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GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana TEORIA ANGULAR A. Inclinação de uma reta Dado um plano cartesiano e uma reta r concorrente com o eixo x, chamamos de inclinação de r a medida a do ângulo que r forma com o eixo x, ângulo esse medido a partir do eixo x até a reta r no sentido anti- horário. Então: r0º a 90º ra 90º r90º a 180º No caso em que r é paralela ao eixo x, a inclinação de r é definida como 0°. Propriedades Importantes 1P . Se duas retas de um plano cartesiano são paralelas, suas inclinações são iguais. s rr / / s a a 2P . Se duas retas são perpendiculares, a diferença entre suas inclinações é 90°. s rr / / s |a a | 90º B. Coeficiente angular de uma reta Sendo r uma reta não paralela ao eixo y, coeficiente angular ou declividade de r é a tangente da inclinação de r, que indicamos por m. Assim: r r r r s r m tg 0º a 90º m 0 r s |a a | 90º GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana r rm tg r ra 0º m 0 r rm tg r r90º a 180º m 0 No caso em que r é paralela ao eixo y, o coeficiente angular de r não é definido. C. Como calcular o coeficiente angular Consideremos no plano cartesiano a reta não paralela ao eixo y, determinada por dois pontos A AA x ,y e B BB x ,y A B( x x ) 1° caso: 0° < a < 90° Assim: B A AB B A y y m x x 2° caso: 90º < a < 180° AB BA AB B A m tg tg(180º ) y yATm TB x x Assim: B A AB B A y y m x x GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana 3° caso: a = 0° ABm 0 Como B Ax x e B Ay y podemos escrever: B A AB B A y y m x x CONCLUSÃO Em qualquer dos casos, o coeficiente angular da reta é dado pela razão entre a diferença (∆y) das ordenadas e a diferença (∆x) das abscissas. Observação - De acordo com o cálculo exposto B A AB B A y y m x x ; no entanto, podemos multiplicar o antecedente e o consequente da razão por – 1 e ela não se alterará, e obteremos: B BA A AB B BA A y y y y ym x x x x x Exemplos 1°) O coeficiente angular da reta que passa por A(1, 5) e B(3, 8): AB y 8 5 3m x 3 1 2 2°) O coeficiente angular da reta que passa por C(7, 2) e D(6, 2) é: CD 2 2m 0 6 7 3°) O coeficiente angular da reta que passa por E(5, 3) e F(5, 7) não é definido, pois E Fx x e a reta EF é paralela ao eixo y. D. Condição de alinhamento para três pontos Conforme vimos nos módulos anteriores, para sabermos se os pontos B BA AA x ,y ,B x ,y e C CC x ,y estão alinhados, calculamos o determinante: A A B B C C x y 1 x y 1 x y 1 e verificamos se o valor desse determinante é zero. Caso contrário, formam um triangulo cuja área é 1A | | 2 . Agora, porém, podemos verificar se três pontos distintos estão alinhados utilizando o conceito de coeficiente angular Observe as figuras: Figura 1 GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana Figura 2 Na figura 1 as retas AB e BC têm inclinação diferente ( 1 2a a ), pois A, B e C não estão alinhados. Assim, 1 2tga tga , ou seja, AB BCm m . Na figura 2, observamos que A, B e C estão alinhados e, portanto, AB BCm m tg Podemos afirmar que três pontos A, B e C estão alinhados numa reta não vertical quando AB BCm m Se A, B e C estiverem em uma reta paralela ao eixo Y, não poderemos calcular o coeficiente angular. Todavia, nesse caso será fácil notar que BA Cx x x . BA Cx x x E. Condição de paralelismo de retas Duas retas r e s não paralelas ao eixo y serão paralelas entre si quando tiverem os coeficientes angulares iguais. r sr / / s a a Assim: r sr / / s tga tga ou seja: r sr / / s m m Observação – Se r sm m , as retas r e s não são paralelas, isto é, são concorrentes. F. Condição de perpendicularismo de retas Duas retas r e s não paralelas ao eixo y serão perpendiculares entre