Docsity
Docsity

Prepare-se para as provas
Prepare-se para as provas

Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity


Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos para baixar

Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium


Guias e Dicas
Guias e Dicas


Conicas e Quadricas, Notas de estudo de Matemática

Abordagem clara e simples sobre o estudo das cônicas e quádricas.

Tipologia: Notas de estudo

Antes de 2010

Compartilhado em 05/08/2010

roberto-mariano-7
roberto-mariano-7 🇧🇷

8 documentos

1 / 41

Toggle sidebar

Esta página não é visível na pré-visualização

Não perca as partes importantes!

bg1
UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍDA
CAMPUS IV: LITORAL NORTE
CURSO LICENCIATURA EM MATEMÁTICA
DISCIPLINA CÁLCULO DIFERENCIAL E INTEGRAL III
PROFESSOR JOSÉ ELIAS
PRELIMINARES: VETORES, RETAS, PLANOS, CÔNICAS E QUÁDRICAS
Vetores, Retas e Planos
Trabalharemos nesta seção com vários exercícios resolvidos envolvendo o estudo dos
Vetores, Retas e Planos. Deixaremos de lado os conceitos e caso sejam necessários faremos uma
breve descrição.
I- Vetores no
3
R
Trabalharemos nesta seção com vários exercícios resolvidos envolvendo o estudo dos
Vetores, Retas e Planos. Deixaremos de lados os conceitos e caso sejam necessários faremos uma
breve descrição.
Exercício 1: Da figura 1 abaixo, considerando os vetores u
r
,
v
r
e w
r
, temos que:
a) },,{ wvu rr é uma base do , pois são 3 vetores LI no espaço tridimensional;
3
R
b) },,{ AHAFAC é uma base do , pois são 3 vetores LI no espaço tridimensional;
3
R
c) },{ vu
r não é uma base do , pois é um conjunto com apenas 2 vetores;
3
R
d) },,{ ACvu
r
não é uma base do , pois são 3 vetores LD;
3
R
e) },,,{ AGwvu
r
r
não é uma base do , pois é um conjunto com 4 vetores.
3
R
Figura 1 Paralelepípedo ABCDEFGH
Exercício 2: Da figura 1 acima, considerando os vetores u
r
,
v
r
e w
r
, temos que:
a) },,{ wvu
r
r
é uma base ortogonal do , pois seus vetores são perpendiculares dois a dois;
3
R
b)
||||
,
||||
,
|||| w
w
v
v
u
ur
r
r
r
é uma base ortonormal do 3
R
, pois perpendiculares dois a dois e
unitários.
pf3
pf4
pf5
pf8
pf9
pfa
pfd
pfe
pff
pf12
pf13
pf14
pf15
pf16
pf17
pf18
pf19
pf1a
pf1b
pf1c
pf1d
pf1e
pf1f
pf20
pf21
pf22
pf23
pf24
pf25
pf26
pf27
pf28
pf29

Pré-visualização parcial do texto

Baixe Conicas e Quadricas e outras Notas de estudo em PDF para Matemática, somente na Docsity!

UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍDA

CAMPUS IV: LITORAL NORTE

CURSO LICENCIATURA EM MATEMÁTICA

DISCIPLINA CÁLCULO DIFERENCIAL E INTEGRAL III

PROFESSOR JOSÉ ELIAS

PRELIMINARES: VETORES, RETAS, PLANOS, CÔNICAS E QUÁDRICAS

Vetores, Retas e Planos

Trabalharemos nesta seção com vários exercícios resolvidos envolvendo o estudo dos

Vetores, Retas e Planos. Deixaremos de lado os conceitos e caso sejam necessários faremos uma

breve descrição.

I- Vetores no

3

R

Trabalharemos nesta seção com vários exercícios resolvidos envolvendo o estudo dos

Vetores, Retas e Planos. Deixaremos de lados os conceitos e caso sejam necessários faremos uma

breve descrição.

