐶̅̅ ̅̅ 𝐶𝐵̅̅ ̅̅ = 𝑥𝑐 − 𝑥𝐴 𝑥𝐵 − 𝑥𝐶 = 𝑦𝑐 − 𝑦𝐴 𝑦𝐵 − 𝑦𝐶 = 𝑟 Logo: 𝑟 = 10 − 4 8 − 10 = 6 −2 = −3 Como a razão é negativa podemos compreender que o ponto C, divisor do segmento AB, é externo. Ex3: Ache as coordenadas do ponto P, que divide na razão r = 2 o segmento de extremidades A(1,2) e B(0,3). Resolução: Como o ponto P é ponto divisor do segmento AB, é válida a proporção: 𝐴𝑃̅̅ ̅̅ 𝑃𝐵̅̅ ̅̅ = 𝑥𝑃 − 𝑥𝐴 𝑥𝐵 − 𝑥𝑃 = 𝑦𝑃 − 𝑦𝐴 𝑦𝐵 − 𝑦𝑃 = 𝑟 Logo: 2 = 𝑥𝑃 − 1 0 − 𝑥𝑃 ∴ −2𝑥𝑃 = 𝑥𝑃 − 1 ∴ 𝑥𝑃 = 1 3 e 2 = 𝑦𝑃 − 2 3 − 𝑦𝑃 ∴ 6 − 2𝑦𝑃 = 𝑦𝑃 − 2 ∴ 𝑦𝑃 = 8 3 Logo, o ponto P tem coordenadas iguais a ( 1 3 , 8 3 ). Ex4: Ache as coordenadas do ponto P, que divide na razão r = -2 o segmento 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ , onde A(3,8) e B(10,-2). Resolução: Como o ponto P é ponto divisor do segmento AB, é válida a proporção: 𝐴𝑃̅̅ ̅̅ 𝑃𝐵̅̅ ̅̅ = 𝑥𝑃 − 𝑥𝐴 𝑥𝐵 − 𝑥𝑃 = 𝑦𝑃 − 𝑦𝐴 𝑦𝐵 − 𝑦𝑃 = 𝑟 Logo: −2 = 𝑥𝑃 − 3 10 − 𝑥𝑃 ∴ −20 + 2𝑥𝑃 = 𝑥𝑃 − 3 ∴ 𝑥𝑃 = 17 e −2 = 𝑦𝑃 − 8 −2 − 𝑦𝑃 ∴ 4 + 2𝑦𝑃 = 𝑦𝑃 − 8 ∴ 𝑦𝑃 = −12 Logo, o ponto P tem coordenadas iguais a (17, −12). PONTO MÉDIO DE UM SEGMENTO NO PLANO CARTESIANO Observe a figura abaixo: perceba que o ponto M é ponto divisor do segmento AB e o divide ao meio; M é ponto médio do segmento AB. Logo, a razão r de divisão é r = 1. Recordando a proporção estabelecida pelo ponto divisor estudada anteriormente, temos: 𝐴𝑀̅̅ ̅̅̅ 𝑃𝑀̅̅̅̅̅ = 𝑥𝑀 − 𝑥𝐴 𝑥𝐵 − 𝑥𝑀 = 𝑦𝑀 − 𝑦𝐴 𝑦𝐵 − 𝑦𝑀 = 1 A partir desta proporção teremos: Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 8 ● Abscissa do ponto médio M: 𝑥𝑀 − 𝑥𝐴 𝑥𝐵 − 𝑥𝑀 = 1 𝑥𝑀 − 𝑥𝐴 = 𝑥𝐵 − 𝑥𝑀 2𝑥𝑀 = 𝑥𝐵 + 𝑥𝐴 𝑥𝑀 = 𝑥𝐵 + 𝑥𝐴 2 ● Ordenada do ponto médio M: 𝑦𝑀 − 𝑦𝐴 𝑦𝐵 − 𝑦𝑀 = 1 𝑦𝑀 − 𝑦𝐴 = 𝑦𝐵 − 𝑦𝑀 2𝑦𝑀 = 𝑦𝐵 + 𝑦𝐴 𝑦𝑀 = 𝑦𝐵 + 𝑦𝐴 2 Dessa forma, pode – se concluir que as coordenadas do ponto médio de um segmento AB são dadas por: 𝑀 ( 𝑥𝐵 + 𝑥𝐴 2 , 𝑦𝐵 + 𝑦𝐴 2 ) Ex1: Determine as coordenadas do ponto médio do segmento 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ sabendo que: A(5,0) e B(1,2). Resolução: Já sabemos que o ponto médio de um segmento AB é dado por: 𝑀 ( 𝑥𝐵 + 𝑥𝐴 2 , 𝑦𝐵 + 𝑦𝐴 2 ) Logo: 𝑥𝑀 = 𝑥𝐵 + 𝑥𝐴 2 ∴ 𝑥𝑀 = 1 + 5 2 = 3 𝑦𝑀 = 𝑦𝐵 + 𝑦𝐴 2 ∴ 𝑦𝑀 = 2 + 0 2 = 1 O ponto médio do segmento AB é o ponto M (3,1). Ex2: Determinar o simétrico do ponto A (3,5) em relação ao ponto Q(9,6). Resolução: Se considerarmos por B o ponto simétricode A em relação a Q, observaremos que Q é ponto médio do segmento AB. Logo: 𝑥𝑄 = 𝑥𝐵 + 𝑥𝐴 2 ∴ 9 = 𝑥𝐵 + 3 2 ∴ 𝑥𝐵 = 15 𝑦𝑄 = 𝑦𝐵 + 𝑦𝐴 2 ∴ 6 = 𝑦𝐵 + 5 2 ∴ 𝑦𝐵 = 7 O ponto simétrico de A em relação a o ponto Q é dado por: B (15,7). Ex3: Dado o triângulo de vértices A, B e C, calcule a medida da mediana AM, relativa ao lado BC, sabendo que A (1,4), B(-2,-1) e C(8,5). Resolução: Construindo um triângulo genérico ABC, podemos traçar a mediana relativa ao lado BC. Observe: Sabemos que a mediana de um triângulo ABC qualquer é um segmento de reta que tem uma extremidade num vértice e a outra no ponto médio do lado oposto a este vértice. Dessa forma, o ponto M no desenho é ponto médio do lado BC, logo, é definido por: Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 9 𝑥𝑀 = 8−2 2 = 3 𝑦𝑀 = 5−1 2 = 2 𝑀(3,2) A medida da mediana AM é dada pela distância entre os pontos A e M. Então: 𝑑𝐴𝑀 = √(3 − 1)2 + (2 − 4)2 𝑑𝐴𝑀 = √4 + 4 ∴ 𝑑𝐴𝑀 = 2√2 A mediana AM mede 2√2. COORDENADAS DO BARICENTRO DO TRIÂNGULO O baricentro é o ponto de intersecção das medianas de um triângulo ABC qualquer. Este ponto também é reconhecido como um dos pontos notáveis de um triângulo e tem a seguinte propriedade: O baricentro divide as medianas de um triângulo na proporção de 1: 2 no sentido lado – vértice ou na proporção de 2: 1 no sentido vértice – lado. Perceba que o baricentro também é ponto divisor de um segmento (as medianas). Mas, como encontraremos as coordenadas do baricentro de um triângulo ABC? Observe o exemplo a seguir: Ache as coordenadas do baricentro G do triângulo de vértices A (-4,1), B(8, -2) e C(5,4). Resolução: Bem, se apropriando das explicações anteriores com relação a ponto divisor de um segmento, escolheremos uma das três medianas do triângulo ABC para ajudar a encontrar as coordenadas do baricentro G. Através de um esboço de um triângulo genérico visualizaremos melhor e escolheremos a mediana relativa ao lado BC: Encontrando o ponto médio M do lado BC do triângulo, torna - se mais fácil encontrar o ponto G (baricentro). Dessa forma: 𝑥𝑀 = 8+5 2 = 13 2 𝑦𝑀 = −2+4 2 = 1 𝑀 ( 13 2 , 1) Sendo G divisor do segmento AM na proporção de 2:1 (sentido vértice – lado): 𝐴𝐺̅̅ ̅̅ 𝐺𝑀̅̅̅̅̅ = 𝑥𝐺 − 𝑥𝐴 𝑥𝑀 − 𝑥𝐺 = 𝑦𝐺 − 𝑦𝐴 𝑦𝑀 − 𝑦𝐺 = 2 1 ● Abscissa do ponto G: 𝑥𝐺 − 𝑥𝐴 𝑥𝑀 − 𝑥𝐺 = 2 𝑥𝐺 − (−4) 13 2 − 𝑥𝐺 = 2 ∴ 𝑥𝐺 + 4 = 13 − 2𝑥𝐺 ∴ 𝑥𝐺 = 3 ● Ordenada do ponto G: 𝑦𝐺 − 𝑦𝐴 𝑦𝑀 − 𝑦𝐺 = 2 1 𝑦𝐺 − 1 1 − 𝑦𝐺 = 2 ∴ 𝑦𝐺 − 1 = 2 − 2𝑦𝐺 ∴ 𝑦𝐺 = 1 O baricentro G é o ponto G(3,1). Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 10 Se considerarmos por G o baricentro de um triângulo ABC qualquer cujos vértices são: 𝐴(𝑥𝐴, 𝑦𝐴), 𝐵(𝑥𝐵 , 𝑦𝐵) e 𝐶(𝑥𝐶 , 𝑦𝐶), encontraremos a fórmula que fornece as coordenadas do baricentro de um triângulo qualquer. Preste atenção no desenvolvimento abaixo: Seja o triângulo ABC construído no plano cartesiano: O ponto E é ponto médio do lado BC do triângulo, logo suas coordenadas são dadas por: 𝑥𝐸 = 𝑥𝐵+𝑥𝐶 2 e 𝑦𝐸 = 𝑦𝐵+𝑦𝐶 2 Então, sendo G (𝑥𝐺 , 𝑦𝐺) divisor do segmento AE na proporção de 2:1 (sentido vértice – lado): 𝐴𝐺̅̅ ̅̅ 𝐺𝐸̅̅ ̅̅ = 𝑥𝐺 − 𝑥𝐴 𝑥𝐸 − 𝑥𝐺 = 𝑦𝐺 − 𝑦𝐴 𝑦𝐸 − 𝑦𝐺 = 2 1 ● Abscissa do ponto G: 𝑥𝐺 − 𝑥𝐴 𝑥𝐸 − 𝑥𝐺 = 2 𝑥𝐺 − 𝑥𝐴 𝑥𝐵 + 𝑥𝐶 2 − 𝑥𝐺 = 2 𝑥𝐺 − 𝑥𝐴 = 𝑥𝐵 + 𝑥𝐶 − 2𝑥𝐺 3𝑥𝐺 = 𝑥𝐴 + 𝑥𝐵 + 𝑥𝐶 𝑥𝐺 = 𝑥𝐴 + 𝑥𝐵 + 𝑥𝐶 3 ● Ordenada do ponto G: 𝑦𝐺 − 𝑦𝐴 𝑦𝐸 − 𝑦𝐺 = 2 1 𝑦𝐺 − 𝑦𝐴 𝑦𝐵 + 𝑦𝐶 2 − 𝑦𝐺 = 2 𝑦𝐺 − 𝑦𝐴 = 𝑦𝐵 + 𝑦𝐶 − 2𝑦𝐺 3𝑦𝐺 = 𝑦𝐴 + 𝑦𝐵 + 𝑦𝐶 𝑦𝐺 = 𝑦𝐴 + 𝑦𝐵 + 𝑦𝐶 3 O baricentro G é o ponto G ( 𝑥𝐴+𝑥𝐵+𝑥𝐶 3 , 𝑦𝐴+𝑦𝐵+𝑦𝐶 3 ). Finalmente, as coordenadas do baricentro de um triângulo são dadas por: 𝑥𝐺 = 𝑥𝐴+𝑥𝐵+𝑥𝐶 3 e 𝑦𝐺 = 𝑦𝐴+𝑦𝐵+𝑦𝐶 3 Ex: Determine as coordenadas do baricentro dos triângulos de vértices A (2,3), B(5,-1) e C(-1,4). Resolução: Já sabemos que as coordenadas do baricentro de um triângulo ABC são dadas por: 𝑥𝐺 = 𝑥𝐴+𝑥𝐵+𝑥𝐶 3 e 𝑦𝐺 = 𝑦𝐴+𝑦𝐵+𝑦𝐶 3 Então: 𝑥𝐺 = 𝑥𝐴 + 𝑥𝐵 + 𝑥𝐶 3 ∴ 𝑥𝐺 = 2 + 5 − 1 3 ∴ 𝑥𝐺 = 2 e 𝑦𝐺 = 𝑦𝐴 + 𝑦𝐵 + 𝑦𝐶 3 𝑦𝐺 = 3 − 1 + 4 3 𝑦𝐺 = 2 O baricentro G é dado por G(2,2). Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 11 CONDIÇÃO PARA ALINHAMENTO DE TRÊS PONTOS É interessante perceber que se um ponto C divide um determinado segmento 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ , é porque o ponto C juntamente com as extremidades A e B do segmento são colineares, ou seja, a reta 𝐴𝐵 ⃡ passa por esses pontos. Se o ponto C não está dividindo o segmento 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ , C não é colinear com os pontos A e B (a reta 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ não passa por C) e C não é ponto divisor do segmento. Dessa forma, estabelecer a condição de alinhamento entre três pontos ABC quaisquer, baseia – se na possibilidade de o ponto C, ser ponto divisor do segmento 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ , por exemplo. Mas, já sabemos que para C ser divisor de 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ a proporção: 𝐴𝐶̅̅ ̅̅ 𝐶𝐵̅̅ ̅̅ = 𝑥𝑐 − 𝑥𝐴 𝑥𝐵 − 𝑥𝐶 = 𝑦𝑐 − 𝑦𝐴 𝑦𝐵 − 𝑦𝐶 fica estabelecida. Logo, a condição de alinhamento entre três pontos é dada por: 𝑥𝑐 − 𝑥𝐴 𝑥𝐵 − 𝑥𝐶 = 𝑦𝑐 − 𝑦𝐴 𝑦𝐵 − 𝑦𝐶 (𝑥𝑐 − 𝑥𝐴). (𝑦𝐵 − 𝑦𝐶) = (𝑦𝑐 − 𝑦𝐴). (𝑥𝐵 − 𝑥𝐶) Ex1: Verifique se os pontos A(1,1), B(4,3) e C(2,5) são colineares. Resolução: Considerando o ponto B o ponto divisor, então para que os pontos ABC sejam colineares é preciso que: 𝑥𝐵 − 𝑥𝐴 𝑥𝐶 − 𝑥𝐵 = 𝑦𝐵 − 𝑦𝐴 𝑦𝐶 − 𝑦𝐵 4 − 1 2 − 4 = 3 − 1 5 − 3 ∴ 3 −2 = 2 2 (𝑎𝑏𝑠𝑢𝑟𝑑𝑜 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑜) Os pontos não são colineares! Ex2: Verifique se os pontos A (1,2), B (0, -1) e C (2,5) são colineares. Resolução: Considerando o ponto B o ponto divisor, então para que os pontos ABC sejam colineares é preciso que: 𝑥𝐵 − 𝑥𝐴 𝑥𝐶 − 𝑥𝐵 = 𝑦𝐵 − 𝑦𝐴 𝑦𝐶 − 𝑦𝐵 0 − 1 2 − 0 = −1 − 2 5 + 1 ∴ −1 2 = −3 6 ∴ −1 2 = −1 2 (𝐼𝑑𝑒𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑎) Os pontos são colineares! Perceba que a condição de alinhamento para três pontos ABC, fornecida anteriormente: 𝑥𝑐 − 𝑥𝐴 𝑥𝐵 − 𝑥𝐶 = 𝑦𝑐 − 𝑦𝐴 𝑦𝐵 − 𝑦𝐶 (𝑥𝑐 − 𝑥𝐴). (𝑦𝐵 − 𝑦𝐶) = (𝑦𝑐 − 𝑦𝐴). (𝑥𝐵 − 𝑥𝐶), é, nada mais, nada menos, que a tangente da inclinação da reta suporte do segmento AB. Observe: Geometria Analítica Prof(a): Angeline MunizMatemática - VI 12 Encontrando o valor da 𝑡𝑔𝛼 nos triângulos retângulos cujas hipotenusas são os segmentos AC e CB, teremos: ● Para o triângulo retângulo cuja hipotenusa é o segmento AC: 𝑡𝑔𝛼1 = 𝑦𝐶 − 𝑦𝐴 𝑥𝐶 − 𝑥𝐴 ● Para o triângulo retângulo cuja hipotenusa é o segmento CB: 𝑡𝑔𝛼2 = 𝑦𝐵 − 𝑦𝐶 𝑥𝐵 − 𝑥𝐶 Como estes ângulos são congruentes (𝛼 = 𝛼1 = 𝛼2), suas tangentes terão a mesma medida, logo: 𝑦𝐶 − 𝑦𝐴 𝑥𝐶 − 𝑥𝐴 = 𝑦𝐵 − 𝑦𝐶 𝑥𝐵 − 𝑥𝐶 Organizando a proporção acima, teremos: 𝑦𝐶 − 𝑦𝐴 𝑦𝐵 − 𝑦𝐶 = 𝑥𝐶 − 𝑥𝐴 𝑥𝐵 − 𝑥𝐶 (𝑥𝑐 − 𝑥𝐴). (𝑦𝐵 − 𝑦𝐶) = (𝑦𝑐 − 𝑦𝐴). (𝑥𝐵 − 𝑥𝐶) Condição de colinearidade de três pontos definida anteriormente. Concluímos que para três pontos serem colineares as tangentes 𝑡𝑔𝛼1 