si quando tiverem os coeficientes angulares com produto – 1. GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana r sr s m m 1 (Essa propriedade será demonstrada quando estudarmos posições relativas de duas retas). Importante: Se duas retas são perpendiculares e nenhuma delas é paralela ao eixo y, o coeficiente angular de uma delas é o oposto do inverso do coeficiente angular da outra. EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 01.Determine o coeficiente angular de cada reta a seguir. a. b. c. d. e. GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana Resolução a. rm tg60º 3 b. r 3m tg150º 3 (Lembre-se de que a inclinação deve ser medida no sentido anti- horário.) c. tm tg0º 0 d. um tg90º um e. AB y 1 3 4m x 4 1 3 02. Obtenha a para que os pontos A, B e C sejam colineares: a. A(1, 3), B(2, 5) e C(4, a) b. A(4,-3), B(4, 0) e C(a, 7) Resolução: a. AB BC 5 3 a 4m m 2 1 4 2 1 a 5 4 a 5 a 9 2 2 b. BAx x 4 A e B estão na mesma vertical. Então, para que estejam alinhados, devemos ter BC Ax x x a 4 Resposta a. a = 9 b. a = 4 03. Determine os coeficientes angulares das retas suportes dos lados de um triangulo equilátero que tem dois de seus vértices nos pontos A(0, 0) e B(0, 6). Resolução Temos pela representação gráfica que um dos lados do triângulo está contido no eixo y e os outros dois lados nas retas s e r respectivamente. Assim, os coeficientes angulares das retas s e r são S 3m tg30º 3 e r 3m tg150º 3 . A reta que representa o eixo y não tem coeficiente angular definido. 04. A figura abaixo mostra um terreno às margens de duas estradas, X e Y, que são perpendiculares. O proprietário deseja construir uma tubulação reta passando pelos pontos P e Q (veja na figura). O ponto P dista 6 km da estrada X e 4 km da estrada Y, e o ponto Q está a 4 km da estrada X e a 8 km da estrada Y. a. Determine as coordenadas dos pontos P e Q em relação ao sistema de eixos formado pelas margens das estradas. b. Determine o coeficiente angular da reta que passa pelos pontos P e Q. GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana Resolução A partir do enunciado, temos: a. P(4; 6) Q(8; 4) b. P Q PQ P Q y y 4 6 2 1M x x 8 4 4 2 05. No quadrilátero ABCD da figura, os lados AB e CD são paralelos. Determine o valor de a. Resolução a = 9 AB CD DB CA B DA C m m y yy y x x x x 4 2 5 a 8 4 1 9 2 5 a 1 5 a 4 8 2 8 82( 5 a ) 8 5 a 2 5 a 4 a 9 06. ABCD é um losango com A(1, 5) e C(4, - 2). Determine o coeficiente angular da reta suporte da diagonal BD. Resolução Num losango, as diagonais são perpendiculares. Então: BDAC AC BD BD AB BD m m 1 2 5 7m 4 1 3 7 3m 1 m 3 7 GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana EQUAÇÃO FUNDAMENTAL DE UMA RETA Vamos determinar a equação de uma reta conhecendo um dos seus pontos e a sua direção. Existem dois casos que devemos considerar: • 1° CASO A reta tem coeficiente angular. Seja r uma reta do plano cartesiano que passa pelo ponto 0 0Q( x , y ) e tem coeficiente angular m. Para determinarmos a equação desta reta, consideramos um ponto P(x, y) e fazemos com que ele tenha a propriedade característica de r. Assim: rPQP( x,y ) r m m Então: 0 0 y y mx x ou 0 0y y m( x x ) Essa equação obtida é chamada equação fundamental de r. Exemplo Obter uma equação da reta que passa pelo ponto A(3, 2) e tem coeficiente angular – 2. Resolução 0 0y y m( x x ) Assim, uma equação de r é: y – 2 = – 2(x – 3) y – 2 = – 2x + 6 2x + y – 8 = 0 • 2° CASO A reta não tem coeficiente angular. Seja r uma reta do plano cartesiano que passa pelo ponto 0 0Q( x ,y ) e tem inclinação 90°. Para determinarmos a equação desta reta, consideramos um ponto P(x, y) e fazemos com que ele tenha a propriedade característica