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Exercicio19-2

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Academic year: 2021

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(1)

Exercício 19-2

Obtenha uma equação vetorial da reta que forma ângulos congruentes com os eixos

coordenados e é concorrente com r : 2x − 2 = 3y − 3 = −2z e s : X = (−1, 1, 0) + λ(5, 3, 1)

Primeiro vamos obter uma equação vetorial para r. Note que r na forma simétrica é

x−1 1/2 =

y−1 1/3 =

z−0

−1/2. Portanto, r contem o ponto A = (1, 1, 0) e é paralela ao vetor

(12,13, −12). Podemos escrever a equação vetorial X = (1, 1, 0) + λ(3, 2, −3).

Para determinar a posição relativa entre r e s, podemos fazer o produto misto entre os vetores →u = (3, 2, −3),→v = (5, 3, 1)eAB= (2, 0, 0)→ onde B = (−1, 1, 0) ∈ s.

Se a reta ` que procuramos é paralela ao vetor →w= (a, b, c)e faz ângulos congruentes com os eixos coordenados então

|→w .→i | k→wk . k→i k = | → w .→j | k→wk . k→j k = | → w .→k | k→wk . k→kk ⇒ |a| = |b| = |c|

(2)

Exercício 19-2

Obtenha uma equação vetorial da reta que forma ângulos congruentes com os eixos

coordenados e é concorrente com r : 2x − 2 = 3y − 3 = −2z e s : X = (−1, 1, 0) + λ(5, 3, 1) Primeiro vamos obter uma equação vetorial para r. Note que r na forma simétrica é

x−1 1/2 =

y−1 1/3 =

z−0

−1/2. Portanto, r contem o ponto A = (1, 1, 0) e é paralela ao vetor

(12,13, −12). Podemos escrever a equação vetorial X = (1, 1, 0) + λ(3, 2, −3).

Para determinar a posição relativa entre r e s, podemos fazer o produto misto entre os vetores →u = (3, 2, −3),→v = (5, 3, 1)eAB= (2, 0, 0)→ onde B = (−1, 1, 0) ∈ s.

Se a reta ` que procuramos é paralela ao vetor →w= (a, b, c)e faz ângulos congruentes com os eixos coordenados então

|→w .→i | k→wk . k→i k = | → w .→j | k→wk . k→j k = | → w .→k | k→wk . k→kk ⇒ |a| = |b| = |c|

(3)

Exercício 19-2

Obtenha uma equação vetorial da reta que forma ângulos congruentes com os eixos

coordenados e é concorrente com r : 2x − 2 = 3y − 3 = −2z e s : X = (−1, 1, 0) + λ(5, 3, 1) Primeiro vamos obter uma equação vetorial para r. Note que r na forma simétrica é

x−1 1/2 =

y−1 1/3 =

z−0

−1/2. Portanto, r contem o ponto A = (1, 1, 0) e é paralela ao vetor

(12,13, −12). Podemos escrever a equação vetorial X = (1, 1, 0) + λ(3, 2, −3).

Para determinar a posição relativa entre r e s, podemos fazer o produto misto entre os vetores →u = (3, 2, −3),→v = (5, 3, 1)eAB= (2, 0, 0)→ onde B = (−1, 1, 0) ∈ s.

Se a reta ` que procuramos é paralela ao vetor →w= (a, b, c)e faz ângulos congruentes com os eixos coordenados então

|→w .→i | k→wk . k→i k = | → w .→j | k→wk . k→j k = | → w .→k | k→wk . k→kk ⇒ |a| = |b| = |c|

(4)

Exercício 19-2

Obtenha uma equação vetorial da reta que forma ângulos congruentes com os eixos

coordenados e é concorrente com r : 2x − 2 = 3y − 3 = −2z e s : X = (−1, 1, 0) + λ(5, 3, 1) Primeiro vamos obter uma equação vetorial para r. Note que r na forma simétrica é

x−1 1/2 =

y−1 1/3 =

z−0

−1/2. Portanto, r contem o ponto A = (1, 1, 0) e é paralela ao vetor

(12,13, −12). Podemos escrever a equação vetorial X = (1, 1, 0) + λ(3, 2, −3).

Para determinar a posição relativa entre r e s, podemos fazer o produto misto entre os vetores →u = (3, 2, −3),→v = (5, 3, 1)eAB= (2, 0, 0)→ onde B = (−1, 1, 0) ∈ s.

