Enunciado

  1. Uma reta traçada pelo ponto ( 2,4 , 6 ) é perpendicular ao plano y   0   z . Desenhe a reta, escreva suas equações e determine as coordenadas dos pontos P e Q da reta que distam 10 unidades do ponto A   =   ( 0,4 , 0 ) .
  2. Calcule a área do triângulo A P Q .

Passo 1

  1. Como a reta passa pelo ponto ( 2,4 , 6 ) , esse vai ser o nosso ponto inicial. Vamos supor que o vetor diretor dessa reta seja da forma ( l , m , n ) . Vetores perpendiculares ao plano y   0   z são paralelos a ( x , 0,0 ) (só a coordenada x muda). Então, o vetor diretor da reta que queremos na verdade é da forma ( l , 0,0 ) . Pronto, já podemos obter as equações parametrizadas da reta
  2. x = 2 + l ,   y = 4 ,   z = 6

    Assim, qualquer ponto desta reta será da forma P = ( 2 + l ,   4 ,   6 ) . O vetor que liga A   =   ( 0,4 , 0 ) a P = ( 2 + l ,   4 ,   6 ) é

    A P → = P - A = ( 2 + l , 4,6 ) - ( 0,4 , 0 ) = ( 2 + l , 0,6 )

    Agora, vamos usar a condição de que a distância desses pontos é 10 . Isso quer dizer que o módulo do vetor A P → é igual a 10 :

    | A P → | = ( 2 + l ) 2 + 36 = 10

    ⇒ ( 2 + l ) 2 + 36 = 100

    ⇒ 4 + 4 l + l 2 + 36 = 100

    ⇒ l 2 + 4 l - 60 = 0

    ⇒ l = - 4 ± 16 + 240 2 = - 4 ± 256 2 = - 4 ± 16 2

    ⇒ l = 6   o u   l = - 10

    Temos dois valores do parâmetro l , um deles correspondendo ao ponto P e o outro ao ponto Q :

    l = 6 :   P = ( 2 + l ,   4 ,   6 ) = ( 8,4 , 6 )

    l = - 10 :   Q = ( 2 + l ,   4 ,   6 ) = ( - 8,4 , 6 )

    Você pode conferir abaixo a figura com a reta e os pontos envolvidos:

    Passo 2

  3. A área do triângulo é dada por

A = 1 2 | A P → ∧ A Q → |

Primeiramente, vamos calcular esses vetores:

A P → = P - A = ( 8,4 , 6 ) - ( 0,4 , 0 ) = ( 8,0 , 6 )

A Q → = Q - A = ( - 8,4 , 6 ) - ( 0,4 , 0 ) = ( - 8,0 , 6 )

Assim, o produto vetorial será:

A P → ∧ A Q → =

⎜                 i →                             j →                               k   →   ⎜

⎜               8                           0                               6     ⎜ = ( 0 ) i → - ( 48 + 48 ) j → + ( 0 ) k →   = ( 0,96,0 )

⎜     - 8                     0                               6     ⎜

Finalmente, obtemos a área do triângulo:

A = 1 2 | A P → ∧ A Q → | = 1 2 9 6 2 = 96 2 = 48

Resposta

  1. l = 6 :   P = ( 8,0 , 6 ) , l = - 10 :   P = ( - 8,0 , 6 )
  2. A = 48