de r. Assim: Então: 0x x Essa equação obtida é a equação de r. Exemplo Obter uma equação da reta que passa pelo ponto A(3, 2) e é paralela ao eixo y. Resolução 0x x isto é, x = 3 é a equação da reta. GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 01. A equação da reta que passa pelo ponto (3, -2), com Inclinação de 60º, é: a. 3x y 2 3 3 0 b. 3x 3y 6 3 3 0 c. 3x y 2 2 3 0 d. 3x y 2 2 3 0 e. 3x y 5 3 0 Resolução m tg60º 3 Logo, 0 0y y m( x x ) y 2 3( x 3 ) y 2 3x 3 3 3x y 2 3 3 0 Resposta: A 02. Dê a equação da reta que passa pelos pontos A(2, 5) e B(3, 4). Resolução BA AB BA 0 0 y y 5 4m 1 x x 2 3 y y m( x x ) y 5 1( x 2 ) y 5 x 2 Resposta: x + y – 7 = 0 Observação: utilizamos coordenadas do ponto A para obtermos a equação da reta, mas o resultado seria o mesmo se utilizássemos as coordenadas do ponto B. 03. Qual é equação da reta r da figura a seguir? a. y = x + 1 b. x + y – 1 = 0 c. x + y + 1 = 0 d. y = x – 1 e. y = - x + 1 Resolução A reta r passa pelos pontos A(2, 1) e B(0, - 1). Assim: 0 0 y 1 1 2m 1 x 0 2 2 y y m( x x ) y 1 1 ( x 2 ) y 1 x 2 y x 1 Resposta: D EQUAÇÃO GERAL DA RETA Toda reta do plano cartesiano tem equação que pode ser escrita na forma: ax + by + c = 0, em que a, b e c são conhecidos e a ≠ 0 ou b ≠ 0. Essa forma de equação é denominada equação geral da reta. GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana De fato, supondo que A AA x ,y e B BB x ,y são dois pontos distintos de uma reta r qualquer, uma equação de r é: B B B BA A A A B B B BA A A A xy x y x y x y x y xy 0 y y x x x y x y x y 0 Fazendo B BA Ay y a,x x b e B BA Ax y x y c , temos: ax + by + c = 0 onde não podemos ter simultaneamente a = 0 e b = 0, pois, neste caso, A By y e B Ax x teríamos A e B coincidentes; logo a ≠ 0 ou b ≠ 0. OBSERVAÇÕES 1ª) Se a = 0, temos que BAy y e a reta é paralela ao eixo x. 2ª) Se b = 0, temos que B Ax x e a reta é paralela ao eixo y. 3ª) Se c = 0, a reta passa pela origem, pois (0, 0) é uma solução de ax + by = 0. EQUAÇÃO REDUZIDA DA RETA Consideremos uma reta r no plano cartesiano que corta o eixo y no ponto Q(0, q) e tem coeficiente angular m. A equação de r é dada por: y – q = m(x – 0) y = mx + q Esta forma de apresentar a equação de r é chamada de forma reduzida, e seus coeficientes são: m = coeficiente angular de r q = coeficiente linear de r Exemplo 1°) A equação reduzida da reta com inclinação 60º e que corta o eixo y no ponto Q(0, 3) é: GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana m tg60º 3 e q = 3 y 3x 3 2°) A reta com equação reduzida y = – x – 1 tem m = – 1 e q = – 1, então a sua representação no plano cartesiano é: OBSERVAÇÕES 1°) A equação reduzida de uma reta fornece diretamente o coeficiente angular (m) e a ordenada (q) do ponto onde a reta intercepta o eixo y. Dessa forma, a reta (r) ax + bx + c = 0 tem equação reduzida a cy x b b , desde que b ≠ 0, e seus coeficientes são: a m b Coeficiente angular c q b Coeficiente linear Exemplo A reta da equação 2x - 3y + 6 = 0 tem forma reduzida 2y x 2 3 com 2m 3 e q = 2. 2°) As retas de inclinação 90° (paralelas ao eixo y) não têm equação na forma reduzida. EQUAÇÃO SEGMENTÁRIA DA RETA Consideremos uma reta r que intercepta os eixos cartesianos nos pontos P(p, 0) e Q(0, q), com p ∙ q ≠ 0: A equação de r será: qx + py – p = 0 qx + py = pq Dividindo os dois membros por pq, temos: qx py pq yx 1 pq pq pq p q GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana Dizemos que esta equação é a equação segmentária da reta r. Observação - Os denominadores de x e y, na equação segmentária, são, respectivamente, a abscissa do ponto onde r intercepta o eixo x e a ordenada do ponto onde r intercepta o eixo y. Exemplo 1°) A