Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
1 Atividades Escolares 2º / 3º Ano do Ensino Médio 6º Bimestre 2020/2021 MATEMÁTICA - Carga horária mensal 21 horas Códigos das Habilidades Objetos de conhecimentos EM13MAT510 Funções polinomiais do 1º grau (função afim, linear e constante). Gráficos de funções. Taxa de variação de uma função (crescimento/decrescimento). Razões trigonométricas: tangente de um ângulo. Equação da reta: coeficiente angular. Nome da Escola: ESCOLA ESTADUAL DR. YTRIO CORRÊA Nome do Professor: Nome do estudante: Período: ( ) vespertino ( ) matutino ( ) noturno Turma: “______________” A geometria analítica foi concebida graças a sua junção com a álgebra, relaciona à aritmética com gráficos, números, termos desconhecidos (incógnita) e formas geométricas. Os estudiosos Pierre de Fermat e René Descartes contribuíram significativamente para o avanço dessa área de estudo. A descoberta do plano cartesiano por Descartes ocorreu no século XVII. Parte do que hoje conhecemos como geometria analítica foi descrito por René no terceiro apêndice de um livro chamado “Discurso sobre o Método”. Esta obra é considerada o marco da filosofia moderna, nela o autor descreve tratados geométricos com os seus devidos fundamentos. Em um texto chamado “A Geometria”, René defende o método matemático como modelo para a aquisição de conhecimentos em todos os setores da ciência. Foi esse entusiasta da matemática que definiu as propriedades referentes ao: ponto, reta, plano e circunferência; conseguindo delimitar estratégias para o cálculo das distâncias entre elementos e formas geométricas. O estudo completo de Fermat referente a geometria analítica foi publicado após a sua morte. De todos os seus textos, destacamos a “Introdução aos Lugares Planos e Sólidos”, de 1679. Essa obra trouxe grandes contribuições para as ciências exatas por explicitar a geometria de forma algébrica. A geometria analítica, ao logo do tempo, passou por diversas transformações, já não é mais a mesma que foi concebida por René e Descartes. Nos dias de hoje, associa equações a curvas de superfície, além de utilizar eixos ortogonais, que são formadas por dois segmentos de retas perpendiculares chamados de abcissas (x) e ordenados (y). Podemos chamar a geometria analítica como: geometria das coordenadas ou geometria cartesiana. Nela, estudamos as relações da geometria com a álgebra. Desse estudo, resulta um sistema de coordenadas que pode ser do tipo: (x,y) em relação ao plano e (x,y,z) referente ao espaço. Com o sistema de coordenadas da geometria analítica é possível obtermos a interpretação algébrica de problemas geométricos. Com isso, a matemática passou a ter a capacidade de explicitar e demonstrar condições relacionadas à geometria do espaço vetorial, utilizando a direção, o sentido e módulo. A partir da relação de geometria e álgebra, foi possível a criação de princípios matemáticos que foram capazes de analisar as propriedades do ponto, reta e circunferência e determinar suas distâncias, localizações e coordenadas no plano e espaço. 2 Sistema de orientação e localização Plano cartesiano, também conhecido como sistema cartesiano, é um traçado de retas perpendiculares onde perpassa outra, sendo uma na horizontal e outra na vertical, formando quadrantes de 90°. Esse esquema serve para variados cálculos. Quem teorizou e desenvolveu o plano foi René Descartes. Ele simplificou a álgebra através da geometria euclidiana, fazendo cálculos em um pressuposto plano. Para entender do que se trata o sistema de orientação e cálculos de Descartes é importante aprender sobre as retas e infinidade dos números. Propriedades Entende-se que uma reta, além de ser o caminho mais curto de um ponto a outro, não possui nem início nem fim (infinita). Como não existe um início ou final, foi-se estabelecido que para criar um norte é necessário um ponto de origem. Esse tal ponto conta sempre como 0, sendo também o eixo