unidade 1 GRA1559 ÁLGEBRA LINEAR COMPUTACIONAL GR3391211 - 202110 ead-14776 01

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ÁLGEBRA LINEAR COMPUTACIONALÁLGEBRA LINEAR COMPUTACIONAL
TRABALHANDO COM VETORESTRABALHANDO COM VETORES
Autor: Dr. Ricardo Igarashi
Revisor : Ra imundo A lmeida
I N I C I A R
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introdução
Introdução
Este texto destina-se aos estudantes da disciplina de Álgebra Linear Computacional, presente nos
primeiros semestres dos cursos de graduação da área de Ciências Exatas. Por isso, faremos uma
explanação clara e objetiva, utilizando uma linguagem e notação matemática para um entendimento
que poderá ser usado em outras disciplinas. Por exemplo, em análises de estruturas o estudante
deve utilizar corretamente o conceito de análise vetorial colocando os vetores corretamente na
estrutura. Esse domínio será muito importante, pois com isso você poderá usar um software para
fazer a análise computacional da estrutura.
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Neste primeiro momento, estudaremos as representações dos vetores em um espaço de até 3
dimensões (tridimensional). Além disso, veremos duas representações para os vetores, a geométrica
e a algébrica. Aprenderemos, também, a realizar operações básicas entre vetores e multiplicação
por escalar, o processo de normalização e veri�cação de igualdade entre vetores.
VetoresVetores
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Tratamento Geométrico
Vetor é um segmento de reta orientado que apresenta módulo (tamanho), direção e sentido. Os
vetores são usados para expressar grandezas físicas vetoriais, isto é, aquelas que são de�nidas pelo
seu valor numérico, sua direção (horizontal e vertical), e também pelo seu sentido (para cima ou
para baixo).
A representação grá�ca de um vetor é dada por uma seta, e possui em suas extremidades dois
pontos que o determinam (WINTERLE, 2000). Intuitivamente, seta é um segmento no qual se �xou
Figura 1.1 - Segmento orientado AB 
Fonte: Elaborada pelo autor.
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uma orientação. E �xar uma orientação é escolher um sentido. No caso da Figura 1.1, o segmento
orientado representado tem orientação de A para B.
As notações matemáticas para um vetor podem ser as mais diversas, dependendo do autor, as mais
usuais são , os dois pontos que deram origem ao vetor seguido de uma �echa sobre eles , uma
letra minúscula seguida de uma �echa , uma letra minúscula em negrito .
Para �ns de padronização, utilizaremos como representação de um vetor.
AB AB
−→−
v ⃗  v
v
Figura 1.2 - Segmento orientado AB foi rotulado como vetor 
Fonte: Elaborada pelo autor.
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O módulo de um vetor é o comprimento dele, por exemplo, na �gura 1.3 a seguir temos um vetor 
com origem em (1,2) e �nal em (4,2). O módulo será a distância do ponto de origem até o ponto de
destino. Veri�camos pela �gura 1.3 que o comprimento do vetor é 3. A direção é o sentido que
representamos quando desenhamos o vetor em um plano cartesiano. Observamos pela �gura 1.3
que o vetor possui direção horizontal e sentido da esquerda para direita.
O vetor que possui sua origem coincidindo com a sua extremidade é chamado vetor nulo denotado
por 0. Note que o vetor nulo é apenas um ponto no espaço.
v
v
v
Figura 1.3 - Vetor v com origem em (1,2) e �nal (4,2). O módulo do vetor é de 3 unidades com direção
horizontal para direita. 
Fonte: Elaborada pelo autor.
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Exemplo 1: Dados dois vetores AB e CD, dizemos que AB é equivalente a CD se B-A=D-C. Para
veri�carmos essa situação considere os seguintes pontos no plano:
a)  
Então, AD é equivalente a CB, pois
b)  
c)  
Contudo, podemos veri�car que o vetor FE, não é equivalente a AD e CB.
Os vetores AD, CB e FE são representados na �gura 1.4.