3 2 −3 5 3 1 2 0 0 = 2(2 + 9) 6= 0

Se a reta ` que procuramos é paralela ao vetor →w= (a, b, c)e faz ângulos congruentes com os eixos coordenados então

|→w .→i | k→wk . k→i k = | → w .→j | k→wk . k→j k = | → w .→k | k→wk . k→kk ⇒ |a| = |b| = |c|

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Exercício 19-2

Obtenha uma equação vetorial da reta que forma ângulos congruentes com os eixos

coordenados e é concorrente com r : 2x − 2 = 3y − 3 = −2z e s : X = (−1, 1, 0) + λ(5, 3, 1) Primeiro vamos obter uma equação vetorial para r. Note que r na forma simétrica é

x−1 1/2 =

y−1 1/3 =

z−0

−1/2. Portanto, r contem o ponto A = (1, 1, 0) e é paralela ao vetor

(12,13, −12). Podemos escrever a equação vetorial X = (1, 1, 0) + λ(3, 2, −3).

Para determinar a posição relativa entre r e s, podemos fazer o produto misto entre os vetores →u = (3, 2, −3),→v = (5, 3, 1)e

AB= (2, 0, 0)onde B = (−1, 1, 0) ∈ s. Não é nulo, logo r e s são reversas.

Se a reta ` que procuramos é paralela ao vetor →w= (a, b, c)e faz ângulos congruentes com os eixos coordenados então

|→w .→i | k→wk . k→i k = | → w .→j | k→wk . k→j k = | → w .→k | k→wk . k→kk ⇒ |a| = |b| = |c|

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Exercício 19-2

Obtenha uma equação vetorial da reta que forma ângulos congruentes com os eixos

coordenados e é concorrente com r : 2x − 2 = 3y − 3 = −2z e s : X = (−1, 1, 0) + λ(5, 3, 1) Primeiro vamos obter uma equação vetorial para r. Note que r na forma simétrica é

x−1 1/2 =

y−1 1/3 =

z−0

−1/2. Portanto, r contem o ponto A = (1, 1, 0) e é paralela ao vetor

(12,13, −12). Podemos escrever a equação vetorial X = (1, 1, 0) + λ(3, 2, −3).

Para determinar a posição relativa entre r e s, podemos fazer o produto misto entre os vetores →u = (3, 2, −3),→v = (5, 3, 1)e

AB= (2, 0, 0)onde B = (−1, 1, 0) ∈ s. Não é nulo, logo r e s são reversas.

Se a reta ` que procuramos é paralela ao vetor →w= (a, b, c)e faz ângulos congruentes com os eixos coordenados então

|→w .→i | k→wk . k→i k = | → w .→j | k→wk . k→j k = | → w .→k | k→wk . k→kk ⇒ |a| = |b| = |c|

(7)

Há 4 direções possíveis para a reta `, são elas:

w1= (1, 1, 1),→w2= (−1, 1, 1),w→3= (1, −1, 1)e →w4= (1, 1, −1). Para cada direção

precisamos encontrar uma reta `i que intersecta as retas reversas r e s e tem essa direção.

Imagine um plano π que contém s e `1. O ponto `1∩ ré o mesmo ponto π ∩ r.

Para que um ponto X pertença ao plano π, basta que o vetor diretor de s, o vetor diretor de `1 e um vetor com origem em algum ponto de π (por exemplo (−1, 1, 0) ∈ s) e

extremidade em X, sejam LD x + 1 y − 1 z 5 3 1 1 1 1 = 0 ⇐⇒ 2(x + 1) − 4(y − 1) + 2z = 0 ⇐⇒ π : x − 2y + z + 3 = 0 Fazendo π ∩ r : 1 + 3λ − 2(1 + 2λ) − 3λ + 3 = 0 ⇒ −4λ + 2 = 0 ⇒ λ = 1/2. Portanto, `1∩ r = (52, 2, −32) e uma equação vetorial para `1 é X = (52, 2, −32) + λ(1, 1, 1)

Da mesma maneira, pode-se determinar `2, `3 e `4. Vamos determinar `2 e `3 por outros

dois métodos

(8)

Há 4 direções possíveis para a reta `, são elas:

w1= (1, 1, 1),→w2= (−1, 1, 1),w→3= (1, −1, 1)e →w4= (1, 1, −1). Para cada direção

precisamos encontrar uma reta `i que intersecta as retas reversas r e s e tem essa direção.

