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Projeto
Exercícios Resolvidos de Cálculo Vetorial e
Geometria Analítica
Por:
Prof. André Assumpção
Versão Preliminar
422 Exercícios
Abril de 2014
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1- Parte : Pontos em R2
1.1 – Operações com Pontos em R2;
1.2 – Propriedades dos Pontos em R2;
1.3 – Distância entre Pontos em R2;
1.4 – Ponto Médio.
2- Parte : Pontos em R3
2.1– Operações com Pontos em R3;
2.2– Propriedades dos Pontos em R3;
2.3– Distância entre Pontos em R3;
3- Parte : Pontos em Rn
4- Parte : Vetores
4.1- Construção de Vetores;
4.2- Operações com Vetores
4.2.1- Soma;
4.2.2 – Multiplicação por Escalar;
4.2.3 – Produto Interno;
4.2.4 – Produto Vetorial;
4.2.5 – Produto Misto.
4.3 - Módulo de Vetores;
4.4 - Vetores Unitários;
4.5- Vetor Direção;
4.6 – Fracionamento de um Segmento de Reta;
4.7- Ângulo entre Vetores;
4.8 – Vetores Paralelos;
4.8 – Vetores Ortogonais;
4.10 – Área da Região Formada por dois Vetores;
4.11 – Volume do Paralelepípedo Gerado por Vetores;
5- Parte : Retas
5.1- Equação da Reta;
5.1.1 – Coeficiente Angular e Coeficiente Linear;
5.1.2 – Equação Geral da Reta;
5.1.3 – Equação Reduzida da Reta;
5.1.4 – Equação da Reta em R3;
5.1.5 – Vetores Normais ä Reta;
5.1.6 – Retas Parametrizadas;
5.2 – Retas Paralelas;
5.3 – Retas Ortogonais;
5.4 – Distância entre Ponto e Reta;
5.5 – Distância entre Duas Retas;
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5.6 – Ângulo entre Duas Retas;
5.7 – Intersecção de Retas.
6- Parte: Planos
6.1- Equação do Plano;
6.2- Vetores Normais ao Plano;
6.3 – Equação Paramétrica do Plano;
6.4 – Intersecção de Planos;
7- Parte: Circunferências
7.1- Equação da Circunferência;
7.2 – Intersecção entre Reta e Circunferência;
7.3 – Intersecção entre duas Circunferências;
7.4 – Área e Comprimento da Circunferência.
8- Parte: Cônicas
8.1 – Elipse
8.2 – Hipérbole
8.3 – Parábola
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Parte 1 : Pontos em R2
1. Como pode ser descrito o conjunto R2?
Solução: R2 é o conjunto de todos os pares ordenados de números reais e pode ser descrito
como {(x,y) x R e y R}.
2. Qual a condição para que dois pares ordenados sejam iguais?
Solução: Dizemos que os pares ordenados (a,b) e (c,d) são iguais se, e somente se, a = c e b =
d.
3. Determine x de modo que os pontos A=(2, 4) seja igual ao ponto B=(x, 2x).
Solução: Para que A e B sejam iguais, as coordenadas (x,y) de ambos os pontos deverão ser
iguais, ou seja, 2 = x e 4 = 2x. Assim, o valor de x=2 irá satisfazer às duas condições.
4. Determine os valores de x e de y de modo que (2x, y + 3) = (10, 10).
Solução: Deveremos ter 2x = 10 x = 5 e y + 3 = 10 y = 7.
5. Determine os valores de x e de y de modo que (x + y, x – y) = (4, 2).
Solução: Deveremos ter
.13
2
4
yex
yx
yx
6. Em quantos quadrantes podemos dividir o plano cartesiano?
Solução: O plano cartesiano é dividido em 4 quadrantes conforme mostrado no diagrama.
y
Q2 Q1
x
Q3 Q4
7. Quais são as características dos pontos que pertencem ao primeiro quadrante
de R2 ?
Solução: Os pontos que pertencem ao primeiro quadrantes de R2 deverão ter x > 0 e y > 0.
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8. Quais são as características dos pontos que pertencem ao segundo quadrante
de R2 ?
Solução: Os pontos que pertencem ao segundo quadrantes de R2 deverão ter x < 0 e y > 0.
9. Quais são as características dos pontos que pertencem ao terceiro quadrante de
R2 ?
Solução: Os pontos que pertencem ao terceiro quadrantes de R2 deverão ter x < 0 e y < 0.
10. Quais são as características dos pontos que pertencem ao quarto quadrante de
R2 ?
Solução: Os pontos que pertencem ao quarto quadrantes de R2 deverão ter x > 0 e y < 0.
11. Quais são as características dos pontos que pertencem ao eixo das abscissas de
R2 ?
Solução: Os pontos que pertencem ao eixo das abscissas de R2 , ou seja, ao eixo x, deverão
ter x 0 e y = 0.
12. Quais são as características dos pontos que pertencem ao eixo das ordenadas
de R2 ?
Solução: Os pontos que pertencem ao eixo das ordenadas de R2 , ou seja, ao eixo y, deverão
ter x = 0 e y 0.
13. Dados os pontos A=(a,b) e B=(c,d), determine A + B.
Solução: A + B = (a,b) + (c,d) = (a+c, b+d).
14. Dados os pontos A=(a,b) e B=(c,d), determine A - B.
Solução: A - B = (a,b) - (c,d) = (a-c, b-d).
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15. Dados os pontos A=(a,b) e B=(c,d), determine 2A + 3B.
Solução: 2A +3B =2.(a,b) + 3.(c,d) = (2a ,2b ) + (3c,3d) = (2a+3c,2b+3d).
16. Dados os pontos A=(a,b) e B=(c,d), determine 2A - 3B.
Solução: 2A -3B =2.(a,b) - 3.(c,d) = (2a ,2b ) - (3c,3d) = (2a -3 c,2b-3d).
17. Dados os pontos A=(a,b), B=(c,d) e C=(e,f), demonstre que (A+B) + C = A +
(B+C).
Solução: (A + B) + C = [(a,b) + (c,d)] + (e,,f) = (a+c,b+d) + (e,,f) = (a+c+e,b+d+f) = [a+(c+e),
b+(d+f)] = (a,b) + (c+e,d+f) = (a,b) + [(c+e,d+f)] = A + (B+C).
18. Dados os pontos A=(a,b) e B=(c,d), demonstre que A+B = B+A.
Solução: A + B = (a,b) + (c,d) = (a+c,b+d) = (c+a,d+b) = (c,d) + (a,b) = B + A.
19. Demonstre que o elemento neutro da adição de pares ordenados em R2, é o par
O=(0,0).
Solução: Sendo A = (a,b), e A + O = A, então (a,b) + O= (a,b) O = (a,b) – (a,b) O = (a-
a,b-b) O = (0,0).
20. Demonstre que para todo A=(a,b) R2, existe –A tal que A + (-A) = 0.
Solução: Sendo A=(a,b) R2 e A + B = 0, então (a,b) + B = (0,0) B = (0,0) – (a,b) B =
(0-a,0-b) B = (-a, -b). Como –a e –b R, então B = (-a,-b) = -A R2.
21. Sendo A e B R2 e k R, demonstre que k(A + B) = kA + kB.
Solução: Supondo que A = (a,b) e B = (c,d), k(A + B) = k(a+c, b+d) = (k(a+c), k(b+d)) =
(ka+kc, kb+kd) = (ka, kb) + (kc,kd) = k(a,b) + k(c,d) = kA + kB.
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22. Sendo k e h R e A R2, demonstre que A(k + h) = kA + mA.
Solução: Supondo que A = (a,b), A(k + h) = (a,b).(k+h) = (a.(k+h), b.(k,h)) = (ak+ah, bk+bh) =
(ak,bk) + (ah,bh) = kA + hA .
23. Sendo k e h R e A R2, demonstre que k(hA) = (k.h)A.
Solução: Supondo que A = (a,b), k(hA) =k(h(a,b)) = k(ha,hb)= (kha, khb) = (kh).(a,b)=
(kh).A.
24. Determine k R de modo que k.A = A, para A R2.
Solução: Se k.A = A, então, k(a,b) = (a,b) ka = a e kb = b k = 1 R.
25. Determine o ponto simétrico do ponto (2,4) em relação ao eixo das abscissas.
Solução: O ponto simétrico ao ponto (2,4) em relação ao eixodas abscissas é um ponto com
a mesma abscissa e ordenada simétrica, ou seja, o ponto (2,-4).
26. Determine o ponto simétrico do ponto (2,4) em relação ao eixo das ordenadas.
Solução: O ponto simétrico ao ponto (2,4) em relação ao eixo das ordenadas é um ponto com
a mesma ordenada e abscissa simétrica, ou seja, o ponto (-2,4).
27. Determine o ponto simétrico do ponto (2,4) em relação a origem do plano
cartesiano.
Solução: O ponto simétrico ao ponto (2,4) em relação a origem do plano cartesiano é um
ponto com ordenada e abscissa simétricas, ou seja, o ponto (-2,-4).
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28. Determine a distância entre os pontos A=(1,3) e B=(4, 7).
Solução: A distância entre dois pontos em R2 é determinada por
2
12
2
12,
)()( yyxxd
BA
.
Assim,
.525169)4()3()37()14( 2222
,
BA
d
29. Determine a distância entre os pontos A=(-2,5) e B=(4, -3).
Solução: A distância entre dois pontos em R2 é determinada por
2
12
2
12,
)()( yyxxd
BA
. Assim,
.101006436)8()6()53())2(4( 2222
,
BA
d
30. Determine o perímetro do retângulo ABCD, onde A=(1,2), B=(1,5), C=(4,5) e
D=(4,2).
Solução: Para calcular o perímetro do retângulo ABCD, deveremos determinar as medidas
de seus lados. Porém, é importante perceber que a medida do lado AB é igual a medida do
lado CD, e que o mesmo ocorre com os lados BC e DA. Assim, o perímetro do retângulo
será dado por :
.123.23.23.23.2)55()14(.2)25()11(.2222 222222
,,
CBBA
ddp
31. Determine o perímetro do quadrilátero ABCD, onde A=(-1,2), B=(3,4), C=(4,0) e
D=(2,-8).
Solução:
.1745517.217172
,,,,
ADDCCBBA
ddddp
32. Dados os pontos A=(a,b) e B=(c,d) de R2, determine o ponto médio de
AB
.
Solução: O ponto médio do segmento
AB
é um ponto M situado entre os pontos A e B, onde
).
2
,
2
(
2
),(),(
2
dbcadcbaBA
M
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33. Dados os pontos A=(3,1) e B=(5,3) de R2, determine o ponto médio de
AB
.
Solução: O ponto médio do segmento
AB
é um ponto M situado entre os pontos A e B, onde
).2,4()
2
31
,
2
53
(
2
)3,5()1,3(
2
BA
M
Parte 2: Pontos em R3
34. Como pode ser descrito o conjunto R3 ?
Solução: R3 é o conjunto de todos os pares ordenados de números reais e pode ser descrito
como {(x,y,z) x, y e z R}.
35. Qual a condição para que dois pares ordenados de R3 sejam iguais ?
Solução: Dizemos que os pares ordenados (a,b,c) e (d,e,f) são iguais se, e somente se, a = d,
b = e e c = f.
36. Determine x e t de modo que os pontos A=(2, 4, t) seja igual ao ponto B=(x, 2x,
3x).
Solução: Para que A e B sejam iguais, as coordenadas (x,y,z) de ambos os pontos deverão
ser iguais, ou seja, 2 = x, 4 = 2x e t = 3x. Assim, os valores de x=2 e, por consequência, t=6
irão satisfazer às duas condições.
37. Determine os valores de x e de y de modo que (5x, y + 5, z - 3) = (10, 10, 5).
Solução: Deveremos ter 5x = 10 x = 2, y + 5 = 10 y =5 e z – 3 = 5 z=8 .
38. Determine os valores de x, de y e de z, de modo que (x + y - z, 2x + 2y – z, x – y
– 3z) = (0, 2, -2).
Solução: Deveremos ter
.21,3
23
222
0
zeyx
zyx
zyx
zyx
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39. Dados os pontos A=(a,b,c) e B=(d,e,f), determine A + B.
Solução: A + B = (a,b,c) + (d,e,f) = (a+d, b+e, c+f).
40. Dados os pontos A=(a,b,c) e B=(d,e,f), determine A - B.
Solução: A - B = (a,b,c) - (d,e,f) = (a-d, b-e, c-f).
41. Dados os pontos A=(a,b,c) e B=(d,e,f), determine 2A + 3B.
Solução: 2A +3B =2.(a,b,c)+ 3.(d,e,f) = (2a ,2b, 2c ) + (3d, 3e, 3f) = (2a+3d,2b+3e,2c+ef).
42. Dados os pontos A=(a,b,c) e B=(d,e,f), determine 2A - 3B.
Solução: 2A -3B =2.(a,b,c) – 3.(d,e,f) = (2a ,2b, 2c ) - (3d,3e,3f) = (2a –3d,2b-3e,2c-3f).
43. Dados os pontos A=(a,b,c), B=(d,e,f) e C=(g,h,i), demonstre que (A+B) + C = A +
(B+C).
Solução: (A + B) + C = [(a, b, c) + (d, e, f)] + (g, h, i) = (a+d,b+e,c+f) + (g, h, i) =
(a+d+g,b+e+h, c+f+i) = [a+(d+g), b+(e+h), c+(f+i)] = (a, b, c) + (d+g, e+h, f+i) = (a, b, c)+[(d,
e, f) + (g, h, i)] = A + (B+C).
44. Dados os pontos A=(a,b,c), B=(d,e,f), demonstre que A+B = B+A.
Solução: A + B = (a, b, c)+ (d, e, f)= (a+d,b+e, c+f) = (d+a,e+b,f+c) = (d, e, f) + (a, b, c)= B +
A.
45. Demonstre que o elemento neutro da adição de pares ordenados em R3, é o par
O=(0,0,0).
Solução: Sendo A = (a, b, c), e A + O = A, então (a, b, c) + O= (a, b, c) O = (a, b, c) – (a, b,
c) O = (a-a, b-b, c-c) O = (0,0,0).
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46. Demonstre que para todo A=(a,b,c) R3, existe –A tal que A + (-A) = O.
Solução: Sendo A=(a, b, c) R3 e A + B = O, então (a, b, c) + B = (0,0,0) B = (0,0,0) – (a,
b, c) B = (0-a,0-b, 0-c) B = (-a, -b, -c). Como –a , –b e –c R, então B = (-a,-b, -c) = -
A R3.
47. Sendo A e B R3 e k R, demonstre que k.(A + B) = k.A + k.B.
Solução: Supondo que A = (a, b, c) e B = (d, e, f), k(A + B) = k(a+d, b+e, c+f) = (k(a+d),
k(b+e), k.(c+f)) = (k.a+k.d, k.b+k.e, k.c+k.f) = (k.a, k.b, k.c) + (k.d, k.e, k.f) = k.(a,b,c) + k.(d, e,
f) = k.A + k.B.
48. Sendo k e h R e A R3, demonstre que A(k + h) = k.A + m.A.
Solução: Supondo que A = (a,b,c), A.(k + h) = (a,b,c).(k+h) = (a.(k+h), b.(k+h), c(k+h)) =
(a.k+a.h, b.k+b.h, c.k + c.h) = (a.k, b.k, c.k) + (a.h, b.h, c.h) = k.A + h.A .
49. Sendo k e h R e A R3, demonstre que k.(h.A) = (k.h).A.
Solução: Supondo que A = (a,b,c), k.(h.A) = k.(h.(a,b,c)) = k.(h.a, h.b, h.c)= (k.h.a, k.h.b,
k.h.c) = (k.h).(a,b,c)= (k.h).A .
50. Determine k R de modo que k.A = A, para A R3.
Solução: Se k.A = A, então, k.(a,b,c) = (a,b,c) k.a = a, k.b = b e k.c = c k = 1 R.
52. Determine a distância entre os pontos A=(1,2,3) e B=(2, 4, 5).
Solução: A distância entre dois pontos em R3 é determinada por
)()()(
12
2
12
2
12,
zzyyxxd
BA
.
Assim,
.39441)2()2()1()35()24()12( 222222
,
BA
d
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53. Determine a distância entre os pontos A=(-1, 3,-2) e B=(1, -2, 3).
Solução: A distância entre dois pontos em R3 é determinada por
)()()(
12
2
12
2
12,
zzyyxxd
BA
.
Assim,
.1325425254)5()5()2())2(3()32())1(1( 222222
,
BA
d
Parte 3: Vetores
54. Dados os pontos A=(1,2) e B=(5,3), represente no plano cartesiano o segmento
orientado .
Solução:
55. Calcule o módulo do segmento orientado AB, sendo A=(1,2) e B=(5,3).
Solução: O módulo do segmento orientado AB será calculado pela distância entre A e B.
Assim, teremos
.1714)23()15( 2222 AB
56. Calcule o módulo do segmento orientado AB, sendo A=(1,3,2) e B=(-1,2,-3).
Solução: O módulo do segmento orientado AB será calculado pela distância entre A e B.
Assim, teremos
.30)5()1()2()23()32()11( 22222 AB
57. Determine um vetor vque possua o mesmo módulo, a mesma direção e o
mesmo sentido do segmento orientado AB, onde A=(1,2) e B=(5,3).
AB
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Solução: Para que v tenha o mesmo módulo, a mesma direção e o mesmo sentido de AB,
então v = B-A = (5,3) – (1,2) = (4,1).
58. Determine um vetor u que possua o mesmo módulo, a mesma direção e o
mesmo sentido do segmento orientado AB, onde A=(1,3,2) e B=(-1,2,-3).
Solução: Para que u tenha o mesmo módulo, a mesma direção e o mesmo sentido de AB,
então u = B-A = (-1, 2, -3) – (1, 3, 2) = (-2, -1,-5).
59. Determine um vetor t que possua o mesmo módulo, a mesma direção e o
sentido contrário ao do segmento orientado AB, onde A=(1,2) e B=(5,3).
Solução: Para que t tenha o mesmo módulo, a mesma direção e o sentido contrário ao de AB,
então t = A-B = (1,2) – (5,3) = (-4,-1).
60. Determine um vetor z que possua o mesmo módulo, a mesma direção e o
sentido contrário ao do segmento orientado AB, onde A=(1,3,2) e B=(-1,2,-3).
Solução: Para que z tenha o mesmo módulo, a mesma direção e o sentido contrário ao de
AB, então z = B-A = (1, 3,2) – (-1,2,-3) = (2, 1,5).
61. Dados o ponto P=(2,1) e o vetor v=(5,3), determine o ponto Q de modo que P+v
= Q.
Solução: Se P + v = Q, então, (2,1) + (5,3) = Q Q=(7,4).
62. Dados os pontos P=(2,4) e Q=(-3,5), determine o vetor v de modo que Q + v = P.
Solução: Se Q + v = P, então, v = P-Q v = (2,4)-(-3,5) v = (2+3, 4-5) v=(5,-1).
63. Dados os pontos A=(1, -2, 3), B=(1, -3, 2) e C=(-1, 3, 1), determinar as
coordenadas do ponto D tal que
0CDAB
.
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Solução: Se D=(x, y, z) e
).0,0,0()1,3,1()1,1,0(,.0,,0 zyxsejaOuCDABentãoCDAB
Assim, x + 1 + 0 = 0 x = -1.
y – 3 - 1 = 0 y = 1.
z – 1 – 1 = 0 z = 2.
64. Prove que as diagonais de um paralelogramo têm o mesmo ponto médio.
Solução: Considere o paralelogramo ABCD, de diagonais AC e DB. Seja M o ponto médio
de AC. Como BM = BC + CM = AD + MA = MD, pode-se afirmar que M também é ponto
médio de BD.
65. Represente no plano cartesiano o vetor v=(4,1).
Solução:
66. Represente no plano cartesiano o vetor t=(-4, -1).
Solução:
67. Determine o módulo do vetor v=(a,b).
Solução: O vetor v=(a,b) terá origem no ponto (0,0) e extremidade no ponto (a,b), assim
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2222 )0()0( babav
68. Determine o módulo do vetor u=(a,b,c).
Solução: O vetor u=(a,b,c) terá origem no ponto (0,0,0) e extremidade no ponto (a,b,c),
assim
.)0()0()0( 222222 cbacbav
69. Determine o módulo do vetor v=(4,1).
Solução:
.1711614 2222 bav
70. Determine o módulo do vetor t = (-4, -1).
Solução:
.17116)1()4( 22 t
71. Determine o módulo do vetor u=(-2, -1, -5).
Solução:
.302514)5()1()2( 222222 cbau
72. Determine o módulo do vetor z=(2, 1, 5).
Solução:
.302514512 222 z
73. Dados os vetores v=(a,b) e u=(c,d), determine v + u.
Solução: v + u = (a,b) + (c,d) = (a+c, b+d). Geometricamente, determinamos o vetor v+u da
seguinte maneira:
74. Dados os vetores v=(a,b) e u=(c,d), determine v - u.
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Solução: v - u = (a,b) - (c,d) = (a-c, b-d).
75. Dados os vetores v=(a,b) e u=(c,d), determine u – v.
Solução: u -v = (c,d) - (a,b) = (c-a, d-b).
76. Dados os vetores v=(a,b) e u=(c,d), determine 2v + 3u.
Solução: 2v +3u =2.(a,b) + 3.(c,d) = (2a ,2b ) + (3c,3d) = (2a+3c,2b+3d).
