Enunciado

7. Lembre-se que a excentricidade de uma elipse é o número

e = c a = a 2 - b 2 a .

  1. Calcule e nos casos x 2 + 4 y 2 = 1 e 4 x 2 + y 2 = 1 ;
  2. Convença-se que 0 < e < 1 ;
  3. Escreva uma equação da elipse de eixo maior medindo 20 e excentricidade 3 5 ;
  4. Fixando a , o que acontece com a elipse x 2 a 2 + y 2 b 2 = 1 , se e se aproxima de 0 ? E de 1?

Passo 1

Fala, galera! Animados? Então, vem comigo!

  1. Para as elipses x 2 + 4 y 2 = 1 e 4 x 2 + y 2 = 1 , temos
  2. x 2 + 4 y 2 = 1 ⇒ x 2 1 + y 2 1 4 = 1

    4 x 2 + y 2 = 1 ⇒ x 2 1 4 + y 2 1 = 1

    Em ambas as elipses, temos

    a 2 = 1 ⇒ a = 1

    b 2 = 1 4 ⇒ b = 1 2

    A única diferença entre elas é que na primeira os focos estão em O y e, na segunda, em O x . Agora que sabemos esses valores, podemos calcular a excentricidade das elipses, que vai ser a mesma para as duas

    e = c a = a 2 - b 2 a = 1 -   1 4 1 = 3 4 = 3 2

    Passo 2

  3. Vamos observar bem a equação da excentricidade
  4. e = c a = a 2 - b 2 a = a 2 ( 1 - b 2 / a 2 ) a = 1 - b 2 a 2

    Como vimos na questão 5, os focos da elipse tem que ser distintos, o que significa que b ≠ a . Então, a excentricidade nunca vai ser zero. Mas, à medida que b → a (sem atingir esse valor), b 2 / a 2 → 1 e e → 0 (mas não assume esse valor). Então, e > 0 . Por outro lado, b pode se aproximar de 0 , sem assumir esse valor. Nesse caso,

    a 2 - b 2 a → 1

    sem chegar nesse valor. Então, e > 1 .

    Passo 3

  5. De acordo com os dados da questão, 2 a = 20 ⇒ a = 10 e e = 3 5 . Então, temos
  6. e = a 2 - b 2 a ⇒ e a = a 2 - b 2 ⇒ e 2 a 2 = a 2 - b 2

    ⇒ b 2 = a 2 - e 2 a 2

    ⇒ b 2 = a 2 ( 1 - e 2 )

    Usando os valores que nós conseguimos, ficamos com

    b 2 = a 2 ( 1 - e 2 ) = 100 ( 1 - 9 25 ) = 100 ( 25 - 9 25 ) = 100 ( 16 25 ) = 4 ⋅ 16

    ⇒ b 2 = 64

    Então, temos a = 10 ,   b = 8 . Assim, a equação da elipse pode ser

    x 2   100 + y 2 64 = 1 ,   s e   o s   f o c o s   e s t i v e r e m   e m   O x

    x 2 64 + y 2 100 = 1 ,   s e   o s   f o c o s   e s t i v e r e m   e m   O y

    Passo 4

  7. Se a está fixo e e = c a = a 2 - b 2 a se aproxima de 0 , quer dizer que b se aproxima de a . Nesse caso, os eixos da elipse vão ficando com quase o mesmo tamanho e a elipse se parece com uma circunferência. Quando e se aproxima de 1 , então b se aproxima de 0 . Assim, o eixo menor da elipse começa a ficar muito pequeno em relação ao eixo maior e a elipse parece uma reta.

Resposta

a) 3 2 ; 3 2

c) x 2 100 + y 2 64 = 1 ou x 2 64 + y 2 100 = 1 .