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Gabarito das Autoatividades GEOMETRIA ANALÍTICA (MATEMÁTICA) 2011/1 Módulo IV 3UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A GABARITO DAS AUTOATIVIDADES DE GEOMETRIA ANALÍTICA UNIDADE 1 TÓPICO 1 1 Represente no Plano Cartesiano Ortogonal os seguintes pontos: a) A (3,0) b) P(5,0) c) M(-2,0) d) B(2,3) e) C(-1,3) R.: 2 Dê as coordenadas dos pontos assinalados no plano cartesiano a seguir: R.: A (3, 4); B(-3, 0); C(0, 2); D(4, 0); E(0, -4); F(-2, -3). 4 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A 3 Em que quadrante se encontra cada um dos seguintes pontos: a) (2,-5): IV quadrante. b) (-1,3): II quadrante. c) (4,4): I quadrante. d) (-5,-1): III quadrante. e) (0,-3): sobre o eixo 0y. f) (2,0): sobre o eixo 0x. g) (-1,1): II quadrante. 4 Determine o valor de k, sabendo que o ponto A (2k-1, - k+2) pertence à bissetriz dos quadrantes ímpares. R.: k = 1. 5 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 se encontra o ponto P? R.: k = - 4, o ponto é P(-6 6). a) A ordenada do ponto P é 6. b) O ponto P se encontra no segundo quadrante. TÓPICO 2 1 Encontre a distância entre os pontos A(-3, 1) e B(4, 3). R.: d(A, B) ≅7,28 2 A distância entre os pontos A(-2, y) e B(6, 7) é 10. Encontre o valor de y. R.: Pode ser (-2, 13) ou (-2, 1), ambos estão a 10 unidades de distância do ponto B. 3 Encontre o ponto do eixo das ordenadas equidistante dos pontos A (2,-1) e B(6, 3). R.: Assim, o ponto C(0, 5) 4 Sendo A(1, 3) e B(7, 13) as extremidades do segmento AB, encontre seu ponto médio. R.: M(4, 8) 5 Sendo A(-5, 2) uma das extremidades do segmento de reta AB e M(-2,4) o seu ponto médio, calcule as coordenadas do ponto B. R.: B(1, 6) 5UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A 6 Calcule a área do triângulo de vértices A(1,1), B(7,8) e C(1,10). R.: 27 unidades quadradas. 7 Encontre o valor de x para que os pontos A(x,0), B(3,1) e C(-4,2) sejam colineares. R.: x = 10 8 Encontre os três pontos de simetria do ponto A(-1,6). R.: (-1, -6); (1, 6); (1, -6). 9 Num sistema de coordenadas cartesianas, com suas unidades em centímetros, localizamos três pontos: A(-2, 3), B(3, -3) e C (6, 3). Una os três pontos, formando um triângulo e calcule sua área em cm². R.: O triângulo tem 24 cm² de área. TÓPICO 3 1 Determine o coeficiente angular da reta que passa pelos pontos: a) A (-1, 3) e B(-4, -3): 2. b) C(2, -5) e D(2, 5): não existe. c) E (9, -4) e F(1, -4): zero. d) G(-5, -3) e H(-4, 3): 6. 2 Encontre o valor de a para que a declividade (m) da reta que passa pelos pontos A(a, 5) e B(3, 8) seja 3. R.: a = 2. 3 Dado α = 120o, obter o coeficiente angular da reta r. R.: 3− ou – 1,7 TÓPICO 4 1 Obtenha a equação da reta que passa pelo ponto P(4, 10) e tem coeficiente angular 3. R.: 1. 3x – y – 2 = 0 2 Sabendo que uma reta tem uma inclinação de 45o e passa pelo ponto P(5, -3), determine sua equação. R.: x – y – 8 = 0 6 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A 3 Dados os pontos A (2, 3) e B(8, 5), determine a equação da reta que passa por estes dois pontos. R.: Primeiro, encontramos o valor de m = 1/3, depois, calculamos a equação da reta: x – 3y + 7 = 0. 4 Encontre a equação geral da reta com coeficiente angular m = - 4 e passa pelo ponto P (2, -5). 5 R.: 4x + 5y + 17 = 0 5 Encontre a equação reduzida da reta que passa pelo ponto A (-3, 7) e tem coeficiente angular igual a 2. R.: y = 2x + 13 6 Obtenha a equação reduzida da reta que passa pelos pontos A (2, 1) e B (4, 6). R.: y = 2 5 x – 4 7 Dada a equação da reta: 2x – 3y + 5 = 0, escreva-a na forma reduzida. R.: y = 2 x + 5 3 3 8 Dada a equação da reta 2x + 3y -6 = 0, determine seu coeficiente angular e linear. R.: m = 3 2− ; n = 2 9 Considere a equação 3x + 4y – 12 = 0 de uma reta r. Escreva esta equação na sua forma segmentária. R.: x + y = 1 4 3 10 Encontre a equação segmentária da reta que passa pelos pontos A (3, 2) e B (-1, - 6) e faça seu gráfico. R.: x - y = 1, cujo gráfico é: 2 4 7UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A TÓPICO 5 1 Determine a posição da reta r, de equação: 6x + 7y + 3 = 0, em relação à reta s, de equação: 12x + 14y – 21 = 0. R.: As retas r e s são paralelas. 