Imagine um plano π que contém s e `1. O ponto `1∩ r é o mesmo ponto π ∩ r.

Para que um ponto X pertença ao plano π, basta que o vetor diretor de s, o vetor diretor de `1 e um vetor com origem em algum ponto de π (por exemplo (−1, 1, 0) ∈ s) e

extremidade em X, sejam LD x + 1 y − 1 z 5 3 1 1 1 1 = 0 ⇐⇒ 2(x + 1) − 4(y − 1) + 2z = 0 ⇐⇒ π : x − 2y + z + 3 = 0 Fazendo π ∩ r : 1 + 3λ − 2(1 + 2λ) − 3λ + 3 = 0 ⇒ −4λ + 2 = 0 ⇒ λ = 1/2. Portanto, `1∩ r = (52, 2, −32) e uma equação vetorial para `1 é X = (52, 2, −32) + λ(1, 1, 1)

Da mesma maneira, pode-se determinar `2, `3 e `4. Vamos determinar `2 e `3 por outros

(9)

Há 4 direções possíveis para a reta `, são elas:

w1= (1, 1, 1),→w2= (−1, 1, 1),w→3= (1, −1, 1)e →w4= (1, 1, −1). Para cada direção

precisamos encontrar uma reta `i que intersecta as retas reversas r e s e tem essa direção.

Imagine um plano π que contém s e `1. O ponto `1∩ r é o mesmo ponto π ∩ r.

Para que um ponto X pertença ao plano π, basta que o vetor diretor de s, o vetor diretor de `1 e um vetor com origem em algum ponto de π (por exemplo (−1, 1, 0) ∈ s) e

extremidade em X, sejam LD x + 1 y − 1 z 5 3 1 1 1 1 = 0 ⇐⇒ 2(x + 1) − 4(y − 1) + 2z = 0 ⇐⇒ π : x − 2y + z + 3 = 0 Fazendo π ∩ r : 1 + 3λ − 2(1 + 2λ) − 3λ + 3 = 0 ⇒ −4λ + 2 = 0 ⇒ λ = 1/2. Portanto, `1∩ r = (52, 2, −32) e uma equação vetorial para `1 é X = (52, 2, −32) + λ(1, 1, 1)

Da mesma maneira, pode-se determinar `2, `3 e `4. Vamos determinar `2 e `3 por outros

dois métodos

(10)

Há 4 direções possíveis para a reta `, são elas:

w1= (1, 1, 1),→w2= (−1, 1, 1),w→3= (1, −1, 1)e →w4= (1, 1, −1). Para cada direção

precisamos encontrar uma reta `i que intersecta as retas reversas r e s e tem essa direção.

Imagine um plano π que contém s e `1. O ponto `1∩ r é o mesmo ponto π ∩ r.

Para que um ponto X pertença ao plano π, basta que o vetor diretor de s, o vetor diretor de `1 e um vetor com origem em algum ponto de π (por exemplo (−1, 1, 0) ∈ s) e

extremidade em X, sejam LD x + 1 y − 1 z 5 3 1 1 1 1 = 0 ⇐⇒ 2(x + 1) − 4(y − 1) + 2z = 0 ⇐⇒ π : x − 2y + z + 3 = 0 Fazendo π ∩ r : 1 + 3λ − 2(1 + 2λ) − 3λ + 3 = 0 ⇒ −4λ + 2 = 0 ⇒ λ = 1/2. Portanto, `1∩ r = (52, 2, −32) e uma equação vetorial para `1 é X = (52, 2, −32) + λ(1, 1, 1)

Da mesma maneira, pode-se determinar `2, `3 e `4. Vamos determinar `2 e `3 por outros

(11)

Há 4 direções possíveis para a reta `, são elas:

w1= (1, 1, 1),→w2= (−1, 1, 1),w→3= (1, −1, 1)e →w4= (1, 1, −1). Para cada direção

precisamos encontrar uma reta `i que intersecta as retas reversas r e s e tem essa direção.

Imagine um plano π que contém s e `1. O ponto `1∩ r é o mesmo ponto π ∩ r.

