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03conicas (1)

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Prévia do material em texto

1 
C Ô N I C A S 
 
I . P A R Á B O L A S 
 
Definição: Consideremos em um plano uma reta d e um ponto F não pertencentes a d. 
Parábola é o lugar geométrico dos pontos do plano que são eqüidistantes de F e d. 
 
 Sendo o ponto P’ o pé da perpendicular baixada de um P pertencente a parábola sobre a reta d (diretriz), então 
segundo a definição temos: 
 
   ',, PPdFPd 
 
 
Elementos da Parábola: 
- Foco: é o ponto F; 
 
- Diretriz: é a reta d; 
 
- Eixo: é a reta que passa pelo foco e é perpendicular à reta diretriz; 
 
- Vértice: é o ponto V de intersecção da parábola com o seu eixo. 
 
Obs.: 
   AVdFVd ,, 
 pois V é um ponto da Parábola. 
 
 Para obtermos uma equação que represente a parábola, teremos que referi-la ao sistema de eixos cartesianos. 
 
E Q U A Ç Ã O D A P A R Á B O L A D E V É R T I C E N A O R I G E M D O S I S T E M A V (0 , 0 ) 
 
1º caso: o eixo da parábola é o eixo y 
 
 Fazendo a distância do foco até a diretriz igual ao parâmetro p, teremos: 
 












2
,'
2
,0
p
xPe
p
F
 
 
 
 
 
 
 
 Da definição da parábola, temos: 
   ',, PPdFPd 
 
 
       
   
2
2
2
2
2
20
'
2
'
22














y
p
xxy
p
x
PyPyPxPxPyFyPxFx
 
 
 Elevando os dois membros ao quadrado, teremos: 
F F P 
P’ 
d 
P pertence à parábola, pois a distância 
de P até o foco F é igual a distância de 
P até a reta d (diretriz). 
p 
p’ 
d 
V 
P P (x,y) 
 2 
 
   
2
2
2
4
2
02
2
2
4
2
2
2
2
2
2
2
20
yy
pp
yy
pp
x
y
p
xxy
p
x


















 
 
Equação reduzida da parábola de vértice na origem e eixo o eixo y: 
pyx 22 
 
 
2º caso: eixo da parábola é o eixo dos x 
 
 
 Neste caso as coordenadas do Foco e do ponto P’ serão: 
 












y
p
Pe
p
F ,
2
'0,
2
 
 
 Da definição da parábola temos: 
 
   ',, PPdFPd 
 
 
 De forma análoga ao 1º caso, chegaremos à equação: 
 
 
pxy 22 
  equação reduzida da parábola de vértice na origem e eixo o eixo x. 
 
Obs.: Da equação 
pyx 22 
 temos que o produto 2py será sempre positivo ou nulo, pois é igual a x
2
. Desta forma é fácil 
concluir que os sinais de p e y serão sempre iguais. 
 
Assim temos 
 
 Na equação 
pxy 22 
 o raciocínio será análogo no entanto, teremos: 
P’ 
F 
d 
p 
P (x,y) 
a) Se p > 0, então y > 0, logo a 
parábola tem concavidade voltada 
para cima. 
 
b) Se p < 0, então y < 0, logo a 
parábola tem concavidade voltada 
para baixo. 
 y 
x 
y > 0 
p > 0 
y < 0 
p < 0 
y 
x 
a) Se p > 0, então x > 0, logo a 
parábola tem concavidade voltada 
para direita. 
 
b) Se p < 0, então x < 0, logo a 
parábola tem concavidade voltada 
para esquerda. 
 y 
x 
x > 0 
p > 0 
x < 0 
p < 0 
y 
x 
 3 
T R A N S L A Ç Ã O D E E I X O S 
 
 Consideremos no plano cartesiano xOy um ponto O’(h,k), arbitário. Vamos introduzir um novo sistema x’O’y’ tal 
que os eixos O’x’ e O’y’ tenham a mesma unidade de medida, a mesma direção e o mesmo sentido dos eixos Ox e Oy. 
 Nestas condições, um sistema pode ser obtido do outro, através de uma translação de eixos. 
 