2 Qual a posição da reta r, de equação: 2x – y + 5 = 0, em relação à reta s, de equação 5x + 2y – 10 = 0. R.: As retas r e s são concorrentes, pois possuem coeficientes angulares diferentes. 3 Considere as equações r e s de equações: x + 5y – 35 = 0 e 3x + ky –27 = 0, respectivamente. Encontre o valor de k para que as retas r e s sejam concorrentes. R.: k ≠ 15 4 Encontre a equação da reta que passa pelo ponto A (11, 2) e é paralela à equação 2x – 3y + t = 0. R.: 2x – 3y –16 = 0 5 Dados dois pontos A (1, 3) e B (-3, 7), calcule a equação da reta que passa pelo ponto médio do segmento AB, e pela intersecção das retas r e s de equações: 2x + y – 10 = 0 e x – y – 2 = 0, respectivamente. R.: 3x + 5y – 22 = 0 6 Verifique se as retas 7x – 4y + 5 = 0 e 4x + 7y – 9 = 0 são perpendiculares. 8 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A R.: Sim, as retas são perpendiculares. 7 Calcule o valor de k para que as retas 3x – 3y + 7 = 0 e kx + 12y – 15 = 0 sejam perpendiculares. R.: k = 12. 8 Determine a equação da reta s que passa pelo ponto P (-1, -6) e é perpendicular à reta r de equação: x – 3y – 8 = 0. R.: 3x + y + 9 = 0. TÓPICO 6 1 Calcule a distância do ponto P(2, 6) à reta 3x – 4y – 2 = 0. R.: dpr = 4 2 Determine a distância do ponto A (2, 3) à reta r de equação 3x – y – 17= 0. R.: dpr = 7 √10 5 3 Qual o valor positivo de k para que a distância do ponto P (0, 1) à reta de equação 12x + 16y + k = 0 seja 4,5? R.: k = 74 9UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A UNIDADE 2 TÓPICO 1 1 Determine a equação reduzida da circunferência de centro C e raio R. a) b) R.: A equação reduzida de uma circunferência de centro C(a,b) e raio R é dada por: a) b) 2 Determine a equação reduzida da circunferência de centro em (3, 5) e raio igual a 4. a) 3 Determine a equação geral da circunferência de centro C(3, 5) e raio r = 4. R.: A equação geral de uma circunferência de centro C(a,b) e raio r é dada por: x2 + y2 - 2ax - 2by + a2 + b2 - r2 = 0. Esse exercício, em particular, pode ser resolvido de duas formas diferentes: ou aplicando diretamente a fórmula acima, ou utilizando a equação reduzida encontrada no exercício 2 e desenvolvê-la. Faremos os dois processos. 10 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A (i) Substituição direta dos dados na fórmula: (ii) Através da equação reduzida: Vimos, no exercício 2, que a equação reduzida da circunferência de centro (3,5) e raio 4 é dada por (x - 3)2 + (y – 5)2 = 16. Vamos desenvolvê- la para encontrar a equação geral. 4 Determine o centro e o raio da circunferência x² + y² – 10x + 4y – 20 = 0. R.: A equação geral de uma circunferência de centro C(a,b) e raio r é dada por x2 + y2 – 2ax – 2by + a2 + b2 – r2 = 0. Assim, para encontrar as coordenadas do centro C e do raio r da circunferência cuja equação é x2 + y2 – 10x + 4y – 20 = 0, basta compará-la com a equação acima. 11UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Lembre que o raio é sempre positivo, pois é uma distância! Portanto, o centro da circunferência descrita pela equação acima é C(5, -2) e seu raio é 7. 5 Determine o valor de k para que a equação X2 + y2 + 4x – 2y + k = 0 represente uma circunferência. R.: A equação geral de uma circunferência de centro C(a,b) e raio r é dadapor x2 + y2 – 2ax – 2by + a2 + b2 – r2 = 0. Assim, para encontrar o valor de k na equação x2 + y2 + 4x – 2y + k = 0, de tal forma que ela represente uma circunferência, vamos compará-la com a equação acima. 