Exercício 1: Da figura 1 abaixo, considerando os vetores u

r , v

r e w

r , temos que:

a) { u , v , w }

r r é uma base do , pois são 3 vetores LI no espaço tridimensional;

3

R

b) { AC , AF , AH }é uma base do , pois são 3 vetores LI no espaço tridimensional;

3

R

c) (^) { u , v }

r não é uma base do , pois é um conjunto com apenas 2 vetores;

3

R

d) (^) { u , v , AC }

r não é uma base do , pois são 3 vetores LD;

3

R

e) { u , v , w , AG }

r r não é uma base do , pois é um conjunto com 4 vetores.

3

R

Figura 1 Paralelepípedo ABCDEFGH

Exercício 2: Da figura 1 acima, considerando os vetores u

r

, v

r

e w

r

, temos que:

a) { u , v , w }

r r é uma base ortogonal do , pois seus vetores são perpendiculares dois a dois;

3

R

b)

|| || w

w

v

v

u

u r

r

r

r

é uma base ortonormal do

3

R , pois perpendiculares dois a dois e

unitários.

Definição: O produto interno entre dois vetores a

r e b

r não nulos, é o número denotado por

a b

r v ⋅ e definido pela expressão:

a b || a ||.|| b ||.cos( a , b )

r v r v r v ⋅ =

Exercício 3: Considere os vetores unitários e ortogonais u

r , v

r e w

r da figura 2, então:

a) ⋅ =|| ||.|| ||.cos( , )= 1. 1 .cos( 90 )= 0

o u v u v uv

r r r r rr

b) ⋅ =|| ||.|| ||.cos( , )= 1. 1 .cos( 90 )= 0

o v w v w vw

r r r r r r

c) ⋅ =|| ||.|| ||.cos( , )= 1. 1 .cos( 90 )= 0

o w u w u wu

r r r r r r

d) ⋅ =|| ||.|| ||.cos( , )= 1. 1 .cos( 0 )= 1

o u u u u uu

r r r r r r

e) ( − )⋅ =||− ||.|| ||.cos(− , )= 1. 1 .cos( 180 )=− 1

o u u u u uu

r r r r rr

f) ( 5 )⋅ ( 2 )=|| 5 ||.|| 2 ||.cos( 5 , 2 )= 5. 2 .cos( 90 )= 0

o u v u v u v

r r r r r r

Figura 2 Paralelepípedo ABCDEFGH com medidas 5x2x

Exercício 4: Supondo que || u ||= 3

r , || v ||= 2

r e que é medida do ângulo entre os vetores u

o 30

r

e v

r , determine u v e

r r ⋅ (^) || 3 u- 2 v ||

r r .

Solução:

  • Como u v || u ||.|| v ||.cos( u , v )

r r r r rr ⋅ = , temos que:

( ) 1. 3 3 2

⋅ = 3 .( 2 ).cos( 30 )= 2 3 = = =

o u v

r r

  • Como || 3 u- 2 || ( 3 u- 2 )( 3 u- 2 )

2 v v v

r r r r r r = ⋅ e

9 ||u|| 12 (u ) 4 || || 27 36 16 7

( 3 u- 2 ) ( 3 u- 2 ) || 3 u|| 2 ( 3 u)( 2 ) || 2 ||

2 2

2 2

v v

v v v v r r r r

r r r r r r r r

temos que: || 3 u- 2 v ||= 7

r r

Exercício 7: Considere os vetores unitários e ortogonais u

r , v

r e w

r da figura 2 acima, então:

a) u^ v w , pois:

r r r × =

o w

r é perpendicular aos vetores u

r e v

r ;

o || ||=|| ||.|| || ( , )= 1. 1. ( 90 )= 1

o w u v senuv sen

r r r r r ;

o usando a regra da mão direita, confirmamos o resultado;

b) v w u , análogo ao anterior;

r r r × =

c) w u v , análogo aos anteriores;

r r r × =

d) v u w , pela definição;

r r r × =−

e) u v w , pois:

r r r 3 × 2 = 6

o w é perpendicular aos vetores

r 6 u

r 3 e v

r 2 ;

o || 6 ||=|| 3 ||.|| 2 || ( 3 , 2 )= 3. 2. ( 90 )= 6

o w u v sen u v sen

r r r r r ;

o usando a regra da mão direita, confirmamos o resultado;

f) 0

r r^ r u × u = , pois

o || × ||=|| ||.|| || ( , )= 1. 1. ( 0 )= 0

o u u u u senuu sen

r r r r r r ;

Proposição: Em uma base ortonormal positiva { u , v , w }

r r qualquer, se a xau yav zaw

r r r = + + e

b xbu ybv zb w

r (^) r r = + + , então produto vetorial entre os vetores a

r e b

r é o “determinante”

1 :

b b b

a a a

x y z

x y z

u v w

a b

r r r

r r × =

Exercício 8: Usando a base { u , v , w }

r r da figura 2, calcule a área do paralelogramo formado pelos

vetores AG e CE.