Para que um ponto X pertença ao plano π, basta que o vetor diretor de s, o vetor diretor de `1 e um vetor com origem em algum ponto de π (por exemplo (−1, 1, 0) ∈ s) e

extremidade em X, sejam LD x + 1 y − 1 z 5 3 1 1 1 1 = 0 ⇐⇒ 2(x + 1) − 4(y − 1) + 2z = 0 ⇐⇒ π : x − 2y + z + 3 = 0 Fazendo π ∩ r : 1 + 3λ − 2(1 + 2λ) − 3λ + 3 = 0 ⇒ −4λ + 2 = 0 ⇒ λ = 1/2. Portanto, `1∩ r = (52, 2, −32) e uma equação vetorial para `1 é X = (52, 2, −32) + λ(1, 1, 1)

Da mesma maneira, pode-se determinar `2, `3 e `4. Vamos determinar `2 e `3 por outros

dois métodos

(12)

Outro Método

Queremos encontrar uma reta paralela a →w2= (−1, 1, 1)que seja concorrente com as retas

reversas r : X = (1, 1, 0) + λ(3, 2, −3) e s : X = (−1, 1, 0) + t(5, 3, 1). Então devem existir valores de λ e t tais que o vetor P Q→ com P = (1 + 3λ, 1 + 2λ, −3λ) e Q = (−1 + 5t, 1 + 3t, t) seja paralelo a w→2

(13)

Outro Método

Queremos encontrar uma reta paralela a →w2= (−1, 1, 1)que seja concorrente com as retas

reversas r : X = (1, 1, 0) + λ(3, 2, −3) e s : X = (−1, 1, 0) + t(5, 3, 1). Então devem existir valores de λ e t tais que o vetor P Q→ com P = (1 + 3λ, 1 + 2λ, −3λ) e Q = (−1 + 5t, 1 + 3t, t) seja paralelo a w→2 → P Q= (−2 + 5t − 3λ, 3t − 2λ, t + 3λ) = k(−1, 1, 1) ⇐⇒    −2 + 5t − 3λ = −k 3t − 2λ = k t + 3λ = k

(14)

Outro Método

Queremos encontrar uma reta paralela a →w2= (−1, 1, 1)que seja concorrente com as retas

reversas r : X = (1, 1, 0) + λ(3, 2, −3) e s : X = (−1, 1, 0) + t(5, 3, 1). Então devem existir valores de λ e t tais que o vetor P Q→ com P = (1 + 3λ, 1 + 2λ, −3λ) e Q = (−1 + 5t, 1 + 3t, t) seja paralelo a w→2 → P Q= (−2 + 5t − 3λ, 3t − 2λ, t + 3λ) = k(−1, 1, 1) ⇐⇒    −2 + 5t − 3λ = −k 3t − 2λ = k t + 3λ = k ⇒  8t − 5λ = 2 2t − 5λ = 0 ⇒  6t = 2 ⇒ t = 13 λ = 152 ⇒ P =  7 5, 19 15, − 2 5  , Q = 2 3, 2, 1 3 

(15)

Outro Método

Queremos encontrar uma reta paralela a →w2= (−1, 1, 1)que seja concorrente com as retas

reversas r : X = (1, 1, 0) + λ(3, 2, −3) e s : X = (−1, 1, 0) + t(5, 3, 1). Então devem existir valores de λ e t tais que o vetor P Q→ com P = (1 + 3λ, 1 + 2λ, −3λ) e Q = (−1 + 5t, 1 + 3t, t) seja paralelo a w→2 → P Q= (−2 + 5t − 3λ, 3t − 2λ, t + 3λ) = k(−1, 1, 1) ⇐⇒    −2 + 5t − 3λ = −k 3t − 2λ = k t + 3λ = k ⇒  8t − 5λ = 2 2t − 5λ = 0 ⇒  6t = 2 ⇒ t = 13 λ = 152 ⇒ P =  7 5, 19 15, − 2 5  , Q = 2 3, 2, 1 3 

Temos então dois pontos em `2. Uma equação vetorial para `2 é X = 23, 2,13 + λ(−1, 1, 1)

(16)

E Outro Método

Para encontrar a reta `3 paralela a →

w3= (1, −1, 1)concorrente com as retas reversas

r : X = (1, 1, 0) + λ(3, 2, −3) e s : X = (−1, 1, 0) + t(5, 3, 1)

Imagine um plano α1 contendo `3 e r e um plano α2 contendo `3 e s.