12 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Agora, para que os dados acima representem as coordenadas de uma circunferência, o raio precisa ser maior do que zero. Então . Portanto, para que a equação represente uma circunferência, k pode assumir qualquer valor real menor do que 5. 6 Verifique se a equação x² + y² – 6x – 8y + 25 = 0 é ou não equação de uma circunferência. R.: A equação geral de uma circunferência de centro C(a,b) e raio r é dada por x2 + y2 - 2ax – 2by + a2 + b2 – r2 = 0. Assim, para que a equação x2 + y2 – 6x – 8y + 25 = 0 represente uma circunferência, precisamos compará-la com a equação acima e encontrar as coordenadas do seu centro C e o seu raio r que, obrigatoriamente, tem que ser maior do que zero. Portanto, a equação não é de uma circunferência, pois r = 0. 7 Verifique se a equação x² + y² – 6x – 8y - 49 = 0 é ou não equação de uma circunferência. R.: A equação geral de uma circunferência de centro C(a,b) e raio r é dada por x2 + y2 – 2ax – 2by + a2 + b2 – r2 = 0. Assim, para que a equação x2 + y2 – 6x – 8y – 49 = 0 represente uma circunferência, precisamos compará-la com a equação acima e encontrar as coordenadas do seu centro C e o seu raio r que, obrigatoriamente, tem que ser maior do que zero. 13UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Portanto, a equação descreve uma circunferência de centro C(3,4) e raio √74. TÓPICO 2 1 Determine as posições dos pontos P (1, 1); Q (-2, 3) e R (-1, 1) em relação à circunferência cuja equação é x2 + y2 + 5x + 7y – 14 = 0. R.: Vamos substituir as coordenadas dos pontos P, Q e R na equação da circunferência e observar o resultado. O ponto P pertence à circunferência, porque satisfaz a equação – a distância das coordenadas de P ao centro da circunferência é igual ao raio. O ponto Q é exterior, porque a distância das coordenadas de Q ao centro da circunferência é maior do que o raio. O ponto R é interior, porque a distância das coordenadas de Q ao centro da circunferência é menor do que o raio. 2 Qual é a posição do ponto P (3,2) em relação à circunferência (x – 1)2 +(y-1)2 = 4? R.: Vamos substituir as coordenadas do ponto P na equação da circunferência e observar o resultado. 14 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A O ponto P é exterior, porque a distância das coordenadas de P ao centro da circunferência é 5, ou seja, maior do que o raio r = 4. 3 Encontre a posição do ponto A (1, √2) em relação à circunferência de equação: x² + y² – 4x – 4y + 4 = 0. R.: Vamos substituir as coordenadas do ponto A na equação da circunferência e observar o resultado. O ponto A é interior, porque a distância das coordenadas de A ao centro da circunferência é menor do que o raio. 4 Determine p de modo que o ponto A (7, 9) seja exterior à circunferência de equação x² + y² – 2x – 2y – p = 0. R.: Vamos encontrar o valor de p para que o ponto A seja exterior à circunferência, ou seja, a distância entre o seu centro C e o ponto A tem que ser maior do que o raio. Para isso, temos que ter a seguinte situação: Portanto, p pode assumir qualquer valor real menor do que 98. 5 Determine a posição do ponto P (-1, - 4) em relação à circunferência x² + y² – 6x + 4y + 3 = 0. R.: Vamos substituir as coordenadas do ponto P na equação da circunferência e observar o resultado. O ponto P é exterior, porque a distância das coordenadas de P ao centro da circunferência é maior do que o raio. 15UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A TÓPICO 3 1 Determine a posição da reta y = x + 5 em relação à circunferência de equação X2 + y2 – 6y +5 = 0. R.: Para saber a posição relativa de uma reta r em relação a uma circunferência λ, temos que resolver o sistema composto pelas duas equações e observar as soluções: se houver duas soluções, r é secante à λ, pois a intercepta em 2 pontos distintos; se houver apenas uma solução, r é tangente à λ, pois a intercepta em apenas um ponto; se não houver solução, r é exterior à λ, pois não há ponto em comum. Substituindo y em λ, O sistema possui duas soluções distintas e, portanto, a circunferência e a reta são secantes, já que possuem dois pontos em comum. 