equação segmentária da reta r da figura é: yx 1 4 2 2°) A equação segmentária da reta s da figura é: yx 1 5 3 EQUAÇÕES PARAMÉTRICAS DA RETA Consideremos uma reta r não paralela a algum dos eixos cartesianos, que passa pelos pontos A AA x ,y e B BB x ,y . O coeficiente angular de r é: B A B A y yym x x x A equação fundamental de r é: B A A A B A y y y y x x x x Ou então: A A B BA A x x y y x x y y Igualando os dois membros da equação a um número real t, temos: A BA A B A A BA A B A x x t x x t x x x x y y t y y t y y y y Então, para cada valor t ∈ ℝ, obtemos um ponto da reta. Chamamos de forma paramétrica ou de equações paramétricas da reta as equações: t é chamado parâmetro das equações. Exemplo GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana As equações paramétricas da reta que passa pelos pontos A(5, 2) e B(7, 1) podem ser: BA A BA A x x t x x 5 t 7 5 2t 5 y y t y y 2 t 1 2 t 2 Isto é: x 2t 5 y t 2 Observação - É fácil percebermos que, para cada par de pontos que tomarmos em r, teremos equações diferentes. EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 01. Obtenha os pontos onde a reta de equação geral (r) 3x + y – 6 = 0 Intercepta os eixos coordenados. Resolução Sendo PP( x ,0 ) e QQ(0,y ) os pontos procurados, temos: P P Q Q 3x 0 6 0 x 2 P( 2,0 ) 3 03 y 6 0 y 6 Q(0,6 ) Resposta: P(2, 0) e Q(0, 6) 02. Sabe-se que a reta (s), de equação ax + by = 0, é paralela à reta (r), de equação 4x – 8y + 6 = 0. Então a b , vale: a. 1 2 b. 1 c. – 2 d. 1 2 e. 2 Resolução a b a 4 1r / / s 4 8 b 8 2 Resposta: D 03. O hexágono regular ABCDF tem lados medindo 2 unidades. A equação da reta r é: a. x y 3 0 b. 3x 3y 3 0 c. 3x 3y 3 0 d. 3x 3y 3 0 e. 3x 3y 3 0 Resolução Cada ângulo interno do hexágono regular é igual a 120°. Então: OÂF = 60° e BÂC = 30° (pois o triângulo ABC é isósceles) O ponto A (do eixo x) é tal que OA = AF ∙ cos 60° ↔ OA = 2 ∙ 1 2 = 1, resultando suas coordenadas iguais a (1, 0). Se o coeficiente angular de r é GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana 3m tg30º 3 e a reta passa pelo ponto A(1; 0), a equação da reta r é 3y 0 x 1 3x 3y 3 0 3 Resposta: E 04. Um triangulo ABC possui vértices A = (2, 3), B = (5, 3) e C = (2, 6). A equação da reta bissetriz do angulo  é: a. y = 3x + 1 b. y = 2x c. y = x – 3 d. y = x + 1 e. y = x Resolução O triângulo ABC é isósceles, retângulo em A, e cateto paralelo aos eixos coordenados. A bissetriz do ângulo  tem inclinação de 45º, por tanto sua declividade é m = tg 45º = 1. A equação da bissetrizé: y – 3 = 1 ∙ (x- 2) ↔ y = x + 1 Resposta: D 05. Determine a equação segmentária da reta cuja equação geral é 5x + 6y – 30 = 0 Resolução 1° modo Vamos determinar os pontos onde a reta intercepta os eixos: • para x = 0: 5 ∙ 0 + 6y – 30 = 0 y = 5 • para y = 0: 5x + 6 ∙ 0 – 30 = 0 x= 6 Assim, a reta intercepta os eixos nos pontos Q(0,5) e P(6,0). Logo, a equação segmentária é: yx 1 6 5 2° modo 5x + 6y – 30 = 0 5x + 6y = 30 (dividindo os dois membros por 30) 6 y5x 30 30 30 30 Assim, a equação é yx 1 6 5 06. Dada a reta r de equação x + 2y – 4 = 0, obtenha uma equação paramétrica de r. Resolução Vamos obter dois pontos quaisquer de r: • para x = 2: 2 + 2y – 4 = 0 y = 1 • para x = 0: 0 + 2y – 4 = 0 y = 2 Assim, A (2, 1) e B(0, 2) pertencem a r e à equação reduzida por: BA A BA A x x t( x x ) 2 t(0 2 ) 2 2t y y A( y y ) 1 t( 2 1 ) 1 t GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana Resposta: x 2 2t y 1 t 07. Obtenha a equação geral da reta com equações paramétricas: x t 1 y 3t 2 Resolução x = t – 1 t = x + 1. Substituindo na outra equação, temos: y = 3(x + 1) + 2 y = 3x + 5. Então, a equação geral é: 3x – y + 5 = 0 Resposta: 3x – y + 5 = 0 POSIÇÕES RELATIVAS