Solução: Como (^) AG u v w

r r r = 5 + 2 + 3 e^ CE^ u v w

r r r = − 5 − 2 + 3 , usando a proposição acima, temos:

u v w u v w u v w

u v w

AG CE

r r r r r r r r r

r r r

× =

como já havíamos calculado anteriormente, e a norma do vetor AG × CEé igual á

2 2 2

AG × CE = AG × CE ⋅ AG × CE = + − + = ≅ ,

logo a área do paralelogramo será igual a A ≅ 32 , 31 u. a.

2 .

1 O determinante está entre aspas, para enfatizar que o cálculo é igual ao de um determinante qualquer, porém a primeira linha é

composta de vetores. 2 A simbologia u.a. significa unidade de área, por exemplo: m

2 (metro quadrado), cm

2 (centímetro quadrado), etc.

Definição: O produto misto entre os vetores a

r , b

r e c

r é o número , denotado por [ a , b , c ]

r rr ,

definido pela expressão:

a bc a b c

r rr r r r [ , , ]= × ⋅

Exercício 9: Considere os vetores unitários e ortogonais u

r , v

r e w

r da figura 9, então:

a) [ u , v , w ]= u × vw = ww = 1

rr r r r r r r

b) [ u , w , v ]= u × wv =− vv =− 1

r r r r r r r r

c) [ AB , AD , AE ]= AB × ADAE = 10 w ⋅ 3 w = 30

r r

d) [ AG , CE , BH ]= AG × CEBH =( 12 u − 30 v + 0 w )⋅(− 6 u + 2 v + 3 w )= 132

r r r r r r

Proposição: Em uma base ortonormal positiva { u , v , w }

r r , se a xau yav zaw

r r r = + + ,

b xbu ybv zb w

r (^) r r = + + e c xcu ycv zcw

r (^) r r

= + + , então produto misto entre os vetores a ,

r

b

r

e c

r

é o

determinante:

c c c

b b b

a a a

x y z

x y z

x y z

[ a , b , c ]=

r r

Exercício 10: Usando a base { u , v , w }

r r da figura 9, calcule o volume do paralelepípedo gerado

pelos vetores AG , CE e BH.

Solução: Como AG u v w

r r r = 5 + 2 + 3 , CE^ u v w

r r r = − 5 − 2 + (^3) , BH u v w

r r r = − 6 + 2 + (^3) e o volume é o

módulo do produto misto, pela proposição acima, temos:

[ ] 132

AGCEBH =− −

como já havíamos calculado anteriormente, logo o volume é V =| 132 |= 132 u. v.

3

3 A simbologia u.v. significa unidade de volume, por exemplo: m

3 (metro cúbico), l (litro), cm

3 (centímetro cúbico), etc.

  • Para cada par de parâmetros κ 1 e κ 2 correspondem a um único ponto do plano e para

cada ponto P do plano corresponde um único par de parâmetros.

Exercício 12: Determinar as equações paramétricas e a equação normal do plano ϕ que contém

o ponto S =( 1 , 1 , 1 )e é perpendicular ao vetor w =( 2 , 1 , 3 )

r .