2 Qual é a posição da reta 4x + 3y = 0 em relação à circunferência x² + y² + 5x – 7y – 1 = 0? R.: Para saber a posição relativa de uma reta r em relação a uma circunferência λ, temos que resolver o sistema composto pelas duas equações e observar as soluções: se houver duas soluções, r é secante à λ, pois a intercepta em 2 pontos distintos; se houver apenas uma solução, r é tangente à λ, pois a intercepta em apenas um ponto; se não houver solução, r é exterior à λ, pois não há ponto em comum. 16 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Substituindo y em λ, Multiplicando os dois lados da igualdade por 9, Vamos calcular :∆ Mesmo sem resolver completamente o sistema, como 0>∆ , segue que o sistema apresenta duas soluções distintas. Portanto, a circunferência e a reta possuem dois pontos em comum, implicando serem secantes. 17UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A 3 Qual é a posição da reta 5x + 12y + 8 = 0 em relação à circunferência x² + y² – 2x = 0? R.: Para saber a posição relativa de uma reta r em relação a uma circunferência λ, temos que resolver o sistema composto pelas duas equações e observar as soluções: se houver duas soluções, r é secante à λ, pois a intercepta em 2 pontos distintos; se houver apenas uma solução, r é tangente à λ, pois a intercepta em apenas um ponto; se não houver solução, r é exterior à λ, pois não há ponto em comum. Substituindo y em λ, Multiplicando ambos os lados da igualdade por 144, 18 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Vamos calcular :∆ Mesmo sem resolver completamente o sistema, como 0=∆ , segue que o sistema apresenta duas soluções iguais. Portanto, a circunferência e a reta possuem apenas um ponto em comum, implicando serem tangentes. 4 Encontre as coordenadas dos pontos onde a circunferência x² + y² + 2x + 4y – 8 = 0 intercepta a reta cuja equação é 3x + 2y + 7 = 0. R.: Para encontrar os pontos onde a circunferência λ é interceptada pela reta r, precisamos resolver o sistema formado pelas equações de ambas: Substituindo y em λ, Multiplicando ambos os lados da igualdade por 4, 19UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Vamos calcular :∆ Assim, Substituindo agora os valores encontrados para x em y, 20 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Portanto, os pontos em que a reta r intercepta a circunferência λ são (1, -5) e (-3, 1). 5 Determine o comprimento da corda determinada pela reta x – y = 0 sobre a circunferência (x + 3)2 +(y-3)2 =36. R.: Para determinar o comprimento da corda de uma reta r sobre uma circunferência λ, precisamos primeiramente encontrar os pontos em que r intercepta λ. Feito isso, calculamos a distância entre esses pontos. Para encontrar os pontos onde a circunferência λ é interceptada pela reta r, precisamos resolver o sistema formado pelas equações de ambas: Substituindo x em λ, 21UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Substituindo agora os valores encontrados para y em x, Encontramos os dois pontos onde r intercepta λ: A(-3,-3) e B(3,3). Vamos agora determinar a distância entre eles. Portanto, o comprimento da corda determinada pela reta r sobre a circunferência λ é de 6√2. 6 Encontre as coordenadas dos pontos de intersecção da reta x – 2y = 0 com a circunferênciax² + y² = 5. R.: Para encontrar os pontos onde a circunferência λ é interceptada pela reta r, precisamos resolver o sistema formado pelas equações de ambas: 22 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Substituindo x em λ, Substituindo agora os valores encontrados para y em x, Encontramos os dois pontos onde r intercepta λ: A (-2, -1) e B(2,1). 