 Seja um ponto P qualquer do plano tal que suas coordenadas são: 
a) x e y em relação ao sistema xOy; 
b) x’ e y’ em relação ao sistema x’O’y’. 
 
Pela figura acima, obtém-se: 
kyy
hxx


'
'
 ou 
kyy
hxx


'
'
 
 
Estas são as fórmulas de translação que permitem transformar coordenadas de um sistema para outro. 
 
 
E Q U A Ç Ã O D A P A R Á B O L A D E V É R T I C E F O R A D A O R I G E M . V ( h , k ) 
 
1º caso: o eixo da parábola é paralelo ao eixo y. 
 
 
No sistema xOy não podemos definir a equação da parábola (Fig 1). 
 
Consideraremos então um novo sistema x’O’y’ cuja origem O’ coincidirá 
com o vértice V, conforme a figura (Fig 2). 
 
 
 
 
 
No sistema x’O’y’ a equação da parábola por ter seu vértice V na origem 
O’ e eixo o eixo y’, será: 
 
'2'2 pyx 
 
 
P 
y 
y’ 
x 
x’ 
O 
O’ 
y 
x 
k 
h 
x’ 
y’ 
x 
y 
h 
k 
V 
P 
O 
x 
y 
h 
k 
O’ 
P 
O x 
y 
x’ 
y’ 
x’ 
y’ 
Fig (1) 
Fig (2) 
 4 
Para obter a equação da parábola no sistema xOy transformaremos as coordenadas x’ e y’ para x e y, substituindo 
kyyehxx  ''
 na equação 
'2'2 pyx 
. 
 
Assim: 
 
   kyphx  22
 é a forma padrão da equação de uma parábola de V (h, k) e eixo paralelo ao eixo 
y. 
 
2º caso: O eixo da parábola é paralelo ao eixo x. 
 Como no 1º caso ao referenciarmos a parábola da fig. (1) ao sistema x’O’y’, com O’ coincidindo com o vértice da 
parábola, conforme fig. (2) sua equação será 
'2' pxy 
. Fazendo transformações adequadas de coordenadas obtemos a 
equação 
 
   hxpky  22
  forma padrão da equação de uma parábola de V(h, k) e eixo paralelo ao eixo y no sistema 
XOY. 
 
Obs.: Desenvolvendo a equação 
   kyphx  22
, obtemos a equação 
cbxaxy  2
, chamada de forma explícita 
da parábola cujo eixo é paralelo ao eixo dos y. 
 Da mesma forma, desenvolvendo a equação 
   hxpky  22
 obtemos a equação 
cbyayx  2
 que é a 
forma explícita da equação da parábola de eixo paralelo ao eixo x. 
 
Exemplos: 
 
(1) Graficar as parábolas de equações 
yxexy 6242 
, determinar as coordenadas dos focos e as equações das 
diretrizes. 
 
(2) Seja a parábola de equação 
020482  xyy
. Determinar: 
(a) Sua equação na forma padrão; 
(b) Esboço do gráfico; 
(c) Coordenadas do Foco e equação da Diretriz. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
P 
y 
y 
x 
x 
h 
k 
V 
fig. (1) 
P 
y 
y 
x 
x 
h 
k 
V 
fig. (2) 
x’ 
y’ 
y’ 
x’ 
 5 
I I . E L I P S E 
 
Definição: Elipse é o lugar geométrico dos pontos de um plano cuja distância a dois pontos fixos desse plano é 
constante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Na figura acima representamos os dois pontos fixos do plano a que se refere a definição como F1 e F2. 
 
 A figura acima será considerada uma elipse, se e somente se: 
 
2,21,22,11,12,1, FP
dFPdFPdFPdFPdFPd 
, ou seja, a soma das distâncias de qualquer 
ponto da elipse aos focos deve permanecer constante. Fixaremos essa soma em 2a. 
 