e o meio. Cada ponto que a reta segue para cima ou à direita os valores passam a ser positivos. Já os pontos para baixo ou à esquerda os números passam a ser negativos. Os eixos do plano cartesiano Uma das principais partes que formam o plano cartesiano são os eixos, que são chamados de abscissas e ordenadas. Servem para ajudar na orientação dos cálculos, principalmente na identificação das direções corretas. Abscissa significa cortada, em latim. É uma coordenada na horizontal. Ela é geralmente denominada como X. A ordenada, que é o contrário da abscissa, é a linha vertical nomeada de Y. Quadrantes Os quadrantes são numerados no sentido anti-horário. Começa pelo lado em que as abscissas e ordenadas são coordenadas positivas. Vejamos o exemplo: A relação dos quadrantes é dada por: • Quadrante I: positivo, positivo; • Quadrante II: negativo, positivo; • Quadrante III: negativo, negativo; • Quadrante IV: positivo negativo. Os formatos que as retas perpendiculares desenham assemelham-se com o desenho de uma cruz ou a letra L. Por isso, elas também formam áreas que lembram um quadrado, que na verdade são quadrantes. Cada quadrante deve conter 90° graus, ainda que se recorte apenas um deles para exemplo. Nestas condições, definimos: a) abscissa de P é o número real = O . b) ordenada de P é o número real = O . https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/matematica/retas-perpendiculares 3 c) coordenadas de P são os números reais xp e yp geralmente indicados na forma de um par ordenado ( , ) onde é o primeiro termo. d) o eixo das abscissas é o eixo Ox. e) o eixo das ordenadas é o eixo Oy. f) sistema de eixos cartesianos ortogonais (ou sistema ortonormal ou sistema retangular) é o sistema xOy. g) a origem do sistema é o ponto O. h) plano cartesiano é o plano . Entre o conjunto de pontos do plano e o conjunto de pares ordenados (x, y), existe uma correspondência biunívoca, ou seja, para cada ponto do plano existe um único par ordenado e para cada par ordenado existe um único ponto no plano. A principal consequência desta propriedade é o fato de: ( , ); ( , ); e . Notemos que os pares ordenados A1(3, 5) e A2(5, 3) são diferentes visto que a ordem em que os termos são apresentados difere dois pares ordenados. Na figura abaixo você pode ver a representação destes dois pontos no plano. De forma geral, se a ≠ b então (a, b) ≠ (b, a). Existem ainda os pontos que estão sobre os eixos, assim: P pertence ao eixo das abscissas se a ordenada é nula: P Ox = 0 P pertence ao eixo das ordenadas se a abscissa é nula: P Oy = 0 Destas propriedades temos que os pontos que estão no eixo vertical são do tipo (0, a) e os pontos do eixo horizontal são do tipo (a, 0). Todos os pontos da bissetriz dos quadrantes ímpares possuem abscissas iguais à ordenada e vice-versa: A bimpar = A = ( a, a ) Todos os pontos da bissetriz dos quadrantes pares possuem abscissas e ordenadas opostas e vice-versa. A bpar = A = ( a, -a ) EXEMPLOS: QUESTÃO 1. Calcule o valor de m para o qual o ponto P = (4m−7, 11−2m) pertença à bissetriz dos quadrantes pares. Solução: os pontos da bissetriz dos quadrantes pares = 4m – 7 = – (11 – 2m) 2m = – 4 4m – 7 = –11 + 2m m = 4m – 2m = –11 + 7 m = –2 Exercícios Propostos 1) Situe no mesmo sistema de eixos cartesianos os pontos A(3, 4), B(-2, 3), C(2, 0), D(0, -3), E( , - 5), F(-1, 1) E G(2, -2). E diga em qual quadrante cada um deles pertence. 4 2) Determine o valor de k, sabendo que o ponto A( 2k-1, - k+2 ) pertence à bissetriz dos quadrantes ímpares. 