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9º ano · Matemática
funções · Funções lineares

Equação de uma reta na forma ponto-coeficiente angular

Um ciclista passa pelo quilômetro 6 de uma estrada e você sabe a que velocidade ele pedala, mas não sabe onde ele estava no início do treino. Como escrever a equação da posição dele? Quando você conhece apenas um ponto qualquer da reta e o coeficiente angular, a forma ponto-coeficiente angular resolve o problema sem precisar descobrir antes o coeficiente linear.

A equação ponto-coeficiente angular

Por que isso funciona? Para qualquer ponto $(x, y)$ da reta, a razão $\dfrac{y - y_1}{x - x_1}$ entre a variação de $y$ e a de $x$ em relação a $P$ é sempre igual a $m$. Multiplicando os dois lados por $x - x_1$, obtemos a fórmula.

Gráfico da reta de coeficiente angular 4 que passa pelo ponto P(3, −2), com sua equação na forma ponto-coeficiente angular. 3−2 P(3, −2) y − (−2) = 4(x − 3)
Pratica★☆☆Por começar
Escreva a equação da reta na forma ponto-coeficiente angular que passa pelo ponto $A(3, -2)$ e tem coeficiente angular $m = 4$.

Escreva a equação da reta na forma ponto-coeficiente angular que passa pelo ponto $A(3, -2)$ e tem coeficiente angular $m = 4$.

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Pratica★☆☆Por começar
Calcule o coeficiente angular da reta que passa pelos pontos $P(-1, 4)$ e $Q(2, 10)$ e escreva sua equação na forma ponto-coeficiente angular utilizando as coordenadas…

Calcule o coeficiente angular da reta que passa pelos pontos $P(-1, 4)$ e $Q(2, 10)$ e escreva sua equação na forma ponto-coeficiente angular utilizando as coordenadas do ponto $P$.

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Pratica★☆☆Por começar
Para calcular a equação de uma rampa acessível que começa no ponto $A(-3, 1)$ com uma inclinação descendente de $5\,\%$ ($m = -0,05$), o Davi escreve no seu caderno: $$y…

Para calcular a equação de uma rampa acessível que começa no ponto $A(-3, 1)$ com uma inclinação descendente de $5\,\%$ ($m = -0,05$), o Davi escreve no seu caderno:

$$y + 1 = -0,05(x - 3)$$
  1. a) Identifique os dois erros conceituais que o Davi cometeu ao substituir as coordenadas do ponto na fórmula ponto-coeficiente angular $y - y_1 = m(x - x_1)$.
  2. b) Escreva a equação correta na forma ponto-coeficiente angular.
  3. c) Transforme a equação para a forma reduzida ($y = mx + n$) e verifique analiticamente que as coordenadas do ponto de partida $A(-3, 1)$ satisfazem a igualdade.
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Da forma ponto-coeficiente angular à forma reduzida

Para chegar à forma reduzida $y = mx + n$, basta distribuir o parêntese e isolar $y$. Por outro lado, a própria equação já mostra um ponto da reta e o coeficiente angular.

Também dá para verificar se um ponto pertence à reta: substitua as coordenadas na equação e veja se a igualdade é verdadeira. Por exemplo, em $y + 3 = \frac{1}{2}(x - 6)$, o ponto $(8, -2)$ dá $-2 + 3 = 1$ e $\frac{1}{2}(8 - 6) = 1$. Como $1 = 1$, o ponto pertence à reta.

Pratica★☆☆Por começar
Dada a reta de equação $y - 5 = -2(x + 1)$, indique um ponto exato pelo qual ela passa e o valor do seu coeficiente angular. Em seguida, desenvolva a expressão para…

Dada a reta de equação $y - 5 = -2(x + 1)$, indique um ponto exato pelo qual ela passa e o valor do seu coeficiente angular. Em seguida, desenvolva a expressão para escrevê-la na forma explícita.