e 𝑡𝑔𝛼2 deverão ser iguais. Ex3: Verifique se os pontos A (1,3), B(3,1) e C(2,2) estão alinhados: Resolução: Bem, para ABC serem colineares é preciso satisfazer a: 𝑡𝑔𝐴𝐵 = 𝑡𝑔𝐵𝐶 Logo: 𝑡𝑔𝐴𝐵 = 𝑡𝑔𝐵𝐶 3 − 1 1 − 3 = 2 − 3 2 − 1 2 −2 = −1 1 ∴ −1 = −1 (𝐼𝑑𝑒𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑎) Os pontos são colineares! Outra forma de constatarmos se três pontos ABC são colineares é dada por: Se | 𝒙𝑨 𝒚𝑨 𝟏 𝒙𝑩 𝒚𝑩 𝟏 𝒙𝑪 𝒚𝑪 𝟏 | = 𝟎, sendo 𝑨(𝒙𝑨, 𝒚𝑨), 𝑩(𝒙𝑩, 𝒚𝑩) e 𝑪(𝒙𝑪, 𝒚𝑪), os pontos ABC são colineares. Não desenvolveremos neste material | 𝑥𝐴 𝑦𝐴 1 𝑥𝐵 𝑦𝐵 1 𝑥𝐶 𝑦𝐶 1 | = 0, mas é verdade que: | 𝑥𝐴 𝑦𝐴 1 𝑥𝐵 𝑦𝐵 1 𝑥𝐶 𝑦𝐶 1 | = 0 ↔ (𝑥𝑐 − 𝑥𝐴). (𝑦𝐵 − 𝑦𝐶) = (𝑦𝑐 − 𝑦𝐴). (𝑥𝐵 − 𝑥𝐶)⏟ 𝐶𝑜𝑛𝑑𝑖çã𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 Ex4: Verifique se os pontos A (0,0), B(1,2) e C(2,3) estão alinhados: Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 13 Resolução: Aplicando a terceira forma para verificar se os pontos são colineares, temos: Para ABC estarem alinhados | 𝑥𝐴 𝑦𝐴 1 𝑥𝐵 𝑦𝐵 1 𝑥𝐶 𝑦𝐶 1 | = 0, então: | 0 0 1 1 2 1 2 3 1 | = 0 0 + 0 + 3 − [4 + 0 + 0] = 0 -1 = 0 (𝑎𝑏𝑠𝑢𝑟𝑑𝑜 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑜) Os pontos não estão alinhados! Existe outra forma de calcular o determinante: observe a explicação seguinte: Formaremos com os pontos A (0,0), B(1,2) e C(2,3) uma matriz do tipo 3x2 e a transformaremos numa matriz 4x2, cuja 4° linha será formada pelas coordenadas do ponto colocado na 1° linha da matriz original 3x2. Observe: | 0 0 1 2 2 3 0 0 | Neste caso, as coordenadas do ponto A foram escolhidas para ocupar a 1° linha da matriz 3x2. Posteriormente, procedemos da seguinte forma para encontrar o determinante da matriz | 0 0 1 1 2 1 2 3 1 |: 0 + 3 + 0 − [0 + 4 + 0] = −1 Verificamos, então, que os pontos não estão alinhados, já que o determinante não é nulo. Ex5: Determine k de maneira que os pontos A(2,3), B(5,7) e C(k,1) sejam vértices de um triângulo. Resolução: Para que os pontos ABC sejam vértices de um triângulo, os mesmos não poderão ser colineares. Logo, 1° forma: 5 − 2 𝑘 − 5 ≠ 7 − 3 1 − 7 3 𝑘 − 5 ≠ 4 −6 ∴ −18 ≠ 4𝑘 − 20 ∴ 𝑘 ≠ 1 2 2° forma: 𝑡𝑔𝐴𝐵 ≠ 𝑡𝑔𝐵𝐶 7 − 3 5 − 2 ≠ 1 − 7 𝑘 − 5 4 3 ≠ −6 𝑘 − 5 ∴ −18 ≠ 4𝑘 − 20 ∴ 𝑘 ≠ 1 2 3° forma: | 2 3 5 7 𝑘 1 2 3 | ≠ 0 14 + 5 + 3𝑘 − [15 + 7𝑘 + 2] ≠ 0 2 − 4𝑘 ≠ 0 ∴ 𝑘 ≠ 1 2 Então, 𝑘 ≠ 1 2 para que os pontos ABC sejam vértices de um triângulo. Atenção! O aluno deve estar à vontade para escolher uma das condições de colinearidade entre três pontos, mencionadas anteriormente. Como sugestão escolheria a 2° forma, já que resulta em conhecimentos prévios vistos com bastante frequência (da aplicação das tangentes dos ângulos) por vocês nas séries anteriores, mas o importante é que você escolha a que mais lhe agradou. Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 14 ÁREA DE TRIÂNGULO Sabemos que três pontos 𝐴(𝑥𝐴, 𝑦𝐴), 𝐵(𝑥𝐵 , 𝑦𝐵) e 𝐶(𝑥𝐶 , 𝑦𝐶) são colineares se existe uma reta que passa pelos três ao mesmo tempo. Então, se os pontos não são colineares, os mesmos serão vértices de um triângulo 𝐴(𝑥𝐴, 𝑦𝐴), 𝐵(𝑥𝐵, 𝑦𝐵) e 𝐶(𝑥𝐶 , 𝑦𝐶). Logo, o | 𝑥𝐴 𝑦𝐴 1 𝑥𝐵 𝑦𝐵 1 𝑥𝐶 𝑦𝐶 1 | ≠ 0, pois observamos, anteriormente, que se | 𝑥𝐴 𝑦𝐴 1 𝑥𝐵 𝑦𝐵 1 𝑥𝐶 𝑦𝐶 1 | = 0 os pontos serão colineares. Então, para calcularmos a área de um triângulo cujos vértices são 𝐴(𝑥𝐴, 𝑦𝐴), 𝐵(𝑥𝐵, 𝑦𝐵) e 𝐶(𝑥𝐶 , 𝑦𝐶) utilizamos a seguinte fórmula: 𝐴á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑜 𝑡𝑟𝑖â𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝐴𝐵𝐶 = 1 2 . ‖ 𝑥𝐴 𝑦𝐴 1 𝑥𝐵 𝑦𝐵 1 𝑥𝐶 𝑦𝐶 1 ‖ u.a. Tal fórmula é resultado da seguinte operação: Ex1: Determine a área do triângulo cujos vértices são M(1,3), N(2,-2), P(3,3). Resolução: Sabemos que: 𝐴á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑜 𝑡𝑟𝑖â𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑀𝑁𝑃 = 1 2 . ‖ 1 3 1 2 −2 1 3 3 1 ‖. 𝐴 = 1 2 . || 1 3 1 2 −2 1 3 3 1 || 𝐴 = 1 2 . |−2 + 9 + 6 − [−6 + 6 + 3]| 𝐴 = 1 2 . |13 − 3| ∴ 𝐴 = 1 2 . |10| ∴ 𝐴 = 5𝑢. 𝑎. Este determinante poderia ser desenvolvido também da seguinte forma: 𝐴 = 1 2 . ||| 1 3 2 −2 3 3 1 −3 ||| 𝐴 = 1 2 . |−2 + 6 − 9 − [6 − 6 + 3]| 𝐴 = 1 2 . |10| ∴ 𝐴 = 5𝑢. 𝑎. Atenção! Todo polígono simples pode ser subdividido em (n – 2) triângulos. Ou seja, a área de um polígono simples pode ser dada pelo somatório das áreas desses (n – 2) triângulos. Dessa forma, a fórmula estudada anteriormente para o cálculo da área de um triângulo se estende para o cálculo da área de um polígono simples qualquer. Observe o exemplo a seguir: A área do quadrilátero cujos vértices são A (2,0), B(3,4), C(4,2) e D(6,-1) é igual a: Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 15 Resolução: 𝐴á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑜 𝑞𝑢𝑎𝑑𝑟𝑖𝑙á𝑡𝑒𝑟𝑜 𝐴𝐵𝐶𝐷 = 1 2 . ‖ 2 0 1 3 4 1 4 2 1 6 −1 1 ‖. Desenvolvendo o determinante da seguinte forma: 𝐴 = 1 2 . | | || 2 0 3 4 4 2 6 −1 2 0 ||| | temos: 𝐴 = 1 2 . |8 + 6 − 4 + 0 − [0 + 16 + 12 − 2]| 𝐴 = 1 2 . |−16| ∴ 𝐴 = 16 2 ∴ 𝐴 = 8𝑢. 