7 Dada a reta x + y – 5 = 0 e a circunferência x² + y² = 25, obtenha os pontos de intersecção entre reta e circunferência e calcule o comprimento da corda que a reta determina sobre a circunferência. R.: Para encontrar os pontos onde a circunferência λ é interceptada pela reta r, precisamos resolver o sistema formado pelas equações de ambas: 23UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Substituindo x em λ, Substituindo agora os valores encontrados para y em x, Encontramos os dois pontos onde r intercepta λ: A (5,0) e B (0,5). Vamos agora determinar o comprimento da corda determinada pela reta r sobre a circunferência λ. Para isso, basta calcularmos a distância entre os pontos A e B. 24 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Portanto, o comprimento da corda determinada pela reta r sobre a circunferência λ é de 5√2. 1 Determine a posição relativa da circunferência x² + y² – 4x – 6y – 3 = 0 em relação à circunferência x² + y² + 6x + 2y + 1 = 0. R.: Para determinar a posição relativa entre uma circunferência λ1 em relação a uma circunferência λ2 precisamos calcular a distância entre os seus respectivos centros C1(a1, b1) e C2(a2,b2) e compará-la com a soma dos raios r1 e r2. d(C1, C2) <r1 + r2 λ1 secante em relação à λ2; d(C1, C2) = r1 + r2 λ1 tangente externamente à λ2; d(C1, C2) = |r1 - r2| tangente internamente à λ2; d(C1, C2) > r1 + r2 λ1 e λ2 não possuem pontos em comum. Vamos então encontrar os centros C1(a1, b1) e C2(a2,b2) e os raios r1 e r2 de λ1 e λ2, respectivamente. Para isso, precisamos comparar as equações de ambas com a equação geral da circunferência: x2 + y2 – 2ax – 2by + a2 + b2 – r2 = 0. TÓPICO 4 25UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A ← Lembre que o raio é sempre positivo, pois é uma distância! ← Calculemos agora a distância entre os centros ( )3,21C e ( )1,32 −−C : Note que: 2121 r),( 734< 4,6 rCCd +<⇒=+ . Portanto, 1λ secante em relação à 2λ . 26 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A 2 Determine as coordenadas dos pontos comuns, se existirem, entre as circunferências x² + y² – 16x + 48 = 0 e x2 + y2 – 4x =0. R.: Para determinar as coordenadas dos pontos comuns a λ1 e λ2, basta resolver o sistema formado pelas suas equações. Vamos multiplicar a primeira equação por -1 e, depois, somá-la à segunda equação: Substituindo x na segunda equação, Portanto, as duas equações só possuem um ponto em comum, de coordenadas (x,y)=(4, 0). 3 Qual é a posição relativa das circunferências x² + y² = 49 e x² + y² –6x – 8y + 21 = 0? R.: Para determinar a posição relativa entre uma circunferência λ1 em relação a uma circunferência λ2, precisamos calcular a distância entre os seus respectivos centros C1(a1,b1) e C2(a2, b2) e compará-la com a soma dos raios r1 e r2. 27UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A d(C1,C2) <r1 + r2 λ1 secante em relação à λ2; d(C1,C2) = r1 + r2 λ1 tangente externamente à λ2; d(C1,C2) = |r1 - r2| λ1 tangente internamente à λ2; d(C1,C2) > r1 + r2 λ1 e λ2 não possuem pontos em comum. Vamos então encontrar os centros C1 (a1, b1) e C1 (a1, b1) e os raios r1 e r2 de λ1 e λ2, respectivamente. Para isso, precisamos comparar as equações de ambas com a equação geral da circunferência: x2 + y2 – 2ax – 2bx + a2 + b2 – r2 = 0 . ← Lembre que o raio é sempre positivo, pois é uma distância! ← 28 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Calculemos agora a distância entre os centros C1 (0,0) e C2(3, 4): Note que: Por outro lado, . Portanto, as circunferências são internamente tangentes. 