77. Dados os vetores v=(a,b) e u=(c,d), determine 2v – 3u.
Solução: 2v –3u =2.(a,b) - 3.(c,d) = (2a ,2b ) - (3c,3d) = (2a -3 c,2b-3d).
78. Dados os vetores v=(a,b) e u=(c,d) e t=(e,f), demonstre que (v+u) + t = v + (u+t).
Solução: (v + u) + t = [(a,b) + (c,d)] + (e,,f) = (a+c,b+d) + (e,,f) = (a+c+e,b+d+f) = [a+(c+e),
b+(d+f)] = (a,b) + (c+e,d+f) = (a,b) + [(c+e,d+f)] = v + (u+t).
79. Dados os vetores v=(a,b) e u=(c,d), demonstre que v+u = u+v.
Solução: v + u = (a,b) + (c,d) = (a+c,b+d) = (c+a,d+b) = (c,d) + (a,b) = u + v.
80. Demonstre que o elemento neutro da adição de vetores em R2, é o vetor o=(0,0).
Solução: Sendo v = (a,b), e v + o = v, então (a,b) + o= (a,b) o = (a,b) – (a,b) o = (a-a,b-
b) o = (0,0).
81. Demonstre que para todo vetor v=(a,b) R2, existe –v tal que v + (-v) = o.
Solução: Sendo v=(a,b) R2 e v + v’ = o, então (a,b) + v’ = (0,0) v’ = (0,0) – (a,b) v’=
(0-a,0-b) v’ = (-a, -b). Como –a e –b R, então v’ = (-a,-b) = -v R2.
82. Sendo v e u vetores de R2 e k R, demonstre que k(v + u) = kv + ku.
Solução: Supondo que v = (a,b) e u = (c,d), k(v + u) = k(a+c, b+d) = (k(a+c), k(b+d)) =
(ka+kc, kb+kd) = (ka, kb) + (kc,kd) = k(a,b) + k(c,d) = kv + ku.
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83. Sendo k e h R e v um vetor de R2, demonstre que v(k + h) = kv + mv.
Solução: Supondo que v = (a,b), v(k + h) = (a,b).(k+h) = (a.(k+h), b.(k+h)) = (ak+ah,
bk+bh) = (ak,bk) + (ah,bh) = kv + hv .
84. Sendo k e h R e v um vetor de R2, demonstre que k(hv) = (k.h)v.
Solução: Supondo que v= (a,b), k(hv) =k(h(a,b)) = k(ha,hb)= (kha, khb) = (kh).(a,b)=
(kh).v.
85. Determine k R de modo que k.v = v, para todo vetor de R2.
Solução: Se k.v = v, então, k(a,b) = (a,b) ka = a e kb = b k = 1 R.
86. Os vetores u=(3,4), v=(2, 3b) e t=(5a,1) satisfazem à equação 2u – 3v + t = o, onde
o é o vetor nulo. Assim, determine os valores de a e b.
Solução: 2.(3,4) – 3.(2, 3b) + (5a,1)=(0,0) (6, 8) – (6, 9b) + (5a, 1) = (0,0) (6-6+5a,8-
9b+1) = (0,0) 5a = 0 e 9 – 9b = 0 a = 0 e b = 1.
87. Dados os vetores u=(4,3), v=(-5,1) e w=(3,0), determine u - v+w.
Solução: (4,3) – (-5,1) + (3,0) = (4 + 5 + 3, 3 – 1 + 0) = (12, 2).
88. Os vetores u=(1,2), v=(5, 7) e w=(x,2) do R2, satisfazem à equação 4u + 3w = 2v.
Determine o valor de x.
Solução: 4.(1,2) + 3.(x,2) = 2.(5,7) (4,8) + (3x, 6) = (10,14) (4+3x, 14) = (10,14) 4
+ 3x = 10 3x = 6 x = 2.
89. Determine o produto interno entre os vetores u=(a,b) e v=(c,d).
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Solução: Simbolizamos o produto interno, que também é denominado de produto escalar,
por<a;v> ou u.v, que é determinado da seguinte maneira: <u;v> = (a,b).(c,d) = a.c+b.d.
90. Determine o produto interno entre os vetores u=(2,3) e v=(4,2).
Solução: <u;v> = (2,3).(4,2) = 2.4 + 3.2 = 8+6 = 14.
91. Determine o produto interno entre os vetores u=(-2,1) e v=(5,-3).
Solução: <u;v> = (-2,1).(5,-3) = (-2).5 + 1.(-3) = -10+(-3) = -10 – 3= -13.
92. Determine o produto interno entre os vetores u=(3,6) e v=(2,-1).
Solução: <u;v> = (3,6).(2,-1) =3.2 + 6.(-1) = 6 – 6 = 0.
93. Determine o produto interno entre os vetores u=(-2,4,1) e v=(2,5,-3).
Solução: <u;v> = (-2,4,1).(2,5,-3)= (-2).2+4.5+1.(-3) = -4+20 –3=13.
94. Determine o produto interno entre os vetores u=(2,-2,3) e v=(-1,5,4).
Solução: <u;v> = (2,-2,3).(-1,5,4)= 2.(-1)+(-2).5+3.4 = -2+(-10)+ 12= -2 -10+12= 0.
95. Demonstre que, para u 0, u.u > 0.
Solução: Sendou=(a,b), onde a e b R*, u.u = (a,b) . (a,b) = a.a + b.b = a2 + b2. Como, a e
b R*, a2 >0 e b2 > 0, então a2 + b2>0.
96. Demonstre que u.v = v.u, para u e v R2.
Solução: Sendo u=(a,b) e v=(c,d), u.v = (a,b) . (c,d) = a.c + b.d = c.a + d.b = (c,d).(a,b) = v.u.
97. Demonstre que u.(v+w) = u.v + u.w, para u, v e w R2.
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Solução: Sendo u=(a,b), v=(c,d) e w=(e, f), u.(v+w) = (a,b).[(c,d) + (e, f)] = (a,b). (c+e, d+ f)
= a.(c+e) + b.(d+f) = ac + ae + bd + bf = ac + bd + ae + bf = (a,b) . (c,d) + (a,b).(e, f) = u.v +
u.w.
98. Demonstre que u.(k.v) = k.(u.v), para u e v R2 e k R.
Solução: Sendo u=(a,b) e v=(c,d), u.(k.v) = (a,b).(k.(c,d)) = (a,b).(kc,kd) = kab + kcd =
k.(ab + cd) = k.(a,b).(c,d) = k.(u.v).
99. Demonstre que o módulo de um vetor u R2 também pode ser calculado
por
uuu .
.
Solução: Sabemos que, para u = (a,b),
22 bau
. Como a2 + b2 = (a,b).(a,b) = u.u, então,
uuu .
.
100. Determine o valor de x para que o vetor v=(x,2) seja unitário.
Solução: Um vetor é unitário quando seu módulo é igual a 1. Assim,
.
2
3
4
3
4
1
11
4
1
1
4
1
1
4
1
1)
4
1
(
222
2
2
2222
xxxx
xxxx
101. Demonstre que o vetor , para v R2 e não nulo, é necessariamente
unitário.
Solução: Sendo v=(a,b), onde a e b R*,
.1
',).,(
),(
'
22
22
22
2
22
2
2
22
2
22222222
ba
ba
ba
b
ba
a
ba
b
ba
a
vAssim
ba
b
ba
a
ba
ba
v
102. Determine o versor do vetor v=(2,4).
v
v
v '
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Solução: O versor de um vetor v qualquer, não nulo, é um vetor unitário que possui a
mesma direção e o mesmo sentido de v. O versor de v, simbolizado por v’, é determinado por
. Assim, para v = (2,4) teremos:
).
5
2
,
5
1
(
52
)4,2(
20
)4,2(
42
)4,2(
'
22
v
103. Sendo u=(-2,3) e v=(5, -2), determine u’+ v’.
Solução: Sendo u’ e v’ os versores de u e v respectivamente,
então:
).
13
1
,
13
1
()
13
)2(3
,
13
32
(
13
)2,3(
13
)3,2(
)2()3(
)2,3(
)3()2(
)3,2(
2222
104. Determine u’.u’, sendo u um vetor de R2.
Solução:Sabemos que o módulo de um vetor u pode ser calculado por
..uuu
Assim,
.1''.)''.()1(''.1''.' 22 uuuuuuuuu
105. Prove que
vuvu ..
, sendo u e v vetores de R2. (Desigualdade de Cauchy-
Schwarz).
Solução: Fazer.
106. Prove que, se o vetor u=(a,b) é paralelo ao vetor v=(c,d), ambos de R2 onde c.d
0, então
d
b
c
a
.
Solução: Se u e v são paralelos, então u = kv. Logo, (a,b) = k(c,d) (a,b) = (kc,kd) a = kc
e b = kd
.k
d
b
c
a
107. Determine o valor de x para que os vetores u=(x,2) e v=(9,6) sejam paralelos.
Solução: Se u e v são paralelos, então
.3
6
9.2
6
2
9
xx
x
108. Determine os valores de x e y para que os vetores u=(2, 5, y) e v=(x, 10, 8) sejam
paralelos.
v
v
v '
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Solução: Se u e v são paralelos, então
.44
810
52
yex
y
x
109. Prove que o segmento que une os pontos médios de dois lados de um
triângulo é perpendicular ao terceiro lado e tem por medida a metade da medida
deste lado.
Solução: Seja o triângulo ABC, onde M e N são, respectivamente, os pontos médios de AC e
BC. Podemos afirmar que
CNCB
MCAC
2
2
.
Somando membro a membro teremos:
.
2
1
2)(2 ABMNABMNCBACCNMC
110. Prove que, se u e v são vetores de R2 tais que u=kv, então
..vku
Solução: Supondo que v=(a,b), então u=(ka,kb). Assim,
)( 2222222 bakubkaku
... 22 vkubaku
111. Prove que, sendo u e v vetores ortogonais, então u.v=0.
Solução: Com o auxílio da figura, pode-se observar que u+v é a hipotenusa do triângulo
retângulo que possui catetos u e v. Aplicando Pitágoras encontra-se
.222 vuvu
Utilizando uma propriedade do produto interno tem-se: (u+v).(u+v) = u.u + v.v u.u +
u.v + v.u + v.v = u.u + v.v 2(u.v) = 0 u.v=0.
112. Verifique se os vetores u=(3,2) e v=(-4,6) são ortogonais.
Solução: Os vetores serão ortogonais se e somente se u.v=0. Assim, (3,2).(-4,6) = -12+6 = -6
0. Logo u e v não são ortogonais.
113. Obter y de modo que os pontos A=(3,y), B=(0,4) e C=(4,6) sejam os vértices se
um triângulo retângulo em A.
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Solução: Para que o triângulo ABC seja retângulo em A, os vetores AB e AC deverão ser
ortogonais. Assim, AB.AC = 0. Logo, (B-A).(C-A) = 0 (0 - 3, 4 - y).(4 - 3, 6 - y) = 0 (-
3, 4 – y).(1, 6-y) = 0 -3.1 + (4 - y).(6 - y) = 0 -3 + 24 – 4y – 6y + y2 = 0 y2 –10y +
21 = 0 y = 3 ou y = 7.
114. Sendo u=(2,5) e v=(5,2), verifique se u+v e u-v são ortogonais.
Solução: u+v=(7,7) e u-v=(-3, 3). Assim, (7,7).(-3,3) = -21+21 = 0. Logo u+v e u-v são
ortogonais.
115. Determine x de modo que os vetores u=(x, 0, 3) e v=(1, x, 3) sejam ortogonais.
Solução: Para que u e v sejam ortogonais, u.v = 0. Assim, (x, 0, 3).(1, x, 3) = 0 x + 0 + 9
= 0 x = -9.
116. Determine o vetor u ortogonal a v=(4, -1, 5) e a w=(1, -2, 3), tal que u.(1, 1, 1) = -
1.
Solução: Supondo u=(x, y, z) tem-se:
11)1,1,1).(,,(
0320)3,2,1).(,,(
0540)5,1,4).(,,(
zyxzyx
zyxzyx
zyxzyx . Assim, solucionando
o sistema, encontra-se x= 1, y = -1 e z = -1. Logo, u=(1, -1, -1).
117. Prove que se kv = tv, sendo v0, então k = t.
Solução: kv = tv kv – tv = 0 (k-t).v = 0 k=t, pois v0.
118. Sendo v0, prove que
v
v
, denominado de versor de v, é um vetor unitário.
Solução: Escrevendo
v
v
como u e considerando que
vvv .
2
, então
v
v
v
v
uuuu ..
22
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.11
.
.. 22
2
2
uu
vv
vv
u
v
vv
u
119. Prove que, para u e v 0 e sendo o ângulo formado pelos vetores,
.
.
.
cos
vu
vu
Solução: Observando a figura ao lado e aplicando a Lei dos Cossenos encontra-se:
.
.
.
coscos..2..2
cos...2..2cos2
2222222
vu
vu
uvuv
uvuvuvuvuvuvuv
120. Determine o ângulo formado pelos vetores u=(1,1) e v=(2,0).
Solução:
.45
2
2
cos
2.2
2
cos
2.2
)0,2).(1,1(
cos
.
.
cos o
vu
vu
121. Determine o ângulo formado pelos vetores u=(1, -1, 0) e v=(1, 0, 1).
Solução:
.60
2
1
cos
4
1
cos
2.2
)1,0,1).(0,1,1(
cos
.
.
cos o
vu
vu
122. Dados os vetores u=(a,b,c) e v=(d,e,f) determine o produto vetorial entre u e v.
Solução: O produto vetorial entre u e v, que pode ser simbolizado por u x vou u ^ v, tem
como solução um vetor e pode ser calculado das seguintes maneiras:
Supondo que (x, y, z) são as coordenadas do vetor solução, tem-se
fbea
ed
ba
z
fadc
df
ac
y
ecfb
fe
cb
x
..
..
..
Assim, u x v = (b.f – c.e, c.d – a.f, a.e – b.f).
O produto vetorial entre u e v também poderá ser calculado da seguinte maneira:
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)...()..()..(............ dbeazfadcyecfbxyfaxeczdbzeaydcxfb
fed
cba
zyx
Assim, uxv será o vetor de coordenadas (b.f – c.e, c.d – a.f, a.e – b.f).
123. Sendo u=(1, -2, 3, -4) e v=(5, -4, 5, 7), determine se u e v são ortogonais.
Solução: Se u e v são ortogonais (perpendiculares), então u.v = 0. Assim, (1, -2, 3, -4).(5, -4,
5, 7) = 1.5 + (-2).(-4) + 3.5 + (-4).7 = 5 + 8 + 15 – 28 = 28 – 28 = 0. Logo, u e v são
ortogonais.
124. Determine o versor do vetor v=(3, -12, -4).
Solução: O versor do vetor v será o vetor unitário u, tal que
v
v
u
. Como
,13169)4()12(3 222 v
então
).
13
4
,
13
12
,
13
3
(
u
125. Determine o vetor direção do vetor v=(2, -3, 8, -5).
Solução: O vetor direção, ou versor, do vetor v será o vetor unitário u, tal que
v
v
u
.
Como
,102)5(8)3(2 2222 v
então
).
120
5
,
120
8
,
120
3
,
120
2
(
u
126. Dados os vetores v, u1 e u2 R2 , determine a condição para que o vetor v seja
escrito como uma combinação linear de u1 e u2 .
Solução: v poderá ser escrito como uma combinação linear de u1 e u2 se existires escalares
k1 e k2 tais que v = k1 . u1 + k2 . u2.
127. Determine se é possível escrever o vetor v=(6, 9) como uma combinação linear
do vetor u=(2,3).
Solução: Se v é uma combinação linear de u, então v poderá ser escrito como v = k.u, ou
seja, (6,9) = k.(2,3). Assim, 2.k = 6 e 3.k = 9. Como k = 3 satisfaz às duas equações, então v é
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uma combinação linear de u, pois (6,9) = 3.(2,3), ou seja, v=3.u. É importante observar que,
neste caso, u e v são paralelos.
128. Determine se é possível escrever o vetor v=(-3,8) como uma combinação linear
dos vetores u1=(1,2) e u2=(-2,3).
Solução: v poderá ser escrito como uma combinação linear de u1 e u2 se existirem escalares
k1 e k2 tais que v = k1 . u1 + k2 . u2. Assim, deverão existir escalares para que (-3,8) = k1.(1,2)
+ k2.(-2,3). O sistema, com as equações k1 - 2k2 = -3 e 2k1 + 3k2 = 8, terá como solução k1 = 1
e k2 = 2. Logo, v é uma combinação linear de u1 e u2, pois (-3,8) = 1.(1,2) + 2.(-2,3), ou seja,
v=1.u1 + 2.u2, .
129. Dados o vetor v e o conjunto de vetores { u1, u2, u3, u4, ..., un } todos de Rn,
determine a condição para que o vetor v seja escrito como uma combinação linear
de { u1, u2, u3, u4, ..., un }.
Solução: v poderá ser escrito como uma combinação linear de { u1, u2, u3, u4, ..., un } se
existirem escalares { k1, k2, k3, k4, ..., kn } tais que v = k1 . u1 + k2 . u2,+ k3 .u3 + k4 . u4 + ....
kn,. un .
130. Determine se é possível escrever o vetor v=(2, 3, -4) como uma combinação
linear de u1 = (1,1,1), u2 = (1,1,0) e u3 = (1,0,0).
Solução: v poderá ser escrito como uma combinação linear de u1, u2 e u3 se existirem k1, k2
e k3 de modo que v = k1 . u1 + k2 . u2,+ k3 .u3 . Assim, (2, 3, -4) = v = k1 . (1,1,1) + k2 .(1,1,0)+
k3 .(1,0,0). O sistema, com as equações k1 + k2 + k3 = 2, k1 + k2 = 3 e k1 = -4, terá como
solução k1=-4, k2= 7 e k3 =-1. Logo, v é uma combinação linear de u1, u2 e u3 pois (2, 3, -4) =
-4.(1,1,1) + 7.(1,1,0) – 1.(1,0,0), ou seja, v = -4 u1 + 7 u2 - u3.
131. Determine os escalares k1, k2 e k3 de modo que o vetor v=(3, 5,-2) seja uma
combinação linear dos vetores i, j e k, onde i=(1,0,0), j=(0,1,0) e k=(0,0,1) (O conjunto
{i, j, k} é uma base ortonormal de R3, denominada de base canônica de R3).
Solução: (3, 5, -2) = k1 . (1,0,0) + k2 .(0,1,0)+ k3 .(0,0,1). Assim, k1=3, k2= 5 e k3 =-2. Logo,
v=3i + 5j – 2k.
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132. Sendo u = 3i + 5j – 2k e v = 4i – 3j + 7k, determine u + v.
Solução: u + v = (3i + 5j – 2k) + (4i – 3j + 7k) = 7i + 2j + 5k.
133. Sendo u = 3i + 5j – 2k e v = 4i – 3j + 7k, determine 2u - 3 v.
Solução: 2u – 3v = 2.(3i + 5j – 2k) – 3.(4i – 3j + 7k) = (6i + 10j – 4k) – (12i –9j + 21k) = -6i
+ 19j – 25k.
134. Sendo u = 3i + 5j – 2k e v = 4i – 3j + 7k, determine u . v.
Solução: u.v = 3.4 + 5.(-3) + (-2).7 = 12 – 15 – 14 = -17.
135. Calcular o módulo do vetor v = 4i + 3j.
Solução:
.52591634 22 v
136. Calcular o módulo do vetor v=2i + 4j – k.
Solução:
.211164)1(42 222 v
137. Determinar o versor do vetor v=4i + 3j.
Solução: Como
,5v
então o versor de v será o vetor
.
5
3
5
4
ji
v
v
u
138. Determine o versor do vetor v=2i + 4j – k.
Solução: Como
,21v
então o versor de v será o vetor
.
21
1
21
4
21
2
kji
v
v
u
139. Determine o valor de m de modo que o vetor v=(2m, 4m, 4m) seja um versor.
Solução: para que v seja um versor, v deverá ser unitário, ou seja,
.1v
Assim,
.13616164 2222 mmmmv
Ou seja, 36m2 = 1 ou m= 1/6.
140. Sendo A=(1,0), B=(4,1) e C=(4,y), calcule y de modo se tenha BÂC = 60o.
Solução: O ângulo BÂC é formado pelos vetores AB e AC, onde AB = (3,1) e AC=(3,y).
Como
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CABA
CABAo
.
.
60cos
, então
yy
y
y
2181090
9.10
9
2
1 2
2
. Elevando os dois
membros ao quadrado tem-se
.356039124723241090 222 yyyyyy
141. Sendo v um vetor unitário, prove que a projeção de um vetor u na direção de v
é o vetor p=(u.v).v.
Solução: Como pode ser observado na figura, o vetor p possui a mesma direção que o vetor
v. Assim, p poderá ser escrito como p=kv. Como (u - p) e v são ortogonais, então (u - p).v =
0(u - kv).v = 0 u.v – k.(v.v) = 0. Como v é unitário, então v.v = 1. Logo, u.v – k = 0
k = u.v. Assim, como p = k.v, substituindo-se k por u.v tem-se p = (u.v).v.
142. Determinar a projeção do vetor u=(10,5) na direção do vetor
).