A = (0,0) ,  B = (2,3) ,  C = (1,2) ,  D = (1,1) ,  E = (1,0)  ,  F = (−1,−1) .
D − A = (1,1) − (0,0) = (1,1)
B − C = (2,3) − (1,2) = (1,1) .
E − F = (1,0) − (−1,−1) = (2,1) ,
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Observação: A equivalência de vetores é análoga ao que ocorre com os números racionais e as
frações. Duas frações representam o mesmo número racional se o numerador e o denominador de
cada uma delas estiverem na mesma proporção. Por exemplo, ½ é equivalente a 2/4 e 3/6, e
representam o mesmo número racional.
Operações com Vetores
Figura 1.4 - Representação no plano dos vetores AD, CB e EF 
Fonte: Elaborada pelo autor.
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Nesta seção iremos apresentar as seguintes operações vetoriais: Adição de vetores e produto de um
escalar por um vetor.
Adição de Vetores
Consideremos os vetores e , cuja soma pretendemos encontrar. Para isso, tomemos um
ponto A qualquer e, com origem nele, tracemos o segmento orientado AB representante do vetor .
A partir de A, tracemos o segmento orientado AC representante de . O vetor representado pelo
segmento orientado de origem A e extremidade D é, por de�nição, o vetor soma de por . Essa
regra é conhecida como regra do Paralelogramo.
u v u + v
u
v
u v
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Observe que a soma   está na diagonal do paralelogramo determinado por e , quando estão
representados com a mesma origem.
Sendo e vetores quaisquer, a adição admite as seguintes propriedades:
i)   Comutativa: 
ii)   Associativa: 
Figura 1.5 - Regra do Paralelogramo para soma de vetores 
Fonte: Elaborada pelo autor.
u + v u v
u,  v w
u + v  =  v + u
(u + v) + w  =  u + (v + w)
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iii)  Elemento neutro: 
iv)  Elemento oposto: 
O vetor , escreve-se , e é chamado de diferença entre e .
Multiplicação por Escalar
A multiplicação de um vetor por um escalar e um escalar , chama-se produto do
número real 𝛂 pelo vetor , o vetor tal que
Módulo: , ou seja, é o comprimento de multiplicado por .
Direção: é paralelo a .
Sentido: e têm o mesmo sentido se , e contrário se .
A Figura 1.6 apresenta o vetor e alguns de seus múltiplos.
u + 0  =  u
u + (−u) = 0
u + (−v) u − v u v
v  ≠  0 α  ≠  0
v αv
|αv|   =   |α| |v| αv v   |α|
|α| v
u v α > 0 α < 0
v
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Sejam os vetores e e e escalares. São válidas as seguintes propriedades:Tratamento Algébrico
Figura 1.6 - Representação geométrica do vetor v com seus múltiplos 
Fonte: Elaborada pelo autor.
u v α β
α (u + v)   =  αu  +  αv;
(αβ)u  =  α (βu) ;
(α + β)u  =  αu  +  βu;
1.u  =  u.
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As operações com vetores podem ser de�nidas utilizando um sistema de coordenadas cartesianas.
Primeiramente, vamos considerar os vetores no plano.
Seja v um vetor no plano . De�nimos as componentes de como sendo as coordenadas do
ponto �nal do representante de que tem ponto inicial na origem.
Identi�camos o vetor com as suas componentes e vamos escrever simplesmente
R2 v ( , )v1 v2
v
Figura 1.7 - Representação do vetor v no espaço R² 
Fonte: Elaborada pelo autor.
v = ( , )v1 v2
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Em termos das componentes podemos realizar as operações: adição e multiplicação por escalar.