Solução: Vamos primeiro, achar a equação geral do plano, considerando como vetor normal do

plano o vetor n = w =( 2 , 1 , 3 )

r r ϕ , portanto um ponto^ P^ =^ (^ x , y , z ) para pertencer ao plano^ ϕ^ , tem que

satisfazer à equação n ϕ⋅ SP = 0

r , logo:

( 2 , 1 , 3 )⋅ ( x − 1 , y − 1 , z − 1 )= 0

2 ( x − 1 )+ 1 ( y − 1 )+ 3 ( z − 1 )= 0

Que resulta na equação normal do plano ϕ: 2 x + 1 y + 3 z − 6 = 0

II.1- Planos Paralelos

Observando os dois planos paralelos e distintos α e β , na

figura 17, concluímos que:

Figura 17 Planos paralelos

¾ Os vetores n α

r e n β

r são paralelos, logo 0

r r^ r n α (^) × n β= ;

¾ A interseção entre os dois planos é vazia;

¾ O ponto A ∉ β e o ponto B ∉ α;

¾ O ângulo ( α , β)entre os planos é 0

o ;

¾ Os vetores u ,

r v

r

, a

r

e b

r

, podem, três a três, ser

representados em um plano, logo são LD;

¾ O vetor AB é perpendicular aos vetores n α

r e n β

r ;

¾ Os vetores AB , u e

r v

r

são LI, bem como os vetores AB , a

r

e b

r

¾ O volume do paralelepípedo formado pelos vetores AB , u

r e v

r é positivo;

¾ A distância d ( α, β)entre planos é positiva.

Exercício 13: Determinar a equação normal do plano φ que contenha o ponto A e seja paralelo ao

plano β.

Para determinar a equação deste plano, você terá que achar um ponto e vetor normal do

plano ϕ , ou dois vetores diretores do plano.

Como fazer isso?

¾ Esboce dois planos paralelos;

¾ Represente o ponto C e o vetor normal n β

r

no plano β e os pontos A e P no plano ϕ ;

¾ Observe que, para definir o plano β , só falta determinar o vetor normal;

¾ Escolha como vetor normal do plano ϕ o mesmo do plano β , ou seja, n ϕ n β

r r = ;

“Porque posso escolher esse vetor?”

¾ Temos, portanto, que o plano ϕ é definido por A =( 3 , 0 , 1 )e n ϕ (^) = n β=(− 1 , 1 , 1 )

r r ;

¾ Como AP r

r ⊥ , o produto interno APr = 0

r ;

Logo a equação geral do plano é ϕ: − 1 x + 1 y + 1 z + 2 = 0

III- A Reta

Definição: Qualquer vetor não nulo, que dá a direção de uma reta r , é chamado de vetor diretor

da reta r.

Observação: No sistema de coordenadas, seja P = ( x , y , z )um

A z^ A e^ B (^ x B zB

ponto qualquer da reta r , definida

pelos pontos, distintos, do espaço A = ( xA , y , ) = B , y , ), considere os vetores

u = AB =( xBxA , yByA , zBzA )=( xu , yu , zu )

r

e

AP = ( x − xA , y − yA , z − zA ),

Portanto, da equação vetorial, temos:

AP = τ AB

AP u

r

r u

u u u

AP

( x − xA , y − yA , z − zA )= τ( x , y , z )

Escrevendo cada coordenada como uma equação e isolando as variáveis x , y e z ,

temos o seguinte sistema de equações, chamado de sistemas de equações paramétricas da

reta r ou simplesmente de equações paramétricas da reta :

τ

τ

τ

A u

A u

A u

z z

y y

x x

z

y

x

r :

Se nenhuma das coordenadas do vetor diretor u = AB

r , for nula, podemos isolar o parâmetro τ de

cada uma das equações acima, obtendo

u

A

x

xx

u

A

y

yy

τ = e

u

A

z

zz

τ = , ou seja, temos a

seguinte igualdade

u

A

u

A

u

A

y

z z

y

y y

x

x x

τ = que é é chamado sistema de equações da reta r

na forma simétrica, ou simplesmente equações simétricas da reta r

O que resulta no sistema equivalente , escolhendo 2

z

z

y

x

z = τ e substituindo no

sistema equivalente, obtemos as equações paramétricas da reta e destas,

obtemos as equações simétricas

τ

τ

τ

z

y

x

r

x y z r =

¾ Se não gostar de escalonamento, podemos então determinar dois pontos da reta r ,

escolhendo, por exemplo,

o y = 0 , reduzindo o sistema para , tendo como solução 0

z

z

x

x x = 1 e z =− 2 , ou

seja, um primeiro ponto da reta é A =( 1 , 0 ,− 2 ) ;

o z = 0 , reduzindo o sistema para , tendo como solução e 0

y

y

x

x x =− 3 y = 2 ,

ou seja, um segundo ponto da reta é B^ =(−^3 ,^2 ,^0 ).