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Pratica★☆☆Por começar
Uma reta tem como equação na forma ponto-coeficiente angular $y + 3 = \frac{1}{2}(x - 6)$. Verifique matematicamente se o ponto $C(8, -2)$ pertence a essa reta.

Uma reta tem como equação na forma ponto-coeficiente angular $y + 3 = \frac{1}{2}(x - 6)$. Verifique matematicamente se o ponto $C(8, -2)$ pertence a essa reta.

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Pratica★★☆Por começar
Dada a reta $y - k = 3(x + 2)$, encontre o valor do parâmetro $k$ para que a reta passe exatamente pelo ponto $A(1, 4)$.

Dada a reta $y - k = 3(x + 2)$, encontre o valor do parâmetro $k$ para que a reta passe exatamente pelo ponto $A(1, 4)$.

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Retas paralelas e perpendiculares

Pratica★☆☆Por começar
Escreva a equação na forma ponto-coeficiente angular da reta paralela a $y = 3x - 7$ que passa pelo ponto $B(-4, 1)$.

Escreva a equação na forma ponto-coeficiente angular da reta paralela a $y = 3x - 7$ que passa pelo ponto $B(-4, 1)$.

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Pratica★★☆Por começar
Encontre a equação na forma ponto-coeficiente angular da reta que é perpendicular a $y = -\frac{1}{3}x + 5$ e que passa pelo ponto de interseção das retas $y = 2x - 1$ e…

Encontre a equação na forma ponto-coeficiente angular da reta que é perpendicular a $y = -\frac{1}{3}x + 5$ e que passa pelo ponto de interseção das retas $y = 2x - 1$ e $y = x + 3$.

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Pratica★★☆Por começar
Determine a equação na forma ponto-coeficiente angular da reta paralela a $2x - 5y + 10 = 0$ que passa pelo ponto médio do segmento de extremidades $P(-1, -4)$ e…

Determine a equação na forma ponto-coeficiente angular da reta paralela a $2x - 5y + 10 = 0$ que passa pelo ponto médio do segmento de extremidades $P(-1, -4)$ e $Q(7, 2)$.

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Retas com significado geométrico: mediatriz e altura

Quando a reta é definida por uma condição geométrica (passa pelo ponto médio, é perpendicular a um lado…), o roteiro é sempre o mesmo: ache um ponto da reta e o coeficiente angular, e aplique a fórmula.

Segmento AB com seu ponto médio M e a mediatriz, reta perpendicular a AB passando por M. A B M

Para a altura de um triângulo relativa a um vértice, use o vértice como ponto e o coeficiente angular perpendicular ao lado oposto.

Pratica★★☆Por começar
Escreva a equação na forma ponto-coeficiente angular da mediatriz do segmento de extremidades $A(-2, 5)$ e $B(4, 1)$. Lembre-se de que a mediatriz é a reta perpendicular…

Escreva a equação na forma ponto-coeficiente angular da mediatriz do segmento de extremidades $A(-2, 5)$ e $B(4, 1)$. Lembre-se de que a mediatriz é a reta perpendicular ao segmento que passa pelo seu ponto médio.

X Y A B M
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Pratica★★★Por começar
No triângulo de vértices $A(-2, -1)$, $B(4, 1)$ e $C(1, 5)$, encontre a equação na forma ponto-coeficiente angular da reta que contém a altura correspondente ao vértice…

No triângulo de vértices $A(-2, -1)$, $B(4, 1)$ e $C(1, 5)$, encontre a equação na forma ponto-coeficiente angular da reta que contém a altura correspondente ao vértice $C$.