1. A adição de dois vetores e é dada por 
2. A multiplicação de um vetor por um escalar 𝛂 é dada por 
Analogamente, de�nimos a adição e multiplicação por escalar de um vetor v no espaço R3 (no caso
os vetores têm 3 coordenadas como mostrado na �gura 1.8. Como no caso de vetores no plano,
de�nimos as componentes de como sendo as coordenadas 
Se e , então a adição é de�nida como 
Se   e 𝛂 é um escalar, então a multiplicação por escalar é de�nida como 
Exemplo 2: Se , , então:
u = ( , )u1 u2 v = ( , )v1 v2
u + v  = ( + ,   + )u1 v1 u2 v2
v = ( , )v1 v2
αv = (α ,α )v1 v2
v v = ( , , )v1 v2 v3
u = ( , , )u1 u2 u3 v = ( , , )v1 v2 v3
u + v = ( + , + , + )u1 v1 u2 v2 u3 v3
v = ( , , )v1 v2 v3
αv = (α ,α ,α )v1 v2 v3
v = (2,3,0) w = (−5,0,3)
v + w = (2,3,0) + (−5,0,3) = (2 + (−5) ,3 + 0,0 + 3) = (−3,3,3)$
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IGUALDADE - PARALELISMO - MÓDULO DE UM VETOR
As de�nições e conclusões no espaço são análogas às do plano:
I) Dois vetores e são iguais se, e somente se, .
2v = (2. (2) ,2. (3) ,2. (0)) = (4,6,0)
Figura 1.8 - Representação de vetores no espaço tridimensional, em vermelho é o eixo x, verde é o
eixo y e em azul o eixo z 
Fonte: Elaborada pelo autor.
u = ( , , )u1 u2 u3 v = ( , , )v1 v2 v3 = ,   = ,   =u1 v1 u2 v2 u3 v3
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II) Se   e são paralelos, então  e representamos o paralelismo por .
III) O módulo do vetor é dado por .
A operação de módulo é realizada para a obtenção do valor do comprimento de um vetor .
Exemplo 3: Vamos determinar o módulo do vetor 
Solução: O módulo de .
Ou seja, o comprimento do vetor é de 5 unidades de comprimento. Observe na Figura a seguir que
o comprimento do vetor é calculado através do teorema de Pitágoras, o que justi�ca a fórmula do
módulo de um vetor:
u = ( , , )u1 u2 u3 v = ( , , )v1 v2 v3 u  =  αv u // v
v = ( , , )v1 v2 v3 |v| = + +v12 v22 v32
− −−−−−−−−−−−√
v
v  = (4,3)
|v| = = √(16 + 9) = √25 = 5+42 32
− −−−−−√
v
v
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Devemos �car atentos que o módulo do vetor sempre é um número positivo, pois indica um
comprimento. Por exemplo, se os vetores têm componentes o módulo continua sendo 5.
Vetores Unitários (versores)
Vetor é unitário quando seu módulo é igual a 1. Todo vetor que não seja unitário pode ser
transformado em unitário por meio de um processo chamado de normalização, que é dada pela
seguinte fórmula 
Figura 1.9 - Representação esquemática do módulo do vetor v=(4,3) 
Fonte: Elaborada pelo autor.
v = (−4,3)
= v/ |v|  v̂
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Existem vetores unitários especiais, que são , e .   Para o caso
bidimensional, teremos apenas , . Qualquer vetor bidimensional ou tridimensional
pode ser escrito como combinação linear desses vetores como mostrado nos exemplos abaixo:
 e
.
A utilização dos vetores unitários é de muita importância para a representação de vetores como
mostraremos na próxima seção.
praticarVamos Praticar
Dado o vetor w=(3,2,5), determinar os números a e b de modo que os vetores  e 
sejam paralelos. Marque a opção referente à resposta abaixo.
= (1,0,0)î = (0,1,0)ĵ = (0,0,1)k̂
= (1,0)î = (0,1)ĵ
(2,3) = 2. (1,0) + 3. (0,1) = 2 + 3î ĵ
(2,3,4) = 2. (1,0,0) + 3. (0,1,0) + 4. (0,0,1) = 2 + 3 + 4î ĵ k̂
u = (2,1,4) v =   (a,6,b) + 2w 
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Dica: lembre-se que dois vetores paralelos têm suas coordenadas proporcionais.
a) a = 15, b = 30.
b) a = 14, b = 29
c) a = 13, b = 27
d) a = 14, b = 30
e) a = 5, b = 30
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Vamos estudar, a partir de agora, as operações matemáticas de produto entre vetores. As operações
que serão vistas são: produto escalar e produto vetorial. Em seguida, estudaremos as aplicações
dessas operações, como na determinação de ângulo entre vetores, ortogonalidade e cálculo de área
de paralelogramos.