Claramente `3= α1∩ α2

Para escrever a equação geral de α1 temos o ponto A = (1, 1, 0) ∈ r, o vetor →

u = (3, 2, −3)paralelo a r e o vetorw→3= (1, −1, 1)paralelo a `3. Um ponto

X = (x, y, z) ∈ α1 se e somente se [ →

AX,→u ,w→3] = 0

Para escrever a equação geral de α2 temos o ponto B = (−1, 1, 0) ∈ s, o vetor →

v = (5, 3, 1)paralelo a s e o vetorw→3= (1, −1, 1)paralelo a `3. Um ponto

X = (x, y, z) ∈ α1 se e somente se [ →

(17)

E Outro Método

Para encontrar a reta `3 paralela a →

w3= (1, −1, 1)concorrente com as retas reversas

r : X = (1, 1, 0) + λ(3, 2, −3) e s : X = (−1, 1, 0) + t(5, 3, 1)

Imagine um plano α1 contendo `3 e r e um plano α2 contendo `3 e s.

Claramente `3= α1∩ α2

Para escrever a equação geral de α1 temos o ponto A = (1, 1, 0) ∈ r, o vetor →

u = (3, 2, −3)paralelo a r e o vetorw→3= (1, −1, 1)paralelo a `3. Um ponto

X = (x, y, z) ∈ α1 se e somente se [ →

AX,→u ,w→3] = 0

Para escrever a equação geral de α2 temos o ponto B = (−1, 1, 0) ∈ s, o vetor →

v = (5, 3, 1)paralelo a s e o vetorw→3= (1, −1, 1)paralelo a `3. Um ponto

X = (x, y, z) ∈ α1 se e somente se [ →

BX,→v ,w→3] = 0

(18)

E Outro Método

Para encontrar a reta `3 paralela a →

w3= (1, −1, 1)concorrente com as retas reversas

r : X = (1, 1, 0) + λ(3, 2, −3) e s : X = (−1, 1, 0) + t(5, 3, 1)

Imagine um plano α1 contendo `3 e r e um plano α2 contendo `3 e s.

Claramente `3= α1∩ α2

Para escrever a equação geral de α1 temos o ponto A = (1, 1, 0) ∈ r, o vetor →

u = (3, 2, −3)paralelo a r e o vetorw→3= (1, −1, 1)paralelo a `3. Um ponto

X = (x, y, z) ∈ α1 se e somente se [ →

AX,→u ,w→3] = 0

Para escrever a equação geral de α2 temos o ponto B = (−1, 1, 0) ∈ s, o vetor →

v = (5, 3, 1)paralelo a s e o vetorw→3= (1, −1, 1)paralelo a `3. Um ponto

X = (x, y, z) ∈ α1 se e somente se [ →

(19)

E Outro Método

Para encontrar a reta `3 paralela a →

w3= (1, −1, 1)concorrente com as retas reversas

r : X = (1, 1, 0) + λ(3, 2, −3) e s : X = (−1, 1, 0) + t(5, 3, 1)

Imagine um plano α1 contendo `3 e r e um plano α2 contendo `3 e s.

Claramente `3= α1∩ α2

Para escrever a equação geral de α1 temos o ponto A = (1, 1, 0) ∈ r, o vetor →

u = (3, 2, −3)paralelo a r e o vetorw→3= (1, −1, 1)paralelo a `3. Um ponto

X = (x, y, z) ∈ α1 se e somente se [ →

AX,→u ,w→3] = 0

Para escrever a equação geral de α2 temos o ponto B = (−1, 1, 0) ∈ s, o vetor →

v = (5, 3, 1)paralelo a s e o vetorw→3= (1, −1, 1)paralelo a `3. Um ponto

X = (x, y, z) ∈ α1 se e somente se [ →

BX,→v ,w→3] = 0

(20)

α1: x − 1 y − 1 z 3 2 −3 1 −1 1 = 0 ⇐⇒ −(x−1)−6(y−1)−5z = 0 ⇐⇒ α1: x+6y+5z −2 = 0 α2: x + 1 y − 1 z 5 3 1 1 −1 1 = 0 ⇐⇒ 4(x + 1) − 4(y − 1) − 8z = 0 ⇐⇒ α2 : x − y − 2z + 2 = 0 `3 = α1∩ α2 :  x + 6y + 5z − 2 = 0 x − y − 2z + 2 = 0 ⇒  7y + 7z + 4 = 0 ⇒ y = −47 − z 7x − 7z + 10 = 0 ⇒ x = −107 + 7z Uma equação vetorial de `3 é X = −107 , −47, 0 + λ(1, −1, 1)

Referências

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