 Tomando a distância entre os focos como 2c, teremos que 2a > 2c. 
 
Elementos da Elipse 
 
- Focos: são os pontos F1 e F2. 
 
- Distância focal: é a distância 2c entre os focos. 
 
- Centro: é o ponto médio C do segmento F1F2. 
 
- Eixo maior: é o segmento A1A2 de comprimento 2a. (o 
segmento A1A2 contém os focos e os seus extremos 
pertencem à elipse) 
 
- Eixo menor: é o segmento B1B2 de comprimento 2b (B1B2 
 A1A2 no seu ponto médio). 
 
- Vértice: são os pontos A1, A2, B1 e B2. 
 
Obs.: em toda a elipse vale a relação 222 cba  . 
 Para obter a equação da Elipse deveremos referencia-la ao sistema plano de coordenadas cartesianas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
F1 F2 
P 
P1 
P2 
C 
F2 F1 
B2 
B1 
A2 A1 2b 
2c 
2a 
a a b 
c C 
A2 A1 
B1 
B2 
F1 F2 
 6 
E Q U A Ç Ã O D A E L I P S E D E C E N T R O N AO R I G E M . 
 
1º caso: o eixo maior está sobre o eixo x. 
 
 
 Como a distância entre os focos é 2c, então F1 (-c, 0) e F2(c, 0). 
 
 Se P (x, y) é ponto de uma elipse conforme a figura acima, então por definição teremos: 
 
    aFPdFPd 22,1, 
 
        aPyFyPxFxPyFyPxFx 222
2
2
2
1
2
1

 
        ayxcyxc 2202202 
 
222222
:log
222:
22222222
224222222
2222422222222
2222422222
22222
42422224
222222224242222
2
22222
2
2222
222222222
bayaxb
o
bcacomo
caayaxca
caayaxcxa
xccxaacacxayaxa
xccxaaccxyxa
cxaccxyxa
cxaccxyxa
cxcyxccxyxaacxcyx
ccxyxaccxyx
ccxyxaccxyx












 







 

















 
 
 Dividindo todos os membros da equação por 22ba , obtemos: 
 
1
2
2
2
2

b
y
a
x 
 
 que é a equação reduzida da elipse de centro na origem e eixo maior sobre o eixo dos x. 
 
 
x 
y 
F2 F1 
P (x, y) 
 7 
2º caso: o eixo maior está sobre o eixo y. 
 
   cFecF ,02,01 
 
 
 Com raciocínio análogo ao 1º caso, obtemos a equação: 
 
1
2
2
2
2

a
y
b
x
  Forma reduzida da equação da elipse de centro na origem e eixo 
maior sobre o eixo x 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
E Q U A Ç Ã O D A E L I P S E D E C E N T R O F O R A D A O R I G E M D O S I S T E M A , C ( H , K ) . 
 
1º caso: o eixo maior é paralelo ao eixo x. 
 
 
 
 Anteriormente definimos a equação da elipse com centro na origem 
do sistema xOy. Como agora a elipse está fora da origem, referenciamos esta 
elipse ao sistema x’O’y’, cuja origem coincidirá com o centro C (h, k). 
 
 Assim, a equação da elipse no sistema x’O’y’ será: 
 
1
2
2'
2
2'

b
y
a
x
 
 
 
 
 Substituindo 
kyyehxx  ''
 nesta equação obtemos a equação: 
 
   
1
2
2
2
2




b
ky
a
hx
  equação da elipse com centro C (h, k) e eixo maior sobre o eixo x no sistema XOY. 
 
2º caso: eixo maior é paralelo ao eixo y. 
 