DE DUAS RETAS Consideremos duas retas do plano cartesiano com equações: 1 1 1 2 2 2 ( r )a x b y c 0 ( s )a x b y c 0 Consideremos, ainda, que 1 1 2 2a b a b 0 , isto é, as retas não são paralelas a algum dos eixos cartesianos. Colocando as equações na forma reduzida, temos: 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 ( r )a x b y c 0 a c y x b b ( s )a x b y c 0 a c y x b b Então, os coeficientes angular e linear das retas são: 1 2 r s 1 2 1 2 r s 1 2 a a m ;m b b c c q ;q b b Vamos discutir, com os elementos obtidos, as posições possíveis de r e s no plano cartesiano. A. Retas paralelas distintas Devemos ter: r sm m , e r sq q Assim: 1 2 1 1 1 2 2 2 1 2 1 1 1 2 2 2 a a a b b b a b c c b c b b b c Reunindo as duas condições, temos: GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana 1 1 1 2 2 2 a b c a b c B. Retas paralelas coincidentes Devemos ter: r sm m , e r sq q Assim: 1 2 1 1 1 2 2 2 a a a b b b a b e 1 2 1 1 1 2 2 2 c c b c b b b c Reunindo as duas condições, temos: 1 1 1 2 2 2 a b c a b c C. Retas concorrentes Devemos ter: r sm m Assim, 1 2 1 1 1 2 2 2 a a a b b b a b 1 1 2 2 a b a b Observações 1ª) Se alguma das retas for paralela a algum dos eixos coordenados, o problema se tornara imediato. 2ª) Se as retas forem concorrentes num ponto P. para obter esse ponto P basta resolver o sistema formado pelas equações de r e s. Exemplo Determine o ponto de intersecção das retas: (r) 2x + y – 5 = 0 e (s) 4x – y – 1 = 0 2x y ( ) 5 0 4x y 1 0 6 x 6 0 x 1 Substituindo na equação de r, temos: GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana 2 ∙ 1 + y – 5 = 0 y = 3 Assim, as retas r e s se interceptam no ponto (1,3). Dentre as retas concorrentes, as perpendiculares são as mais solicitadas nas avaliações e nos concursos militares, portanto vamos recordar a condição de perpendicularismo. CONDIÇÃO DE PERPENDICULARISMO DE RETAS: DEMONSTRAÇÃO Duas retas r e s não paralelas ao eixo y serão perpendiculares entre si quando tiverem os coeficientes angulares com produto – 1. Demonstração 1ª parte: r sr s 90º ou r s s r 190º tg tg Assim: s r 1r s m m ou seja: s rr s m m 1 2ª parte: s rm m 1 r s a) r s r s 1m m 1 m m Como r sm m , as retas r e s são concorrentes. Sendo θ a medida do ângulo formado por r e s e considerando rm 0 e sm 0 , ou seja, r0º 90º e s90º 180º s r ou seja: s r ( I ) b) r r s s 1 1m tg m tg Como r0º 90º e s90º 180º , s r 90º ( II ) Comparando (I) e (II), temos que θ = 90º. GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana Assim, r sm m 1 r s Logo, a partir das demonstrações, concluímos: r sr s m m 1 Importante: Se duas retas são perpendiculares e nenhuma delas é paralela ao eixo y, o coeficiente angular de uma delas é o oposto do inverso do coeficiente angular da outra. EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 01. Dê a posição relativa das retas r e s em cada item abaixo: a. (r) 4x + 2y – 7 = 0 e (s) 2x + y + 1 = 0 b. (r) 3x – y + 2 = 0 e (s) – 6x + 2y – 4 = 0 c. (r) 3x - 2y +1 = 0 e (s) x – 2y + 3 = 0 d. (r) x – 2 = 0 e (s) 3x + 2y + 1 = 0 Resolução a. 4 2 7 2 1 1 , então r e s são paralelas distintas. b. 3 1 2 6 2 4 , então r e s são paralelas coincidentes. c. 3 2 1 2 , então r e s são concorrentes. d. r é paralela ao eixo y e s não, então r e s são concorrentes. Resposta a. Paralelas distintas b. Paralelas coincidentes c. Concorrentes d. Concorrentes 02. Discuta, em função de k, a posição relativa das retas. (r) kx – 2y + 3k = 0 (s) 3x + y + k + 2 = 0 Resolução r s ( r ) 2y kx 3x kx 3k ky m 2 2 2 ( s )y 3 k 2 m 3 ( r )y 3x 9k 3 k 6 2 ( s )y 3x 4 Resposta: Se k ≠ 6, temos (r) e (s) concorrentes. Se k = – 6, temos r sm m e r sq q , logo r e s são paralelas