5
4
,
5
3
(v
Solução:
.1
25
16
25
9
v
Assim, sabendo-se que p=(u.v).v, tem-se:
.
5
52
,
5
39
5
4
,
5
3
.13
5
4
,
5
3
.
5
65
5
4
,
5
3
.
5
20
5
45
5
4
,
5
3
.
5
4
,
5
3
.5,15
p
pppp
143. Determinar a projeção do vetor t=(0,4) na direção do vetor v=(1,1).
Solução: Como v não é unitário, pois
,2v
será necessário calcular o versor de v.
O versor de v será o vetor
.
2
1
,
2
1
u
Assim,
).2,2(
2
1
,
2
1
.
2
4
2
1
,
2
1
.
2
1
,
2
1
).4,0(
ppp
144. Mostre que se v é unitário, então, o produto escalar u.v é, em valor absoluto, o
módulo da projeção de u sobre v.
Solução: Sendop = (u.v).v e supondo que u.k = k, então
... vkvkp
Como v é unitário,
então
.,.1 kpAssimv
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145. Sendo v um vetor não nulo, prove que a projeção de um vetor u sobre o vetor v
é um vetor que possui módulo igual a
cos.u
, onde é o ângulo entre u e v.
Solução: Sendo v um vetor não nulo, então a projeção de u sobre v será calculada
em função do versor de v. Assim,
v
v
v
v
up )..(
. Como
cos.
.
.
cos vuvu
vu
vu
,
então
v
v
v
vu
p .
.
.cos..
cos up
v
v
v
vu
p
146. Determine o coeficiente angular de uma reta que faz um ângulo de 45o com o
eixo das abscissas.
Solução: Define-se como coeficiente angular (m) o valor numérico da tangente
trigonométrica da inclinação da reta, ou seja:
.1450 mtgm
147. Determine o coeficiente angular da reta que passa pelos pontos A=(xA, yA) e
B=(xB, yB).
Solução: Conforme pode ser observado na figura,
.
x
y
xx
yy
deadjacentecatetodomedida
deopostocatetodomedida
tgm
AB
AB
148. Determine o coeficiente angular da reta que passa pelos pontos A=(1,3) e B=(2,
5).
Solução:
.2
12
35
x
y
m
149. Determine o coeficiente angular da reta que passa pelos pontos A=(-3,1) e
B=(1,-2).
Solução:
.
4
3
)3(1
12
x
y
m
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150. Determine o valor de k de modo que os pontos A=(1,3), B=(2,7) e C=(4,k)
estejam alinhados.
Solução: Para que os pontos estejam alinhados, o coeficiente angular calculado
pelos pontos A e B deverá ser igual ao coeficiente angular calculado por B e C.
Assim,
.1587
2
7
1
4
24
7
12
37
kk
kk
m
151. Se os pontos (2,-3), (4,3) e (5,
2
k
) estão numa mesma reta, então k é igual a:
Solução:
.12666)32/(2
1
32/
2
6
45
32/
24
)3(3
kkk
kk
m
152. Verificar que os pontos A=(2,3), B=(5,11) e C=(10,25) são vértices de um mesmo
triângulo.
Solução: Para que os pontos sejam vértices de um mesmo triângulo eles não
poderão estar alinhados. Assim,
.0201751770155011012530220
12510
1115
132
Como os pontos não
estão alinhados, eles poderão ser vértices de um mesmo triângulo.
153. Verifique se os pontos A=(xA,yA), B=(xB,yB) e P=(x,y) estão alinhados.
Solução: Como já foi visto anteriormente, pode-se utilizar o critério do
determinante para verificar se os pontos estão alinhados. Assim,
.0)()(
000
1
1
1
ABBAABBA
ABBAABBAABABBABA
BB
AA
yxyxxxyyyx
yxyxyxyxxyxyyxxyyxyxyxxy
yx
yx
yx
Fazendo a=(yA – yB), b=(xB –xA) e c=(xAyB – xByA), tem-se ax + by + c=0, que é a forma
algébrica da equação da reta que passa pelos pontos A, B e P.
154. Determine a equação da reta que passa pelos pontos A=(1,3), B=(2,4) e P=(x,y).
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Solução:
.020464230
142
131
1
yxxyyx
yx
155. Dada a equação da reta r: ax + by + c=0, mostre que a e b são coordenadas de
um vetor ortogonal à reta r.
Solução: Tomando-se os pontos A=(xA,yA) e B=(xB,yB) da reta r, pode-se mostar o
vetor AB, que terá coordenadas AB=( xB-xA, yB -yA). Assim, sendo v=(a,b) onde
a=(yA – yB) e b=(xB –xA), observa-se que AB=(-b,a), que é ortogonal à v. O vetor
v=(a,b) é denominado de vetor normal da reta r.
156. Determine as coordenadas do vetor normal da reta r: 2x + 3y – 5=0.
Solução: O vetor normal da reta r terá coordenadas v=(2,3).
157. Determine as coordenadas do vetor normal da reta que passa pelos pontos
A=(-3,5) e B=(1,1).
Solução: Calculando as coordenadas do vetor AB, e sabendo que AB=(-b,a), tem-se:
AB = (1-(-3), 1-5)=(4,-4). Assim, v=(-(-4),4), ou seja, v=(4,4).
Outra forma de encontrar a solução do problema é montando a equação da reta
que passa pelos pontos A e B. Assim, encontrando a equação 4x + 4y – 8 = 0,
verifica-se que v=(4,4).
158. Determine as coordenadas do vetor normal da reta que passa pelos pontos
A=(3,2) e B=(6,2).
Solução: Construindo a equação da reta que passa por A e B, em sua forma
algébrica, encontra-se
.01230032126620
126
123
1
yxyxyx
yx
Assim, v=(0,3). Observa-se
que a reta é paralela ao eixo das abscissas.
159. Determine as coordenadas do vetor normal da reta que passa pelos pontos
A=(3,5) e B=(3,2).
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Solução: Construindo a equação da reta que passa por A e B, em sua forma
algébrica, encontra-se
.0903032156350
123
153
1
yxyxyx
yx
Assim, v=(3,0). Observa-se
que a reta é paralela ao eixo das ordenadas.
160. Determine o coeficiente angular da reta que passa pelos pontos P=(x,y) e
Q=(xA,yA).
Solução: O coeficiente angular da reta que passa por P e Q será
).(
AA
A
A xxmyy
xx
yy
m
161. Determine a equação da reta que passa pelos pontos A=(5,1) e que tenha
coeficiente angular m=2.
Solução: Aplicando A e m na equação geral da reta encontra-se
(y - 1) = 2(x - 5) y – 1= 2x – 10 2x – y – 9 = 0.
162. Determine a equação da reta que passa pelo ponto A=(3,0) e tenha coeficiente
angular m= -3.
Solução: (y – 0) = -3(x – 3) y = -3x + 9 -3x – y + 9 = 0 ou 3x + y – 9 = 0.
163. Determine a equação da reta que passa pelo ponto A=(0,0) e tenha coeficiente
angular m=1/2.
Solução: (y – 0) = ½.(x – 0) 2y = x x – 2y = 0.
164. Determine a equação da reta que passa pelo ponto A=(7,-2) e faça um ângulo
de 45o em relação ao eixo das abscissas.
Solução: m = tg 45o = 1 (y – (-2)) = 1(x-7) y + 2 = x – 7 -x + y + 9 = 0 ou x – y –
9 = 0.
165. Escreva a equação da reta que passa pelo ponto A=(-5,3) e é perpendicular ao
eixo das abscissas.
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Solução: m = tg 90o é impossível calcular m. Como a reta é perpendicular ao eixo
das abscissas, ou seja, paralela ao eixo das ordenadas, a reta terá valor de x fixo
para todo valor de y. Assim, para qualquer ponto A=(xA, yA), a equação da reta
perpendicular ao eixo das abscissas, passando por A, será dada por x = xA.
Desta forma, a equação da reta que passa por A=(-5,3) e é perpendicular ao eixo
das abscissas será a equação x = -5.
166. Escreva a equação da reta que passa pelo ponto A=(3, 1) e é perpendicular ao
eixo das ordenadas.
Solução: m = tg 0o m = 0. Logo, y – 1 = 0(x – 3) y – 1 = 0 y = 1.
Observa-se que a reta em questão é paralela ao eixo das abscissas, ou seja, a reta
terá valor fixo de y para qualquer valor de x. Assim, para qualquer ponto A=(xA,
yA), a equação da reta paralela ao eixo das abscissas, passando por A, será dada por
y = yA.
167. Dada a reta de equação r: x + 2y – 3 = 0, verifique se o ponto A=(1,1) pertence à
reta.
Solução: Se A r, então xA + 2yA – 3 = 0 . Assim, 1 + 2.1 – 3 = 0 1 + 2 – 3 = 0 0 =
0. Logo, pode-se afirmar que o ponto A pertence à reta r.
168. Verifique se o ponto P=(1,2) pertence à reta r: 2x – 3y + 2 = 0.
Solução:Aplicando P em r tem-se, 2.1 – 3.2 + 2 = 0 2 – 6 + 2 = 0 -2 0. Logo, P
r.
169. Determine as coordenadas do ponto P da reta de equação 2x – y + 2 = 0 que
possui abscissa 3.
Solução: O ponto P terá coordenadas P = (3, y). Assim, 2.3 – y + 2 = 0 6 – y + 2 = 0
y = 8. Logo, P=(3, 8).
170. Para a reta 3x – 2y + 5 = 0, determine as coordenadas do ponto P desta reta, que
possua ordenada 2.
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Solução: O ponto P terá coordenadas P = (x, 2). Assim, 3x – 2.2 + 5 = 0 3x – 4 + 5 =
0 3x = -1 x = -1/3.
171. Determine o ponto de encontro da reta r: 2x – 3y + 6 = 0 com o eixo das
abscissas.
Solução: O ponto de interseção entre a reta r e o eixo das abscissas terá
coordenadas (x, 0). Assim, 2x – 3.0 + 6 = 0 2x + 6 = 0 x = -3. Logo, as
coordenadas serão (-3, 0).
172. Determine o ponto de encontro da reta r: 3x + 2y – 8 = 0 com o eixo das
ordenadas.
Solução: O ponto de interseção entre a reta r e o eixo das ordenadas terá
coordenadas (0, y). Assim, 3.0 + 2.y – 8 = 0 2y = 8 y = 4. Logo, as coordenadas
serão (0, 4).
173. Determine o valor de k, de modo que o ponto P=(2,1) pertença à reta x + y + k =
0.
Solução: Substituindo as coordenadas de P na reta, encontra-se 2 + 1 + k = 0 3 + k
= 0 k = -3.
174. Verifique se a reta 3x + y = 0 passa pela origem do sistema de eixos cartesianos.
Solução: Substituindo as coordenadas da origem, ou seja, o ponto (0,0), encontra-se
3.0 + 0 = 0 0 = 0. Logo, a reta passa pela origem do sistema de eixos cartesianos.
175. Determine a equação reduzida da reta de equação r: 2x – y + 4 = 0.
Solução: A equação reduzida da reta é uma equação do tipo y = mx + n, onde m é o
coeficiente anular e n é o coeficiente linear. Assim, 2x – y + 4 = 0 y = 2x + 4.
176. Determine a equação reduzida da reta que passa pelos pontos A=(3,1) e B=(1,5).
Solução:
.2
2
4
31
15
m
Assim, para A=(3,1), tem-se: y – 1 = -2(x – 3) y – 1 = -2x +
6
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y = -2x + 7.
177. Determine a equação reduzida da reta que passa pelo ponto P=(3,5) e que
possua coeficiente angular m=4.
Solução: y – 5 = 4.(x – 3) y = 4x – 12 + 5 y = 4x – 7.
178. Determinar a equação da reta que corta os eixos nos pontos P=(p,0) e Q=(0,q),
para p e q 0.
Solução:
.100
10
10
1
q
y
p
x
qppyqx
p
q
yx Esta equação é conhecida como equação
segmentaria da reta.
179. Determine a equação da reta que intercepta o eixo das ordenadas no ponto
A=(0,4) e intercepta o eixo das abscissas no ponto B=(2,0).
Solução: A solução deste problema poderá ser dada por meio do cálculo do coeficiente
angular e da utilização de um dos pontos, ou seja:
2
20
04
m
y – 4 = -2(x - 0) y = -
2x + 4.
Porém, observando que o coeficiente linear da reta é 4, pois a reta corta o eixo das ordenadas
no ponto A=(0,4), o problema também poderá ser resolvido da seguinte maneira:
y=mx + n y = mx + 4, substituindo o ponto A, encontra-se
0 = m.2 + 4 m = -4/2 m = -2. Assim, a equação da reta será y = -2x + 4.
Pela equação segmentaria também é possível encontrar a solução do problema
.42428241
42
1 xyouyxouyx
yx
q
y
p
x
180. Determine a equação da reta que passa pelos pontos P=(-1,0) e Q=(0,1).
Solução: Pela equação segmentaria tem-se
.10111
11
1
xyouyxouyx
yx
q
y
p
x
181. Determine a equação da reta que passa por P=(1,3) e Q=(0,-1).
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Solução: Como o coeficiente linear é –1, pois a reta corta o eixo das ordenadas em
Q=(0,-1), tem-se
y = mx + n y=mx-13=m.1 - 1m=4 y=4x – 1.
182. Determine a equação da reta que passa por P=(1,1) e Q=(2,2).
Solução:
.0022220
122
111
1
xyyxyxyx
yx
Esta reta é
denominada de bissetriz dos quadrantes ímpares.
183. Determine a equação da reta que passa por P=(1,-1) e Q=(-2,2).
Solução:
.033022220
122
111
1
xyyxyxyx
yx
Esta reta é
denominada de bissetriz dos quadrantes pares.
184. Determine os coeficientes angular e linear da reta de equação r: 6x – 2y + 4 = 0.
Solução: 6x – 2y + 4 = 0 2y = 6x + 4 y = 3x + 2. Logo, m=3 e n = 2.
185. Determine os coeficientes angular e linear da reta de equação r: -3x + 2y – 4=0.
Solução:
.2
2
3
2
43
4320423
x
y
x
yxyyx
Assim, m= 3/2 e n=2.
186. Para que valor de k o coeficiente linear da reta 3x + y + 2k = 0 é igual a 5?
Solução: 3x + y + 2k = 0 y = -3x – 2k -2k = 5 k = -5/2.
187. Determine os coeficientes angular e linear da reta de equação r: ax + by + c = 0.
Solução: Sendo r: ax + by + c =0, então, by = -ax – c
.
b
c
ne
b
a
m
b
cax
y
188. Dados os pontos A=(0,0), B=(3,7) e C=(5, -1), determinar a equação da reta que
passa por A e pelo ponto médio do segmento AB.
Solução:
).3,4(
2
)1,5()7,3(
M
P
Assim, a reta passará pelo ponto (4,3) e pelo ponto (0,0).
Logo,
.043
4
3
)0(
4
3
0
4
3
04
03
yxouxyxym
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189. Obter um ponto A na reta r: x – y = 0 e equidistante dos pontos A=(1,0) e
C=(5,2).
Solução:Sendo A=(xA, yA) e A r xA - yA = 0 xA = yA . Assim, A=(x,x).
Como dAB = dAC, então,
).
3
7
,
3
7
(
3
7
281214251042
44251012)2()5()0()1( 22222222
Axxxxx
xxxxxxxxxxx
190. Obter um ponto P na reta r: y=3x e equidistante dos pontos A=(4,0) e B=(0,2).
Solução: Sendo P=(xP, yP) e P r 3xP = yP . Assim, P=(x,3x).
Como dPB = dPC, então,
).9,3(3124164128
41299168)23()0()03()4( 22222222
Pxxxx
xxxxxxxxxx
191. Obter um ponto A na reta r: y = x tal que o ponto médio do segmento AB, onde
B=(2,4), pertença à reta s: 2x – y – 4 = 0.
Solução: Sendo A=(x,x), então,
.
2
4
,
2
2
2
)4,2(),(
xxxx
P
M
Como PM s, então,
).8,8(80844204)
2
4
()
2
2
.(2
Axxx
xx
192. Obter um ponto A na reta r: y = x e um ponto B na reta s: y=4x tais que o ponto
médio do segmento AB seja M=(1,2).
Solução: Sendo A=(a,a) e B=(b, 4b), então
).
3
8
,
3
2
()
3
4
,
3
4
(.
3
2
3
4
44
2
)2,1(
2
)4,(),(
BeALogobea
ba
babbaa
P
M
193. Dadas as retas r: a1x + b1y + c1=0 e s: a2x + b2y + c2 = 0, determine as condições
para que r e s sejam paralelas.
Solução: Sendo v1=(a1, b1) e v2=(a2 ,b2) os vetores normais de r e s respectivamente. Se r//s,
então, v1 // v2.
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Assim,
.
21
2
2
1
1
2
1
2
1 mm
b
a
b
a
b
b
a
a
Logo, r e s são paralelas se e somente se seus
coeficientes angulares são iguais.
Uma outra relação que é importante ser observada é:
Se
2
1
2
1
2
1
c
c
b
b
a
a
as retas são paralelas coincidentes.
Se
2
1
2
1
2
1
c
c
b
b
a
a
as retas são paralelas distintas.
194. Dadas as retas r: a1x + b1y + c1=0 e s: a2x + b2y + c2 = 0, determine as condições
para que r e s sejam ortogonais.
Solução: Sendo v1=(a1, b1) e v2=(a2 ,b2) os vetores normais de r e s respectivamente. Se r é
ortogonal à s, então, v1 é ortogonal à v2. Assim, v1.v2 = 0 (a1, b1).(a2 ,b2)=0 a1.a2 + b1.b2
= 0 a1.a2 = - b1.b2
.1.
1
21
2
1
2
2
1
1 mmou
m
m
a
b
b
a
195. Determinar a interseção entre as retas r: 5x – 2y – 1 = 0 e s: 2x – 4y + 7 = 0.
Solução: Para encontrar a interseção entre as retas basta solucionar o sistema
742
125
yx
yx
.
Assim, a interseção entre as retas será o ponto
)
16
37
,
8
9
(P
.
196. Determinar a interseção entre as retas r: 3x + y + 1 = 0 e s: 6x + 2y + 3 = 0.
Solução: Antes de buscar a solução do sistema
326
13
yx
yx
, é importante observar que as
retas são paralelas, uma vez que os vetores normais vr=(3,1) e vs=(6,2), são paralelos. Além
disso, também pode-se observar que mr = ms = -3.
Porém, essas retas são paralelas distintas, uma vez que
3
1
2
1
6
3
. Assim, não haverá
interseção entre as retas.
197. Determinar a interseção entre as retas r: 2x – y + 3 = 0 e s: 6x – 3y + 9 = 0.
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Solução: Da mesma maneira que na questão anterior, é importante observar que as retas são
paralelas. Porém, desta vez, as retas são paralelas coincidentes, um vez que
9
3
3
1
6
2
.
Logo, as retas terão uma infinidade de pontos de interseção. A solução do sistema será o
conjunto
)32,(),( 2 xxRyxS
.
198. Determinar os valores de k para os quais as retas r: kx + y + 2 = 0 e s: 3x – 6y – 2
= 0 são concorrentes.
Solução: Para que as retas sejam concorrentes, os vetores normais não poderão ser
paralelos. Assim,
.
2
1
6
1
3
k
k
199. Determinar os vértices do triângulo cujos lados estão nas retas r: x – 2y = 0, s:
2x – y = 0 e t: x + y – 6 = 0.
Solução: Para se determinar os vértices do triângulo, deve-se buscar as
intersecções entre as retas, duas a duas. Assim, rs = (0,0), st = (2,4) e rt = (4,2).
200. Mostrar que as retas r: 3x – 2y – 8 = 0, s: x + 2y – 8= 0 e t: 5x – 6y – 8 = 0 são
concorrentes num mesmo ponto P.
Solução: As retas terão um mesmo ponto de intersecção caso o sistema
tenha uma única solução.
Resolvendo o sistema, encontra-se o ponto P=(4,2)
201. Determinar o valor de k de modo que as retas r: kx + 2y + 3 = 0 e s: 3x – y – k = 0
sejam paralelas.
Solução: Para que as retas sejam paralelas é necessário que
.6
1
2
3
k
k
202. Determinar os valores de k de modo que as retas r: 2x – ky + 1 = 0 e s : 8x + ky –
1 = 0 sejam perpendiculares.
0865
082
0823
yx
yx
yx
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Solução: Se r e s são perpendiculares, então seus vetores normais vr=(2,-k) e vs=(8,k)
são perpendiculares. Logo, (2,-k).(8,k) = 0 16-k2 = 0 k2 = 16 k = 4.
203. Obter a equação da reta s paralela à reta r: 2x + 3y + 1 = 0 e que passa pelo
ponto P=(5, -2).
Solução: Se s e r são paralelas, então ms = mr = -2/3. Assim,
.0432:)5(
3
2
)2( yxsxy
204. Determinar uma reta s paralela à r: 7x + 15y – 11 = 0 e que passa pela origem do
sistema cartesiano.
Solução: Se as retas são paralelas, então elas deverão ter vetores normais paralelos.
Como a reta em questão deverá passar na origem do sistema cartesiano, então seu
coeficiente linear deverá ser c =0. Assim, a equação da reta s poderá ser escrita
como 7x + 15y = 0.