X Y A B C
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Pratica★★★Por começar
Em uma rede de abastecimento de água, projeta-se instalar uma tubulação secundária perpendicular à adutora geral que passa pelos pontos $A(1, 3)$ e $B(7, 6)$. A nova…

Em uma rede de abastecimento de água, projeta-se instalar uma tubulação secundária perpendicular à adutora geral que passa pelos pontos $A(1, 3)$ e $B(7, 6)$. A nova tubulação deve partir obrigatoriamente de uma caixa de inspeção situada em $C(3, 8)$. Dois engenheiros avaliam dois métodos para obter a sua equação:

  • Método 1 (Equação ponto-coeficiente angular): Calcular o coeficiente angular $m_1$ da adutora geral, deduzir o coeficiente angular perpendicular $m_2 = -1/m_1$ e substituir diretamente as coordenadas da caixa de inspeção $C(3, 8)$ na fórmula $y - y_1 = m_2(x - x_1)$.

  • Método 2 (Ajuste do coeficiente linear): Calcular $m_2$, escrever a forma reduzida teórica $y = m_2 x + n$, substituir $x = 3$ e $y = 8$ para formular e resolver uma equação do primeiro grau em $n$, e reconstruir a equação final.

  1. a) Aplique ambos os métodos passo a passo e verifique que ambos conduzem exatamente à mesma equação na forma reduzida.
  2. b) Se durante a obra a caixa de inspeção for deslocada $2$ metros para o norte (passando a estar em $C'(3, 10)$) mas mantendo o mesmo coeficiente angular perpendicular, justifique qual dos dois métodos permite atualizar o modelo matemático de forma mais ágil e direta.
  3. c) Em uma vistoria de rotina, é localizada uma ligação clandestina no ponto $D(5, 4)$. Justifique analiticamente se a referida ligação está conectada à tubulação secundária calculada ou não.
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Modelando situações com um ponto e uma taxa

Quando uma grandeza varia de forma constante, o coeficiente angular é a taxa de variação e qualquer medição é um ponto da reta.

Vale também para dois pontos com coordenadas dadas por uma tabela, retas com interseção nos eixos (um ponto do eixo $x$ tem $y = 0$) e problemas de oferta e demanda, em que o ponto de equilíbrio é a interseção das duas retas.

Pratica★☆☆Por começar
O nível de água de uma represa aumenta de forma constante à razão de $15$ cm por dia. Se no dia $10$ de medição o nível era de $420$ cm, escreva a equação…

O nível de água de uma represa aumenta de forma constante à razão de $15$ cm por dia. Se no dia $10$ de medição o nível era de $420$ cm, escreva a equação ponto-coeficiente angular que relaciona o nível da água $y$ com o número de dias decorridos $x$.

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Pratica★★☆Por começar
Um ciclista mantém uma velocidade constante durante seu treinamento. No minuto $15$ do seu percurso, ele se encontra no marco do quilômetro $6$ da estrada e, no minuto…

Um ciclista mantém uma velocidade constante durante seu treinamento. No minuto $15$ do seu percurso, ele se encontra no marco do quilômetro $6$ da estrada e, no minuto $40$, atinge o quilômetro $16$. Expresse a posição do ciclista na forma ponto-coeficiente angular e calcule em que marco quilométrico ele se encontrará no minuto $60$.

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Pratica★★★Por começar
Uma rampa de acesso deve ter um coeficiente angular exato de $8\%$ para cumprir as normas de acessibilidade arquitetônica. Se a rampa começa ao nível do solo no ponto…

Uma rampa de acesso deve ter um coeficiente angular exato de $8\%$ para cumprir as normas de acessibilidade arquitetônica. Se a rampa começa ao nível do solo no ponto $A(0, 0)$ e deve vencer um desnível até chegar a uma plataforma situada no ponto $B(x_0; 1,2)$ (com coordenadas medidas em metros), escreva a equação da reta da rampa na forma ponto-coeficiente angular e determine a coordenada horizontal $x_0$.

Resolver

De volta ao início: com o ponto $(15, 6)$ e a taxa $0{,}4$ km/min, a equação do ciclista sai direto, sem saber onde ele começou.

Resumo

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