distintas 03. Dada a reta r de equação 4x + 2y + 5 = 0 e o ponto P = (2, -1), determine: GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana a. o coeficiente angular de r; b. a equação da reta s que é perpendicular a r e passa pelo ponto P. Resolução a. 4x + 2y + 5 = 0 y = – 2x – 5 2 . Logo, o coeficiente angular de r é m = – 2. b. Temos que r e s são perpendiculares. Assim, o coeficiente angular de s é r 1 1 1 m 2 2 . Como a reta s passa pelo ponto P(2; -1), uma equação dessa reta é: 1y ( 1) ( x 2 ) x 2y 4 0 2 04. Na figura, se a equação da reta r é 3x + y – 4 = 0, a área do triângulo ABC é: a. 240 b. 220 c. 200 d. 260 e. 280 Resolução O coeficiente angular da reta r: 3x + y – 4 = 0, é rm 3 e, portanto, o coeficiente angular de s AB é s 1m 3 , pois r s . Como B ∈ r é tal que B(0; 4) e B ∈ S, a equação de 1y 4 ( x 0 ) x 3y 12 0 3 . Assim, A ∈ s é A(-12; 0), e C ∈ r é C(-12; 40). Logo, a área do triangulo ABC é dada por: AC 12 40 12S 240 2 2 Resposta: А GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana LISTA DE EXERCÍCIOS 1) Para que os pontos 𝐴(𝑥, 3), 𝐵(−2𝑥, 0) e 𝐶(1,1) sejam colineares, é necessário que 𝑥 seja a) – 2 b) – 1 c) 2 d) 3 2) As retas de equações 𝑦 + 𝑥 − 4 = 0 e 2𝑦 = 2𝑥 − 6 são, entre si, a) Paralelas b) Coincidentes c) Concorrentes e perpendiculares d) Concorrentes e não perpendiculares 3) Seja a equação geral da reta 𝑎𝑥 + 𝑏𝑦 + 𝑐 = 0. Quando 𝑎 = 0, 𝑏 ≠ 0 𝑒 𝑐 ≠ 0, a reta a) Passa pelo ponto (𝑐, 0) b) Passa pelo ponto (0,0) c) É horizontal d) É vertical 4) A reta 𝑠 que passa por 𝑃(1,6) e é perpendicular a 2 r : y x 3 3 é a) 3 y x 2 b) y x 5 c) 2 20 y x 3 3 d) 3 15 y x 2 2 5) Dada a reta r :2x 3y 5 0 e o ponto 𝑃(5,6), a distância de 𝑃 à reta 𝑟 é a) 91 b) 30 13 c) 3 91 / 91d) 3 13 / 13 6) A equação reduzida da reta que passa pelos pontos 𝐴(0,1) e 𝐵(6,8) é dada por a) 𝑦 = 7𝑥 + 1 b) 𝑦 = 6𝑥 + 1 c) 7 y x 1 6 d) 6 y x 1 7 7) O valor de a para que os pontos 𝐴(−1,3 − a), 𝐵(3, a + 1) 𝑒 𝐶(0, −1) sejam colineares é um número real a) Primo b) Menor que 1 c) Positivo e par d) Compreendido entre 2 e 5 8) Analisando o gráfico, temos que a reta forma com os eixos coordenados um triângulo de 4 unidades de área. GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana Marque a alternativa correspondente à equação da reta que passa pelos pontos 𝑃 𝑒 𝑄. a) 2𝑥 + 𝑦 − 4 = 0 b) −2𝑥 + 𝑦 = 4 c) 2𝑥 + 𝑦 = −4 d) 2𝑥 − 𝑦 = 4 9) O coeficiente angular da reta que passa pelos pontos 𝐴(−1,3) 𝑒 𝐵(2, −4) é a) 1 2 b) 7 3 c) 2 2 d) 4 3 10) Para que os pontos 𝐴(2,0), 𝐵(a, 1) 𝑒 𝐶(a + 1,2) estejam alinhados, é necessário que o valor de a seja a) 5 b) 4 c) 3 d) 2 11) Sejam as retas 𝑟 𝑒 𝑠 de equações 𝑦 = 2𝑥 − 3 𝑒 𝑦 = −3𝑥 + 2. A tangente do ângulo agudo formado pelas retas 𝑟 𝑒 𝑠 é a) 0 b) 1 c) 3 d) 3 3 12) As retas 𝑦 = 𝑘𝑥 + 2 𝑒 𝑦 = −𝑥 + 𝑚 interceptam-se no ponto (1,4). Assim, o valor de 𝑘 + 𝑚 é a) 8 b) 7 c) 6 d) 5 13) Se os pontos 𝐴(2,3), 𝐵(4,0) e 𝐶(0, 𝑘) estão alinhados, então o valor de 𝑘 é um número a) Ímpar b) Primo c) Múltiplo de 5 d) Múltiplo de 3 14) Considere o segmento que une os pontos (−1, −3) 𝑒 (5,5) e uma reta perpendicular a ele. O coeficiente angular dessa reta é a) −2/5 b) −3/4 c) 1/2 d) 2/3 15) Os pontos 𝑀(−2, a), 𝑁(a, 5)𝑒 𝑃(0, a) estão alinhados. Assim, o quadrante a que 𝑁 pertence é o GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana a) 1º b) 2º c) 3º d) 4º 16) Se (𝑟)𝑥 + 6𝑦 − 2 = 0 𝑒 (𝑠)8𝑥 + (𝑡 − 1)𝑦 − 2 = 0 são duas retas paralelas, então 𝑡 é o múltiplo de a) 3 b) 5 c) 7 d) 9 17) Complete de maneira correta: “O ponto de interseção das retas 𝑦 = 2𝑥 + 4 𝑒 𝑦 = −3𝑥 − 1 pertence ao __ quadrante”. a) 1º b) 2º c) 3º d) 4º 18) A equação segmentária da reta que passa pelos pontos 𝐴(−2, −7) e 𝐵(1, −5) é a) 3y 2x 1 