𝑎. Ex1: Qual é a área do pentágono abaixo? Resolução: Definiremos as coordenadas dos vértices do pentágono ABCDE teremos A(-2,1), B(3,-2), C(5,2), D(4,4) e E(-1, 3). Agora, encontraremos a área do pentágono pelo determinante a seguir: 𝐴 = 1 2 . | | | | −2 1 3 −2 5 2 4 4 −1 3 −2 1 | | | | 𝐴 = 1 2 . |4 + 6 + 20 + 12 − 1 − [3 − 10 + 8 − 4 − 6]| 𝐴 = 1 2 . |50| ∴ 𝐴 = 25𝑢. 𝑎. Ex2: Os pontos A (1,2), B(4,3), C(3,1) e D(m, n), nessa ordem, formam um paralelogramo. A área do paralelogramo ABCD é igual a: Resolução: Construindo um quadrilátero genérico ABCD para melhorar a visualização da figura, temos: Sabemos que para encontrar a área de um quadrilátero precisamosconhecer todas as coordenadas dos vértices do mesmo. Neste caso, não conhecemos o vértice D(m,n). Mas, baseando – se em conhecimentos prévios sabemos que as diagonais de um paralelogramo cortam – se nos respectivos pontos médios. O ponto M é médio tanto da diagonal AC como da diagonal DB, então, M tem coordenadas: 𝑥𝑀 = 1+3 2 = 2 e 𝑦𝑀 = 2+1 2 = 3 2 , e D tem coordenadas: 2 = 𝑚+4 2 ∴ 𝑚 = 0 e 3 2 = 𝑛+3 2 ∴ 𝑛 = 0 Logo, a área do quadrilátero é igual a: 𝐴 = 1 2 . | | || 0 0 3 1 4 3 1 2 0 0 ||| | temos: 𝐴 = 1 2 . |0 + 9 + 8 + 0 − [0 + 4 + 3 + 0]| 𝐴 = 1 2 . |17 − 7| ∴ 𝐴 = 1 2 . |10| ∴ 𝐴 = 5𝑢. 𝑎. Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 16 A RETA Daremos início ao estudo das retas. Em função polinomial do 1° grau você estudou as retas que a representavam perfeitamente no plano cartesiano. São eles os dois tipos: A figura 1 representa uma reta ascendente e a figura 2, uma reta descendente. Mas, existem outros posicionamentos de retas que serão estudados neste tópico. Veja a seguir: A reta horizontal, quando você estudou a função constante, a representava perfeitamente, mas a reta vertical nunca foi associada a uma função já que fere a definição da mesma (um domínio com muitas imagens). A Geometria Analítica preocupa – se em estudar as retas, seja qual for seu posicionamento. Dessa forma, daremos início ao estudo das retas no plano cartesiano. ● Equações da reta: Observe o exemplo a seguir: Seja C (x,y) um ponto qualquer. Quais os possíveis valores de x e y para que C seja colinear com os pontos A(1,2) e B(2,3)? Bem, para que os pontos A, B e C sejam colineares é preciso que: → 1° forma: 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ 𝐵𝐶 = 2 − 1 𝑥 − 2 = 3 − 2 𝑦 − 3 1 𝑥 − 2 = 1 𝑦 − 3 ∴ 𝑥 − 2 = 𝑦 − 3 ∴ 𝑦 = 𝑥 + 1 → 2° forma: 𝑡𝑔𝐴𝐵 = 𝑡𝑔𝐵𝐶 3 − 2 2 − 1 = 3 − 𝑦 2 − 𝑥 ∴ 𝑦 = 𝑥 + 1 → 3° forma: | 1 2 2 3 𝑥 𝑦 1 2 | = 0 3 + 2𝑦 + 2𝑥 − [4 + 3𝑥 + 𝑦] = 0 𝑦 = 𝑥 + 1 Percebemos que os possíveis valores de x e y para que A, B e C estejam alinhados deve obedecer a seguinte equação: 𝑦 = 𝑥 + 1, para x = 3, y = 4; para x = 0, y = 1; e assim sucessivamente. O ponto genérico C(x,y) representa todos os infinitos pontos da reta 𝐴𝐵 ⃡ cujas abscissas e ordenadas obedecem a equação anterior. Esta equação é denominada equação da reta 𝐴𝐵 ⃡ , pois caracterização todos os pontos desta reta. A equação de uma reta s é uma expressão algébrica capaz de definir todos os pontos desta reta. Por estar em um formato de isolamento da incógnita y é denominada equação reduzida da reta. Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 17 Atenção! É interessante perceber que para encontrar a equação de uma reta, basta aplicarmos a condição de alinhamento entre três pontos. ● Equação reduzida da reta A equação da reta é chamada de reduzida quando obedece a este formato: 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏 → 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑛 com m (ou a) sendo o coeficiente angular e n (ou b) sendo o coeficiente linear. Já sabemos, devido a conhecimentos prévios sobre função polinomial do 1° grau, que o coeficiente angular é a tangente do ângulo que a reta forma com o sentido positivo do eixo ox e o coeficiente linear é a ordenada do ponto de intersecção da reta com o eixo oy. Ex1: Encontre a equação reduzida da reta r. Resolução: Sabemos que a equação reduzida de uma reta é dada por: 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏. Então, precisamos encontrar os valores do