De forma análoga teremos: 
 
 No sistema x’O’y’ a equação da elipse será: 
1
2
2'
2
2'

a
y
b
x
 
 
 No sistema xOy a equação da elipse será: 
 
   
1
2
2
2
2




a
ky
b
hx
 equação da elipse de C (h, k) e eixo maior paralelo 
ao eixo y. 
x 
y 
F2 
F1 
P (x, y) 
x 
y 
h 
k 
x 
y 
x’ 
y’ 
O 
C 
h 
k 
x 
y 
x’ 
y’ 
O 
O’ 
 8 
 
Obs. 1: Como 222 cba  segue-se que 22 ba  logo a > b. Assim o maior dos denominadores na equação reduzida de 
uma elipse será a
2
. 
Assim: - Se a
2
 é denominador de x
2
 a elipse terá seu eixo maior sobre ou paralelo ao eixo x. 
- Se a2 é denominador de y2 a elipse terá seu eixo maior sobre ou paralelo ao eixo y. 
 
Obs. 2: Excentricidade 
 A excentricidade de uma elipse é o número e, e é dado por 
a
c
e 
. 
 Tendo em vista que c < a tem-se que 0 < e <1. 
 
Exemplos: 
1) Graficar as elipses de equações 
1
25
2
4
2
1
4
2
9
2

yx
e
yx
, e determinar as coordenadas dos Focos e dos 
Vértices. 
2) Seja a elipse de equação 
01721282821627  yxyx
, determinar: 
a) A equação na forma reduzida; 
b) O esboço do gráfico; 
c) As coordenadas dos focos e dos vértices. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 9 
I I I . H I P É R B O L E 
 
Definição: Hipérbole é o lugar geométrico dos pontos de um plano, cuja diferença das distâncias a dois pontos 
fixos desse plano, em valor absoluto, é constante. 
 Consideremos no plano dois pontos distintos F1 e F2 tal que a distância 
  cFFd 22,1 
. Seja um número real a tal 
que 2a < 2c. 
 
 Ao conjunto de todos os pontos P do plano tais que: 
    aFPdFPd 22,1, 
 dá-se o nome de hipérbole. 
 
 Como se vê na figura ao lado, a hipérbole é uma curva com dois 
ramos. Na verdade, pela equação
    aFPdFPd 22,1, 
, um ponto P 
está na hipérbole se, e somente se: 
 
    aFPdFPd 22,1, 
 
 
 Quando P estiver no ramo da direita, a diferença é +2a e, em caso contrário, será -2a. 
 
Elementos da Hipérbole 
 
- Focos: são os pontos F1 e F2; 
 
- Distância focal: é a distância 2c entre os focos; 
 
- Centro: é o ponto médio C do segmento F1F2; 
 
- Vértices: são os pontos A1 e A2; 
 
- Eixo real ou transverso: é o segmento A1A2 de comprimento 2a. 
 
 
 
E Q U A Ç Ã O D A H I P É R B O L E D E C E N T R O N A O R I G E M D O S I S T E M A 
 
 
1º caso: o eixo real está sobre o eixo dos x. 
 
 Seja P (x, y) um ponto qualquer de uma hipérbole (figura abaixo) de focos F1 (-c, 0) e F2 (c, 0). 
 Por definição , tem-se: 
 
 
    aFPdFPd 22,1, 
 ou, em coordenadas: 
        aycxycx 2202202 
 
 
 
 
 
Com procedimento de simplificação análogo ao que foi usado na dedução da equação da elipse, e lembrando que 
222 bac 
, chegamos à equação: 
F1 F2 
P 
F2 F1 
A1 A2 
B1 
B2 
C 
c 
a 
b 
2c 
F1 F2 
P(x, y) 
A1 A2 
y 
x 
a 
c 
 10 
F1 (0, -c) 
F2 (0, c) 
O 
A1 
A2 
y 
x 
a 
c 
1
2
2
2
2

b
y
a
x 
 
que é a equação reduzida da hipérbole de centro na origem e eixo real sobre o eixo dos x. 
 
 
2º caso: o eixo está sobre o eixo dos y. 
 