17 17 b) 2x 3y 1 17 17 c) 3x 2y 1 17 17 d) 3y 2x 1 17 17 19) A equação da reta que passa pelo ponto 𝐸(−1, −3) e que tem 45° de inclinação é a) 𝑥 − 𝑦 + 2 = 0 b) 𝑥 − 𝑦 − 2 = 0 c) 𝑥 + 𝑦 + 2 = 0 d) 𝑥 + 𝑦 − 2 = 0 20) A reta 3𝑥 − 2𝑦 − 5 = 0 é perpendicular à reta a) 2𝑥 − 3𝑦 = 5 b) 4𝑥 + 6𝑦 = 1 c) 3𝑥 + 2𝑦 = 0 d) 6𝑥 − 4𝑦 = 10 GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana GABARITO 1. b 11. b 2. c 12. b 3. c 13. d 4. d 14. b 5. d 15. a 6. c 16. c 7. a 17. b 8. a 18. b 9. b 19. b 10. c 20. b GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 1) Para que os pontos 𝐴(𝑥, 3), 𝐵(−2𝑥, 0) e 𝐶(1,1) sejam colineares, é necessário que 𝑥 seja a) – 2 b) – 1 c) 2 d) 3 Resolução Do estudo da geometria analítica, temos que para os três pontos sejam colineares eles devem obedecer à seguinte equação: 3 3x 0 x 1 Gabarito: “b”. 2) As retas de equações 𝑦 + 𝑥 − 4 = 0 e 2𝑦 = 2𝑥 − 6 são, entre si, a) Paralelas b) Coincidentes c) Concorrentes e perpendiculares d) Concorrentes e não perpendiculares Resolução O coeficiente angular de 𝑦 + 𝑥 − 4 = 0 é −1 e o coeficiente angular de 2𝑦 = 2𝑥 − 6 é 2 1 2 , ou seja: 1 1 1 1 Logo, são perpendiculares e concorrentes. Gabarito: “c”. 3) Seja a equação geral da reta 𝑎𝑥 + 𝑏𝑦 + 𝑐 = 0. Quando 𝑎 = 0, 𝑏 ≠ 0 𝑒 𝑐 ≠ 0, a reta a) Passa pelo ponto (𝑐, 0) b) Passa pelo ponto (0,0) c) É horizontal d) É vertical Resolução Se 𝑎 = 0, 𝑏 ≠ 0 𝑒 𝑐 ≠ 0, podemos escrever: c 0 x by c 0 y b Logo, trata-se de uma reta horizontal. Gabarito: “c”. 4) A reta 𝑠 que passa por 𝑃(1,6) e é perpendicular a 2 r : y x 3 3 é a) 3 y x 2 b) y x 5 c) 2 20 y x 3 3 d) 3 15 y x 2 2 Resolução O coeficiente angular da reta 𝑟 é r m 2/ 3 . Se 𝑠 é perpendicular à 𝑟, temos: r s s s 2 3 m m 1 m 1 m 3 2 GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana Então a reta 𝑠 é dada por: 3 y x b 2 Mas ela passa por 𝑃(1,6), logo: 3 15 6 1 b b 2 2 Por fim: 3 15 y x 2 2 Gabarito: “d”. 5) Dada a reta r :2x 3y 5 0 e o ponto 𝑃(5,6), a distância de 𝑃 à reta 𝑟 é a) 91 b) 30 13 c) 3 91 / 91 d) 3 13 / 13 Resolução Do estudo da Geometria Analítica, temos que a distância entre ponto e reta é dada por: 2 5 3 6 5 3 3 13 d 13132² 3 ² Gabarito: “d”. 6) A equação reduzida da reta que passa pelos pontos 𝐴(0,1) e 𝐵(6,8) é dada por a) 𝑦 = 7𝑥 + 1 b) 𝑦 = 6𝑥 + 1 c) 7 y x 1 6 d) 6 y x 1 7 Resolução Do estudo da geometria analítica, temos que a equação da reta que passa pelos pontos 𝐴 𝑒 𝐵 é dada pela seguinte equação: 7x 6y 6 0 Logo, sua equação reduzida é: 7 y x 1 6 Gabarito: “c”. 7) O valor de a para que os pontos 𝐴(−1,3 − a), 𝐵(3, a + 1) 𝑒 𝐶(0, −1) sejam colineares é um número real a) Primo b) Menor que 1 c) Positivo e par d) Compreendido entre 2 e 5 Resolução Para que os três pontos sejam colineares eles devem obedecer a seguinte equação: 2a 14 0 a 7 GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana Veja que 7 é um número primo. Gabarito: “a”. 8) Analisando o gráfico, temos que a reta forma com os eixos coordenados um triângulo de 4 unidades de área. Marque a alternativa correspondente à equação da reta que passa pelos pontos 𝑃 𝑒 𝑄. a) 2𝑥 + 𝑦 − 4 = 0 b) −2𝑥 + 𝑦 = 4 c) 2𝑥 + 𝑦 = −4 d) 2𝑥 − 𝑦 = 4 Resolução O triângulo 𝑂𝑃𝑄 possui área 4, do que temos que: pq 4 pq 8 2 Além disso, os pontos 𝑃, 𝑄 𝑒 (1,2) são colineares, do que segue que: q 2p pq 8 Multiplicando essa equação por 𝑝, vem: pq 2p² 8p 8 2p² 8p 0 p² 4p 4 0 p 2 ² 0 p 2 Logo, temos: 2q 8 q 4 O coeficiente angular dessa reta é: q 0 4 m 2 0 p 2 Ou seja: y 2x b Passa pelo ponto (2,0): 0 2 2 b b 4 A reta é, portanto: y 2 4 Gabarito: “a”. 9) O coeficiente angular da reta que passa pelos pontos 𝐴(−1,3) 𝑒 𝐵(2, −4) é a) 1 2 b) 7 3 c) 2 2 d) 4 3 Resolução Do estudo da geometria analítica, temos que o coeficiente angular de uma reta, GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana dados dois pontos, pode ser calculado como: 3 4 7m 1 2 3 Gabarito: “b”. 