205. Obter a equação da reta s perpendicular à reta r: 2x + 5y – 1 = 0 e que passa
pelo ponto P=(1,1).
Solução: O coeficiente angular da reta r é
.
5
2
r
m
Assim, o coeficiente angular da reta s
será
.
2
51
r
s m
m
Logo, a equação da reta s será s: 5x – 2y – 3 = 0.
206. Determinar a projeção ortogonal do ponto P=(2,3) sobre a reta r: x + y + 1 = 0.
Solução: A projeção ortogonal de P sobre a reta r é o ponto P’, gerado pela
intersecção entre a reta r e uma reta s, perpendicular a r, que passe por P. Assim, o
coeficiente angular da reta s será ms = 1, uma vez que mr = -1.
Desta forma, a equação de s será s: x – y + 1 = 0. Logo, o ponto P’, intersecção entre
r e s, será P’= (-1,0).
207. Determinar o ponto simétrico de P=(0,4) em relação à reta r: 2x + y = 0.
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Solução: Primeiramente deve-se encontrar a projeção ortogonal de P em relação à
reta r. A equação da reta s, perpendicular à reta r, será s: x – 2y + 8 = 0. Assim, a
intersecção entre r e s será o ponto P’=(-8/5 , 16/5).
O ponto simétrico de P em relação a reta r será um ponto Q, tal que, P’ será o ponto médio
entre P e Q, ou seja,
).
5
12
,
5
16
()4,0()
5
16
,
5
8
(2'2'
2
QQPPQP
QP
208. Dados O=(0,0) e r: x + y – 5 = 0, determine o ponto médio do segmento cujas
extremidades são o ponto O e a sua projeção ortogonal sobre r.
Solução: Sendo mr=-1, a equação da reta ortogonal a r, passando por O, será dada
por s: x – y = 0. Assim, a projeção ortogonal de O, em relação à reta r será o ponto
O’=(5/2, 5/2). Logo, o ponto médio do segmento OO’ será
).
4
5
,
4
5
(
2
)2/5,2/5()0,0(
M
P
209. Dadas duas retas com inclinações r e s, determine a tangente do ângulo
formado pelas retas.
Solução: Sendo s o maior ângulo, pela figura pode-se observar que rs =s - r, então:
tg rs = tg(s - r ).
Assim,
)).((1
rs
rs
rs tgtg
tgtg
tg
. Como tgs = ms e tgr = mr , onde ms e mr são os coeficientes
angulares das retas s e r, então:
rs
rs
rs mm
mm
tg
.1
.
Da mesma maneira, caso r seja o maior ângulo, tem-se:
rs
sr
sr mm
mm
tg
.1
210. Sendo r: 3x + y + 5 = 0 e s: 2x – y – 4 = 0, calcular o ângulo formado pelas retas r
e s.
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Solução: Verifica-se que os coeficientes angulares das retas são, respectivamente, mr= -3 e
ms= 2. Assim,
.13511
5
5
)3(21
32
.1
0
rsrsrs
rs
rs
rs
tgtg
mm
mm
tg
211. Determine as equações das retas que passam pelo ponto P=(1,2) e formam um
ângulo de 45o com a reta r: y – 2x +4= 0.
Solução: Supondo que s seja a reta pedida, e que ela passe pelo ponto P=(1,2), então sua
equação deverá ser y – 2 = ms.(x-1).
O ângulo de 45o pode ser sr ou rs. Assim, o problema terá duas soluções.
1o Caso:
Sendo sr = 45o tgsr = 1 e mr = 2, então:
.
3
1
2121
21
2
.1
sss
s
s
rs
sr
sr
mmm
m
m
mm
mm
tg
Logo, y – 2 = 1/3(x-1) s: x – 3y + 5 = 0.
2º Caso:
Sendo rs = 45o tgrs = 1 e mr = 2, então:
.32121
21
2
.1
sss
s
s
rs
rs
rs
mmm
m
m
mm
mm
tg
Logo, y – 2 = -3.(x –1) s:3x + y – 5 = 0.
212. Determinar as equações das retas que passam pelo ponto de intersecção das
retas r: 2x – y = 0 e s: 5x + 2y – 2 = 0 e formam um ângulo de 45o com a reta t: x – 2y
+ 2 = 0.
Solução:Verifica-se que rs = (2/9,4/9) e que mt = 1/2.
Sendo m o coeficiente angular da reta desejada, então:
y – 4/9 = m.(x – 2/9).
Assim, as soluções serão:
.
3
1
2
1
2
1
1
2
1
2
1
45
1
1
1
1
1
m
m
m
m
m
tg o
Logo, a equação será
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9x + 27 – 14 = 0.
ou
.3
2
1
2
1
1
2
1
2
1
45
2
2
2
1
2
m
m
m
m
m
tg o
Neste caso, a equação será
27x – 9y – 2 = 0.
213. Sejam (x,y) as coordenadas de um ponto P em relação ao sistema de eixos xOy
e (h,k) as coordenadas da origem O’ de um novo sistema XO’Y de eixos
respectivamente paralelos aos primeiros e de igual sentido. Determine as
coordenadas (X,Y) do ponto P no novo sistema de coordenadas XO’Y.
Solução: Pela figura pode-se observar que
X = x – h e
Y = y – k.
Esta mudança de coordenadas é denominada de Translação de Eixos.
214. As coordenadas de um ponto P são (5,8). Calcule as coordenadas desse ponto
em relação a outro sistema de eixos paralelos a xOy, de igual sentido, e de origem
no ponto O’=(3,2).
Solução: Como X = x – h e Y = y – k, então as coordenadas de P serão (2,6).
215. Transformar a equação x2 – 4y2 – 2x + 8y – 7 = 0 mediante uma translação de
eixos, considerando a nova origem no ponto (1,-1).
Solução:
.1
1
)1(
4
)1(
1
4
1
4
7
1
)12(
4
)12(
4
7
1
)2(
4
)2(
7)2(4)2(
2222
22
22
yxyyxx
yyxx
yyxx
Fazendo a translação de eixos tem-se:
X=1-1 = 0
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Y = 1 –(-1) = 2
Logo, a equação será:
.020841
1
)2(
4
)0( 22
22
yyx
yx
216. Transformar a equação x2 – 6y + 9 = 0 mediante uma translação de eixos,
considerando a nova origem no ponto (0, 3/2).
Solução:
.
2
3
6
0
6
9
6
096
22
2 y
x
y
x
yx
Fazendo a translação de eixos tem-se:
X= 0 – 0 = 0
Y= 3/2 – 3/2 = 0
Logo, a equação será:
.060
6
2
2
xxy
x
217. Defina circunferência.
Solução: Circunferência é o lugar geométrico dos pontos do plano eqüidistantes de um
ponto fixo C=(a,b) chamado centro.
218. Determine a equação da circunferência de centro em O=(0,0) e raio R.
Solução: Sendo P=(x,y) um ponto qualquer da circunferência,
.)0()0( 22222 RyxRyxRd
OP
219. Determine a equação da circunferência de centro em C=(0,0) e raio R= 4.
Solução: Como x2 + y2 = R2 x2 + y2 = 42 x2 + y2 = 16.
220. Transformar a equação x2 + y2 = R2 mediante uma translação de eixos,
considerando a nova origem no ponto (a,b).
Solução: x2 + y2 = R2 (x+0)2 + (y+0)2 = R2 . Fazendo a translação de eixos tem-se:
X= 0 – a
Y= 0 - b
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Logo, a equação será (x-a)2 + (y-b)2 = R2 x2 – 2ax + a2 + y2 – 2by + b2 = R2
x2 + y2 – 2ax– 2by + a2 + b2 - R2 =0. Esta equação é denominada de equação geral da
circunferência
221. Determine a equação geral da circunferência de centro em C=(1,2) e raio R=3.
Solução: (x-1)2 + (y-2)2 = 32 x2 – 2x + 1 + y2 – 4y + 4 – 9 = 0 x2 + y2 – 2x – 4y – 4=0.
222. Determine a equação geral da circunferência de centro em C=(-2,-1) e raio R=1.
Solução: (x+2)2 + (y+1)2 = 12 x2 + 4x + 4 + y2 + 2y + 1 – 1 = 0 x2 + y2 + 4x + 2y + 4=0.
223. Determine o centro e o raio da circunferência de equação (x – 2)2 + (y – 3)2 = 4.
Solução: Comparando com a equação reduzida da circunferência, ou seja, (x - a)2 + (y - b)2 =
R2, tem-se: a = 2, b = 3 e R2 = 4 R = 2.
224. Determine o centro e o raio da circunferência de equação (x + 3)2 + (y + 1)2 = 9.
Solução: Comparando com a equação reduzida da circunferência, ou seja, (x – a)2 + (y – b)2
= R2, tem-se: a = -3, b = -1 e R2 = 9 R = 3.
225. Determine o centro e o raio da circunferência de equação x2 + y2 – 25 = 0.
Solução: Comparando com a equação geral da circunferência, ou seja, x2 + y2 – 2ax– 2by + a2
+ b2 - R2 =0, tem-se: a = 0, b = 0 e a2 + b2 - R2 = -25 R = 5.
226. Determine o centro e o raio da circunferência de equação x2 + y2 – 6x = 0.
Solução: Comparando com a equação geral da circunferência, ou seja, x2 + y2 – 2ax– 2by + a2
+ b2 - R2 =0, tem-se: -2a = -6 a = 3, -2b = 0 b = 0 e a2 + b2 - R2 = 0 R = 3.
227. Determine o raio e o centro da circunferência de equação x2 + y2 – 6x + 10y - 2=
0.
Solução: Comparando com a equação geral da circunferência, ou seja, x2 + y2 – 2ax– 2by + a2
+ b2 - R2 =0, tem-se: -2a = -6 a = 3, -2b = 10 b = -5 e a2 + b2 - R2 = -2 R = 6.
228. Determine o raio e o centro da circunferência de equação x2 + y2 + 8x + 2y + 11=
0.
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Solução: Solução: Comparando com a equação geral da circunferência, ou seja, x2 + y2 –
2ax– 2by + a2 + b2 - R2 =0, tem-se: -2a = 8 a = -4, -2b = 2 b = -1 e a2 + b2 - R2 = 11 R
=
6
.
229. Determine a equação da circunferência de centro no ponto C=(3,0) e tangente
ao eixo das ordenadas.
Solução: Se a circunferência é tangente ao eixo das ordenadas e possui centro em C=(0,3),
então ela possui raio R=3. Assim, tem-se: (x-3)2 + (y-0) 2 = 32 x2 + y2 –6x= 0.
230. Determine o centro e o raio da circunferência de equação x2 + y2 = 2(x – y) + 1.
Solução: x2 + y2 = 2(x – y) + 1 x2 + y2 = 2x – 2y + 1 x2 + y2 - 2x +2y – 1=0.
Comparando com a equação geral da circunferência, ou seja, x2 + y2 – 2ax– 2by + a2 + b2 - R2
=0, tem-se: -2a = -2 a = 1, -2b = 2 b = -1 e a2 + b2 - R2 = -1 R =
3
.
231. Calcular p de modo que a circunferência x2 + y2 – 2px + 2py + p2 = 0 tenha raio
igual a 2.
Solução: Comparando com a equação geral da circunferência, ou seja, x2 + y2 – 2ax– 2by + a2
+ b2 - R2 =0, tem-se: -2a = -2p a = p, -2b = 2p b = -p e a2 + b2 - R2 = p2 R2 = p2+ (-p) 2
–p2 R2= p2 p2 = 4. Logo p= 2.
232. Calcular p e k de modo que as circunferências C1: x2 + y2 – 4px + 8y – 1 e C2: x2 +
y2 +8x – (k - 4)y = 0 sejam concêntricas, ou seja, tenham centro coincidentes.
Solução: Comparando com a equação geral da circunferência, observa-se que os centro das
circunferências são, respectivamente, C1=(2p, -4) e C2=(-4, (k-4)/2). Assim, como C1 = C2,
então:
2p = -4 p = -2 e
.44
2
4
k
k
233. Determine os valores de m para os quais a equação x2 + y2 + 4x – 6y + m = 0
representa uma circunferência.
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Solução: Comparando com a equação geral da circunferência, ou seja, x2 + y2 – 2ax– 2by + a2
+ b2 - R2 =0, tem-se: -2a = 4 a = -2, -2b = -6 b = 3 e a2 + b2 - R2 = m R2 = (-2) 2 + 32 –
m R2= 4 + 9 – m R2 = 13 - m. Como R > 0 , então, 13 - m > 0 m < 13.
234. Mostrar que existe um único ponto do plano cartesiano que satisfaz à equação
x2 + y2 – 2x – 2y + 2 = 0.
Solução: Comparando com a equação geral da circunferência, tem-se a = 1 e b = 1. Assim, a2
+ b2 –R2 =2 1 + 1 – R2 = 2 R = 0. Logo,a equação representa todos os pontos cuja
distância de C=(1,1) é igual a zero. Portanto, a equação representa apenas o ponto C=(1,1).
235. Determinar os valores de k para os quais o ponto A=(k,2) pertence à
circunferência x2 + y2 = 9.
Solução: Se A pertence à circunferência, então k2 + 22 =9 k2 = 5 k=
5
.
236. Quais os pontos da circunferência x2 + (y - 1)2 = 4 que têm abscissa 1?
Solução: Se x = 1, então, 1+ (y – 1)2 = 4 y2 –2y –2 = 0 y=
21
.
Assim, os pontos serão:
)21,1(
.
237. Quais são os pontos onde a circunferência x2 + y2 – 4x – 5y + 3 = 0 intercepta o
eixo dos x?
Solução: Se a circunferência intercepta o eixo dos x, então, nestes pontos, y = 0. Assim, x2+
02 –4x – 5.0 + 3 = 0 x2 –4x – 5 = 0 x1= -1 e x2= 5. Logo, os pontos serão (-1, 0) e (5,0).
238. A intersecção das retas r: 2x + 3y – 8 = 0 e s: x – 2y + 3 = 0 é o centro de uma
circunferência de raio R=3. Determine a equação da circunferência.
Solução: Primeiramente, deve-se encontrar o ponto de intersecção das retas r e s, ou seja,
resolver o sistema
032
0832
yx
yx
. Resolvendo o sistema, encontra-se x = 1 e y = 2. Assim, a
equação da circunferência será (x – 1) 2 + (y – 2) 2 = 32 x2 + y2 –2x –4y – 4 = 0.
239. Achar a equação da reta que passa pelo centro da circunferência (x – 3)2 + (y –2)
2 = 8 e é perpendicular à reta r: x + y – 16 = 0.
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Solução: O centro da circunferência é o ponto C=(3,2), e o coeficiente angular da reta r é
mr= -1. Assim, a reta desejada terá coeficiente angular m=1 e a equação será:
y – 2 = 1.(x – 3) y – 2 = x – 3 x – y – 1 = 0.
240. Dadas a circunferência C: x2 + (y – 2)2 = 9 e a reta r: y = x – 5, determine o ponto
de C mais próximo de r.
Solução: Primeiramente, é importante observar que não existe intersecção entre a reta e a
circunferência. Assim, o ponto de C mais próximo de r será dado pela intersecção entre C e
a reta perpendicular à r passando pelo centro da circunferência.
O centro da circunferência é o ponto C=(0,2), e o coeficiente angular da reta r é mr=1.
Assim, a reta desejada terá coeficiente angular m = -1 e a equação será: y – 2 = -1.(x – 0)
y = -x + 2.
Assim, a intersecção entre a circunferência e a reta perpendicular será:
2
9)2( 22
xy
yx
x2 + ((-x+2) – 2)2 = 9 x2 + (-x) 2 = 9 2x2 = 9 x=
2
23
P=
.
2
234
,
2
23
241. Determine os valores de k para que a reta r: y = x + k seja tangente à
circunferência de equação x2 + y2 – 4y – 2 = 0.
Solução: Observa-se que o centro da circunferência é o ponto C=(0,2) e que o raio é R=
6
.
Assim, para que a reta seja tangente à circunferência, a distância entre C e r deverá ser
igual ao raio da circunferência. Portanto,
.1226
2
20
6
)1(1 22
k
kkyx
Logo,
122122
122122
kk
kk
, ou seja,
.322k
242. Determine a posição da reta r: y = 2x + 1 em relação à circunferência x2 + y2 –2x
+ 4y – 20 = 0.
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Solução: O sistema
12
0204222
xy
yxyx
terá como solução os pontos (-3, -5) e (1, 3).
Logo a reta será secante à circunferência.
243. Determine a equação da circunferência tangente aos eixos coordenados e à reta
r: 4x-3y-30=0, sabendo que ela está situada no primeiro quadrante.
Solução: Como a circunferência é tangente aos eixos, no primeiro quadrante, então o centro
é positivo e está situado na reta y = x, ou seja, C=(a, a), para a > 0. Além disso, o raio da
circunferência deverá ser R= a. Assim, dCr=a, ou seja,
.530
5
3034
)3(4
3034
22
aaa
aa
a
yx
Assim,
5530
4
30
530
aaa
aaa
Como a>0, então a = 5. Logo, C=(5, 5) e R=5. Portanto, a equação será (x – 5)2+ (y - 5) 2
=25.
244. Determinar a equação da circunferência que passa pelo ponto P= (4, 9), é
tangente à reta t: y + 1 = 0 e tem o centro no eixo dos y.
Solução: t é a reta y +1 = 0, ou seja, y = -1. Logo, a circunferência, que possui centro C=(0,
y), será tangente à reta t no ponto Q=(0, -1). Assim, pode-se afirmar que R = dCP = dCQ
.Então:
.
5
24
962012811816)1()00()9()40( 222222 yyyyyyyy
Logo, o centro da circunferência será o ponto C=(0,6) e, portanto, o raio será
R=
.
5
29
1
5
24
A equação da circunferência, então, será
25
841
)
5
24
( 22 yx
.
245. Verificar a intersecção entre a reta r: x + y + 1 = 0 e a circunferência C: x2 + y2 =2.
Solução: A equação reduzida de r será y= - x – 1. Substituindo na circunferência encontra-
se
x2 + (-x – 1) 2 =2 2x2 –2x – 1 = 0
2
31
x
. Assim, têm-se dois pontos de intersecção:
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.
2
33
,
2
31
2
33
,
2
31
1
eP
246. Verificar a posição relativa entre a reta r: 3x + 4y +15 = 0 e a circunferência
C: x2 + y2 – 4x - 10y – 35 = 0.
Solução: A equação reduzida da reta r será
4
153
x
y
. Substituindo na circunferência,
encontra-se a equação 25x2 + 146x + 256=0. Como, para esta equação, <0, então não
haverá intersecção entre a reta e a circunferência. Logo, r e C serão externas.
247. Determinar a equação da circunferência que passa pelos pontos M=(2,0) e
N=(4,-2), e tem centro na reta r: y = 2x.
Solução: Sendo M e N pontos da circunferência, e sendo o centro C=(x,2x), então dCM = dCN.
Assim,
84484168444)22()4()02()2( 22222222 yexxxxxxxxxxxx
Logo, C=(-4, -8). Como R = dCM = 10, então a equação será (x + 4)2 + (y + 8) 2 = 100.
248. Determinar a equação da circunferência de centro na origem do sistema
cartesiano e tangente à reta r: x + y –5=0.
Solução: Nestas condições, R = dOr,ou seja,
.
2
25
2
500
11
5
22
yx
R
Logo, a equação será
2
2522 yx
.
249. Determinar a equação da circunferência de centro C=(3, 4) e tangente
exteriormente à circunferência da equação x2 + y2 = 1.
Solução: Sendo R1 = 1 o raio da circunferência dada, que possui centro em O=(0,0), e R2 o
raio da circunferência pedida, tem-se que dOC = R1 + R2, ou seja, R2 = dOC – R1.
.5)04()03( 22
OC
d
Como R1 = 1, então, R2 = 5 – 1 = 4.
Logo, a equação será (x-3) 2 + (y-4) 2 = 16.
250. Determinar a equação da circunferência que possui um diâmetro de
extremidades A=(7,10) e B=(1,2).
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Solução: Nestas condições, o centro da circunferência será o ponto médio entre A e B, ou
seja,
.6,4
2
210
,
2
17
C
Assim, o raio da circunferência será R = dCB = 5. Logo, a
equação da circunferência será (x – 4) 2 + (y – 6) = 25.
251. Determinar a equação da circunferência que passa pelos pontos A=( -1,0) e
B=(1,0) e tem raio r =
10
.
Solução: Sendo C=(x,y) o centro da circunferência, então, dCA = dCB = r. Assim,
)2(929210)0()1(
)1(9210)0()1(
222222
2222
xyxxyxyxd
xyxyxd
CB
CA
Substituindo (2) em (1), tem-se 2x + 9 + 2x = 9 x = 0 e y= 3.
Logo, as equações serão x2 + (y - 3) 2 = 10 ou x2 + (y + 3) 2 = 10.
252. Determinar a equação da circunferência que passa pelos pontos M=(3, -1),
N=(0,8) e P=(0,0).
Solução: Supondo que o centro da circunferência seja o ponto C=(a,b), então dMC=dNC=dPC.
Assim,
.4)0()0()8()0(
)1(054186)8()0()1()3(
2222
2222
bbaba
bababa
Substituindo em (1) tem-se: -6.a + 18.4 – 54 = 0 a = 3. Assim, dPC = R = 5.
Logo, a equação será (x – 3)2 + (y – 4)2 = 25.