coeficiente angular (a) e do coeficiente linear (b). → Coeficiente angular: 𝑎 = 𝑡𝑔30° = √3 3 → Coeficiente linear: 𝑏 = −3 A equação reduzida da reta r é: 𝑦 = √3 3 𝑥 − 3 Ex2: Encontre a equação reduzida da reta s. Resolução: Cálculo do coeficiente angular: 𝑎 = 𝑡𝑔120° = −𝑡𝑔60° = −√3 Observe que 60° não é a inclinação da reta s. A inclinação da reta s é o ângulo que ela forma com o eixo ox no seu sentido positivo, logo é o suplemente de 60°, ou seja, 120°. Cálculo do coeficiente linear: 𝑏 = 5 A equação reduzida da reta s é: 𝑦 = −√3𝑥 + 5 Ex3: Ache a equação reduzida da reta que passa pelos pontos A(1,3) e B(3,5) Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 18 Resolução: Sabemos que a equação reduzida de uma reta é dada por: 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏. Então, precisamos encontrar os valores do coeficiente angular (a) e do coeficiente linear (b). Mas, a única informação que temos são dois pontos que estão nesta reta. Ou seja, se esses pontos estão na reta, os mesmos satisfazem a equação da reta. Logo, substituindo esses pontos na lei de formação genérica da reta: 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏 temos: { 3 = 𝑎 + 𝑏 5 = 3𝑎 + 𝑏 ∴ { 𝑎 + 𝑏 = 3 3𝑎 + 𝑏 = 5 → 𝑎 = 1 𝑒 𝑏 = 2 A equação da reta é dada por: 𝑦 = 𝑥 + 2 → Outra forma de encontrar o coeficiente angular Seja a reta 𝐴𝐵 ⃡ : Já sabemos que 𝑡𝑔𝛼 = 𝑚 (coeficiente angular), mas podemos através da geometria analítica encontrar 𝑡𝑔𝛼 = 𝑚 em função das coordenadas dos pontos A e B. Veja: No triângulo retângulo cuja hipotenusa é o seguimento AB, tem – se que a medida do ângulo �̂� é igual a inclinação da reta 𝐴𝐵 ⃡ (observe a figura anterior), logo: 𝑡𝑔�̂� = 𝑦𝐵 − 𝑦𝐴 𝑥𝐵 − 𝑥𝐴 Então, como 𝑡𝑔�̂� = 𝑡𝑔𝛼: 𝑚 = 𝑦𝐵 − 𝑦𝐴 𝑥𝐵 − 𝑥𝐴 ∴ ∆𝑦 ∆𝑥 Ex1: O coeficiente angular da reta que passa pelos pontos A(2,0) e B(4,1) é igual a: Resolução: Sabemos que: 𝑚 = 𝑦𝐵−𝑦𝐴 𝑥𝐵−𝑥𝐴 , então: 𝑚 = 1 − 0 4 − 2 ∴ 𝑚 = 1 2 O coeficiente angular da reta que passa por AB é 1/2. Ex2: A equação reduzida da reta que passa pelos pontos A(3,2) e B(-1,1) é igual a: Resolução: Bem, já resolvemos um exemplo muito parecido com esse. Mas, ainda não havíamos aprendido que o coeficiente angular de uma reta poderia ser dado por: 𝑚 = 𝑦𝐵−𝑦𝐴 𝑥𝐵−𝑥𝐴 . Então, neste exemplo, priorizaremos este novo conhecimento: A equação reduzida da reta é igual a: 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏 ou 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑛, então, para encontra – la precisaremos dos valores dos coeficientes angular e linear. Logo: Cálculo do coeficiente angular: 𝑚 = 1 − 2 −1 − 3 ∴ 𝑚 = −1 −4 ∴ 𝑚 = 1 4 A equação reduzida será igual a: 𝑦 = 1 4 𝑥 + 𝑛. Substituindo um dos pontos (A ou B), teremos: Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 19 1 = 1 4 (−1) + 𝑛 ∴ 𝑛 = 5 4 A equação é dada por: 𝑦 = 1 4 𝑥 + 5 4 ● Equação geral da reta Seja a equação reduzida de uma reta s dada por: 𝑦 = 2𝑥 + 3 se estruturarmos de outra forma esta equação, encontraremos outras classificações para a equação desta reta. Neste momento, transformaremos esta equaçãoda reta s do seu formato reduzido para seu formato geral. Para isso, é necessário que todos os termos da equação estejam em um só membro e a mesma esteja igualada a zero. Observe: 𝑦 = 2𝑥 + 3⏟ 𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 𝑟𝑒𝑑𝑢𝑧𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑎 𝒔 → 2𝑥 − 𝑦 + 3 = 0⏟ 𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 𝑔𝑒𝑟𝑎𝑙 𝑑𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑎 𝒔 Ex: Dados A(4,0), B(3,5) e C(1,5), ache a equação geral da reta que passa por A e pelo ponto médio do segmento 𝐵𝐶̅̅ ̅̅ . Resolução: Para encontramos a equação da reta que passa por A e por M (ponto médio do segmento 𝐵𝐶̅̅ ̅̅ ) inicialmente encontraremos a forma reduzida e após igualaremos a zero. Para isso, será preciso encontrar M: 𝑥𝑀 = 3 + 1 2 = 2 𝑦𝑀 = 5 + 5 2 = 5 A equação da reta que passa por A (4,0) e M (2,5) é igual a: 𝑚 = 5 − 0 2 − 4 = − 5 2 Logo, a equação é do tipo: 𝑦 = − 5 2 𝑥 + 𝑛 Substituído o ponto A (4,0) (poderia ser o M), encontraremos 𝑛: 0 = − 5 2 . (4) + 𝑛 ∴ 𝑛=10 Então a equação reduzida da reta que passa por A e M é igual a: 𝑦 = − 5 2 𝑥 + 10 E a equação geral será: 5𝑥 + 2𝑦 − 20 = 0 Atenção! Equação da reta para: → Retas verticais As retas verticais são retas que possuem inclinação igual a 90°, dessa forma não têm coeficientes angulares (∄ 𝑡𝑔90°). Sua equação será dada da seguinte maneira: A reta s tem por equação 𝑥 = 2. Isso significa que é o conjunto de todos os pontos, do plano cartesiano, cujos pares ordenados têm abscissas iguais a 2. Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 20 → Retas horizontais As retas horizontais são retas que têm inclinação igual a 0°, ou seja, têm seus coeficientes angulares nulos (𝑡𝑔0° = 0). Dessa forma, sua equação será dada por: A reta r tem por equação 𝑦 = 3. Isso significa que é o conjunto de todos os pontos, do plano cartesiano, cujos pares ordenados têm ordenadas iguais a 3. ● Equação segmentária da reta A equação segmentária da reta é uma forma diferente de todas já estudadas anteriormente para representar uma reta. Seu formato possibilita ter de imediato as abscissas e ordenadas dos pontos de intersecção da reta com os eixos ox e oy respectivamente. Seja a reta a seguir que passa pelos pontos Q(0,q) e P(p,0): Encontrando o coeficiente angular e linear da reta: 𝑚 = 0−𝑞 𝑝−0 = − 𝑞 𝑝 e 𝑛 = 𝑞 a equação reduzida será: 𝑦 = − 𝑞 𝑝 𝑥 + 𝑞 Colocando na forma geral: 𝑦 = − 𝑞 𝑝 𝑥 + 𝑞 𝑝𝑦 = −𝑞𝑥 + 𝑞𝑝 𝑞𝑥 + 𝑝𝑦 = 𝑞𝑝 Dividindo toda a equação por 𝑞𝑝: 𝑞𝑥 𝑞𝑝 + 𝑝𝑦 𝑞𝑝 = 𝑞𝑝 𝑞𝑝 𝑥 𝑝 + 𝑦 𝑞 = 1 → 𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 𝑠𝑒𝑔𝑚𝑒𝑛𝑡á𝑟𝑖𝑎 𝑑𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑎 Observe a seguir um exemplo numérico do procedimento para transformar uma equação da forma geral para a segmentária. Dada a equação geral 3𝑥 + 2𝑦 − 12 = 0, veremos abaixo, como será a equação da reta na forma segmentaria: 1° - Isolamos o termo independente: 3𝑥 + 2𝑦 − 12 = 0 → 3𝑥 + 2𝑦 = 12 2° - Para que o 1º membro da equação seja igual a 1, devemos dividir todos os termos da equação, pelo termo independente (termo que está no 2º membro da equação): 3𝑥 12 + 2𝑦 12 = 12 12 𝑥 4 + 𝑦 6 = 1 → 𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 𝑠𝑒𝑔𝑚𝑒𝑛𝑡á𝑟𝑖𝑎 𝑑𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑎 Observe a representação geométrica desta reta: Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 21 Na equação segmentária o denominador de x é a abscissa do ponto de intersecção da reta com o eixo ox e o denominador de y é a ordenada do ponto de intersecção da reta com o eixo oy. Ex1: Obtenha a equação segmentária da reta que corta os eixos x e y em dois pontos A e B, respectivamente, sendo dado o ponto médio M (-1,5), do segmento AB. Resolução: Como os pontos A e B são as intersecções das retas com os eixos coordenados x e y, respectivamente, temos que A (a,0) e B(0,b). Sabe –se que M(-1,5) é ponto médio do segmento AB, logo: −1 = 𝑎 + 0 2 ∴ 𝑎 = −2 𝑒 5 = 𝑏 + 0 2 ∴ 𝑏 = 10 Logo, A(-2,0) e B(0,10). A equação segmentária da reta que passa por esses pontos é igual a: 𝑥 −2 + 𝑦 10 =1 Ex2: Determine os pontos de intersecção de 𝑟: 4𝑥 + 5𝑦 − 80 = 0, com os eixos coordenados. Resolução: 1º forma: Encontrar a equação da reta na forma segmentária, pois já nos fornece essas intersecções: 4𝑥 + 5𝑦 − 80 = 0 4𝑥 + 5𝑦 = 80 (÷ 80) 4𝑥 80 + 5𝑦 80 = 80 80 ∴ 𝑥 20 + 𝑦 16 = 1 Logo, os pontos de intersecção da reta r com os eixos x e y são, respectivamente, (20,0) e (0,16). 2º forma: Perceber que pontos que estão no eixo x tem ordenadas nulas (igual a zero) e pontos que estão no eixo y tem abscissas nulas (igual a zero). Logo, Para x = 0, teremos: 4𝑥 + 5𝑦 − 80 = 0 → 4(0) + 5𝑦 − 80 = 0 ∴ 𝑦 = 16 O ponto de intersecção com o eixo oy é (0,16). Para y = 0, teremos: 4𝑥 + 5𝑦 − 80 = 0 → 4𝑥 + 5(0) − 80 = 0 ∴ 𝑥 = 20 O ponto de intersecção com o eixo ox é (20,0). ● Equações paramétricas da reta As equações gerais, reduzidas e segmentárias relacionam diretamente entre si as coordenadas (x, y) de um ponto genérico da reta. É possível, entretanto, fixar a lei a ser obedecida pelos pontos da reta dando as coordenadas x e y de cada ponto da reta em função de uma terceira variável t: 𝑥 = 𝑓1(𝑡) e 𝑦 = 𝑓2(𝑡) São estabelecidas duas equações em função de outra variável. No caso de 𝑟: 2𝑥 + 3𝑦 − 6 = 0, temos: 2𝑥 + 3𝑦 − 6 = 0 ∴ 2𝑥 = 6 − 3𝑦 𝑥 = 3 − 3 2 𝑦 ∴ 𝑥 = 3. (1 − 𝑦 2 ) Fazendo, arbitrariamente, 1 − 𝑦 2 = 𝑡, temos: 𝒙 = 𝟑𝒕 e 1 − 𝑦 2 = 𝑡 ∴ 2 − 𝑦 = 2𝑡 ∴ 𝒚 = 𝟐 − 𝟐𝒕 chamadas de equações paramétricas da reta r. Logo, r pode ser representada como: { 𝑥 = 3𝑡 𝑦 = 2 − 2𝑡 . (Iezzi, Gelson; Dolse, Osvaldo... – Matemática – Volume único) Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 22 Ex1: Obter a equação geral da reta cujas equações paramétricas são: { 𝑥 = 𝑡 + 1 𝑦 = 𝑡 + 3 . Resolução: Encontrando o valor de t em função de x e y, teremos: { 𝑥 = 𝑡 + 1 𝑦 = 𝑡 + 3 → { 𝑡 = 𝑥 − 1 𝑡 = 𝑦 − 3 𝑥 − 1 = 𝑦 − 3 𝑥 − 𝑦 + 2 = 0 (𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 𝑔𝑒𝑟𝑎𝑙 