4 Encontre os pontos de intersecção das circunferências x² + y² – 2x – 3= 0 e x² + y² + 2x – 4y + 1 = 0. R.: Para determinar as coordenadas dos pontos comuns a e , basta resolver o sistema formado pelas suas equações. Vamos multiplicar a primeira equação por -1 e depois somá-la à segunda equação: 29UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Substituindo x na primeira equação: Visto que x = y - 1, segue: UNIDADE 3 TÓPICO 1 1 Determine a equação da elipse de focos F1 (3, 0) e F2 (-3, 0) e vértices, que são as extremidades do eixo maior A1 (5,0) e A2 (-5,0). R.: A equação de uma elipse de centro C (x0,y0), eixo maior a e eixo menor 2b é dada por Quando não temos os valores de a e b, podemos determiná-los, tendo os dois focos F1 e F2, os vértices (extremidades dos eixos maiores) A1 e A2 e as extemidades dos eixos menores B1 e B2, 30 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Vamos determinar a equação da elipse: Assim, a equação da elipse é dada por: 2 Determine as medidas dos eixos e as coordenadas dos focos das elipses de equações: a) x2 + y2 = 1 25 16 R.: Vamos comparar a equação da elipse dada com a equação na forma geral: 31UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Pelas contas feitas anteriormente, temos que o eixo maior A1A2 da elipse mede 10 unidades de medida, enquanto que o eixo menor B1B2 da elipse mede 8 unidades de medida. Vamos determinar a seguir as coordenadas dos focos F1 e F2. O fato de o centro da elipse ser a origem e os focos, nesta elipse, estarem no eixo OX, implicam as abscissas de F1 e F2 serem zero. Além disso, como a distância do centro da elipse até F1 é igual à distância do centro até F2, basta determinarmos uma das ordenadas: se F1(x,0), automaticamente, F1(-x,0). Logo: Por outro lado, sabemos que d(F1,F2) = 2c. Desta forma, encontrando o valor de c, encontraremos as abscissas de ambos os focos: Portanto, as coordenadas dos focos são: F1(- 3, 0) e F2(3, 0). b) 4x2 +3y2 = 12 R.: Vamos comparar a equação da elipse dada com a equação na forma geral. Para isso, temos que reescrever a equação dada de uma maneira mais conveniente: 32 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Note que o número que aparece dividindo x2 é menor do que o número que divide y2. Isso significa que o eixo maior se encontra no eixo das ordenadas e, portanto, os focos estão no eixo OY: Pelas contas feitas anteriormente, o eixo maior da elipse é A1A2 e mede 4 unidades de medida, enquanto o eixo menor é B1B2 e mede 2√3 unidades de medida. Vamos determinar a seguir as coordenadas dos focos F1 e F2. O fato de o centro da elipse ser a origem e de, nesta elipse, os focos ficarem no eixo VERTICAL, implicam as ordenadas de F1 e F2 serem zero. Além disso, como a distância do centro da elipse até F1 é igual à distância do centro até F1, basta determinarmos uma das abscissas: se F1(0,y), 33UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A automaticamente, F1(0,-y). Logo: Por outro lado, sabemos que d(F1,F2) = 2c . Desta forma, encontrando o valor de c, encontraremos as ordenadas de ambos os focos. Portanto, as coordenadas dos focos são: F1( 0,-1) e F2(0,1). 3 Calcule a excentricidade (e = ) das elipses: a) b) R.: Para calcular a excentricidade de uma elipse, precisamos determinar os valores c e a. a) Neste caso: c a Agora, podemos determinar a excentricidade desta elipse: 34 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Neste caso: Agora, podemosdeterminar a excentricidade desta elipse: 4 Em uma elipse, o centro é (-2, 4), um dos focos é (-2, 7) e uma das extremidades do eixo menor é (-3, 4). Determine a equação dessa elipse. R.: A equação de uma elipse de centro C(x0,y0), eixo maior 2a e eixo menor 2b é dada por dependendo da posição da elipse. O exercício nos fornece o centro da elipse (C(-2,4)), um de seus focos (F(-2,7)) e a extremidade do eixo menor (B(-2,4)). Com esses dados, podemos esboçar