253. Determinar a equação da circunferência que passa pelos pontos P= (-2, 0), Q=
(0, 2) e R= (4, 0).
Solução: Supondo que o centro da circunferência seja o ponto C=(a,b), então dPC=dQC=dRC.
Assim,
).2(12841248)0()4()2()0(
)1(044)2()0()0()2(
2222
2222
abbababa
bababa
Substituindo (2) em (1) tem-se a = 1 e b = -1. Assim, dPC = R =
10
.
Logo, a equação será (x – 1)2 + (y + 1)2 = 10.
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254. Determinar a equação da circunferência circunscrita ao triângulo de vértices
A=(0, 0), B=(4, 0) e C=(0, 6).
Solução: Sendo P=(a,b) o centro da circunferência circunscrita ao triângulo ABC,
então, como ela passa pelos três pontos dAC=dBC=dCP. Portanto,
).2(20812)6()0()0()4(
)1(2168)0()4()0()0(
2222
2222
abbaba
aababa
Substituindo (1) em (2) tem-se a = 2 e b =31. Assim, dPC = R =
13
.
Logo, a equação será (x – 2)2 + (y - 3)2 = 13.
255. Determinar o comprimento da corda definida pelo eixo dos x na circunferência
x2 + y2 –5x +4y + 4 = 0.
Solução: A circunferência possui dois pontos de intersecção com o eixo dos x que, para
determina-los, basta fazer y = 0. Assim, encontra-se a equação x2 –5x + 4 = 0, que possui
raízes x1 = 1 e x2 = 4. Os pontos de intersecção serão A=(1, 0) e B=(4,0). O comprimento da
corda será a distância entre A e B, ou seja, 3.
256. Determinar o comprimento da corda que a reta x + y –3 = 0 determina na
circunferência de centro (1, 0) e raio 2.
Solução: A circunferência terá equação C: (x – 1) 2 + (y – 0) 2 = 0, ou seja, x2 + y2 –2x – 3 =
0. A equação reduzida da reta será, y = -x + 3. Substituindo na circunferência tem-se:
x2 + (-x + 3) 2 –2x – 3 = 0 x2 + x2 –6x + 9 – 2x – 3 = 0 2x2 –8x + 6 = 0 x1 = 1 e x2 =
3.
Assim, as intersecções entre a reta e a circunferência serão os pontos A=(1,2) e B=(3,0).
Logo, a medida da corda será a distância entre A e B, ou seja, dAB =
22
.
257. Calcular o comprimento da corda da circunferência x2 + y2 –2x = 168, cujo
ponto médio é M=(4, 4).
Solução: Observa-se que a circunferência possui centro C=(1,0) e raio R=13. Calculando a
distância entre o centro da circunferência e o ponto médio da corda encontra-se
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.5)04()14( 2
CM
d
Assim, como pode ser observado pela figura, forma-se, no
interior da circunferência, um triângulo retângulo de hipotenusa 13 e catetos 5 e x, onde x é
a metade do comprimento da corda. Logo, aplicando Pitágoras, tem-se
132 = x2 + 52 x2 = 144 x = 12. Portanto, o comprimento da corda será 2.12 = 24.
258. Determinar o ponto médio da corda que a reta x + y + 4 = 0 define na
circunferência x2 + y2 –2x –4y –100 = 0.
Solução: y = -x – 4 é a equação reduzida da reta. Substituindo da circunferência encontra-se
x2 + (-x – 4) 2 –2x –4(-x –4) –100 = 0 2x2 + 10x – 68 = 0 x2 + 5x – 34 = 0
2
1615
x
. Assim, os pontos de intersecção entre a reta e a circunferência serão
2
1613
,
2
1615
2
1613
,
2
1615
BeA
. Portanto, o ponto médio da
corda será
).
2
3
,
2
5
(
2
2
1613
2
1613
,
2
2
1615
2
1615
2
BA
P
M
259. Para os valores de k a reta x = k intercepta a circunferência x2 + y2 –2x = 0 em
dois pontos distintos?
Solução: Substituindo x = k na circunferência encontra-se k2 + y2 –2k = 0 y2 +(k2 –2k) =
0. Para que existam dois pontos de intersecção distintos, a equação deverá possuir duas
raízes reais e distintas, ou seja, > 0. Assim, 0 - 4k2 +8k > 0 -4k2 + 8k > 0 . Logo, {k R
| 0 < k < 2}.
260. Para que valores de k a reta y = kx é tangente à circunferência x2 + y2 –20y + 36
= 0?
Solução: Substituindo y = kx na circunferência encontra-se x2 + k2x2 – 20.kx + 36 = 0
(1+k2)x2 –20.kx + 36 = 0. Esta equação, para que a reta seja tangente à circunferência,
deverá possuir uma única raiz, ou seja, = 0 400k2 –4.36.(1+k2) = 0 256k2 – 144 = 0
k=
4
3
.
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261. Obter uma reta paralela a s: x + y + 1 = 0 e tangente à circunferência x2 + y2 –2x –
2y + 1 = 0.
Solução: Uma reta t, paralela à s, deverá ter equação t: x + y + k = 0. Como a circunferência
possui centro em C=(1,1), raio R=1 e é tangente à reta t, então a distância entre C e t
deverá ser R, ou seja, dCt = 1. Assim,
221
2
11
1
2
k
kkyx
. Logo, t: x + y – 2 +
2
ou x + y – 2 -
2
.
262. Determinar as retas paralelas à reta s: x – y – 1 = 0 e tangentes à circunferência
x2 + y2 – 4x –4y –1 = 0.
Solução: Uma reta t, paralela à s, deverá ter equação t: x – y + k = 0. Como a circunferência
possui centro em C=(2,2), raio R+ 3 e é tangente à reta t, então a distância entre C e t
deverá ser R, ou seja, dCt = 3. Assim,
233
2
22
3
2
k
kkyx
. Logo, t: x - y + 3
2
ou x - y - 3
2
.
263. Obter uma reta t perpendicular à reta s: x – y – 1 = 0 e tangente à circunferência
x2 + (y – 1)2 = 1.
Solução: A circunferência Possi centro em C=(0,1). Assim, a reta paralela à s passando por
C terá equação r: y = x + 1. As intersecções entre a reta r e a circunferência são os pontos:
1
2
2
,
2
2
1
2
2
,
2
2
BeA
. Logo, as equações da reta t serão t: x + y – 1
2
.
264. Determinar as retas tangentes à circunferência x2 + y2 + 8x + 6y = 0 e paralelas
ao eixo dos y.
Solução: A circunferência possui centro em C=(-4, -3) e raio R=5. Logo, as retas, que
deverão ter equações do tipo x = k, serão x = -4 + 5 x =1 e x = -4 – 5 x= -9.
265. Determinar um ponto P da circunferência x2 + y2 = 25, no primeiro quadrante,
pelo qual passa uma reta t tangente à curva e paralela à reta s: x + y = 5.
Solução: A circunferência possui centro em C=(0,0) e raio R=5. A reta s é secante à
circunferência, com intersecções em A=(0, 5) e B= (5, 0). O ponto médio da corda formada
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pelos pontos A e B é PM=(5/2, 5/2). Assim, conclui-se que a reta y = x, que corta o ponto
médio de AB, intercepta a circunferência no ponto de tangência da reta t. Portanto, fazendo
y = x na circunferência, encontra-se o ponto P=
2
25
,
2
25
.
266. Determinar os pontos de intercessão das circunferências 1 e 2 , onde:
1: x2 + y2 + 2x +2y = 2 e 2: x2 + y2 = 2
Solução: Substituindo 2 em1, tem-se 2 + 2x + 2y = 2 2x + 2y = 0 x + y = 0 y = -x.
Retornando o resultando em2, tem-se x2 + (-x) 2 = 2 x2 + x2 = 2 2x2 = 2 x = 1.
Logo, os pontos de intersecção serão: P1=(1, -1) e P2 = (-1, 1).
267. Determinar a interseção da circunferência de centro (0, 1) e raio 1 com a de
centro (3, 5) e raio 4.
Solução: Sendo C1 e C2, respectivamente, os centro da primeira e da segunda circunferência,
verifica-se que dC1C2 = R1 + R2,, ou seja, as circunferências são tangentes num ponto P=(x,y).
Assim, pode-se determinar vetores C1P e C1C2, tais que,C1C2 = 5.C1P 5(x - 0, y – 1)= (3
– 0, 5 – 1) 5x = 3 e 5y – 5 = 4 x = 3/5 e y = 9/5. Portanto, P=(3/5, 9/5).
268. As circunferências de equações x2 + y2 + 2x –4y = 0 e x2 + y2 – x – y = 0 cortam-se
nos pontos A e B. Obter a equação da reta AB.
Solução:
)2(0
)1(42042
2222
2222
yxyxyxyx
yxyxyxyx
. Fazendo (1) = (2), tem-se
-2x+4y = x + y 3x – 3y = 0 x – y = 0. Logo, a reta que passa pelas intersecções das
circunferências terá equação r: x – y = 0.
269. Dar a posição de P em relação a , sendo:
P = (4, 4) e : (x – 3)2 + (y –2)2 – 4 =0
Solução: Substituindo o ponto P na circunferência tem-se, (4 – 3)2 +(4 – 2) 2 – 4 = 12 + 22 –
4 = 1 + 4 – 4 = 1> 0. Logo P é exterior a circunferência.
270. Dar a posição de P = (5, 3) em relação a : x2 + y2 – 8x = 0
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Solução: Substituindo o ponto P na circunferência tem-se, 52 + 32 – 8.5 = 25 + 9 – 40 = 34 –
40 = - 6 < 0. Logo, P é interior a circunferência.
271. Determine os valores de k para os quais o ponto P=(3, k) pertence ao interior
da circunferência x2 + y2 –4x = 0.
Solução: 32 + k2 – 4.3 < 0 k2 < 3
33 x
.
272. Fazer o gráfico da relação x2 + y2 < 1.
Solução:
273. Fazer o gráfico da relação 1
x2 + y2
4.
Solução:
274. Representar graficamente as soluções do sistema
x2 + y2
4
x + y
2
Solução:
275. Achar a equação da reta r tangente à circunferência : x2 + y2 + 2x –2y – 3 = 0 no
ponto P (1, 0).
Solução: Observa-se que o ponto P , e que o centro da circunferência é o ponto C = (-1,
1). Assim, a reta t que liga o ponto P ao centro da circunferência será perpendicular à reta
pedida.
Como
.2,,
2
1
11
01
rt
mentãom
Então, a equação da reta r será:
y – 0 = 2.(x – 1) y = 2x – 2.
276. Determinar a reta r tangente à circunferência x2 + y2 = 25 no ponto p (4, 3).
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Solução: Observa-se que o ponto P , e que o centro da circunferência é o ponto C = (0,
0). Assim, a reta t que liga o ponto P ao centro da circunferência será perpendicular à reta
pedida.
Como
.
3
4
,,
4
3
04
03
rt
mentãom
Então, a equação da reta r será:
.0253416493)4(
3
4
)3( yxxyxy
277. Determinar a distância do centro da circunferência definida pela equação x2 +
y2 – 6x - 10y –15 = 0 ao ponto P de interseção das retas x - y = 0 e 3x –2y – 4 = 0.
Solução: Calculando a intersecção entre as retas, tem-se
x – y = 0 y = x. Substituindo na outra reta, encontra-se 3x – 2x = 4 x = 4 e y = 4
P=(4,4).
O centro da circunferência é o ponto C=(3, 5). Assim,
.2)54()34( 22
PC
d
278. São dadas a circunferência de equação x2 + y2 + 10x + 6y –51 = 0 e a reta de
equação 4x + y –11 = 0. determinar a equação da circunferência cujo diâmetro é o
segmento da reta dada interceptado pela circunferência dada.
Solução: Substituindo y=11- 4x na equação da circunferência, encontra-se os pontos de
intersecção A=(2,3) e B=(4,-5). Assim, o ponto médio entre A e B será o centro da
circunferência pedida.
C = PM =(3, -1).
Pode-se calcular o raio da circunferência por meio da distância entre C e A, ou seja, R = dCA
=
17
.
Logo, a equação da circunferência será (x-3) 2 + (y+1) 2 = 17, ou seja, x2 + y2 –6x +2y – 7 = 0.
279. Determinar a equação da circunferência cujo centro está sobre o eixo das
ordenadas e que possui uma corda cujas extremidades são os pontos A=(2, 2) e
B=(4, 8).
Solução: Estando o centro da circunferência no eixo das ordenadas, então, o centro será um
ponto C=(0, y). Como A e B pertencem à circunferência, então, dCA = dCB, ou seja,
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6)8()40()2()20( 2222 yyy
. Assim, o centro da circunferência será o
ponto C=(0,6) e, por conseqüência, o raio será R=
20
. Portanto, a equação da circunferência
será
(x-0) 2 + (y-6) 2 = 20 x2 + y2 –12y + 16 = 0.
280. Determinar a equação da circunferência que contém os pontos P1= (1, 1) e P2=(3,
3), valendo
2
a razão entre a corda P1P2 e o raio da circunferência.
Solução: dP1P2 =
22
. Como,
.22
22
,,221 R
R
então
R
PP
Tomando o ponto C=(x,y)
como centro da circunferência pedida, então
)2(014664)3()3(
)1(02224)1()1(
2222
2222
yxyxyx
yxyxyx
. Resolvendo o sistema encontra-se a
equação y = 4 – x que, substituindo em (2) encontra-se x2 – 4x + 3 = 0 x = 1 ou x = 3.
Assim, pode-se os centros C1=(1,3) e C2=(3,1).
Portanto as equações serão x2 + y2 –2x – 6y + 6 = 0 ou x2 + y2 –6x – 2y + 6 = 0.
281. Determinar a equação da circunferência cujo diâmetro é o segmento da reta 3x
– 4y + 12 = 0 compreendido entre os eixos coordenados.
Solução: Nestas condições, o diâmetro será formado pelos pontos A=(-4,0) e B=(0,3). Assim,
o centro da circunferência será o ponto médio entre A e B, ou seja, C = (-2, 3/2) e, por
conseqüência, o raio será R=5/2. Logo, a equação da circunferência será x2 + y2 +4x –3y = 0.
282. Determinar a equação da circunferência que tem raio 2, passa pela origem e
tem o centro sobre a bissetriz formada pelas direções positivas dos eixos
coordenados.
Solução: O centro da circunferência é um ponto C=(x,x) e, como ela passa pela origem, dCO
= R
22)0()0( yxxx
. Assim, a equação da circunferência será
x2 + y2 –2
2
x - 2
2
y = 0.
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283. Determinar as equações das circunferências de centro M=(3, 4) e tangente à
circunferência x2 + y2 = 1.
Solução 1: Supondo que as circunferências sejam tangentes externas, a circunferência dada
possui centro C=(0,0) e Raio R=1. Calculando a distância entre M e C encontra-se dMC = 5.
Logo, sendo K a medida do raio da circunferência pedida, então K + R = 5 K + 1 = 5 K
= 4. Portanto, a equação pedida será x2 + y2 – 6x – 8y + 9 = 0.
Solução 2: Supondo que as circunferências seja tangentes internas, tem-se que K – R = 5
K = 6.
Assim, a equação da circunferência também poderá ser x2 + y2 - 6x – 8y – 11 = 0.
284. Escrever a equação da circunferência que passa pelos pontos A=(-1, 5), B=(0, -
2), e cujo raio é igual a 5.
Solução: Tomando o ponto C=(x,y) como centro da circunferência pedida, então
)2(021425)2()0(
)1(0110225)5()1(
2222
2222
yyxyx
yxyxyx
. Resolvendo o sistema encontra-se a
equação x = 7y - 11 que, substituindo em (2) encontra-se y2 – 3y + 2 = 0 y = 1 ou y = 2.
Assim, pode-se os centros C1=(-4,1) e C2=(3,2).
Portanto as equações serão x2 + y2 –6x – 4y -12 = 0 ou x2 + y2 +8x – 2y - 3 = 0.
285. Determinar a equação da reta cuja distância à origem é igual a 2 e que é
tangente à circunferência x2 + y2 = 10x.
Solução:
286. Escrever a equação da circunferênciaque passa pelos pontos A=(-1, 5), B=(0, -
2), e cujo raio é igual a 5.
Solução: Tomando o ponto C=(x,y) como centro da circunferência pedida, então
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)2(021425)2()0(
)1(0110225)5()1(
2222
2222
yyxyx
yxyxyx
. Resolvendo o sistema encontra-se a
equação x = 7y - 11 que, substituindo em (2) encontra-se y2 – 3y + 2 = 0 y = 1 ou y = 2.
Assim, pode-se os centros C1=(-4,1) e C2=(3,2).
Portanto as equações serão x2 + y2 –6x – 4y -12 = 0 ou x2 + y2 +8x – 2y - 3 = 0.
287. Determinar a equação da reta cuja distância à origem é igual a 2 e que é
tangente à circunferência x2 + y2 = 10x.
Solução: A circunferência de centro em O=(0,0) e raio 2 é o lugar geométrico de todos os
pontos que distam duas unidades de O. Assim, a reta r pedida deverá, ao mesmo tempo,
tangenciar a circunferência x2 + y2 = 4 e x2 + y2 – 10x = 0. Pela figura, observa-se que a reta
paralela a r, passando por O, (Fazer Figura)
As retas serão 3x + 4y + 10 = 0 e 3x –4y + 10 = 0
288. Para que valor real de k a equação (x – 1) 2 + (y – 2) 2 = k – 1 representa uma
circunferência que passa pela origem do sistema cartesiano?
Solução: Se a circunferência passa na origem do sistema cartesiano, então, (0 – 1) 2 + (0 – 2)
2 = 1 1 + 4 = k – 1 k = 6.
289. Determine o maior valor de r de forma que as circunferências (x – 1) 2 + (y – 1) 2
= 1 e (x- 3) 2 + (y – 3) 2 = r2 tenham um único ponto de intersecção.
Solução: A primeira circunferência possui centro em A=(1,1) e raio 1, enquanto que a
segunda possui centro em B=(3,3) e raio r. Assim, para que exista apenas um ponto de
intersecção, a distância entre os centros deverá ser igual a soma dos raios, ou seja, dAB = 1 +
r. Como dAB=
22
. Então,
r + 1=
22
r =
22
-1.
290. Determine o valor de k de modo que a reta r: y – x + k = 0 seja tangente à
circunferência x2 + y2 + 2x + 2y – 7 = 0.
Solução: y = x – k é a equação reduzida da reta que, substituindo na equação da
circunferência, gera a equação S: 2x2 – (2k – 4)x + k2 – 2k – 7 = 0. Para que a reta seja
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tangente à circunferência, a equação S deverá ter uma única raiz. Assim, = 0 (4 – 2k) 2
– 8(k2 –2k-7) = 0 -4k2 + 72 = 0 k=
.23
291. Uma circunferência de raio 2, localizada no primeiro quadrante, tangencia o
eixo x e a reta de equação r: 4x – 3y = 0. Determine a abscissa do centro dessa
circunferência.
Solução: Sendo a circunferência tangente ao eixo dos x e à reta, seu centro será C=(x, 2) e a
distância entre o centro e a reta será igual ao raio, ou seja, dCr = 2
10642
916
64
x
x
4x – 6 = 10 x = 4 ou 4x – 6 = -10 x = -1. Como a circunferência está no primeiro
quadrante, o valor da abscissa é x = 4.,
292. Determine o comprimento da corda que a reta r: 2x – y = 0 determina na
circunferência de centro em C=(2,0) e raio R=2.
Solução: A reta r: y = 2x, deverá cortar a circunferência em dois pontos. Como o centro da
circunferência é o ponto C=(2,0) e o raio é R=2, um dos pontos é a origem O= (0,0). O outro
deverá ser um ponto P=(x, 2x) tal que dPC = 2
.
5
8
5
4
0452)2()2( 222 yexxxxx
Logo, o comprimento da corda será dOP =
.
5
54
25
64
25
16
293. Em um sistema de coordenadas cartesianas retangulares, considera-se a
circunferência de centro sobre a reta x – y + 3 = 0 e que passa pelos pontos A=(-2,4)
e B=(1,7). Determine o comprimento da corda que a bissetriz dos quadrantes
ímpares determina sobre a circunferência.
Solução: Sendo C=(x, x+3), o centro da circunferência, então dCA = dCB, ou seja,
).4,1(1)4()1()1()2( 2222 Cxxxxx
Assim, o raio da circunferência será
R=3.
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A bissetriz dos quadrantes ímpares é a reta y=x. Calculando a intersecção entre a reta e a
circunferência (x-1) 2 + (y-4) 2 =9, encontram-se os pontos A=(1,1) e B=(4,4). Portanto, o
comprimento da corda será dAB =
.23
294. Sabendo que o ponto P=(2,1) é o ponto médio de uma corda AB da
circunferência (x – 1)2 + y2 = 4, então determine a equação da reta s que passa por A
e B.
Solução: A circunferência possui centro no ponto C=(1,0). A reta r, que passa por C e por
P, será perpendicular à reta s que passa por A e B. Assim, calculando o coeficiente angular
da reta r tem-se:
1
12
01
r
m
. Assim, ms=-1. Logo, utilizando o ponto P=(2,1), a equação da reta será r: y =
-x + 3.
295. Prove que a equação da tangente à circunferência x2 + y2 =r2 , no ponto P=(a,b),
é r: ax + by – r2 = 0.