 Como já ocorreu com a parábola e a elipse, a equação desta hipérbole 
somente difere da anterior pela troca de posição das variáveis: 
 
1
2
2
2
2

a
x
b
y 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
E Q U A Ç Ã O D A H I P É R B O L E D E C E N T R O F O R A D A O R I G E M D O S I S T E M A 
 
1º caso: o eixo real é paralelo ao eixo dos x. 
 Consideremos uma hipérbole de centro C (h, k) e seja P (x, y) um ponto qualquer da mesma. 
 
Assim: 
1
2
2
2
2

b
y
a
x 
é a equação de uma hipérbole de centro C (0, 0) e eixo real sobre o eixo dos x; quando o eixo real for paralelo ao eixo dos x 
e o centro é C (h, k), sua equação passa a ser: 
 
   
1
2
2
2
2




b
ky
a
hx 
F1 F2 
P(x, y) 
A1 A2 
y 
x 
a 
h h + c h - c O 
C 
 11 
2º caso: o eixo real é paralelo ao eixo dos y. 
 
 De forma análoga, temos: 
   
1
2
2
2
2




b
hx
a
ky 
 
 
 
EXEMPLOS 
(1) Graficar as hipérboles de equações 
1
4
2
9
2

yx e 
1
9
2
4
2

xy . Determinar as coordenadas do centro, dos 
vértices e dos focos. 
 
(2) Seja a hipérbole de equação: 
0512082222  yxyx
, determinar: 
 
(a) a sua equação na forma reduzida; 
(b) um esboço do gráfico; 
(c) as coordenadas do centro, dos focos, e dos vértices. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
F1 
F2 
P(x, y) 
A1 
A2 
y 
x 
a k 
k + c 
k - c 
O 
C 
h 
 12 
E X E R C Í C I O S 
1) Determinar o vértice, o foco, uma equação para a diretriz e uma equação para o eixo da parábola de equação dada. 
Esboçar o gráfico. 
 
a) 
yx 122 
 
b) 
xy 1002 
 
c) 
0392022 yxx
 
d) 
0441642  xyy
 
2) Determinar o centro, os vértices A1 e A2, e a excentricidade das elipses dadas. Esboçar o gráfico. 
 
a) 
1
36100
22

yx
 
b) 
1
10036
22

yx
 
c)    
1
9
3
16
2
22



 yx 
d) 
031164501625 22  yxyx
 
3) Determinar os vértices, os focos e a excentricidade das hipérboles dadas. Esboçar o gráfico. 
 
a) 
1
36100
22

yx
 
b) 
1
36100
22

xy
 
c) 
043161849 22  yxyx
 
d) 
0312464 22  yxyx
 
4) Identifique o lugar geométrico representado por cada uma das equações abaixo e escreva as equações dadas na 
forma reduzida. 
 
a) 
066222  yxyx
 
b) 
0244324 22  yxyx
 
c) 
05246416 22  yxyx
 
 
d) 
0426  xy
 
e) 
012842  yxx
 
f) 
052422  yxyx
 
R E S P O S T A S 
 
1) a) V(0, 0), F(0, -3), y = 3, x = 0 
b) V(0, 0), F(-25, 0), y = 0, x = 25 
 
2) a) C(0, 0), A(10, 0), F(8, 0) e e = 4/5 
 b) C(0, 0), A(0, 10), F(0, 8) e e = 4/5 
c) C(2, -3), A1(-2, -3), A2(6, -3), F(2  7 , -3) e e = 7 /4 
d) C(-1, -2), A1(-1, -7), A2(-1, 3), F1(-1, -5), F2(-1, 1) e e = 3/5 
 
3) a) A(10, 0), F(2
41
, 0) e e = 
5
41 
b) A(0, 10), F(0, 2
41
) e e = 
5
41 
c) C(1, -2), A1(-1, -2), A2(3, -2), F(1  13 , -2) e e = 
2
13 
d) C(-3, 3), A1(-5, 3), A2(-1, 3), F(-3  5 , 3) e e = 
2
5

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