𝑑𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑎) Ex2: Determine a equação segmentária da reta:{ 𝑥 = 4 + 3𝑡 𝑦 = 1 − 𝑡 . Resolução: Encontrando o valor de t em função de x e y, teremos: { 𝑥 = 4 + 3𝑡 𝑦 = 1 − 𝑡 → { 𝑡 = 𝑥 − 4 3 𝑡 = 1 − 𝑦 𝑥 − 4 3 = 1 − 𝑦 𝑥 − 4 = 3 − 3𝑦 𝑥 + 3𝑦 = 7 𝑥 7 + 3𝑦 7 = 1 ∴ 𝑥 7 + 𝑦 7 3 = 1 ⏟ 𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 𝑠𝑒𝑔𝑚𝑒𝑛𝑡á𝑟𝑖𝑎 𝑑𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑎 POSICIONAMENTO RELATIVO ENTRE RETAS Já se sabe que duas retas coplanares podem ser paralelas ou concorrentes. Em analítica, esses dois posicionamentos, serão identificados através das equações das retas. Vejamos: ● Retas paralelas Duas retas r e s são paralelas se,e somente se, têm mesma inclinação. As retas podem ser: Observamos que duas retas r e s são paralelas se, e somente se, têm o mesmo coeficiente angular ou seus coeficientes angulares não existem: 𝑟//𝑠 ↔ 𝑚𝑟 = 𝑚𝑠 ou ∄𝑚𝑟 , 𝑚𝑠. ● Retas concorrentes Duas retas r e s são concorrentes se, e somente se, têm inclinações diferentes. Tais retas têm um ponto em comum e podem ser oblíquas ou perpendiculares. → 1° caso: Concorrentes oblíquas Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 23 → 2° caso: Concorrentes perpendiculares Concluímos que duas retas r e s são concorrentes se, e somente se, têm coeficientes angulares diferentes ou existe coeficiente angular de uma das retas e não existe da outra. Atenção! Quando duas retas, não perpendiculares aos eixos cartesianos, são concorrentes perpendiculares, o produto dos seus coeficientes angulares é -1. Essas retas estão representadas no 2° caso na figura 1. 𝑚𝑟 . 𝑚𝑠 = −1 Se nada do que foi dito acima for verificado, constata-se que as retas são concorrentes oblíquas ou perpendiculares entre si e aos eixos cartesianos (figura 2 – 2° caso). Ex1: São dadas as seguintes retas: 𝑟: 𝑦 = 3𝑥 + 5; 𝑠: 𝑦 = 3𝑥 − 2; 𝑡: 6𝑥 − 2𝑦 + 10 = 0 e 𝑢: 𝑦 = 5𝑥 Descreva a posição relativa entre: a) r e s b) r e t c) s e u Resolução: a) As retas r e s são paralelas. Observamos que 𝑚𝑟 e 𝑚𝑠 são iguais, o que garante o paralelismo entre as retas. b) Observamos que a equação da reta t está na forma geral, dessa forma, para visualizarmos o coeficiente angular de t (𝑚𝑡), colocaremos tal equação na forma reduzida. Observe: 𝑡: 6𝑥 − 2𝑦 + 10 = 0 ∴ 𝑦 = 3𝑥 + 5 Temos que 𝑚𝑡 = 3 e 𝑚𝑟 = 3, 𝑚𝑡 = 𝑚𝑟, e os coeficientes lineares também são iguais, então as retas r e t são paralelas coincidentes. c) Observamos que 𝑚𝑠 ≠ 𝑚𝑢, dessa forma, s e u são concorrentes. Ex2: Determine a posição entre as retas 𝑟: 𝑦 = 2 3 𝑥 e 𝑠: 3𝑥 + 2𝑦 − 1 = 0. Resolução: Precisamos encontrar o coeficiente angular das retas r e s. Observe: 𝑚𝑟 = 2 3 e 𝑚𝑠 será encontrado quando colocarmos a equação da reta s, na forma reduzida, pois está na forma geral. 𝑠: 3𝑥 + 2𝑦 − 1 = 0 𝑠: 𝑦 = − 3 2 x+ 1 2 𝑚𝑠 = − 3 2 Logo: 𝑚𝑠. 𝑚𝑟 = − 3 2 . 2 3 = −1. As retas r e s são perpendiculares. Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 24 Atenção! Quando falamos que duas retas são concorrentes, entendemos que as retas possuem um ponto comum. Como será que encontraremos tal ponto? Lembre – se que uma reta é um conjunto de infinitos pontos e sua equação representa, ou melhor, identifica todos os seus pontos. Sabe –se que todos os pontos de uma reta definida no plano cartesiano são do tipo (𝑥, 𝑦) e para encontra – los basta conhecermos a equação da reta. Ex: Dada à reta r, no plano cartesiano, temos: a) O ponto P (1,3) está na reta r? Resolução: Para sabermos basta substituirmos o ponto P (1,3) na equação da reta. Se encontrarmos uma identidade (verdade matemática) significa que o ponto P está na reta, pois a equação de uma reta mostra todos os pontos que estão nela; se encontrarmos um absurdo (incoerência matemática) temos que P não está na reta r. Substituindo o ponto P (1,3) na equação 𝑟: 𝑦 = 𝑥 + 2, temos: 𝑟: 𝑦 = 𝑥 + 2 → 3 = 1 + 2 ∴ 3 = 3(𝑖𝑑𝑒𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒) O ponto P está na reta. b) O ponto P (2,5) está na reta r? Resolução: Substituiremos o ponto P (2,5) na equação, ou melhor, substituiremos as coordenadas do ponto P na equação da reta, observe: 𝑟: 𝑦 = 𝑥 + 2 → 5 = 2 + 2 ∴ 5 = 4(𝑎𝑏𝑠𝑢𝑟𝑑𝑜) O ponto P não está na reta. ● Ponto de intersecção entre duas retas: Para encontrar o ponto de intersecção entre duas retas concorrentes, basta entendermos que se um ponto Q (x, y) está em duas retas, t e s, necessariamente satisfaz às respectivas equações. Então, para um determinado valor de abscissa (x), teremos o mesmo determinado valor de ordenada (y), nas duas equações das retas. Observe o exemplo abaixo: Ex1: Determine o ponto de intersecção das retas 𝑠: 𝑦 = 3𝑥 − 2 e 𝑢: 𝑦 = 5𝑥. Resolução: O ponto de intersecção dessas retas será um ponto que satisfaz as duas equações. Igualando os valores de 𝑦 das duas equações, teremos: 3𝑥 − 2 = 5𝑥 ∴ 𝑥 = −1 Substituindo esse valor 𝑥 = −1 em uma das duas equações, encontraremos a ordenada do ponto. Veja: → Na reta 𝑢: 𝑦 = 5𝑥: 𝑦 = 5(−1) ∴ 𝑦 = −5 (Perceba que poderíamos ter escolhido substituir na reta 𝑠: 𝑦 = 3𝑥 − 2 e teríamos encontrado o mesmo valor: 𝑦 = 3(−1) − 2 ∴ 𝑦 = −5) Então o ponto de intersecção das retas 𝑠 e 𝑢 é o ponto (−1; −5). Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 25 Ex2: Dadas às retas 𝑟: 3𝑥 + 2𝑦 − 15 = 0; 𝑠: 9𝑥 + 6𝑦 − 45 = 0 e 𝑡: 12𝑥 + 8𝑦 − 60 = 0 podemos afirmar: a) elas são paralelas b) elas são concorrentes c) 𝑟 ∩ 𝑡 ∩ 𝑠 = ℝ d) 𝑟 ∩ 𝑡 ∩ 𝑠 = ∅ e) as três equações representam uma mesma reta. Resolução: Simplificando as equações das retas 𝑟, 𝑠 e 𝑡, temos: • 𝑟: 3𝑥 + 2𝑦 – 15 = 0 • 𝑠: 9𝑥 + 6𝑦 – 45 = 0 (÷ 3) ∴ 𝑠: 3𝑥 + 2𝑦 – 15 = 0 • 𝑡: 12𝑥 + 8𝑦 – 60 = 0(÷ 4) ∴ 𝑡: 3𝑥 + 2𝑦 – 15 = 0 Podemos constatar que essas retas são coincidentes. Resposta letra E Ex3: Determine a equação da reta que passa pelo ponto (1,3) e é paralela a reta 𝑟: 𝑦 = 2𝑥 + 5. Resolução: Considerando por s a reta que passa pelo ponto (1,3) e é paralela a reta r, tem – se que o coeficiente angular de s é igual ao de r, então, como 𝑚𝑟 = 2, então 𝑚𝑠 = 2 . Seja 𝑠: 𝑦 = 2𝑥 + 𝑛 a equação reduzida de s; substituindo o ponto (1,3) na mesma, temos: 3 = 2(1) + 𝑛 ∴ 𝑛 = 1. Logo a equação da reta s paralela a r que passa pelo ponto (1,3) é igual a 𝑠: 𝑦 = 2𝑥 + 1. Ex3: Determine a equação da reta que passa pelo ponto (1,2) e é perpendicular a reta 𝑟: 𝑦 + 𝑥 − 2 =0. Resolução: Como a reta s passa pelo ponto (1,2) e é perpendicular a reta r, temos: 𝑚𝑟 . 𝑚𝑠 = −1. Então, como: 𝑟: 𝑦 + 𝑥 − 2 = 0 → 𝑟: 𝑦 = −𝑥 + 2, temos que 𝑚𝑟 = −1 e 𝑚𝑠 = 1. Logo, a equação da reta s é igual a: 𝑠: 𝑦 = 1. 𝑥 + 𝑛 ∴ 2 = 1.1 + 𝑛 ∴ 𝑛 = 1 𝑠: 𝑦 = 𝑥 + 1 ÂNGULO ENTRE DUAS RETAS Existem dois casos de ângulo agudo entre duas retas: ● 1° caso: Se duas retas r e s, não perpendiculares aos eixos cartesianos, cujos coeficientes angulares são, respectivamente, 𝑚𝑟 e 𝑚𝑠, formam entre si um ângulo agudo 𝜃, então: 𝑡𝑔𝜃 = | 𝑚𝑟 − 𝑚𝑠 1 + 𝑚𝑟 . 𝑚𝑠 | Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 26 Atenção! Observe a figura a seguir: As retas r e s sãooblíquas aos eixos e não formam um ângulo agudo entre si e sim um ângulo reto. Ou seja, 𝜃, o ângulo que r e s forma entre si é igual a 90°. Como não existe tangente do ângulo 90º, os respectivos valores dos coeficientes angulares das retas não satisfarão à fórmula acima. ● 2° caso: Uma das retas r ou s é perpendicular a um dos eixos cartesianos. Demonstração: → Figura 1 A reta r é paralela ao eixo ox e a reta s é obliqua ao eixo ox. Sendo 𝛼 a inclinação da reta s e 𝑡𝑔𝛼 = 𝑚𝑠 (coeficiente angular de s) temos que como r// ox, s é uma transversal a r e 𝛼 é ângulo correspondente ao ângulo 𝜃, logo 𝛼 ≡ 𝜃. Dessa forma, como 𝑡𝑔𝛼 = 𝑚𝑠 e 𝑡𝑔𝛼 = 𝑡𝑔𝜃, então 𝑡𝑔𝛼 = 𝑡𝑔𝜃 = |𝑚𝑠|, pois 𝛼 e 𝜃 podem ser ângulos obtusos. c.q.d. → Figura 2 Observe a figura 2 abaixo: O triângulo ABC é retângulo em B. Portanto: 𝑡𝑔𝛼 = 𝐴𝐵 𝐶𝐵 e 𝑡𝑔𝜃 = 𝐶𝐵 𝐴𝐵 . Como 𝑡𝑔𝛼 = 𝑚𝑠 e 𝑡𝑔𝛼 = 1 𝑡𝑔𝜃 , temos que 𝑚𝑠 = 1 𝑡𝑔𝜃 → 𝑡𝑔𝜃 = | 1 𝑚𝑠 |. c.q.d. Atenção! Sejam as retas r e s perpendiculares aos eixos oy e ox, respectivamente. Nesse caso r e s formam entre si ângulos de 90°. Geometria Analítica Prof(a): Angeline Muniz Matemática - VI 27 Ex1: Determine o ângulo agudo formado pelas retas 𝑟: 3𝑥 − 𝑦 + 2 = 0 e 𝑠: 2𝑥 + 𝑦 − 1 = 0. Resolução: Para a reta 𝑟: 𝑦 = 3𝑥 + 2, 𝑚𝑟 = 3. Para a reta 𝑠: 𝑦 = − 2𝑥 + 1, 𝑚𝑠 = −2. Substituindo os valores na fórmula anterior e efetuando os cálculos, temos: 𝑡𝑔𝜃 = | 3 − (−2) 1 + 3(−2) | 𝑡𝑔𝜃 = 1 significa que o ângulo entre as retas é igual a 45º, já que tg45º = 1. Ex2: Determine a tangente do ângulo agudo que as retas 𝑟: 𝑦 = 2 e 𝑠: 𝑦 = 4𝑥 + 1 formam entre si. Resolução: Observamos que a reta r é uma reta paralela ao eixo das abscissas, ou seja, é um conjunto de pontos que possuem por ordenada o número real 2. Sabemos também que a reta s é obliqua à reta r e ao eixo ox. Observando a (figura 1) do 2° caso estudado anteriormente, temos que se s forma um ângulo 𝛼 com o eixo ox, também forma com a reta r o mesmo ângulo 𝛼, pois são ângulos correspondentes. Então, se 𝑚𝑠 = 4 = 𝑡𝑔𝛼, então, a tangente do ângulo que a reta s forma com a reta r é igual a 4.
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