Produtos entre VetoresProdutos entre Vetores
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Produto Escalar
Vamos de�nir, agora, um produto entre dois vetores, cujo resultado �nal é um escalar, por isso ele é
chamado de produto escalar. Sejam e dois vetores, o produto escalar entre
 e , representado por (lê-se escalar ) é de�nido como
Exemplo 3: Dados os vetores e , calcule o produto escalar de por .
Solução: 
Observe que o resultado é um escalar e não um vetor.
As propriedades do produto escalar são as seguintes: dados quaisquer vetores e e um escalar
real 
1. 
2. 
3. 
De�nição Geométrica do Produto Escalar
O produto escalar nos dá algumas relações entre os vetores, uma delas é o ângulo entre dois
vetores. Como mostrado na �gura 1.10 se u e v são vetores não nulos e 𝜽 o ângulo entre eles, então,
u = ( , , )u1 u2 u3 v = ( , , )v1 v2 v3
u v u.v u v
u.v = . + . + .u1 v1 u2 v2 u3 v3
u = − 5 + 8î ĵ k̂ v = 4 − 2 −î ĵ k̂ u v
 u.v = 1. (4) + (−5) . (−2) + 8. (−1) = 4 + 10 − 8 = 6
u,  v w
α
u.v = v.u
u. (v + w) = u.v + u.w e  (u + v) .w = u.w + v.w
α (u.v) = (αu) .v = u. (αv)
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o produto escalar de u por v nos diz que
onde . 
Através da de�nição dada pela equação (1) podemos calcular o ângulo θ entre dois vetores. Neste
caso, isolamos o cosseno do ângulo na equação e obtemos:
u.v  =   |u| . |v| . cos (θ)       (1)
0  θ   180o o
Figura 1.10 - Representação esquemática entre dois vetores para o produto escalar. 
Fonte: Elaborada pelo autor.
cosθ =       (2)
u.v
|u| |v|
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Exemplo 4: Considerando os vetores e , calcular o ângulo entre os dois
vetores e .
Uma observação que podemos fazer será quando o ângulo θ será agudo. Se , o
ângulo θ será obtuso. Por �m, se , o ângulo será reto.
Ângulos Diretores
Outro conceito muito importante será o de ângulos diretores, por exemplo, como mostrado na
�gura 1.11. 
u = (1,1 − 1)   v = (2,−1,0)
u v
cosθ =
(1,1,−1) . (2,−1,0)
+ +12 12 (−1) 2
− −−−−−−−−−−−−
√ +22 (−1) 2
− −−−−−−−−
√
cosθ = = 0,262 − 1
3–√ 5–√
θ = arccos(0,26) = 750
u.v  >  0 u.v  <  0
u.v  =  0
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Os ângulos diretores do vetor dado pelas componentes são os ângulos que o vetor forma
com os eixos coordenados. Os cossenos diretores são os cossenos dos ângulos diretores que são
calculados usando a de�nição da equação (2):
Figura 1.11 - Ângulos e cossenos diretores 
Fonte: Winterle (2000, p. 56).
v (x,y,z)
cosα = =
(x,y,z) . (1,0,0)
|v| ∣∣ î ∣∣
x
|v|
cosβ = =
(x,y,z) . (0,1,0)
|v| ∣∣ ĵ ∣∣
y
|v|
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Uma importante propriedade que encontramos com as de�nições dos cossenos diretores são:
Exemplo 5: Calcule os ângulos diretores do vetor .
