u=(1,2,0)u=(1,2,0)u=(1,2,0)
v=(0,1,2)v=(0,1,2)v=(0,1,2)
O enunciado fala sobre o cálculo de áreas e tudo mais, porém quando tratamos de vetores com três dimensões, nós estamos falando de volumes, então, o produto vetorial entre u e v é esse prisma:
;
Então, teoricamente, ao dividir a área por dois na tentativa de encontrar a área de um triângulo, nós estaríamos atrás da área de um tetraedro:
Então vamos para os cálculos!
Primeiro o produto vetorial, que basta calcular o determinante:
∣ijk120012∣=4i−2j+k\begin{vmatrix} i & j & k \\ 1 & 2 & 0 \\ 0 & 1 & 2 \end{vmatrix} = 4i-2j+k∣∣∣∣∣∣i10j21k02∣∣∣∣∣∣=4i−2j+k , que nos dá o vetor w=(4,−2,1)w=(4,-2,1)w=(4,−2,1) ;
Em teoria, o volume daquele prisma é o módulo (norma) do vetor w, e, consequentemente, o volume do tetraedro metade desse módulo (norma); então temos:
Norma de um vetor no R3\mathbb{R}^3R3 é dada assim:
Seja i=(a,b,c)i=(a,b,c)i=(a,b,c) , dizemos que o módulo de iii ou norma de iii é:
∣i∣=a2+b2+c2|i|=\sqrt{a^2+b^2+c^2}∣i∣=a2+b2+c2
Então, se w=(4,−2,1)w=(4,-2,1)w=(4,−2,1), temos:
∣w∣=42+(−2)2+12=16+4+1=21|w|=\sqrt{4^2+(-2)^2+1^2}=\sqrt{16+4+1}=\sqrt{21}∣w∣=42+(−2)2+12=16+4+1=21 ≈4,5826\approx 4,5826≈4,5826
Então temos:
∣w∣2=212≈2,2913\dfrac{|w|}{2}=\dfrac{\sqrt{21}}{2} \approx 2,29132∣w∣=221≈2,2913
E é isso; o volume do tetraedro é 212\dfrac{\sqrt{21}}{2}221 .
Uma das aplicações mais práticas do conceito de produto vetorial é o cálculo de área. Por exemplo, temos a área do paralelogramo formada pela unificação de dois vetores, que é o módulo (ou norma) do produto vetorial entre os dois. Já para o caso da área do triângulo, bastaria dividir este resultado por dois, pois a área do triângulo é a metade da área do paralelogramo. Determine a área do triângulo formado pelos vetores u = (1,2,0) e v = (0,1,2):
a) Somente a opção II está correta.
b) Somente a opção IV está correta.
c) Somente a opção III está correta.
d) Somente a opção I está correta.
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Metodologia do Ensino de Matematica
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