10) Para que os pontos 𝐴(2,0), 𝐵(a, 1) 𝑒 𝐶(a + 1,2) estejam alinhados, é necessário que o valor de a seja a) 5 b) 4 c) 3 d) 2 Resolução Para que os três pontos estejam alinhados eles devem obedecer a seguinte equação: a 3 Gabarito: “c”. 11) Sejam as retas 𝑟 𝑒 𝑠 de equações 𝑦 = 2𝑥 − 3 𝑒 𝑦 = −3𝑥 + 2. A tangente do ângulo agudo formado pelas retas 𝑟 𝑒 𝑠 é a) 0 b) 1 c) 3 d) 3 3 Resolução Sabemos que a tangente do ângulo agudo entre duas retas é calculada por: 1 2 1 2 m m tg 1 m m Nesse caso, temos 1 m 2 𝑒 2 m 3 . Assim: 2 3 5 tg 1 51 2 3 Gabarito: “b”. 12) As retas 𝑦 = 𝑘𝑥 + 2 𝑒 𝑦 = −𝑥 + 𝑚 interceptam-se no ponto (1,4). Assim, o valor de 𝑘 + 𝑚 é a) 8 b) 7 c) 6 d) 5 Resolução Se elas se interceptam no ponto (1,4), então ele pertence a ambas as retas. Disso, temos que: 4 k 2 k 2 E: 4 1 m m 5 Por fim: k m 2 5 7 Gabarito: “b”. 13) Se os pontos 𝐴(2,3), 𝐵(4,0) e 𝐶(0, 𝑘) estão alinhados, então o valor de 𝑘 é um número GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana a) Ímpar b) Primo c) Múltiplo de 5 d) Múltiplo de 3 Resolução Para que três pontos estejam alinhados eles devem obedecer: Veja que 6 3 2 , ou seja, é múltiplo de 3. Gabarito: “d”. 14) Considere o segmento que une os pontos (−1, −3) 𝑒 (5,5) e uma reta perpendicular a ele. O coeficiente angular dessa reta é a) −2/5 b) −3/4 c) 1/2 d) 2/3 Resolução Seja 𝑟 a reta que une os pontos dados. Seu coeficiente angular é: r 3 5 8 4 m 1 5 6 3 Seja 𝑠 a reta perpendicular, então: s s 4 3 m 1 m 3 4 Gabarito: “b”. 15) Os pontos 𝑀(−2, a), 𝑁(a, 5)𝑒 𝑃(0, a) estão alinhados. Assim, o quadrante a que 𝑁 pertence é o a) 1º b) 2º c) 3º d) 4º Resolução Para que três pontos estejam alinhados eles devem obedecer: 10 2a 0 a 5 Assim: 𝑁 = (5,5) Que pertence ao 1º quadrante. Gabarito: “a”. 16) Se (𝑟)𝑥 + 6𝑦 − 2 = 0 𝑒 (𝑠)8𝑥 + (𝑡 − 1)𝑦 − 2 = 0 são duas retas paralelas, então 𝑡 é o múltiplo de a) 3 b) 5 c) 7 d) 9 Resolução Duas retas paralelas possuem mesmo coeficiente angular. Disso, temos: r 1 m 6 GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana s 8 m 1 t Mas s r m m , logo: 1 8 t 1 48 t 49 6 1 t Veja que t 7 7 , ou seja, 𝑡 é múltiplo de 7. Gabarito: “c”. 17) Complete de maneira correta: “O ponto de interseção das retas 𝑦 = 2𝑥 + 4 𝑒 𝑦 = −3𝑥 − 1 pertence ao __ quadrante”. a) 1º b) 2º c) 3º d) 4º Resolução Basta igualar o 𝑦 de ambas as equações: 2x 4 3x 1 5x 5 x 1 Do que segue que: y 2 1 4 2 O ponto é (−1,2), ou seja, está no 2º quadrante. Gabarito: “b”. 18) A equação segmentária da reta que passa pelos pontos 𝐴(−2, −7) e 𝐵(1, −5) é a) 3y 2x 1 17 17 b) 2x 3y 1 17 17 c) 3x 2y 1 17 17 d) 3y 2x 1 17 17 Resolução Do estudo da Geometria Analítica, sabemos que a reta que passa por dois pontos obedece a seguinte equação: 2x 3y 17 0 Do que temos que a equação segmentária é dada por: 2x 3y 1 17 17 Gabarito: “b”. 19) A equação da reta que passa pelo ponto 𝐸(−1, −3) e que tem 45° de inclinação é a) 𝑥 − 𝑦 + 2 = 0 b) 𝑥 − 𝑦 − 2 = 0 c) 𝑥 + 𝑦 + 2 = 0 d) 𝑥 + 𝑦 − 2 = 0 Resolução Seja a reta 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑏. Se sua inclinação vale 45°, temos: m tg 45 1 Ou seja: y x b GEOMETRIA ANALÍTICA ESTUDO DA RETA /mestreviana /canalmestreviana Como ela passa por 𝐸, vem: 3 1 b b 2 Do que segue que a reta é: y x 2 ou x y 2 0 Gabarito: “b”. 20) A reta 3𝑥 − 2𝑦 − 5 = 0 é perpendicular à reta a) 2𝑥 − 3𝑦 = 5 b) 4𝑥 + 6𝑦 = 1 c) 3𝑥 + 2𝑦 = 0 d) 6𝑥 − 4𝑦 = 10 Resolução O coeficiente angular da reta dada é: 1 3 m 2 A reta perpendicular a ela: 3 2 m 1 m 2 3 Dentre as alternativas, apenas o item 𝑏 satisfaz esse coeficiente angular. Gabarito: “b”.