Primeiramente, vamos calcular o módulo do vetor :
Usamos depois as de�nições dos cossenos diretores:
Vetores Ortogonais
cosγ = =
(x,y,z) . (0,0,1)
|v| ∣∣k̂∣∣
z
|v|
co α + co β + co γ = 1s2 s2 s2
v = (1,−1,0)
v
v = = .+ +12 (−1) 2 02
− −−−−−−−−−−−−
√ 2–√
cosα = = → α =x
|v|
1
2–√
450
cosβ = = − → β =y
|v|
1
2–√
1350
cosγ = = → γ = .z
|v|
0
2–√
00
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Através da de�nição do produto escalar podemos veri�car que dois vetores são ortogonais quando
o produto escalar for nulo. Lembrando que dois vetores ortogonais têm um ângulo de 90º entre
eles.
Exemplo 6: Considere dois vetores e . Calcule o valor de a para que os dois vetores
u e v sejam ortogonais.  
Aplicações na parte computacional: O uso de vetores na parte computacional é de muita
importância, pois na computação grá�ca as posições de um objeto no espaço são representadas por
vetores. Nessa parte, para que um objeto translade ou rotacione será aplicada uma matriz neste
vetor posição. Entraremos em detalhes nessa parte nas unidades II e III. 
praticarVamos Praticar
u = (a,−2) v = (5,6)
(a,−2) . (5,6) = 5a − 12 = 0 → a = −12/5
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Agora que aprendemos sobre a soma de vetores e produto escalar vamos aplicar esse conceito na seguinte
atividade:
Considere os seguintes vetores , e .
Determine o valor da seguinte operação .
a) 15.
b) 17.
c) 14.
d) 18.
e) 16.
u = (3,−1) v = (4,5)  w = (3,−1)
u. (v + w)
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Outro tipo de multiplicação de vetores chama-se produto vetorial. Nesse caso seria o produto de
vetores em três dimensões R3. O módulo do resultado do produto vetorial pode ser escrito como:
Produto VetorialProduto Vetorial
|uxv|   =   |u| . |v| . sen (θ)       (3)
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Podemos ver na equação (3) que neste caso usamos a função trigonométrica o que implica
que o módulo do produto vetorial será máximo quando o ângulo for 90º. Uma das aplicações do
produto vetorial dentro da física será no contexto do cálculo do Momento da Força.
Além disso outro ponto a se destacar seria que o produto vetorial fornece como resultado outro
vetor. Umas das maneiras para esse cálculo seria usar o determinante. Por exemplo, se temos dois
vetores e o produto vetorial entre esses vetores será dado por:
Nessa situação o determinante dessa matriz será o resultado do produto vetorial. O cálculo desse
determinante vai ser feito através da repetição das duas primeiras colunas e multiplicando cruzado.
Esse esquema pode ser visto na �gura 1.12. A multiplicação que vai da esquerda para direita
consideramos positiva e da direita para esquerda negativa. 
sen(θ)
u = ( ,   , )u1 u2 u3 v = ( , , )v1 v2 v3
      (4)
∣
∣
∣
∣
∣
î
u1
v1
ĵ
u2
v2
k̂
u3
v3
∣
∣
∣
∣
∣
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Mais precisamente se desenvolvermos esse cálculo encontraremos:
Exemplo 7: Calcule o produto vetorial . Considere que e .
O resultado do produto vetorial será dado por:
O módulo desse vetor será dado por:
Figura 1.12 - Representação esquemática para o cálculo do determinante. 
Fonte: Elaborada pelo autor.
( − ) + ( − ) + ( − ) .     (5)î u2v3 u3v2 ĵ u3v1 u1v3 k̂ u1v2 u2v1
u x v u = (1,2,3) v = (0,1,−1)
u x v  = (2. (−1) − 3.1) +   (1. (−1) − 3.0) + (1.1 − 2.0) = −5 + 1 + 1 .î ĵ k̂ î ĵ k̂
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Finalizando os conceitos de produto vetorial e escalar podemos deduzir algumas relações entre
essas operações:
I.    
II.   
III.  