3) O ponto P( 3k+6, -k+2 ) pertence à bissetriz dos quadrantes pares, pergunta-se: a) Qual a ordenada do ponto P? b) Em que quadrante encontra-se o ponto P? c) Qual a distância do ponto P à origem? É a menor distância entre dois pontos em um segmento de reta A distância entre dois pontos está relacionada a uma medida considerada dentro plano cartesiano que liga um ponto A a um outro ponto denominado B a uma certa distância, sendo considerada a menor distância entre esses pontos. Para calcular essa medida basta utilizar os cálculos baseados nos estudos da geometria analítica. Ao traçar esses pontos no plano cartesiano, essa distância é obtida através do par ordenado (x, y) com o constitui. O seu cálculo pode ser realizado a partir de uma fórmula desenvolvida, com bases nas regras do Teorema de Pitágoras, principalmente quando os pontos marcados no plano cartesiano formam um triângulo retângulo. Plano cartesiano e a distância entre dois pontos A aplicação da fórmula se dá a partir do momento em que os pontos A( ; ) e B( ; ), respectivamente, são traçados no plano cartesiano e suas medidas são de terminadas. Logo depois, basta construir o segmento de reta que constitui essa medida dentro do plano, considerando que a medida considerada é a menor distância entre os dois pontos. Dados os pontos A( ; ) e B( ; ), calculemos a distância d entre eles: 1º caso: AB é horizontal: = | | = | | 2º caso: AB é vertical: 3º caso: AB é oblíqua: yb - ya xb – xa xa xb ya yb A B dAB https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/matematica/teorema-de-pitagoras https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/matematica/triangulo-retangulo 5 A princípio, pode-se observar que os pontos possuem coordenadas com os eixos X e Y, a mesma imagem mostrada acima. Sendo o ponto A( ; ) e B( ; ), respectivamente. Na marcação desses pontos há a formação do triângulo retângulo ABC, determinando seus lados BC: cateto, AC: cateto e AB: hipotenusa. Entende-se que a distância entre os pontos A e B será a hipotenusa do triângulo retângulo. Já conhecendo suas coordenadas e conhecer as medidas pretendidas, basta aplicar a fórmula do teorema de Pitágoras: Coordenada relacionada ao cateto BC: Coordenada equivalente ao Cateto AC: Medida da Hipotenusa AB: distância ( ) A partir desses esclarecimentos é possível a calcular a distância entre pontos para qualquer plano cartesiano apresentado. Veja os exemplos seguintes: EXEMPLOS: QUESTÃO 1. Dados os pontos A (2, -3) e B (4, 5), determine a distância entre eles. Solução: = √( ) ( ) = √ 68 2 = √( ) ( ( )) = √ 34 2 = √( ) ( ) = √ 17 17 = √( ) ( ) = √ 1 QUESTÃO 2. A distância entre os pontos A(-2, y) e B(6, 7) é 10. Determine o valor de y para satisfazer essa afirmação. Solução: = √( ) ( ) y² – 14y + 13 = 0 (Equação do 2º grau) 10 = √( ( )) ( ) a = 1 b = – 14 c = 13 10² = (√( ( )) ( ) ) (Fórmula de Bhàskara) 100 = (6 + 2)² + ( ) Δ = √ 100 = 8² + (7² 2 . 7 . y + y²) Δ = (-14)² 4 . 1 . 13 ( ) √ 100 = 64 + 49 – 14y + y² Δ = 196 – 52 y’ = = = 13 100 = 113 – 14y + y² Δ = 144 y” = = = 1 0 = y² – 14y + 113 – 100 QUESTÃO 3. Mostre que o triângulo de vértices A(2, 2), B(-4, -6) e C(4, -12) é retângulo e isósceles. Em seguida determine seu perímetro. 6 Exercícios Propostos 1) Determine a distância entre os pontos dados. a) C(-1, 4) e D(-2, -3) b) J(-2, -1) e K(3, -4) c) L(-4, 3) e M(-4, -7) d) N(√ , -√ ) e P(-√ , √ ) e) Q(1, 3) e R(-3, 3) 2) Os pontos A(3m+1, 15) e B(m, 3) pertencem ao 2º quadrante, e a distância entre eles é igual a 13. Qual é o valor de m? 3) Mostre que o triângulo de vértices (2, 4), (5, 1) e (6, 5) é isósceles e calcule seu perímetro. 4) O ponto P pertence ao eixo dos y e equidista de A(-1, 1) e B(4, 2). Determine as coordenadas de P. Há situações em Geometria Analítica que envolvem mediatrizes de segmentos, medianas e mediatrizes de triângulos e outros assuntos relacionados com o ponto médio de um segmento. Seja M o ponto médio do segmento com extremidades A( ; ) e B( ; ). Notemos, na figura ao lado, que os triângulos AMN e ABP são semelhantes, pois possuem os três ângulos respectivamente congruentes. Assim: = Mas AB = 2 . (AM), pois M é o ponto médio de . Logo, ( ) = = AP = 2 . (AN). Assim, temos: | | = 2 . | | Como > e > , podemos escrever: = 2 . ( ) 2 = = 2 . ( ) = = 2 De forma análoga, prova- se que: + = 2 = Portanto, sendo M o ponto médio do segmento , temos: 7 EXEMPLOS: QUESTÃO 1. Sendo A(1, 3) e B(7, 13) as extremidades do segmento , quais as coordenadas do popnto médio desse segmento? Solução: M = ( ) M = ( ) M = ( ) = ( ) QUESTÃO 2. Sendo A(-5, 2) uma das extremidades do segmento de reta AB e M(-2, 4) o seu ponto médio, determine as coordenadas do ponto B. Solução: M = ( ) As coordenadas do ponto B(1, 6). (-2, 4) = ( ( ) ) * = - 2 * = 4 = - 4 = 8 = - 4 + 5 = 1 = 8 – 2 = 6 Chamamos mediana de um triângulo o segmento cujas extremidades são um dos vértices desse triângulo e o ponto médio do lado oposto a esse vértice. Um triângulo possui três medianas. Através da Geometria Analítica podemos determinar as medidas das medianas de um triângulo. Vejamos: Seja ABC o triângulo a seguir, de vértices A(1, 1), B(-1, 3) e C(6, 4). Vamos determinar a medida da mediana relativa ao lado . 1º Passo: calcular o Ponto Médio do lado . M = ( ) = ( ( ) ) = ( ) 2º Passo: Calcular a distância do Ponto Médio ao vértice oposto a ele, ou seja, a Mediana . = √( ) ( ) = √( ) ( ) = √( ) ( ) = √ = √ = √ Esse valor é o da Mediana . De forma análoga, podemos determinar o comprimento das outras medianas e . As três medianas intersectam-se no ponto G, indicado na figura anterior. O ponto de encontro das três medianas de um triângulo é chamado Baricentro do triângulo. Assim, as coordenadas de G são: ( ) 8 Observe que a abscissa do baricentro é igual à média aritmética das abscissas dos vértices do triângulo. Da mesma forma, a ordenada do baricentro é igual à média aritmética das ordenadas dos vértices do triângulo. EXEMPLOS: QUESTÃO 1. Utilizando os pontos do exemplo acima. Seja ABC o triângulo a seguir, de vértices A(1, 1), B(-1, 3) e C(6, 4), determine o seu Baricentro. Solução: G = ( ) = ( ( ) ) = ( ) G = ( ) Exercícios Propostos 1) Sejam A e B os pontos (1, 1) e (5, 7) no plano. Determine o ponto médio do segmento 2) Se (2, 3) é ponto médio de , com A(n, 5) e B(4, m), quanto vale m + n? 3) Os pontos A = (0,0), B = (3,7) e C = (5, -1) são vértices de um triângulo. Encontre o comprimento da mediana relativa ao lado desse triângulo. 4) Determine o baricentro do triângulo que tem os seguintes vértices A(3,2), B(7,7) e C(5,-3). 5) Em um triângulo ABC, A(4,2) é um vértice, B(-3,2) outro vértice e G(1,1) é o baricentro. Então, o terceiro vértice de triângulo ABC é? Observe a figura: Se os três pontos A( , ), B( ; ) e C( ; ), estão alinhados, então satisfazem à seguinte condição: 9 Assim, podemos dizer que os três pontos A(, ), B( ; ) e C( ; ), estão alinhados quando: D = = 0 Observação: Este determinante acima fica facilmente verificado também em duas situações específicas: 1º Se dois dos pontos coincidirem, teremos duas linhas iguais e consequentemente, D = 0. 2º Se a reta for vertical (ou horizontal) as três ordenadas (ou abscissas) serão iguais. Como já temos uma coluna onde os três termos são iguais a 1, passaremos a ter duas colunas onde uma é combinação linear da outra, e assim, mais uma vez, D = 0. EXEMPLOS: QUESTÃO 1. Mostrar que os pontos A(-1, 1), B(1, 3) e C(7, 9) estão alinhados. Solução: D = 9 + 7 – 3 – 21 + 9 – 1 = 0 D = | | Logo, A, B e C estão alinhados. 21 -9 1 -3 7 9 QUESTÃO 2. Determine k pra que os pontos A(k, k), B(3, 1) e C(7, -3) estejam alinhados. Solução: k + 7k – 9 – 7 + 3k – 3k = 0 D = | | 8k – 16 = 0 8k = 16 k = k = 2 7 -3k 3k k 7k -9 Área Da Região Triangular Anteriormente vimos que quando o determinante é igual a zero se, e somente se, os pontos A( , ), B( ; ) e C( ; ) estão alinhados. Caso estes pontos não estejam alinhados, eles formarão os vértices de um triângulo e esse mesmo determinante ajudará a encontrar a área deste triângulo. Chamando de D o determinante acima e de S a área do triângulos de vértices A, B e C temos que: S = | | EXEMPLOS: QUESTÃO 1. Calcule a área do ΔABC definido pelos pontos A(1, -2), B(9, 3) e C(-1, 4). Solução: D = 3 + 2 + 36 + 3 – 4 + 18 = 58 D = | | S = = S = 29 Essa é a medida da área do ΔABC -3 4 -18 3 2 36 10 Exercícios Propostos 1) Verifique se estes pontos estão alinhados. a) (0, 4), (4, 0) e (2, -2) b) (1, 5), (-3, 2) e (-7, 1) d) (-2, 3), (0, 0) e (6, -9) 2) Para que valor de m os pontos (3, 1), (m, 2) e (0, -2) são colineares? 