Logo um vetor diretor é o vetor u = AB =(− 4 , 2 , 2 )

r e, portanto, as equações paramétricas da

reta são e, destas equações, obtemos as equações simétricas

⎪ ⎩

τ

τ

τ

z

y

x

r

xy z r.

¾ Pode-se também determinar um ponto e um vetor diretor da reta.

o Para encontrar um ponto, fazemos como acima. Vamos utilizar, então, o ponto

A =( 1 , 0 ,− 2 ).

o Para determinar um vetor diretor, basta calcular u n α n β

r r r = × , logo

i j k

i j k

u n n

r r r

r r r

r r r = × = =− 2 + +

α β^111_._

Portanto as equações paramétricas da reta são e destas, obtemos as

equações simétricas

τ

τ

τ

z

y

x

r

xy z r.

Observação: Apesar das equações paramétricas e simétricas da reta r , encontradas no exercício

acima, serem diferentes, elas representam a mesma reta r , o que as diferencia é a escolha de um

ponto inicial e de um “novo” vetor diretor, múltiplo do vetor diretor obtido anteriormente.

III.1- Retas Paralelas

Observando as duas retas r e s paralelas distintas, na figura

10, concluímos que:

¾ Os vetores diretores r

r e s

r são paralelos, logo são LD;

¾ O ponto Sr e Rs ;

¾ O vetor SR não é paralelo aos vetores diretores;

¾ Não existe interseção entre as retas;

¾ O ângulo ( r , s )entre as retas é 0

o ;

¾ A área do paralelogramo formado pelos vetores r

r e SR é positiva;

¾ A distância d ( r , s )entre as retas é positiva.

III.2- Retas Concorrentes

Observando as duas retas r e s concorrentes, na figura 11,

concluímos que:

¾ Os vetores diretores r e

r s

r não são paralelos, logo

são LI;

¾ A interseção entre as retas é o ponto I;

¾ O ângulo ( r , s )entre as retas está entre 0

o e 180

o ;

¾ Os vetores r ,

r s

r e SR , podem ser representados em um plano, logo são LD;

¾ O volume do paralelepípedo formado pelos vetores r

r , s

r e SR é 0 ;

¾ A distância d ( r , s )entre as retas é 0.

Figura 11 Retas concorrentes.

Figura 12 Retas reversas.

Figura 10 Retas paralelas.

III.3- Retas Reversas

Observando as duas retas r e s reversas, ou seja, as retas

estão em planos paralelos distintos, como na figura 12,

concluímos que:

¾ Os vetores diretores r e

r s

r não são paralelos, logo

são LI;

¾ Não existe interseção entre as retas;

¾ O ângulo ( r , s )entre as retas está entre 0

o e 180

o ;

¾ Os vetores r ,

r s

r e SR , não podem ser representados em um plano, logo são LI;

¾ O volume do paralelepípedo formado pelos vetores r

r , s

r e SR é positivo;

¾ A distância d ( r , s )entre as retas é positiva.

o Determinar dois vetores diretores do plano. Para tanto, acharemos outros dois

pontos, como por exemplo, os pontos C 1 (^) =( 0 , 0 , 2 ) e , achando os

vetores

C 2 =(− 2 , 0 , 0 )

CC 1 (^) =( 0 , 1 ,− 1 )e^ CC 1 (^) =(− 2 , 1 ,− 3 ), logo:

2

2

2

1

1

1

μ

μ

μ

μ

μ

μ

β

z

y

x

o Considere y = μ 1 e z = μ 2 , logo x =− 2 + μ 1 + μ 2 , isto é:

2

1

μ

μ

μ μ

β

z

y

x

ou

⎪ ⎩

2

2

2

1

1

1

μ

μ

μ

μ

μ

μ

β

z

y

x

Estudo das Cônicas

1 – Circunferência

Sabemos da geometria elementar que circunferência é o conjunto de todos os pontos

eqüidistantes de um ponto fixo C = (^) ( a b , )denominado centro da circunferência.