Produto Misto
Consideremos três vetores u, v e w no espaço tridimensional. Desse modo, o produto misto desses
três vetores será dado por:
Na forma matricial teremos:
Assim para ter o resultado do produto misto devemos calcular o determinante.
|u x v| = .+ + =(−5) 2 12 12
− −−−−−−−−−−−−−−
√ 27−−√
 u. (u x v) = 0
v  (u x v) = 0
 u x  (v x w) = (u.w)v  −   (u.v)w
u. (v x w)         (6)
∣
∣
∣
∣
u1
v1
w1
u2
v2
w2
u3
v3
w3
∣
∣
∣
∣
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Exemplo 8: Calcular o produto misto dos vetores e 
Resolução: Colocando na forma matricial teremos:
O resultado do determinante desta matriz é 4.
praticarVamos Praticar
u =   (3,2,−1) ,  v = (0,2,−3)   w = (2,6,−7) .  
∣
∣
∣
∣
3
0
2
2
2
6
−1
−3
−7
∣
∣
∣
∣
u. (v x w) = 4.
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Uma das aplicações do produto misto seria o cálculo do volume de um paralelepípedo. Considerando que
os lados do paralelepípedo sejam dados por vetores u, v e w, assim o volume será dado por:
Usando essa de�nição considere que , e , calcule o volume do
paralelepípedo.
a) 10
b) 12
c) 14
d) 16
e) 18
V   =  u. (v x w) .       (7)
u = (2,−6,−2) v = (0,4,−2) w = (2,2,−4)
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Nesta seção iremos apresentar as condições para a determinação de uma reta e um plano. Iremos
identi�car e escrever equações de retas nas formas vetorial, paramétrica e simétrica, escrever a
equação geral do plano e veri�car se um dado ponto pertence a uma reta ou plano.
Equação da Reta
Equações de Retas e PlanosEquações de Retas e Planos
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As retas podem estar em planos (R²) ou no espaço (R³). Por exemplo, como mostrado na �gura 1.13
a reta está no plano (x,y). No caso temos os pontos (0,3) e (2,5).
As retas no espaço possuem pontos com três coordenadas (x,y,z). Por exemplo na �gura 1.14 temos
que os pontos serão representados por três pontos.
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Para determinar a equação da reta em um plano (x,y) usaremos a equação da reta:
Onde m é o coe�ciente angular da reta:
Para aplicar as equações acima vamos considerar o exemplo abaixo:
Figura 1.14 - Reta no plano xyz 
Fonte: Elaborada pelo autor.
y − = m  (x − )       (8)y0 x0
m = .       (9)
−yf y0
−xf x0
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Exemplo 9: Escrever a equação da reta que passa pelos pontos e .
Resolução: Primeiramente devemos calcular o coe�ciente angular da reta:
A equação da reta vai ser dada por:
Equação Vetorial da Reta no Espaço
Uma reta pode ser determinada conhecendo-se dois de seus pontos ou conhecendo um de seus
pontos e sua inclinação. Por exemplo, consideramos a seguinte equação vetorial:
(0,0) (2,3)
m = =3 − 0
2 − 0
3
2
y − 0 = 3/2(x − 0)
y = x.3
2
AP =  tv
(x,y,z) = ( , , ) + t (a,b, c) .        (10)x0 y0 z0
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Exemplo 10: Determine a equação vetorial da reta r que passa pelo ponto A e tem a direção
do vetor .
Resolução: Usando a equação 10 encontraremos
Para obter as coordenadas de diversos pontos da reta temos que atribuir valores reais para o
parâmetro t:
Figura 1.15 - Determinação de uma reta no plano (x,y,z). 
Fonte: Elaborada pelo autor.
(1,−1,4)
v = (2,3,2)
(x,y, z) = (1,−1,4) + t (2,3,2)    
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Equação paramétrica da reta no espaço
O conceito de equação paramétrica tem sua importância, quando precisamos determinar as
coordenadas de um ponto na reta r, do qual sabemos uma de suas coordenadas. Para esse
desenvolvimento considere a equação vetorial abaixo:
A partir das relações acima podemos obter as equações paramétricas:
Para aplicação do conjunto de equações acima faremos um exemplo:
t = 0  → (x,y, z) =   (1,−1,4)
t = 1 → (x,y, z)   =   (3,2,6)
t = 2 → (x,y, z)   =   (5,5,8)
(x,y, z) = ( , , ) + t (a,b, c)x0 y0 z0
(x,y,z) = ( + at, + bt, + ct)x0 y0 z0
x = + atx0
y = + bty0
z = + ct.z0
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Exemplo 11: Determine a equação paramétrica da reta que passa pelo ponto e é paralela
ao vetor .