Solução: O centro da circunferência é o ponto O=(0,0). Assim, a reta s que passa por O e P
terá coeficiente angular
.
0
0
a
b
a
b
m
s
Logo, a reta tangente à circunferência em P será
perpendicular à s e, portanto, terá coeficiente angular
.
b
a
m
r
Então, a equação da reta r
será
.)( 2222 babyaxaaxbbyax
b
a
by
Como P pertence à circunferência,
então a2 + b2 = r2 . Portanto, a equação da tangente será r: ax + by – r2 .
296. Determine o centro e o raio da circunferência C:
sen52
cos523
y
x
.
Solução: Para =0o e = 180o encontra-se os pontos A=(-3+
52
, 0) e B=(-3-
52
, 0), que
são simétricos em relação ao centro da circunferência. Assim, o centro será o ponto médio de
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A e B. Logo,
).0,3(
2
00
,
2
523523
2
BA
C
O raio poderá ser calculado por
meio do cáculo da distância entre C e A, ou seja, R=dCA=
.52
297. Determine a equação da circunferência tangente ao eixo dos x na origem e que
passa pelo ponto P=(3,4).
Solução: Nestas condições, o centro da circunferência terá que ser um ponto C=(0,y).
Assim, como os pontos P=(3,4) e O=(0,0) pertencem à circunferência, então dCO = dCP
8
25
)0()00()4()30( 2222 yyy
. Assim, a equação da circunferência será
64
625
)
8
25
( 22 yx
.
298. Mostre que
sen
cos
ry
rx
são equações paramétricas da circunferência x2 + y2 = r2
.
Solução: Considerando a circunferência x2 +y2 = r2 e P=(x,y) pertencendo à circunferência, e
sendo o ângulo que o raio r(vetor OP de módulo r) faz com o sentido positivo do eixo x,
tem-se as seguintes relações:
OPprojy
OPprojx
j
i
onde
sen
cos
ry
rx . Quando varia de 0 a 2 radianos, tanto x como y assumem valores no
intervalo [-r, +r]. Portanto, pode-se tomar como parâmetro e as equações paramétricas da
circunferência de raio r e centro na origem serão:
sen
cos
ry
rx
para 0 2.
299. Obtenha as equações paramétricas da circunferência x2 + y2 = 25.
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Solução: A circunferência possui centro C=(0,0) e raio R=5. Assim, as equações
paramétricas serão:
sen5
cos5
y
x
para 0 2.
300. Obter as equações paramétricas da circunferência (x-a) 2 + (y-b)2 = R2 .
Solução: Sendo (x – a) 2 + (y – b) 2 = R2, então,
.11
)()(
22
2
2
2
2
R
by
R
ax
R
bx
R
ax
Associando a identidade trigonométrica cos2 + sen2 =1, tem-se que
cossen
coscos
Rby
R
bx
Rax
R
ax
para 0 2.
301. Obtenha as equações paramétricas da circunferência x2 + y2 – 4x – 2y – 4 = 0.
Solução: Sendo C=(2,1) o centro da circunferência e R=3 o seu raio, as equações
paramétricas serão:
sen31
cos32
y
x
para 0 2.
302. Obtenha as equações paramétricas da circunferência x2 + y2 – 6x + 10y + 9 = 0.
Solução: Sendo C=(3,-5) o centro da circunferência e R=5 o seu raio, as equações
paramétricas serão:
sen55
cos53
y
x
para 0 2.
303. Determine a equação geral da circunferência que possui, como equações
paramétricas, as equações
.
sen
cos
y
x
para 0 2..
Solução: Estas são as equações paramétricas de uma circunferência de centro na origem
O=(0,0) e raio r=1. Assim, a equação geral será: (x – 0) 2 + (y – 0) 2 = 1 x2 + y2 = 1.
304. Determine a equação geral da circunferência que possui, como equações
paramétricas, as equações
sen22
cos21
y
x
para 0 2.
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Solução: Estas são as equações paramétricas de uma circunferência de centro em C=(-1,2) e
raio R=2. Assim, a equação geral da circunferência será: (x+1) 2 + (y – 2) 2 = 4 x2 + 2x + 1
+ y2 –4y + 4 = 4 x2 + y2 + 2x – 4y + 1= 0.
305. Determine a equação geral da circunferência que possui, como equações
paramétricas, as equações
sen22
cos23
y
x
para 0 2.
Solução: Estas são as equações paramétricas de uma circunferência de centro em C=(3,-2) e
raio R=
2
. Assim, a equação geral da circunferência será: (x - 3) 2 + (y + 2) 2 = 2 x2 - 6x +
9 + y2 + 4y + 4 = 2 x2 + y2 - 6x + 4y + 11= 0.
306. Determinar o valor de k de modo que a circunferência de equação x2 + y2 – 6x +
10y + 9 = 0 e a reta r: y = kx + 1 tenham dois pontos comuns.
Solução: Resolvendo o sistema
1
0910622
kxy
yxyx
encontra-se a equação (k2 +1)x2 + 6(2x
– 1)x + 20 = 0, que deverá possuir duas raízes para que a reta r seja secante à
circunferência. Assim, > 0, ou seja, 64k2 – 144k – 44 >0. Logo,
8
379
k
ou
8
379
k
.
307. Determinar a posição da reta r: x – y – 2 = 0 em relação à circunferência de
equação x2 + y2 – 4x – 8y + 19 = 0.
Solução: Resolvendo o sistema
02
0198422
yx
yxyx
, encontra-se a equação 2x2 – 16x + 39
= 0, cujo discriminante é = -5 < 0. Logo, a reta é externa à circunferência.
308. Determine a posição da reta r: x – y + 3 = 0 em relação à circunferência de
equação x2 + y2 – 4x – 8y + 19 = 0.
Solução: Resolvendo o sistema
03
0198422
yx
yxyx
, encontra-se a equação x2 – 3x + 2 =
0, que possui como raízes x = 1 ou x = 2. Logo, os pontos A=(1,4) e B=(2,5) são as
intersecções entre a reta e a circunferência. Portanto, a reta é secante à circunferência.
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309. Determinar a posição da reta r: x – 2y + 1 = 0 em relação à circunferência de
equação x2 + y2 – 4x – 8y + 15 = 0.
Solução: Resolvendo o sistema
012
0158422
yx
yxyx
, encontra-se a equação y2 – 4y + 4 =
0, que possui como raiz y = 2. Logo, o ponto A=(3,2) será a única intersecção entre a reta e a
circunferência. Portanto, a reta é tangente à circunferência.
310. Determinar a equação da circunferência de centro em C=(-1,-2) e tangente à
reta r: x + 2y – 5 = 0.
Solução: Sendo a circunferência tangente à reta, então, R = dCr, ou seja,
.52
5
10
21
5)2(21
22
R
Logo, a equação da circunferência será: (x + 1) 2 + (y + 2) 2 = 20, ou seja, x2 + y2 + 2x + 4y –
15 = 0.
311. Dada a circunferência x2 + y2 = 25, determine a equação das retas tangentes
conduzidas pelo ponto P=(25/4, 0).
Solução: A circunferência possui centro O=(0,0) e raio R=5. Tomando-se os pontos O, P e o
ponto Q de tangência da reta decrescente com a circunferência, determina-se um triângulo
retângulo OPQ. Por Pitágoras, verifica-se que o segmento QP possui medida 15/4. Assim,
o coeficiente angular do segmento OQ será a tangente do ângulo que o segmento faz com o
sentido positivo do eixo x, ou seja, m = tg = 3/4. Logo, a reta que passa por Q e P, que é
perpendicular ao segmento OQ, terá coeficiente angular –4/3. Portanto, a equação da reta
que passa por Q e P será 3y + 4x – 25 = 0.
Também haverá uma reta crescente, tangente à circunferência e passando por P. Esta reta
terá coeficiente angular 4/3, e sua equação será 4x – 3y – 25 = 0.
Elipse
312. Construir uma definição para as cônicas:
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Solução: Seja uma curva contida em um plano . Essa curva será uma cônica se, para
todo ponto P de , a razão entre as distâncias de P até o ponto F e de P até a reta r for
constante.
Ou seja,
cônicaumaée
rPd
FPd
),(
),(
O ponto F chama-se foco, a reta r chama-se diretriz e a razão e chama-se excentricidade da
cônica.
Uma cônica será caracterizada pela sua excentricidade:
e < 1, tem-se uma elipse;
e = 1, tem-se uma parábola;
e > 1, tem-se uma hipérbole.
313. Construir uma definição para elipse:
Solução: Supondo que 2c seja a distância que separa dois pontos fixos F1 e F2 de um plano
e que a seja um número real tal que a > c, define-se como elipse o conjunto dos pontos P do
plano que satisfazem a condição:
d(P, F1) + d(P,F2) = 2a
Os elementos da elipse serão denominados por:
C: centro
F1 e F2 : focos
2c : distância focal
V1 e V2 : vértices
V1V2 : eixo maior
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2a : medida do eixo maior
AB : eixo menor
2b : medida do eixo menor
314.
315. Determinar a equação da elipse de centro na origem do sistema cartesiano e
eixo maior no eixo dos x.
Solução: Conforme pode-se observar na figura:
C=(0,0), F1=(-c,0), F2=(c,0), V1=(-a,0) e V2=(a,0).
Assim, para um ponto P=(x,y), P está na elipse se, e somente se:
d(P,F1) + d(P,F2) = 2a
2222222222 )(2)(2)()( ycxaycxaycxycx
.2)(442 222222222 yccxxycxaayccxx
Isolando o radical e novamente elevando ao quadrado tem-se:
).()(22
2)2(44)(444)(4
2222222222242222222
2224222222
2
22222
caayaxcaxccxaayacacxaxa
xccxaayccxxacxaycxacxaycxa
Dividindo por a2(a2 - c2), tem-se:
.1
22
2
2
2
ca
y
a
x
Por Pitágoras, observa-se na elipse que: a2 = b2 + c2 b2 = a2 – c2. Assim,
.1
2
2
2
2
b
y
a
x
316. Obtenha a equação da elipse de focos F1=(-1,0) e F2=(1,0) e eixo maior 2a= 4.
Solução: Como a = 2 a2 = 4 e a distância focal 2c = 2 c = 1, b2 = 22 – 12 b2=3.
Assim, a equação da elipse será:
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.1
34
22
yx
317. Determinar a equação da elipse de centro na origem do sistema cartesiano e
eixo maior no eixo dos y.
Solução: Conforme pode-se observar na figura:
C=(0,0), F1=(0,-c), F2=(0,c), V1=(0,-a) e V2=(0,a).
Assim, para um ponto P=(x,y), P está na elipse se, e somente se d(P,F1) + d(P,F2) = 2a.
Logo, a equação da elipse será:
.11
2
2
2
2
2
2
22
2
a
y
b
x
a
y
ca
x
318. Obtenha a equação da elipse de focos F1=(0,-1) e F2=(0,1) e eixo maior 2a= 4.
Solução: Como a = 2 a2 = 4 e a distância focal 2c = 2 c = 1, b2 = 22 – 12 b2=3.
Assim, a equação da elipse será:
.1
43
22
yx
319. Obter a equação da elipse de focos F1=(3,0) e F2=(-3,0) e que passa pelo ponto
A=(5,0).
Solução: Como o ponto A é um vértice da elipse e C=(0,0), então a=5, c=3 e, então, b=4.
Logo, a equação será:
.1
1625
22
yx
320. Dar a equação da elipse de focos F1=(2,0) e F2=(-2,0) e eixo maior igual a 6.
Solução: Sendo 2a=6, então, a = 3. Como c=2, então, b2 = a2 – c2 b2 = 5. Assim, a equação
será:
.1
59
22
yx
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321. Dar a equação da elipse de centro na origem e que intercepta o eixo dos x nos
pontos A=(10,0) e A’=(-10,0), sendo um dos seus focos o ponto F=(8,0).
Solução: Os pontos A e A’ serão os vértices da elipse. Assim, como um dos focos é o ponto
F=(8,0), pode-se deduzir que a=10 e b=6. Assim, a equação da elipse será:
.1
36100
22
yx
322. Dar a equação da elipse de focos F1=(1,0) e F2=(-1,0) e que passa pelo ponto
B=(0,2).
Solução: Nestas condições, conclui-se que c=1 e b=2. Logo, a2 = b2 + c2 a2 = 5. Assim, a
equação da elipse será:
.1
45
22
yx
323. Dar a equação da elipse de focos F1=(0,5) e F2=(0,-5) e que passa pelo ponto
A=(0,13).
Solução: O ponto A será um dos vértices da elipse, cujo eixo maior está no eixo y. Logo, a=
13 e c=5. Portanto, b2 = 144. Assim, a equação da elipse será:
.1
169144
22
yx
324. Dar a equação da elipse de focos F1=(12,0) e F2=(-12,0) e eixo menor igual a 10.
Solução: Como o eixo menor possui medida 10, então 2b = 10 b = 5. Sendo c = 12, logo
a2 = b2 + c2 a2 = 169. Assim, a equação da elipse será:
.1
25169
22
yx
325. Dar a equação da elipse de focos F1=(0,3) e F2=(0,-3) e que passa pelo ponto
B=(2,0).
Solução: Nestas condições, c = 3 e b = 2. Portanto, a2 = b2 + c2 a2 = 13. Assim, a equação
da elipse será:
.1
134
22
yx
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326. Dar a equação da elipse que intercepta os eixos nos pontos (5,0), (-5,0), (0,3) e
(0,-3), sabendo que o eixo maior está no eixo dos x.
Solução: Nestas condições, como o eixo maior está no eixo dos x, a parábola terá como
vértices os pontos (5,0) e (-5,0). Logo, a = 5 e, como o eixo menor mede 6, então b = 3.
Assim, a equação da elipse será:
.1
925
22
yx
327. Dar a equação da elipse que intercepta os eixos nos pontos (2,0), (-2,0), (0,4) e
(0,-4), sabendo que o eixo menor está no eixo dos x.
Solução: Nestas condições, como o eixo maior está no eixo dos y, a parábola terá como
vértices os pontos (04) e (0,-4). Logo, a = 4 e, como o eixo menor mede 4, então b = 2.
Assim, a equação da elipse será:
.1
164
22
yx
328. Determinar a equação da elipse de centro em C=(x0, y0), com o eixo maior
paralelo ao eixo dos x.
Solução: Seja P=(x,y) um ponto qualquer de uma elipse cujo centro é o ponto C=(x0, y0). As
coordenadas dos focos, sendo c a distância entre um foco e o centro, serão:
F1=(x0 – c, y0) e F2 = (x0 + c, y0)
Como, por definição, d(P, F1) + d(P, F2) = 2a, então:
ayycxxyycxx 2][)]([][)]([ 2
0
2
0
2
0
2
0
.
No desenvolvimento desta igualdade encontra-se a equação:
1
)()(
2
2
0
2
2
0
b
yy
a
xx
.
329. Determinar a equação da elipse de centro em C=(x0, y0), com o eixo maior
paralelo ao eixo dos y.
Solução: Seja P=(x,y) um ponto qualquer de uma elipse cujo centro é o ponto C=(x0, y0). As
coordenadas dos focos, sendo c a distância entre um foco e o centro, serão:
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F1=(x0 , y0 - c) e F2 = (x0 , y0 + c)
Como, por definição, d(P, F1) + d(P, F2) = 2a, então, procedendo de modo análogo ao
problema anterior, encontra-se a equação:
1
)()(
2
2
0
2
2
0
a
yy
b
xx
.
330. Determinar as coordenadas do centro da elipse, bem como as medidas dos
eixos maior e menor, sendo sua equação
.1
9
)2(
36
)5( 22
yx
Solução: Como x – x0 = x + 5 e y - y0 = y – 2, pode-se afirmar que C = (-5, 2).
Já que a2 > b2, então: a2 = 36 a = 6 e b2 = 9 b = 3. Assim, o eixo maior (2a) = 12 e o eixo
menor (2b) = 6.
331. Determinar as coordenadas do centro da elipse, bem como as medidas dos
eixos maior e menor, sendo sua equação
.1
49
)7(
81
)3( 22
yx
Solução: Como x – x0 = x - 3 e y - y0 = y – 7, pode-se afirmar que C = (3, 7).
Já que a2 > b2, então: a2 = 81 a = 9 e b2 = 49 b = 7. Assim, o eixo maior (2a) = 18 e o
eixo menor (2b) = 14.
332. Determinar as coordenadas do centro da elipse, bem como as medidas dos
eixos maior e menor, sendo sua equação
.1
25
)4(
4
)1( 22
yx
Solução: Como x – x0 = x + 1 e y - y0 = y +4, pode-se afirmar que C = (-1,-4).
Já que a2 > b2, então: a2 = 25 a = 5 e b2 = 4 b = 2. Assim, o eixo maior (2a) = 10 e o eixo
menor (2b) = 4.
333. Determinar as coordenadas do centro da elipse, bem como as medidas dos
eixos maior e menor, sendo sua equação 9(x-3)2 + 8(y-7)2 = 72.
Solução: Dividindo-se toda a equação por 72, encontra-se a igualdade
.1
9
)7(
8
)3( 22
yx
Como x – x0 = x - 3 e y - y0 = y – 7, pode-se afirmar que C = (3,7).
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Já que a2 > b2, então: a2 =9 a = 3 e b2 =8 b =
22
. Assim, o eixo maior (2a) = 6 e o eixo
menor (2b) =
24
.
334. Determinar as coordenadas do centro da elipse, bem como as medidas dos
eixos maior e menor, sendo sua equação 3x2 + 4y2 –6x – 16y + 7=0.
Solução: 3x2 + 4y2 –6x – 16y + 7=0 (3x2 – 6x)+ (4y2 – 16y) = -7 3(x2 – 2x)+ 4(y2 –
4y) = -7
3(x2 – 2x + 1)+ 4(y2 – 4y + 4) = -7 + 3.1 + 4.4 3(x – 1) 2+ 4(y – 2) 2 = 12
.1
3
)2(
4
)1( 22
yx
Como x – x0 = x - 1 e y - y0 = y – 2, pode-se afirmar que C = (1,2).
Já que a2 > b2, então: a2 =4 a = 2 e b2 =3 b =
3
. Assim, o eixo maior (2a) = 4 e o eixo
menor (2b) =
32
.
335. Determinar a equação da elipse de centro C=(3,2) e tangente aos eixos
coordenados, sabendo que os eixos de simetria são paralelos aos eixos x e y.
Solução: Nestas condições, observa-se que a = 3 e b = 2. Logo, a equação da elipse será:
.1
4
)2(
9
)3( 22
yx
336. Determinar a equação da elipse de centro C=(2,-1) e tangente aos eixos
coordenados, sabendo que os eixos de simetria são paralelos aos eixos x e y.
Solução: Nestas condições, observa-se que a = 2 e b = 1. Logo, a equação da elipse será:
.1
1
)1(
4
)2( 22
yx
337. Determinar a equação da elipse de centro C=(7,6), eixomaior paralelo ao eixo
dos x e de medida 10 e eixo menor de medida 6:
Solução: Nestas condições, tem-se: 2a = 10 a = 5 e 2b = 6 b = 3. Logo, a equação da
elipse será:
.1
9
)6(
25
)7( 22
yx
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338. Determinar a equação da elipse de centro C=(9,-3), eixo maior paralelo ao eixo
dos x e de medida 16 e eixo menor de medida 4:
Solução: Nestas condições, tem-se: 2a = 16 a = 8 e 2b = 4 b = 2. Logo, a equação da
elipse será:
.1
4
)3(
64
)9( 22
yx
339. Determinar a equação da elipse de centro C=(5,0), eixo maior paralelo ao eixo
dos y e de medida 12 e eixo menor de medida 10:
Solução: Nestas condições, tem-se: 2a = 12 a = 6 e 2b = 10 b = 5. Logo, a equação da
elipse será:
.1
3625
)5( 22
yx
340. Determinar a equação da elipse de centro C=(0,-1), eixo maior paralelo ao eixo
dos y e de medida 6 e eixo menor de medida 4:
Solução: Nestas condições, tem-se: 2a = 6 a = 3 e 2b = 4 b = 2. Logo, a equação da
elipse será:
.1
9
)1(
4
22
yx
341. Determinar a excentricidade da elipse de equação 2x2 + y2 = 2.
Solução: Dividindo a igualdade por 2, encontra-se a seguinte equação
.1
21
22
yx
Esta elipse terá centro em C=(0,0) e a2 = 2 a =
2
e b2 = 1 b = 1. Assim, como c2 = a2 –
b2 c = 1, a excentricidade da elipse será
.
2
2
2
1
ee
a
c
e
342. Determinar a excentricidade da elipse de equação 3x2 + 4y2 = 12.
Solução: Dividindo a igualdade por 12, encontra-se a seguinte equação
.1
34
22
yx
Esta elipse terá centro em C=(0,0) e a2 = 4 a = 2 e b2 = 3 b =
3
. Assim, como c2 = a2 –
b2 c = 1, a excentricidade da elipse será
.
2
1
e
a
c
e
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343. Determinar a excentricidade da elipse de equação 5x2 + 9y2 – 30x + 18y + 9 = 0.