Considerando o centro da circunferência como sendo o ponto ), r sendo o raio e

um ponto da circunferência, temos:

C = ( a b ,

P = ( , x y )

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

(^2 2 2 2 )

d C P , = x − a + y − b = r ⇒ x − a + y − b = r.

Portanto, uma circunferência de centro C = (^) ( a b , ) e raio r tem equação

( ) ( )

(^2 2 )

x − a + y − b = r , denominada Equação Reduzida da circunferência.

2 2 x + y = 4

Circunferência

de centro C=(0,0) e raio 2.

2 2 x − 1 + y − 2 = 1

Circunferência de centro C=(1,2) e raio 1.

Desenvolvendo a equação reduzida (^) ( ) ( )

(^2 2 )

x − a + y − b = r temos:

. Esta equação é chamada equação geral da circunferência.

2 2 2 2 2

x + y − 2 ax − 2 by + a + b − r = 0

Exercício 1: Determine o centro e o raio da circunferência

2 2

x + y − 4 x − 8 y + 19 = 0.

Solução:

Da equação geral , vamos encontrar a equação reduzida

2 2

x + y − 4 x − 8 y + 19 = 0

( ) ( )

(^2 2 )

x − a + y − b = r.

Vamos utilizar um processo conhecido como completamento de quadrados. Para isso,

lembramos que ( )

2 2 2 x − 2 ax + a = xa e ( )

2 2 2

y − 2 bx + b = y − b.

Com base na equação separamos os termos que envolvam as

variáveis x e y , da seguinte forma:

2 2

x + y − 4 x − 8 y + 19 = 0

2 - Parábola

ara cima e observando a trajetória percorrida pela água. Essa trajetória

Podemos visualizar concretamente uma parábola, dirigindo um jato d’água de uma

mangueira obliquamente p

é parte de uma parábola.

Definição: Dados um ponto F e uma reta r de um plano, com F ∉ r , chamamos de parábola o

onjunto dos pontos desse plano eqüidistantes da reta r e do ponto F.

parábola. O

eixo de simetria da parábola é a reta s , que passa por F e é perpendicular à diretriz r.

ponto V nada mais é que o ponto médio do

segmento

c

O ponto F é denominado foco da parábola e a reta r é denominada diretriz da

Observe que d (^) ( F V , (^) ) = d V D ( , (^) )= c e assim o

FD , e é denominado vértice da parábola.

partir do foco F e da reta diretriz r , podemos chegar à equação da parábola que é formada por

todos os pontos do plano tal que

Se um satélite emite um conjunto de ondas

eletromagnéticas, estas poderão ser captadas pela sua antena

parabólica, uma vez que o feixe de raios atingirá a sua antena que

tem formato parabólico e ocorrerá a reflexão desses raios

exatamente para um único lugar, denominado o foco da parábola,

onde estará um aparelho receptor que converterá as ondas

eletromagnéticas em um sinal que a sua TV poderá transformar em

ondas, que por sua vez, significarão filmes, telejornais e outros

programas que você assiste normalmente com maior qualidade.

Curiosidades

Nosso objetivo é determinar uma equação que represente uma parábola. Desta forma, a

P = (^) ( x y , ) d (^) ( P F , (^) ) = d (^) ( P r , ).

Como ilustração, vamos determinar a equação da parábola que tem como diretriz a reta

= − e como foco o ponto conforme figura abaixo:

s que pertencem à parábola são tais que (^) ) , onde

Assim :

r : x 4 F = ( 6, 2)

Os ponto P = (^) ( x y , ) d (^) ( P F , (^) ) = d (^) ( P Q ,

Q = (^) ( −4, y )

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )

(

( ) ( )

) ( ) ( )

2 2 2 2

2

2 2 2

d P F d P Q x y x y y

y x

x x x x y x

− = − )

= e reta diretriz

Sabemos que o vértice da parábola é o ponto médio do segmento

2 2 2 2 2

2

x 6 y 2 x 4 x 6

y

Portanto a equação y x é a equação da parábola que possui foco

2 r : x = − 4

( ) (

2

F (^) ( 6, ).