3) Determine a área do triângulo de vértices A(2, 3), B(5, 4) e C(6, -3). 4) Um triângulo com vértices nos pontos A(5, 3), B(4, 2) e C(2, k) tem área igual a 8. Calcule k. 5) Obtenha a área do quadrilátero ABCD. ATIVIDADES COMPLEMENTARES DE MATEMÁTICA 2º/3º ANO DO ENSINO MÉDIO 6º BIMESTRE 2020/2021 CH: 24H 1) (EM13MAT510) A distância entre os pontos A(xa, ya) e B(xb, yb) é definida pelo comprimento do segmento representado por dab. A distância entre dois pontos depende do lugar geométrico em que esses pontos estão localizados. Determine a distância entre o ponto A( -1, 4) e B(-2, -3). 2) (EM13MAT510) Por ser um “pedaço” de uma reta podemos medir o seu comprimento (distância entre dois pontos de uma reta), assim possuindo seu ponto médio (ponto que separa o segmento ao meio). Determine as coordenadas do ponto médio dos segmentos cujas extremidades são os pontos: a) A(3, 5) e B(2, -3) b) C(-1, ) e D(-3, ) 3) (EM13MAT510) A Mediana pode representar diversos fenômenos, porém dentro do contexto geométrico, ela é o segmento de reta que liga um vértice de um triângulo à metade (ponto médio) da aresta oposta a este ponto. Determine o comprimento da mediana ̅̅̅̅̅ do triângulo ABC, sendo os pontos A(2, -4), B(-2, 1) e C(-4, 5) os vértices desse triângulo. 11 4) (EM13MAT510) Denominamos baricentro (G) de um triângulo o ponto de encontro das medianas (na Física, centro de gravidade ou centro de massa) e também um ponto de equilíbrio do triângulo. Um triângulo possui vértices nos pontos A(2, -1), B(4, -3) e C(-2, -5) determine as coordenadas de seu baricentro. 5) (EM13MAT510) O centro de uma circunferência é o ponto (-1, 3). Sabendo que o ponto (2, 5) pertence à circunferência, determine a medida de seu diâmetro. 6) (EM13MAT510) Determinar y para que os pontos A(3; 5), B(-3, 8) e C(4, y) estejam alinhados. 7) (EM13MAT510) No sistema de coordenadas cartesianas a seguir, está representado o triângulo ABC. Em relação a esse triângulo, calcule a sua área já que seus vértices não estão alinhados. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS IEZZI G.; DOLCE O.; DEGENSZAJN D.; PÉRIGO R.; ALMEIDA N. Matemática: ciência e aplicações. Vol.3 - 9ª Ed. – São Paulo: Saraiva, 2016. http://edumat.ouropreto.ifmg.edu.br/wp-content/uploads/sites/12/2016/09/apostila-matematica-3-02-Geometria- Anal%C3%ADtica-Ponto-e-Reta.pdf https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/matematica/plano-cartesiano https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/matematica/distancia-entre-dois-pontos http://www.lasalle.edu.br/public/uploads/publications/niteroi/5a606f53c2964a4d12e2766d6119547e.doc https://www.estudopratico.com.br/geometria-analitica/ https://lirte.pesquisa.ufabc.edu.br/matreematica/a-matematica-do-cotidiano/ramos/geometria/geometria-analitica/ https://matika.com.br/geometria-analitica/exercicios/plano-cartesiano#_=_ http://edumat.ouropreto.ifmg.edu.br/wp-content/uploads/sites/12/2016/09/apostila-matematica-3-02-Geometria-Anal%C3%ADtica-Ponto-e-Reta.pdf http://edumat.ouropreto.ifmg.edu.br/wp-content/uploads/sites/12/2016/09/apostila-matematica-3-02-Geometria-Anal%C3%ADtica-Ponto-e-Reta.pdf https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/matematica/plano-cartesiano https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/matematica/distancia-entre-dois-pontos http://www.lasalle.edu.br/public/uploads/publications/niteroi/5a606f53c2964a4d12e2766d6119547e.doc https://www.estudopratico.com.br/geometria-analitica/ https://lirte.pesquisa.ufabc.edu.br/matreematica/a-matematica-do-cotidiano/ramos/geometria/geometria-analitica/ https://matika.com.br/geometria-analitica/exercicios/plano-cartesiano#_=_
Compartilhar