a elipse: ou , 35UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Neste caso, o eixo maior da elipse é paralelo ao eixo OY. Logo, utilizaremos a equação: Dado que o centro é ( )4,2−C , temos: Quando não temos os valores de a e b, podemos determiná-los. Tendo uma das extremidades do eixo menor B, podemos encontrar a distância de B ao centro C, que é exatamente o valor de b: Já conhecemos o centro da elipse e encontramos o valor de b. Para exibirmos a equação, falta-nos encontrar o valor de a: a distância da extremidade do eixo maior até o centro. Não foi dado pelo problema a extremidade do eixo maior A. Por outro lado, tendo um dos focos F, podemos encontrar a distância de F ao centro C, que é exatamente o valor de c: De posse desse valor, usamos o Teorema de Pitágoras para encontrar a: 36 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Assim, a equação da elipse é dada por: TÓPICO 2 1 Calcule a distância focal de uma hipérbole cujos eixos medem 30 cm e 16 cm. R.: O exercício nos fornece as medidas dos eixos real 2a e imaginário 2b da hipérbole (30 cm e 16 cm), sem especificar quem é cada um. Para esse exercício, essa informação não será importante, uma vez que, para calcular a distância focal 2c, utilizaremos o teorema de Pitágoras: Assim c = 17 cm e, portanto, a distância focal é igual a 34 cm. 2 A distância focal de uma hipérbole mede 58 mm e seu eixo imaginário mede 42 mm. Calcule a medida do semieixo real. R.: O exercício nos fornece as medidas do eixo imaginário 2b da hipérbole (42 37UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A mm) e da distância focal 2c (58 mm). Vamos calcular a medida do semieixo real a através do teorema de Pitágoras: 3 Calcule a excentricidade de uma hipérbole cujos eixos, real e imaginário, medem 4 cm e 6 cm, respectivamente. R.: Vamos calcular a excentricidade da hipérbole de eixos real 4 cm e imaginário 6 cm. Para isso, precisamos determinar a distância focal: Como a excentricidade é dada pela fórmula e = c, segue que e = √13 a 2 4 A excentricidade de uma hipérbole é igual a 3/2 e a medida de seu eixo imaginário é 6√5. Calcule a medida do eixo real dessa hipérbole. R.: Se a excentricidade da hipérbole é igual a 3, segue que: 2 Queremos determinar o valor do eixo real dessa hipérbole 2a. O problema não nos fornece o valor da distância focal 2c, mas sim o eixo imaginário 2b, que é igual a 6√5. Assim: 38 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Observe que temos duas equações com duas incógnitas. Vamos então resolver o sistema formado por elas: Substituindo o valor de c na segunda equação: Note que nem precisamos encontrar o valor da variável a , uma vez que estamos procurando exatamente o valor de a . Portanto, o semieixo real da hipérbole mede 6 unidades de medida. 5 Determine as medidas dos eixos e as coordenadas dos focos das hipérboles de equações: R.: Vamos encontrar as medidas dos eixos e as coordenadas dos focos das hipérboles a seguir, mas antes, faremos uma pequena recapitulação sobre o assunto. 39UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Uma hipérbole com eixo real horizontal possui equação geral x2 - y2 = 1, a2 b2 onde a é o semieixo real e b é o semieixo imaginário. Podemos determinar a distância focal 2c através da fórmula c2 = a2 + b2. O fato de 2c ser a distância focal significa que d (F1, F2) = 2c. O ponto médio dessa distância é exatamente o centro da hipérbole. Assim, se o centro for exatamente a origem (C(0,0)), segue que d (F1,C) = d(C,F2) = c. Mais: Ainda, se a hipérbole tem eixo real horizontal, o valor da ordenada de F é o mesmo da ordenada de C, neste caso, Segue que: a) Esta hipérbole tem eixo real horizontal. Logo, o eixo real mede 2a = 2.2 = 4 e o eixo imaginário mede 2b = 2√3. Vamos determinar as coordenadas dos focos F1 (-c,0) F2 (c,0). Logo, as coordenadas dos focos são: F1(- 7 , 0) e F2( 7 , 0). 