V FA , onde

F = (^) ( 6, (^2) ) e A = (^) ( −4, 2 (^) )e assim ( )

V , V 1, 2

⎛ −^ + ⎞

Pela distância de V até F encontramos um valor c dado por:

( ) ( ) ( )

2

c = d V F , = 6 − 1 + 2 − 2 = 5.

Observe agora que na equação (^) )

2

( ) (

2

y − 2 = 20 x − 1 , obtida anteriormente, aparecem as

coordenadas do vértice xv = 1 e yv = 2 e também o valor c = 5 :

(^2) { (^) { 20

v v

y x (^) {

2

1

y c x

⎛ ⎞ ⎛ ⎞

⎜ −^ ⎟ =^ ⎜ − ⎜ ⎟ ⎜ ⎠

⎟ ⎟ ⎝ ⎠ ⎝

Reciprocamente, a p artir da equação da parábola, y (^) ) ( x )

2 ( −^2 =^20 −^1 r

ao vértice

, podemos chega

V e o valor de , e daí, teremos o foco F e a diretriz r.

ada a equação (^) ). Obtemos

c

( ) (

2 D y − 2 = 20 x − 1 V = (^) ( 1, 2)e c = 5.

Caso 2: A reta diretriz r é paralela ao eixo 0x.

Faremos alguns exercícios para que possamos assimilar e trabalhar melhor a equação

Se a concavidade é voltada para

cima, então a equação reduzida

da parábola é:

( ) ( )

2

v v

x − x = c y − y

Se a concavidade é voltada para

baixo, então a equação reduzida

da parábola é:

( ) ( )

2

x − xv = −4. c y − yv.

c

c

reduzida de uma parábola.

Exercício 1: Se uma parábola possui equação

2

x − 4 x − 12 y − 8 = 0 , determine as coordenadas

o foco e a equação da reta diretriz.

Soluçã

Primeiramente vamos fazer o completamento do quadrado na variável x.

Temos: 4 4 4 4 2 4

a

x − x = x − x + − = x − −.

Desta forma a equação pode ser escrita na forma:

)

do vértice, d

o:

{ { (^ ) 2

2 2 2

2 2

a a =

2

x − 4 x − 12 y − 8 = 0

( ) ( ) ( ) (

2 2 2

12 y + 12 ⇒ x + 1.

Portanto, da equação da parábola (^) )

x − 2 − 4 − 12 y − 8 = 0 ⇒ x − 2 = − 2 = 12 y

( ) (

2 x − 2 = 12 y + 1 obtemos V = ( 2, − 1 ) e

4 c = 12 ⇒ c = = 3.

Como na equação (^) ) o termo envolvendo a variável x está elevado ao

quadrado, então pelos casos vistos anteriormente, a reta diretriz é paralela ao eixo

Utilizando o

( ) (

2

x − 2 = 12 y + 1

0x.

vértice V = (^) ( 2, − (^1) ) e o valor c = 3 = d V ( , F ), encontraremos o foco e a reta

gráfico no

lano cartesiano. Observe:

diretriz da parábola esboçando um

p

Logo, V^ =^ ( 2,^ −^1 ), F^ =^ ( 2, 2)e a reta diretriz é r : y = − 4.

Exercício 2: Determine a equação da parábola com eixode simetria perpendicular ao eixo 0y ,

vértice V = (2, 0)e que passa pelo ponto P = (6, 4).

Solução: Fazendo um esboço gráfico do vértice V = (2, 0), do ponto P =(6, 4) e partindo do fato

ue o eixo de simetria é perpendicular ao eixo 0y , a nossa parábola tem a seguinte forma:

o, pelos casos já mostrados anteriormente, a nossa parábola possui a seguinte

q

Log

equação: (^) ( ) ( ) ( ) ( )

(^2 2 )

y − yv = 4 c x ( − xv ) ⇒ y − 0 = 4 c x − 2 ⇒ y = 4 c x −.

Como o ponto P (6, 4)pertence à parábola então:

( )

2

4 = 4 c 6 − 2 ⇒ 16 = 16 c ⇒ c =1.

Portanto a equação da parábola é (^) ( )

2

y = 4 x − 2.