Resolução: Neste caso usamos o conjunto de equações paramétricas e encontramos:
Vamos supor dois pontos B e C da reta r, com os parâmetros e obtemos:
Encontramos os seguintes pontos:    e .
Equações Simétricas da Reta
Para obter as equações simétricas da reta podemos isolar o parâmetro t das equações
paramétricas. Por exemplo, considere o conjunto de equações:
A(3,−4,2)
v = (2,1,−3)
x = 3 + 2t 
y = −4 + 1t
z = 2 − 3t.
t = 2 t = 3
x = 3 + 2.2 = 7,   x = 3 + 2.3 = 9
y = −4 + 1.2 = −2,   y = −4 + 1.3 = −1
z = 2 − 3.2 = −4,             z = 2 − 3.3 = −7.
B = (7,−2,−4) C = (9,−1,−7)
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Se isolarmos o parâmetro t das equações e igualarmos cada um encontramos:
x = 3 + 2t 
y = −4 + 1t
z = 2 − 3t.
(x − 3) /2 = y + 4 = (2 − z) /3.
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Equações do Plano
Para determinação da equação geral do plano consideramos a �gura 1.16. Seja um ponto A
(x0,y0,z0) que pertence a um plano 𝝰 e n = (a,b,c) um vetor normal ao plano. O plano 𝝰 pode ser
saiba mais
Saiba mais
A Física lida com diversos conjuntos de grandezas. Para
saber mais sobre vetores e aplicações, bem como sobre
representações algébricas e grá�cas, propriedades e
de�nições, acesse o material disponível na íntegra:
Fonte: Elaborado pelo autor.
ACESSAR
http://efisica.if.usp.br/mecanica/universitario/vetores/
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de�nido como um conjunto de todos os pontos P(x,y,z) do espaço tais que o vetor AP é ortogonal a
n. O ponto P pertence a um determinado plano se, e somente se:
Lembrando que a operação acima é o produto escalar entre dois vetores. Se levarmos em conta isso
encontramos a equação geral do plano:
Onde .
n.AP = 0
ax + by + cz + d = 0
d = −(a + b + c )x0 y0 z0
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Outro conceito importante será que o vetor ortogonal ao plano será ortogonal a qualquer outro
vetor representado nesse plano.
Exemplo 12: Determine a equação paramétrica da reta que passa pelo ponto sabendo que
o vetor é normal ao plano.
Resolução: .
n
A(3,−4,2)
v = (2,1,−3)
AP.v = 0  →   (x − 3,  y + 4,  z − 2) . (2,1,−3) = 0  → 2x − 6 + y + 4 − 3z + 6 = 0 → 2x + y − 3z + 4 = 0
reflita
Re�ita
Um engenheiro ao projetar uma estrutura, seja uma ponte, seja uma casa, faz
seus projetos utilizando cálculo estrutural, o qual envolve um conjunto de vetores
força em seu modelamento matemático. São inúmeras forças que agem nos
pontos da estrutura e essas forças são equacionadas de tal forma que a soma de
vetores seja zero. Re�ita.
Fonte: Adaptado de Hibbeler (2011).
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Posições Relativas entre Retas e Planos
Dado um plano 𝞹 de equação geral:
e uma equação paramétrica da reta r:
Nessa situação a reta e o plano serão transversais se:
Se a reta r não for transversal ao plano 𝞹, teremos:
A reta r é paralela ao plano 𝞹 de forma disjunta do plano.
Ou a reta r está contida no plano 𝞹.
Exemplo 13: Mostre que a reta abaixo é paralela ao plano.