40 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A b) Note que esta hipérbole possui o eixo real vertical. Nesse caso, e sabendo que esta hipérbole também está centrada na origem do plano cartesiano, os focos possuem ordenada nula. Repetindo o procedimento feito no início do exercício (tente repetir os passos!), podemos concluir que: Segue que − ⇒==+=+= ),0( ),0( 0 2 122222 cF cF xyyyxc Os eixos real e imaginário são dados automaticamente pela equação: Eixo real: 2a = 2√2 Eixo imaginário: 2b = 2√5 Coordenadas dos focos: para determiná-las, precisamos encontrar o valor de c Portanto, as coordenadas dos focos são: F1(0,- 7 ) e F2(0, 7 ). c) 4y2 - 5x2 = 20 Vamos reescrever a equação acima de uma maneira mais conveniente: Agora sim! Essa hipérbole também possui o eixo real vertical. Logo: Eixo real: 2a = 2√5 Eixo imaginário: 2b = 2.2 = 4 Coordenadas dos focos: 41UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A Portanto, as coordenadas dos focos são: F1(0, -3) e F2(0, 3). TÓPICO 3 1 Determine a equação da parábola cujo foco é o ponto F(0, -2) e cuja diretriz é a reta y = 2. R.: Parábola de foco F(0,-2) e diretriz y=2: 42 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A 2 Determine a equação da parábola cujo foco é o ponto F(0,-5) e cuja diretriz é a reta y = 5. R.: Parábola de foco F(0,-5) e diretriz y=5 3 Obtenha a equação da parábola de foco F(-3, 0) e vértice V(0, 0). R.: Parábola de foco F(-3,0) e vértice V(0,0): Como a parábola tem o vértice na origem, segue que a diretriz da parábola é a reta x=3 (a distância da diretriz ao vértice é a mesma distância do foco ao vértice). 43UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A 4 Encontre as coordenadas do foco e a equação da diretriz da parábola de equação x2 – 8y = 0. R.: Sabemos que, definindo o foco da parábola de vértice na origem como F(P,0), a sua diretriz será x = - P e sua equação será y2 = 2px. Por outro 2 2 lado, se o foco da parábola for F(0,P), a sua diretriz será y = - P e sua equação 2 2 será x2 = 2py. Equação da parábola: x2 - 8y = 0 Reescrevendo-a de uma maneira mais conveniente, temos: Portanto, as coordenadas do foco são (0, 2) e a equação da diretriz é y = -2. 44 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A 5 Determine as coordenadas do foco e a equação da diretriz de cada uma das seguintes parábolas de equações: a) x2 = 10y R.: Portanto, as coordenadas do foco são 2 5,0F e a equação da diretriz é y = - 5. 2 b) y2 = -7x R.: Portanto, as coordenadas do foco são − 0, 4 7F e a equação da diretriz é x = 7. 4 c) y2 – 6x = 0 R.: Portanto, as coordenadas do foco são 0, 2 3F e a equação da diretriz é x = - 3. 2 45UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES G E O M E T R I A A N A L Í T I C A TÓPICO 4 1 Escolha um sistema de eixos coordenados adequado e resolva, usando a Geometria Analítica, o seguinte problema de Geometria Plana: obtenha o raio da circunferência inscrita num triângulo retângulo cujos catetos medem 3 cm e 4 cm. (Dica: coloque o vértice do ângulo reto do triângulo retângulo na origem.) R.: Apresentamos uma forma de resolução. Nada impede que você utilize outra, desde que o valor do raio da circunferência seja o mesmo que o encontrado a seguir: Vamos chamar os lados do triângulo retângulo de a, b e c, onde a e b são os catetos e c é a hipotenusa. O problema nos dá os valores de a e b. Vamos determinar o valor de c através do Teorema de Pitágoras: Assim, o perímetro do triângulo é dado por P=a+b+c=3+4+5=12. Chamamos de semiperímetro a p = P/2. O raio da circunferência inscrita pode ser calculado pela fórmula: 46 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD G E O M E T R I A A N A L Í T I C A
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