Solução: 5x2 + 9y2 –30x + 18y + 9=0 (5x2 - 30x)+ (9y2 + 18y) = -9 5(x2 – 6x)+ 9(y2 +
2y) = -9
5(x2 – 6x + 9)+ 9(y2 + 2y + 1) = -9 + 5.9 + 9.1 5(x – 3) 2+ 9(y +1) 2 = 45
.1
5
)1(
9
)3( 22
yx
Como x – x0 = x - 3 e y - y0 = y + 1, pode-se afirmar que C = (3,-1).
Já que a2 > b2, então: a2 =9 a = 3 e b2 =5 b =
5
. Assim, como c2 = a2 – b2 c = 2, a
excentricidade da elipse será
.
3
2
e
a
c
e
344. Determinar as coordenadas do centro, os semi-eixos e os focos da elipse de
equação 9x2 + 16y2 – 36x + 96y + 36 = 0.
Solução: 9x2+ 16y2 –36x+96y +36=0 (9x2 - 36x)+ (16y2+96y)=-36 9(x2 –
4x)+16(y2+6y) = -36
9(x2 – 4x +4)+16(y2 + 6y +9) = -36 + 9.4 +16.9 9(x – 2) 2+ 16(y +3) 2 =
144
.1
9
)3(
16
)2( 22
yx
Como x – x0 = x - 2 e y - y0 = y + 3, pode-se afirmar que C = (2,-3).
Já que a2 > b2, então: a2 =16 a = 4 2a = 8, b2 =9 b =3 2b = 6 e, por conseqüência, c
=
7
. Assim, F1 = (2+
7
, -3) e F2 = (2-
7
, -3).
345. Determinar as coordenadas do centro, os semi-eixos e os focos da elipse de
equação 4x2 + 9y2 – 8x - 36y + 4 = 0.
Solução: 4x2+ 9y2 –8x- 36y +4=0 (4x2 - 8x)+ (9y2-36y)=-4 4(x2 – 2x)+9(y2- 4y) = -4
4(x2 – 2x +1)+9(y2 - 4y +4) = -4 + 4.1 +9.4 4(x – 1) 2+ 9(y -2) 2 = 36
.1
4
)2(
9
)1( 22
yx
Como x – x0 = x - 1 e y - y0 = y -2, pode-se afirmar que C = (1,2).
Já que a2 > b2, então: a2 =9 a = 3 2a = 6, b2 =4 b =2 2b = 4 e, por conseqüência, c
=
5
. Assim, F1 = (1+
5
, 2) e F2 = (2-
5
,2).
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346. Determinar as coordenadas do centro, os semi-eixos e os focos da elipse de
equação 4x2 + y2 + 24x - 6y + 29 = 0.
Solução: De forma análoga ao problema anterior, encontra-se C=(-3,3), a = 4, b = 2,
F1 = (-3, 3+2
3
) e F2 = (-3, 3 - 2
3
).
347. Dada a elipse de equação
1
36
)3(
100
)1( 22
yx
, determinar as coordenadas do
centro, dos vértices e dos focos.
Solução: Como x – x0 = x - 1 e y - y0 = y - 3, pode-se afirmar que C = (1,3).
Sabe-se que a2 > b2, então: a2 =100 a =10 e b2 =36 b =6. Assim, como c2 = a2 – b2 c =
8. Como o eixo maior da elipse é paralelo ao eixo dos x, então as coordenadas dos vértices
serão:
V1 = (x0 – a, y0) V1 =(1-10, 3) = (-9, 3).
V2 = (x0 + a, y0) V1 =(1+10, 3) = (11, 3).
Pelo mesmo motivo, as coordenadas dos focos serão:
F1 = (x0 – c, y0) V1 =(1-8, 3) = (-7, 3).
F2 = (x0 + c, y0) V1 =(1+8, 3) = (9, 3).
348. Dada a elipse de equação
1
100
)3(
36
)1( 22
yx
, determinar as coordenadas do
centro, dos vértices e dos focos.
Solução: Como x – x0 = x - 1 e y - y0 = y - 3, pode-se afirmar que C = (1,3).
Sabe-se que a2 > b2, então: a2 =100 a =10 e b2 =36 b =6. Assim, como c2 = a2 – b2 c =
8. Como o eixo maior da elipse é paralelo ao eixo dos y, então as coordenadas dos vértices
serão:
V1 = (x0 , y0 -a) V1 =(1, 3-10) = (1,-7).
V2 = (x0 , y0+a) V1 =(1,3+10) = (1,13).
Pelo mesmo motivo, as coordenadas dos focos serão:
F1 = (x0 , y0 – c) V1 =(1, 3-8) = (1,-5).
F2 = (x0 , y0v+c) V1 =(1, 3+8) = (1,11).
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349. Dada a elipse de equação
1
3
)5(
4
22
yx
, determinar as coordenadas do centro,
dos vértices e dos focos.
Solução: Como x – x0 = x - 0 e y - y0 = y - 5, pode-se afirmar que C = (0,5).
Sabe-se que a2 > b2, então: a2 =4 a =2 e b2 =3 b =
3
. Assim, como c2 = a2 – b2 c = 1.
Como o eixo maior da elipse é paralelo ao eixo dos x, então as coordenadas dos vértices
serão:
V1 = (x0 – a, y0) V1 =(0-2, 5) = (-2, 5).
V2 = (x0 + a, y0) V1 =(0+2, 5) = (2, 5).
Pelo mesmo motivo, as coordenadas dos focos serão:
F1 = (x0 – c, y0) V1 =(0 -1, 5) = (-1, 5).
F2 = (x0 + c, y0) V1 =(0+1, 5) = (1, 5).
350. Dada a elipse de equação
1
31
)8( 22
yx
, determinar as coordenadas do centro,
dos vértices e dos focos.
Solução: Como x – x0 = x - 8 e y - y0 = y - 0, pode-se afirmar que C = (8,0).
Sabe-se que a2 > b2, então: a2 =3 a =
3
e b2 =1 b =1. Assim, como c2 = a2 – b2 c =
2
.
Como o eixo maior da elipse é paralelo ao eixo dos y, então as coordenadas dos vértices
serão:
V1 = (x0 , y0 -a) V1 =(8, 0 -
3
) = (8 , -
3
).
V2 = (x0 , y0+a) V1 =(8,0+
3
) = (8,
3
).
Pelo mesmo motivo, as coordenadas dos focos serão:
F1 = (x0 , y0 – c) V1 =(8, 0 -
2
) = (8,-
2
).
F2 = (x0 , y0v+c) V1 =(8, 0+
2
) = (8,
2
).
351. Escrever a equação da elipse que possui centro na origem, um dos focos é o
ponto (0,3) e a medida do semi-eixo maior é igual a 5.
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Solução: Na elipse em questão, o eixo maior está contido no eixo dos y. Assim, seus vértices
terão coordenadas (0,5) e (0, - 5), e os focos terão coordenadas (0,3) e (0, - 3). Logo, a = 5, c
= 3 e b2 = a2 – c2 = 25 – 9 = 16. Assim, a equação da elipse será:
1
2516
22
yx
352. Escrever a equação da elipse cujo centro é o ponto C=(2,3), um dos focos é o
ponto (6,3) e um vértice é o ponto (7,3).
Solução: Na elipse em questão, o eixo maior é paralelo ao eixo dos x. Pelas coordenadas
dadas, observa-seque a = 5, c = 4 e b2 = a2 – c2 = 25 – 16 = 9. Assim, a equação da elipse
será:
1
16
)3(
25
)2( 22
yx
353. Determine a equação da elipse com centro em C=(3,1), um vértice em (3, -2) e
Solução: Na elipse em questão, o eixo maior é paralelo ao eixo dos y. Como a excentricidade
é 1/3, então a = 3, c = 1 e b2 = a2 – c2 = 9 – 1 = 8. Assim, a equação da elipse será:
1
9
)1(
8
)3( 22
yx
354. Determine a equação da elipse de centro em (1,2) e um foco em (6,2), sendo
(4,6) um de seus pontos.
Solução: Na elipse em questão, o eixo maior é paralelo ao eixo dos x. Assim, o segundo foco
terá coordenadas (-4, 2). Pela definição de elipse, d(P,F1) + d(P,F2) = 2a, logo a =
53
. Como
c = 5, b2 = a2 – c2 = 45 - 25 = 20. Assim, a equação da elipse será:
1
20
)2(
45
)1( 22
yx
355. Determine a equação da elipse que possui centro na origem, eixo maior sobre o
eixo dos x e passa pelos pontos (4,3) e (6,2).
Solução: Substituindo-se os pontos na equação reduzida da elipse, encontra-se as seguintes
equações:
.
3
1
e
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(1)
1
916
22
ba
(2)
1
436
22
ba
Resolvendo o sistema, encontra-se a2 = 52 e b2 = 13. Assim, a equação da elipse será:
1
1352
22
yx
.
356. Determine as coordenadas dos pontos em que a reta x – 1 = 0 encontra a elipse:
1
94
22
yx
.
Solução: Substituindo x = 1 na equação da elipse, encontra-se y =
2
33
. Assim, as
coordenadas serão
.
2
33
,1
2
33
,1
e
357. Determinar a equação da elipse de centro na origem, focos no eixo das
abscissas, e que passa pelos pontos A=(4,-2) e B=(-2,-3).
Solução: Substituindo-se os pontos na equação reduzida da elipse, encontra-se as seguintes
equações:
(1)
1
416
22
ba
(2)
1
94
22
ba
Resolvendo o sistema, encontra-se a2 = 128/5 e b2 = 32/3. Assim, a equação da elipse será:
128125 22 yx
.
358. Determinar a equação da elipse de centro na origem e focos no eixo das
abscissas, sabendo que P=
)2,52(
é um ponto da elipse, e seu eixo menor vale 6.
Solução: Sendo 2b = 6, então, b = 3 b2 = 9. Substituindo o ponto dado e o valor de b2 na
equação reduzida da elipse encontra-se a seguinte igualdade:
.361
9
420 2
2
a
a
Assim, a equação da elipse será
.1
936
22
yx
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359. Determinar a equação da elipse de centro na origem e focos no eixo das
abscissas, sabendo que P=
)
3
5
,2(
é um ponto da elipse, e a sua excentricidade é
e=2/3.
Solução: Sendo a excentricidade
3
2
a
c
e
, então a2 = 9 e c2 = 5. Logo, b2 = 5. Assim, a
equação da elipse será
.1
59
22
yx
360. Determinar a equação da elipse de centro na origem e focos no eixo das
abscissas, sabendo que P=
)1,15(
é um ponto da elipse, e a distância entre seus
focos é 2c = 8.
Solução: Sendo 2c = 8, então, c2 = 16. Assim, a2 = b2 + c2 a2 = b2 + 16. Fazendo a
substituição na equação reduzida da elipse, encontra-se a igualdade
.2041
1
16
15
1
115 22
2222
aeb
bbba
Assim, a equação da elipse será
1
420
22
yx
.
361. Determinar a equação da elipse cuja medida do eixo maior é 26 e os focos são
os pontos F1=(-10,0) e F2 = (14,0).
Solução: Sendo 2a = 26 a = 13. Como 2c = 24 c = 12. Assim, o centro da elipse estará
no ponro C=(2,0) e b2 = a2 – c2 b2 = 25. Logo, a equação da elipse será:
1
25169
)2( 22
yx
Hipérbole
362. Construir uma definição para hipérbole:
Solução: Supondo que 2c seja a distância que separa dois pontos fixos F1 e F2 de um plano
e que a seja um número real tal que a < c, define-se como hipérbole o conjunto dos pontos P
do plano que satisfazem a condição:
| d(P, F1) - d(P,F2)| = 2a
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Os elementos da hipérbole serão denominados por:
C: centro
F1 e F2 : focos
2c : distância focal
V1 e V2 : vértices
V1V2 : eixo real
2a : medida do eixo real
AB : eixo conjugado
2b : medida do eixo conjugado
363. Determinar a equação da hipérbole de centro na origem do sistema cartesiano
e eixo real no eixo dos x.
Solução: Conforme pode-se observar na figura:
C=(0,0), F1=(-c,0), F2=(c,0), V1=(-a,0) e V2=(a,0).
Assim, para um ponto P=(x,y), P está na hipérbole se, e somente se:
|d(P,F1) - d(P,F2)| = 2a
2222222222 )(2)(2)()( ycxaycxaycxycx
.2)(442 222222222 yccxxycxaayccxx
Isolando o radical e novamente elevando ao quadrado tem-se:
).()(22
2)2()(44)(4
2222222222242222222
2224222222
2
22222
caayaxcaxccxaayacacxaxa
xccxaayccxxacxaycxacxaycxa
Dividindo por a2(a2 - c2), tem-se:
.1
22
2
2
2
ca
y
a
x
Por Pitágoras, observa-se na hipérbole que: c2 = a2 + b2 - b2 = a2 – c2.
Assim,a equação reduzida da hipérbole será
.1
2
2
2
2
b
y
a
x
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364. Construir a equação da hipérbole de focos F1=(-5,0) e F2=(5,0) e eixo real
medindo 6.
Solução: Como 2a = 6 a = 3 e a distância focal 2c = 10 c = 5, b2 = 52 – 32 b2=16.
Assim, a equação da hipérbole será:
.1
169
22
yx
365. Determinar a equação da hipérbole de centro na origem do sistema cartesiano
e eixo real no eixo dos y.
Solução: Conforme pode-se observar na figura:
C=(0,0), F1=(0,-c), F2=(0,c), V1=(0,-a) e V2=(0,a).
Assim, para um ponto P=(x,y), P está na hipérbole se, e somente se|d(P,F1) - d(P,F2)| = 2a.
Logo, a equação da hipérbole será:
.11
2
2
2
2
2
2
22
2
b
x
a
y
a
y
ca
x
366. Construir a equação da hipérbole de focos F1=(0,-3) e F2=(0,3) e eixo real
medindo 2a= 4.
Solução: Como 2a = 4 a = 2 e a distância focal 2c = 6 c = 3, b2 = 32 – 22 b2=5.
Assim, a equação da hipérbole será:
.1
54
22
xy
367. Construir a equação da hipérbole de focos F1=(3,0) e F2=(-3,0) e que passa pelo
ponto A=(2,0).
Solução: Como o ponto A é um vértice da hipérbole e C=(0,0), então a=2, c=3 e, então, b2=5.
Logo, a equação será:
.1
54
22
yx
368. Determinar a equação da hipérbole de focos F1=(2,0) e F2=(-2,0) e eixo real igual
a 2.
Solução: Sendo 2a=2, então, a = 1. Como c=2, então, b2 = c2 – a2 b2 = 3. Assim, a equação
será:
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.1
31
22
yx
369. Determinar a equação da hipérbole de focos F1=(0,6) e F2=(0,-6) e que passa no
ponto A=(0,4).
Solução: Como o ponto A é um vértice da hipérbole e C=(0,0), então a=4, c=6 e, então,
b2=20. Logo, a equação será:
.1
2016
22
xy
370. Determinar a equação da hipérbole de centro na origem e que intercepta o eixo
dos x nos pontos A=(8,0) e A’=(-8,0), sendo um dos seus focos o ponto F=(10,0).
Solução: Os pontos A e A’ serão os vértices da hipérbole. Assim, como um dos focos é o
pontoF=(10,0), pode-se deduzir que a=8 e b=6. Assim, a equação da hipérbole será:
.1
3664
22
yx
371. Determinar a equação da hipérbole de focos F1=(12,0) e F2=(-12,0) e eixo
imaginário igual a 10.
Solução: Como o eixo imaginário possui medida 10, então 2b = 10 b = 5. Sendo c = 12,
logo a2 = c2 - b2 a2 = 119. Assim, a equação da hipérbole será:
.1
25119
22
yx
372. Determinar a equação da hipérbole de centro em C=(x0, y0), com o eixo real
paralelo ao eixo dos x.
Solução: Seja P=(x,y) um ponto qualquer de uma hipérbole cujo centro é o ponto C=(x0, y0).
As coordenadas dos focos, sendo c a distância entre um foco e o centro, serão:
F1=(x0 – c, y0) e F2 = (x0 + c, y0)
Como, por definição, |d(P, F1) - d(P, F2)| = 2a, então:
ayycxxyycxx 2][)]([][)]([ 2
0
2
0
2
0
2
0
.
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No desenvolvimento desta igualdade encontra-se a equação:
1
)()(
2
2
0
2
2
0
b
yy
a
xx
.
373. Determinar a equação da hipérbole de centro em C=(x0, y0), com o eixo real
paralelo ao eixo dos y.
Solução: Seja P=(x,y) um ponto qualquer de uma hipérbole cujo centro é o ponto C=(x0, y0).
As coordenadas dos focos, sendo c a distância entre um foco e o centro, serão:
F1=(x0 , y0 - c) e F2 = (x0 , y0 + c)
Como, por definição, |d(P, F1) - d(P, F2)| = 2a, então, procedendo de modo análogo ao
problema anterior, encontra-se a equação:
1
)()(
2
2
0
2
2
0
b
xx
a
yy
.
374. Determinar as coordenadas do centro da hipérbole, bem como as medidas dos
eixos real e imaginário, sendo sua equação
.1
9
)2(
36
)5( 22
yx
Solução: Como x – x0 = x + 5 e y - y0 = y – 2, pode-se afirmar que C = (-5, 2).
Já que o eixo real é paralelo ao eixo dos x, então: a2 = 36 a = 6 e b2 = 9 b = 3. Assim, o
eixo real (2a) = 12 e o eixo imaginário (2b) = 6.
375. Determinar as coordenadas do centro da hipérbole, bem como as medidas dos
eixos real e imaginário, sendo sua equação
.1
49
)7(
81
)3( 22
yx
Solução: Como x – x0 = x - 3 e y - y0 = y – 7, pode-se afirmar que C = (3, 7).
Já que o eixo real é paralelo ao eixo dos x, então: a2 = 81 a = 9 e b2 = 49 b = 7. Assim, o
eixo real (2a) = 18 e o eixo imaginário (2b) = 14.
376. Determinar as coordenadas do centro da hipérbole, bem como as medidas dos
eixos real e imaginário, sendo sua equação
.1
36
)7(
16
)6( 22
yy
Solução: Como x – x0 = x + 6 e y - y0 = y - 7, pode-se afirmar que C = (-6,7).
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Já que real é paralelo ao eixo dos y, então: a2 = 16 a = 4 e b2 = 36 b = 6. Assim, o eixo
real (2a) = 8 e o eixo imaginário (2b) = 12.
377. Determinar a equação da hipérbole de focos nos pontos A=(3,1) e B=(7,1), e que
passa pelo ponto P=(6,1).
Solução: O centro da hipérbole será determinado por meio do ponto médio entre os focos.
Logo, C=(5,1). Pelos dados, observa-se que a = 1 e c = 2. Assim, b2 = c2 – a2 b2 = 3.
Portanto, a equação da hipérbole será
.1
3
)1(
1
)5( 22
yx
378. Determinar as coordenadas do centro e dos eixos da hipérbole de equação
16(x-4)2 - 9(y-1)2 = 144.
Solução: Dividindo-se toda a equação por 144, encontra-se a igualdade
.1
16
)1(
9
)4( 22
yx
Como x – x0 = x - 4 e y - y0 = y – 1, pode-se afirmar que C = (4,1).
Então: a2 =9 a = 3 e b2 =16 b = 4. Assim, o eixo real (2a) = 6 e o eixo imaginário (2b) =
8.
379. Determinar as coordenadas do centro da hipérbole, bem como as medidas dos
eixos, sendo sua equação 3x2 - y2 – 12x + 4y + 13=0.
Solução: 3x2 - y2 – 12x + 4y + 13=0 (3x2 – 12x) - (y2 + 4y) = -13 3(x2 – 4x) - (y2 + 4y)
= -13
3(x2 – 4x + 4) - (y2 + 4y + 4) = -13 + 3.4 + 1.4 3(x – 2) 2 - (y + 2) 2 = 3
.1
3
)2(
1
)2( 22
yx
Como x – x0 = x - 2 e y - y0 = y + 2, pode-se afirmar que C = (2,-2).
Então: a2 =1 a = 1 e b2 =3 b =
3
. Assim, o eixo real (2a) = 2 e o eixo imaginário (2b) =
32
.
380. Calcular a excentricidade e a distância focal da hipérbole, cujos eixos, real e
imaginário, medem 6 e 8, respectivamente.
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Solução: Como o eixo real é 2a =6 a = 3. O eixo imaginário é 2b = 8 b = 4. Como, na
hipérbole, c2 = a2 + b2, então, c = 5. Logo:
Excentricidade -
3
5
a
c
e
Distância focal - 2c = 2.5 = 10.
381. Calcular a excentricidade e a medida do eixo real de uma hipérbole, na qual a
distância focal é 5 e a medida do eixo imaginário é 3.
Solução: Como o eixo imaginário é 2b =3 b = 3/2 b2 = 9/4. A distância focal é 2c = 5
c = 5/2 c2 = 25/9. Como, na hipérbole, c2 = a2 + b2, então, a = 2. Logo:
Excentricidade :
4
5
a
c
e
Distância focal : 2a = 2.2 = 4.
382. Calcular a distância focal e a medida do eixo imaginário de uma hipérbole cuja
excentricidade é 2 e a medida do eixo real é 4.
Solução: O eixo real mede 4, logo, 2a = 4 a = 2. A excentricidade é 4, logo,
.84.24 cc
a
c
Como, na hipérbole, c2 = a2 + b2, então, b =
32
. Logo:
Eixo Imaginário: 2b =
34
Distância Focal: 2c = 8.