Equação da reta 
Equação do plano 
ax + by + cz = d
(x,y,z) = ( , , ) + t ( , , ) .x0 y0 z0 v1 v2 v3
(a,b, c) . ( , , ) ≠ 0.v1 v2 v3
(x,y,z) = (−2,1,−5) + t (3,−4,4)
4x − 3y − 6z − 5 = 0
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Resolução:
Vetor diretor da reta: 
Vetor normal ao plano: 
Usando o produto escalar entre estes dois vetores teremos:
Desse modo, a reta é paralela ao plano.
Posições Relativas entre Planos
Dois planos podem ser paralelos, transversais e coincidentes. Por exemplo, sejam dois planos:
 e são planos paralelos se os seus vetores normais forem paralelos.  Contudo, se:
v = (3,−4,4)
n = (4,−3,−6)
(3,−4,4) . (4,−3,−6) = 12 + 12 − 24 = 0
:   x + y + z =π1 a1 b1 c1 d1
:   x + y + z =π2 a2 b2 c2 d2
π1 π2
( , , , ) = λ ( , , , )a1 b1 c1 d1 a2 b2 c2 d2
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onde é uma constante de proporcionalidade, temos que os planos são coincidentes.  Se não existe
a proporcionalidade acima os planos são paralelos distintos.
No caso se e forem transversais temos que vetores normais não são paralelos. Ou seja, não
existe a proporcionalidade entre e . Se os planos forem transversais, então a
reta r determinada pela interseção dos dois planos deve ser perpendicular aos vetores normais 
 e .
praticarVamos Praticar
Determine a equação paramétrica que passa pelos pontos e . Escolha o ponto A como
ponto r. Marque a opção referente à solução abaixo:
a) 
b) 
λ
π1 π2
( , , , )  a1 b1 c1 d1 ( , , , )a2 b2 c2 d2
( , , )  a1 b1 c1 ( , , )a2 b2 c2
A(1,−2,−3) B = (3,1,−4)
x = 1 + 2t;  y = −2 + 3t;  z = −3 − t
x = 1 + 3t;  y = −2 + t;  z = −3 − 4t
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c) 
d) 
e) 
x = 3 + t;  y = 1 − 2t;  z = 4 − 3t
x = 1t;  y = −2t;  z = −3t
x = 3t;  y = t;  z = 4y
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indicações
Material Complementar
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LIVRO
Matemática Básica e Pré-Álgebra para Leigos
Autor: Mark Zegarelli
ISBN:9788550805740
Comentário: Uma excelente leitura para você que está iniciando seu
curso e está precisando de uma boa base para matemática básica. Esses
conceitos de matemática básica lhe ajudarão não só neste curso, mas
em outros também.
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FILME
Uma Mente Brilhante
Ano: 2001
Comentário: Esse �lme aborda a história do matemático John Nash.
Esse �lme mostra como o matemático usa suas habilidades para
resolver problemas abstratos.
T R A I L E R
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conclusão
Conclusão
Ao término deste capítulo você terá feito grandes progressos em conceitos de álgebra linear.   O
entendimento da diferença entre grandezas vetoriais e escalares são de muita importância para
formação dos conceitos básicos de matemática.
Você também aprendeu as principais operações vetoriais, a saber: soma, produto escalar e produto
vetorial.
Além disso, você teve um contato com um outro importante tópico da matemática: equações de reta
e plano. Com esse tópico você aprendeu como se encontra uma equação de reta conhecendo alguns
pontos que pertencem a essa reta. Esses fundamentos serão aplicados em outras disciplinas como
cálculo numérico, estatística etc.
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referências
Referências Bibliográ�cas
HIBBELER, R. C. Estática: mecânica para engenharia. 12. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2011.
USP. Vetores. Centro de Ensino e Pesquisa Aplicada - e-Física, 2007. Disponível em:
http://e�sica.if.usp.br/mecanica/universitario/vetores/. Acesso em: 24 nov. 2019.
WINTERLE, P. Vetores e geometria analítica. São Paulo: Pearson Makron Books, 2000.
http://efisica.if.usp.br/mecanica/universitario/vetores/
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