383. Calcular as coordenadas do centro de uma hipérbole cujos focos são os pontos
A=(-4,5) e B=(2,6).
Solução: O centro da hipérbole estará no ponto médio do segmento AB. Assim,
2
11
,1
2
65,24
2
)6,2()5,4(
C
384. Calcular a medida do eixo real e a distância focal de uma hipérbole, na qual o
centro é o ponto C=(2,0), um dos vértices é o ponto P=(6,0) e o eixo imaginário
mede 4.
http://dodireitoaeducacao.blogspot.com.br 86
Solução: Em função das coordenadas do centro e de um dos vértices, é possível concluir que
a = 4. Como b = 2, pois o eixo imaginário mede 4, c2 = a2 + b2, então, c =
52
. Logo:
Eixo Real: 2a = 8
Distância Focal: 2c =
54
.
385. Calcular as coordenadas do centro e a medida do eixo real de uma hipérbole
cujos vértices estão nos pontos A=(4,9) e B=(2,5).
Solução: O centro da hipérbole estará no ponto médio do segmento AB. Assim,
7,3
2
59,24
2
)5,2()9,4(
C
.
A medida do eixo real será a distância entre os ponto A e B. Assim, 2a = dAB =
52
.
386. Determinar a equação da hipérbole de centro no ponto C=(1,8), e cujas medidas
dos eixos real e imaginário são, respectivamente, 12 e 4.
Solução: Nestas condições, é possível obter duas hipérboles. Uma com o eixo real paralelo
ao eixo dos x, ou seja, a hipérbole de equação
1
4
)8(
36
)1( 22
yx
, e a outra com o eixo real
paralelo ao eixo dos y, ou seja, a hipérbole de equação
.1
4
)1(
36
)8( 22
xy
387. Determinar a equação da hipérbole, sabendo que os vértices são os pontos
A=(2,6) e B=(12,6) e a excentricidade é
Solução: O centro da hipérbole será o ponto médio do segmento AB, ou seja, o ponto
C=(7,6). Assim, como a excentricidade é então c = 7 e a = 5. Sendo c2 = a2 + b2
b2 = c2 – a2, então b2 = 24. Portanto, a equação da hipérbole será
.1
24
)6(
25
)7( 22
yx
388. Determinara equação da hipérbole que possui os focos nos pontos A=(-2,1) e
B=(8,1), e cujo eixo imaginário mede 6.
Solução: O centro da hipérbole será o ponto médio do segmento AB, ou seja, o ponto
C=(3,1). Assim, como o eixo imaginário mede 6, então 2b = 6 b = 3, e como a distância
.
5
7
e
,
5
7
a
c
e
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focal mede 10, então 2c = 10 c = 5. Sendo c2 = a2 + b2 a2 = c2 – b2, então a2 = 16.
Portanto, a equação da hipérbole será
.1
9
)1(
16
)3( 22
yx
389. Determinar a equação da hipérbole que possui os focos nos pontos A=(-5,0) e
B=(5,0), e possui um ponto P de coordenadas P=(8,
33
).
Solução: Nestas condições, o centro da hipérbole será o ponto C=(0,0) e, como a
distância focal é 2c = 10, então c = 5. Logo, c2 = a2 + b2 a2 + b2 = 25 (1).
Como P pertence à hipérbole, então
1
2764
1
338
222
2
2
2
baba
(2). Resolvendo o
sistema das equações (1) e (2), encontra-se a2 = 16 e b2 = 9. Assim, a equação da
hipérbole será:
.1
916
22
yx
390. Determinar a equação da hipérbole que possui centro em C=(2,6), um foco em
F=(2,3) e um vértice em V=(2,4).
Solução: Observa-se que a hipérbole em questão possui eixo real paralelo ao eixo
dos y. Assim, c = dFC = 3 e a = dVC = 2. Como c2 = a2 – b2 b2 = c2 – a2 b2 = 5, então
a equação da hipérbole será
.1
5
)2(
4
)6( 22
xy
391. Determinar a equação da hipérbole que possui centro na origem e o eixo real
está contido no eixo dos x, sabendo-se que ela possui os pontos A=(12,
53
) e
B=(8,0).
Solução: Como o centro é o ponto C=(0,0) e o ponto B pertence à hipérbole, conclui-se que
B é um vértice e, portanto, a = 8. Por intermédio do ponto A, encontra-se a equação
.1
45144
22
ba
Substituindo o valor de a, encontra-se b2 = 36. Assim, a equação da hipérbole
será:
.1
3664
22
yx
Parábola
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392. Apresentar uma definição para as parábolas
Solução: Dada uma reta r, em um plano , e um ponto F=(x,y), com F r, denomina-se de
parábola o conjunto de pontos Q do plano tais que dQ,F = dQ,r.
Os elementos da parábola serão denominados por:
r: reta diretriz
F: foco
S: eixo de simetria
V: vértice
2a: distância do foco à diretriz
393. Escrever as equações do eixo de simetria e da diretriz da parábola cujo vértice
está no ponto V=(4,4) e o foco está no ponto F=(7,4).
Solução: O eixo de simetria será a reta paralela ao eixo dos x que contém os pontos V e F.
Assim, sua equação será y = 4, pois ambos os pontos possuem ordenada 4. Como, por
definição, dQ,F = dQ,r e V pertence à parábola, então dQ,F = dFV = dQ,r = 3. Logo, a diretriz é a
reta ortogonal ao eixo dos x que passa pelo ponto (1,4) e, portanto, possui equação x = 1.
394. Determine as coordenadas do vértice de uma parábola, sabendo-se que seu
eixo de simetria é a reta x = 5, sua diretriz é a reta y = -4 e o foco está no ponto
F=(5,2).
Solução: Como, por definição, dQ,F = dQ,r, então o vértice estará no ponto médio entre o foco
e a intersecção da reta diretriz com o eixo de simetria. A intersecção entre a reta diretriz e o
eixo de simetria será o ponto de coordenadas (5, -4). Assim, o vértice da parábola será o
ponto V=(5, -1).
395. Determinar a distância entre o foco e a diretriz da parábola que possui foco
F=(1,5) e vértice V=(9,11).
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Solução: Como, por definição, a distância entre o foco e o vértice (dVF) é igual a distância
entre o vértice e a diretriz, então a distância entre o foco e a diretriz, simbolizada por 2a,
será 2.dVF. Assim,
.2010.2100.2)511()19(.22 22 a
396. Determinar a equação da parábola de vértice no ponto V=(p,q) e distância entre
o foco e a diretriz igual a 2a.
Solução: Para a determinação da equação da parábola, tem-se que considerar quatro casos
distintos:
1o Caso: A diretriz é paralela ao eixo dos x e a concavidade está voltada para cima.
Para um ponto qualquer da parábola Q=(x,y), por definição, dQ,F = dQ,r. Como, nestas
condições, a reta diretriz terá equação r: y – q + a = 0 e o foco terá coordenadas F=(p, q + a),
então:
).(4)(
)(2)()(2)()()()(
)()(
10
))(()(
2
222222
2
2
2
22
22
qyapx
aqyaqyaqxaqypxaqyaqypx
aqyaqypx
aqy
aqypxdd
QrQF
2o Caso: A diretriz é paralela ao eixo dos x e a concavidade está voltada para baixo.
Neste caso, a reta diretriz terá equação r: y – q – a = 0 e o foco terá coordenadas F=(p, q - a).
Assim, com o mesmo procedimento do caso anterior, a equação da parábola será (x – p)2 = -
4a.(y-q).
3o Caso: A diretriz é paralela ao eixo dos y e a concavidade está voltada para a direita.
Nestas condições, a reta diretriz terá equação r: x – p + a = 0 e o foco terá coordenadas F=(p
+ a, q). Assim, com o mesmo procedimento do caso anterior, a equação da parábola será (y –
q)2 = 4a.(x - p).
4o Caso: A diretriz é paralela ao eixo dos y e a concavidade está voltada para a esquerda.
Neste caso, a reta diretriz terá equação r: x – p – a = 0 e o foco terá coordenadas F=(p - a, q).
Assim, com o mesmo procedimento do caso anterior, a equação da parábola será (y – q)2 = -
4a.(x - p).
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397. Dada a parábola (x - 5)2 = 8.(y - 3), determinar a posição da concavidade, as
coordenadas do vértice e do foco, o parâmetro a e as equações da diretriz e do eixo
de simetria.
Solução: Pela equação dada, observa-se que ela possui concavidade voltada para cima e eixo
de simetria paralelo ao eixo dos y. Assim, 4a = 8 a = 2. Logo, o vértice terá coordenadas
V=(5,3) e o foco terá coordenadas F=(p, q + a) = (5, 5). A reta diretriz terá equação r: y - q
+a = 0 r: y – 3 + 2 = 0 r: y –1 = 0. O eixo de simetria terá equação s: x – p = 0 s: x –
5 = 0.
398. Dada a parábola (x + 5)2 = 16.(y + 4), determinar a posição da concavidade, as
coordenadas do vértice e do foco, o parâmetro a e as equações da diretriz e do eixo
de simetria.
Solução: Pela equação dada, observa-se que ela possui concavidade voltada para cima e eixo
de simetria paralelo ao eixo dos y. Assim, 4a = 16 a = 4. Logo, o vértice terá coordenadas
V=(-5,-4) e o foco terá coordenadas F=(p, q + a) = (-5, 0). A reta diretriz terá equação r: y - q
+a = 0 r: y – (-4) + 4 = 0 r: y +8= 0. O eixo de simetria terá equação s: x – p = 0 s:
x + 5 = 0.
399. Dada a parábola (x - 1)2 = -8.(y - 2), determinar a posição da concavidade, as
coordenadas do vértice e do foco, o parâmetro a e as equações da diretriz e do eixo
de simetria.
Solução: Pela equação dada, observa-se que ela possui concavidade voltada para baixo e
eixo de simetria paralelo ao eixo dos y. Assim, -4a = -8 a = 2. Logo, o vértice terá
coordenadas V=(1,2) e o foco terá coordenadas F=(p, q - a) = (1, 0). A reta diretriz terá
equação r: y - q - a = 0 r: y – 2 - 2 = 0 r: y –4 = 0. O eixo de simetria terá equação s: x
– p = 0 s: x – 1 = 0.
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400. Dada a parábola (y - 2)2 = -12.(x + 8), determinar a posição da concavidade, as
coordenadas do vérticee do foco, o parâmetro a e as equações da diretriz e do eixo
de simetria.
Solução: Pela equação dada, observa-se que ela possui concavidade voltada para a esquerda
e eixo de simetria paralelo ao eixo dos x. Assim, -4a = -12 a = 3. Logo, o vértice terá
coordenadas V=(-8,2) e o foco terá coordenadas F=(p - a, q) = (-11, 2). A reta diretriz terá
equação r: x - p - a = 0 r: x + 8 - 3 = 0 r: x + 5 = 0. O eixo de simetria terá equação s: y
– q = 0 s: y – 2 = 0.
401. Dada a parábola y2 = 16x, determinar a posição da concavidade, as
coordenadas do vértice e do foco, o parâmetro a e as equações da diretriz e do eixo
de simetria.
Solução: Pela equação dada, observa-se que ela possui concavidade voltada para a direita e
eixo de simetria paralelo ao eixo dos x. Assim, 4a = 16 a = 4. Logo, o vértice terá
coordenadas V=(0,0) e o foco terá coordenadas F=(p+ a, q) = (4, 0). A reta diretriz terá
equação r: x - p +a = 0 r: x – 0 + 4 = 0 r: x + 4 = 0. O eixo de simetria terá equação s: y
– q = 0 s: y = 0.
402. Escrever a equação da parábola cujo foco está no ponto F=(5,7) e o vértice está
no ponto V=(5,4).
Solução: Por meio dos pontos dados, observa-se que a parábola possui concavidade para
cima e eixo de simetria paralelo ao eixo dos y. Como a = dFV, então é fácil verificar que a = 3.
Assim, a equação da parábola será (x – 5)2 = 12(y – 4).
403. Escrever a equação da parábola cujo foco está no ponto F=(7,5) e o vértice está
no ponto V=(4,5).
Solução: Por meio dos pontos dados, observa-se que a parábola possui concavidade para a
direita e eixo de simetria paralelo ao eixo dos x. Como a = dFV, então é fácil verificar que a =
3. Assim, a equação da parábola será (y – 5)2 = 12(x – 4).
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404. Escrever a equação da parábola que possui foco no ponto F=(6, -1) e cuja
equação de sua diretriz é r: y + 7 = 0.
Solução: Por meio das coordenadas do foco e da equação da diretriz, observa-se que a
parábola possui concavidade para cima e eixo de simetria paralelo ao eixo dos y. Como 2a =
dFr, então é fácil verificar que a = 3. Assim, as coordenadas do vértice serão V=(6, -4) e,
portanto, a equação da parábola será (x – 6)2 = 12(y + 4)
405. Escrever a equação da parábola que possui foco no ponto F=(2,0) e cuja
equação da diretriz é r: x + 2=0.
Solução: Por meio das coordenadas do foco e da equação da diretriz, observa-se que a
parábola possui concavidade para a direita e eixo de simetria no eixo dos x. Como 2a = dFr,
então é fácil verificar que a = 2. Assim, as coordenadas do vértice serão V=(0, 0) e, portanto,
a equação da parábola será y2 = 8x.
406. Escrever a equação da parábola que possui foco no ponto F=(0, -1) e cuja
equação da diretriz é r: y – 1 = 0.
Solução: Por meio das coordenadas do foco e da equação da diretriz, observa-se que a
parábola possui concavidade para baixo e eixo de simetria no eixo dos y. Como 2a = dFr,
então é fácil verificar que a = 1. Assim, as coordenadas do vértice serão V=(0, 0) e, portanto,
a equação da parábola será x2 =-4y.
407. Determinar a equação da parábola de vértice em V=(-3, 5), que possui eixo de
simetria paralelo ao eixo dos y e parâmetro a = -4.
Solução
408. Determinar as coordenadas do vértice e do foco da parábola de equação x = y2
– 2y + 1.
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Solução: A parábola possui eixo de simetria paralelo ao eixo dos x e concavidade voltada
para a direita. Sua equação é do tipo (y – q)2 = 4a.(x – p), ou seja, y2 – 2qy + q2 = 4ax – 4ap
4ax = y2 – 2qy + q2 + 4ap. Comparando as duas equações, tem-se:
.014122,
4
1
14
424
12 2
22
2
papqeqqaa
apqqyyax
yyx
Assim, o
vértice terá coordenadas V=(0, 1) e o foco terá coordenadas F=(1/4 , 1).
409. Determinar as coordenadas do vértice e do foco da parábola de equação x = -y2
+ 2y .
Solução: A parábola possui eixo de simetria paralelo ao eixo dos x e concavidade voltada
para a esquerda. Sua equação é do tipo (y – q)2 = -4a.(x – p), ou seja, y2 – 2qy + q2 = -4ax +
4ap -4ax = y2 – 2qy + q2 - 4ap. Comparando as duas equações, tem-se:
.104122,
4
1
14
424
22 2
22
22
papqeqqaa
apqqyyax
yyxyyx
Assim, o vértice terá coordenadas V=(1, 1) e o foco terá coordenadas F=(3/4 , 1).
410. Determinar as coordenadas do vértice e do foco da parábola de equação y = -x2
+4.
Solução: A parábola possui eixo de simetria paralelo ao eixo dos y e concavidade voltada
para baixo. Sua equação é do tipo (x – p)2 = -4a.(y – q), ou seja, x2 – 2px + p2 = -4ay + 4aq
-4ay = x2 – 2px + p2 - 4aq. Comparando as duas equações, tem-se:
.444002,
4
1
14
424
44 2
22
22
paqpeppaa
aqppxxay
xyxy
Assim, o vértice terá coordenadas V=(0, 4) e o foco terá coordenadas F=(0 , 15/4).
411. Determinar os pontos de intersecção entre a parábola y = x2 – 2x + 2 e a reta y =
2x – 1.
Solução: Os pontos de intersecção serão encontrados por meio da resolução do sistema
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12
222
xy
xxy
. Assim, as intersecções encontradas serão os pontos P1=(-6,9) e P2=(2,1).
412. Determinar os pontos de intersecção entre a parábola de equação x2 = 4y e a
reta x + y – 3 = 0.
Solução: Os pontos de intersecção serão encontrados por meio da resolução do sistema
12
4 2
xy
xy
. Assim, as intersecções encontradas serão os pontos P1=(1,1) e P2=(3,5).
413. Determinar o valor de k, de modo que a reta y = x + k e a parábola y = x2
possuam um único ponto de intersecção.
Solução: Os pontos de intersecção serão encontrados por meio da resolução do sistema
)2(
)1(2
kxy
xy
. Substituindo (1) em (2), encontra-se a equação x2 – x – k = 0 que, para atender
às condições do problema, deverá ter Δ=0. Assim, o valor de k deverá ser k=
4
1
.
414. Determinar o valor de k, de modo que a reta y = 2x – k seja tangente à parábola
de equação y = x2 – 2x.
Solução: Os pontos de intersecção serão encontrados por meio da resolução do sistema
)2(2
)1(22
kxy
xxy
. Substituindo (1) em (2), encontra-se a equação x2 – 4x + k = 0 que, para
atender às condições do problema, deverá ter Δ=0. Assim, o valor de k deverá ser k=4.
415. Determinar os pontos de intersecção entre a parábola y = 2x2 – 1 e a
circunferência de equação x2 + y2 = 1.
Solução: Os pontos de intersecção serão encontrados por meio da resolução do sistema
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)
2
1
,
2
3
( )
2
1
,
2
3
(
)2(1
)1(12
22
2
yx
xy
. Substituindo (1) em (2), encontra-se a equação 4x4 - 3x2 = 0, que terá como
soluções x1= 0, x2 =
2
3
e x3 =
2
3
. Assim, os pontos de intersecção serão:
P1=(0, -1), P2 = e P3 =
416. Determinar os pontos de intersecção da elipse
1
225100
22
yx
com a parábola y2 =
24x.
Solução: Substituindo y2 = 24x na equação da elipse, encontra-se a equação 225x2 + 2400x
– 22500 = 0. Esta equação possui raízes
3
50
e 6. Porém, somente 6 é uma raiz válida.
Assim,substituindo em qualquer uma das equações, encontra-se os pontos (6, -12) e (6,
12).
417. Determinar os pontos da parábola x2 = 5y nos quais os valores das abscissas e
ordenadas são iguais.
Solução: Os pontos terão coordenadas do tipo ( , t). Assim, substituindo na equação da
parábola, encontra-se a equação t2 – 5t = 0, que terá como raízes t=0 e t=5. Logo, os pontos
terão coordenadas (0,0) e (5,5).
418. Determinar os pontos da parábola x2 = 3y cujo valor da ordenada é o dobro do
valor da abscissa.
Solução: Os pontos terão coordenadas do tipo (t, 2t). Assim, substituindo na equação da
parábola, encontra-se a equação t2 – 6t = 0, que terá como raízes t=0 e t=6. Logo, os pontos
terão coordenadas (0,0) e (6,12).
419. Determinar a equação da parábola de foco em F=(2,2) e diretriz r: x + y = 0.
Solução: É importante observar que, para esta parábola, o eixo de simetria não é paralelo a
um dos eixos coordenados. Assim, para que se possa determinar a sua equação, deve-se
recorrer à definição de parábola, ou seja, dPF = dPr . Logo,
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139
1
ba
ba
639
239
ba
ba
.0162882
821682
2
)(
)2()2(
2
)2()2(
2222
22
2
2222
Pr
xyyxyxyxyx
yyxx
yx
yx
yx
yxdd PF
420. Determinar a equação da parábola que possui eixo de simetria paralelo ao eixo
dos y e que passa por A=(0,0), B=(1,1) e C=(3,1).
Solução: Por ter o eixo de simetria paralelo ao eixo dos y, a parábola terá equação do tipo y
= ax2 + bx + c. Assim, substituindo os pontos, tem-se:
(1) c = 0
(2) a + b + c = 1
(3) 9a + 3b + c = 1
Aplicando (1) em (2) e (3), encontra-se o sistema , que terá como solução a = -
1/3 e b = 4/3.
Logo, a equação da parábola será:
.
3
4
3
2 xx
y
421. Determinar a equação da parábola que possui eixo de simetria paralelo ao eixo
dos x e que passa pelos pontos A=(2,0), B=(0,3) e C=(8, -3).
Solução: Por ter o eixo de simetria paralelo ao eixo dos x, a parábola terá equação do tipo x
= ay2 + by + c. Assim, substituindo os pontos, tem-se:
(4) c = 2
(5) 9a +3 b + c = 0
(6) 9a - 3b + c = 8
Aplicando (1) em (2) e (3), encontra-se o sistema , que terá como solução a =
2/9 e b = -4/3.
Logo, a equação da parábola será:
.2
3
4
3
2 2
yy
x
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422. Determinar um ponto P na parábola de equação y = 4x2, por onde passa uma
reta tangente à parábola e paralela à reta de equação y = 8x – 8.
Solução: A reta tangente à parábola terá equação do tipo y = 8x + b. Assim, 8x + b = 4x2
4x2- 8x - b = 0 Δ=0 b = -4. Logo, a reta terá equação y = 8x – 4 e a intersecção com a
parábola ocorrerá no ponto P=(1,4).