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2ª série · Matemática
Vetores e geometria · Retas no plano

Posição relativa de duas retas

Antes de começar, convém dominares: Sistemas de equações lineares (1ª série do Ensino Médio)

Dois drones de uma entrega em São Paulo seguem trajetórias retilíneas. Será que eles vão se cruzar? Ou nunca vão se encontrar? Ou, quem sabe, estão voando exatamente pela mesma rota? Neste apartado você vai aprender a responder isso sem desenhar nada, só comparando as equações.

Três posições possíveis

As três posições relativas de duas retas no plano: paralelas sem ponto comum, concorrentes em um ponto e coincidentes sobrepostas. paralelas concorrentes coincidentes
Pratica★☆☆Por começar
Determine a posição relativa das retas $r: 2x - 3y + 5 = 0$ e $s: -4x + 6y - 10 = 0$ comparando diretamente os seus coeficientes.

Determine a posição relativa das retas $r: 2x - 3y + 5 = 0$ e $s: -4x + 6y - 10 = 0$ comparando diretamente os seus coeficientes.

Resolver

O critério pelos coeficientes

Lembre-se de que o coeficiente angular $m$ mede a inclinação da reta. Retas com inclinações diferentes se cruzam; com a mesma inclinação, ou nunca se cruzam ou são a mesma reta.

Pratica★☆☆Por começar
Dadas as retas $r: y = \frac{3}{2}x - 1$ e $s: y = \frac{3}{2}x + 4$, indique a posição relativa delas, justificando sua resposta a partir do valor de seus coeficientes…

Dadas as retas $r: y = \frac{3}{2}x - 1$ e $s: y = \frac{3}{2}x + 4$, indique a posição relativa delas, justificando sua resposta a partir do valor de seus coeficientes angulares.

Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Determine o valor do parâmetro $k$ para que as retas $r: kx + 4y - 2 = 0$ e $s: 3x - 2y + 5 = 0$ sejam estritamente paralelas.

Determine o valor do parâmetro $k$ para que as retas $r: kx + 4y - 2 = 0$ e $s: 3x - 2y + 5 = 0$ sejam estritamente paralelas.

Resolver

Retas dadas por pontos ou na forma simétrica

Nem sempre a reta vem pela equação geral. Se ela vem por dois pontos, calcule o coeficiente angular

$$m=\frac{y_B-y_A}{x_B-x_A}.$$

Se vem na forma $\dfrac{x-x_0}{p}=\dfrac{y-y_0}{q}$, a reta passa por $(x_0,y_0)$ e tem $m=\dfrac{q}{p}$. Se vem na forma paramétrica, elimine o parâmetro: $x=x_0+pt$, $y=y_0+qt$ também dá $m=\dfrac{q}{p}$ (a razão entre a variação de $y$ e a de $x$).

Pratica★☆☆Por começar
Estude a posição relativa da reta $r$, que passa pelos pontos $A(1, 2)$ e $B(3, 5)$, e da reta $s: \frac{x-2}{2} = \frac{y+1}{3}$.

Estude a posição relativa da reta $r$, que passa pelos pontos $A(1, 2)$ e $B(3, 5)$, e da reta $s: \frac{x-2}{2} = \frac{y+1}{3}$.

Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Determine a posição relativa das retas dadas na forma paramétrica $r: \begin{cases} x = 1 + 2t \\ y = -3 + t \end{cases}$ e…

Determine a posição relativa das retas dadas na forma paramétrica $r: \begin{cases} x = 1 + 2t \\ y = -3 + t \end{cases}$ e $s: \begin{cases} x = 5 - 4\lambda \\ y = 2 - 2\lambda \end{cases}$.

Resolver
Pratica★★☆Por começar
Um arquiteto projeta duas passarelas retas em um parque. A passarela A segue a direção do vetor $\vec{u} = (4, -2)$ e passa pela fonte localizada em $F(0, 5)$. A…

Um arquiteto projeta duas passarelas retas em um parque. A passarela A segue a direção do vetor $\vec{u} = (4, -2)$ e passa pela fonte localizada em $F(0, 5)$. A passarela B é dada pela equação $x + 2y - 10 = 0$. Demonstre analiticamente que ambas as passarelas se sobrepõem, sendo na verdade a mesma reta.

Resolver

Achando o ponto de interseção

Se as retas são concorrentes, o ponto de interseção é a solução do sistema formado pelas duas equações (é o que você viu em sistemas de equações lineares).

Duas retas concorrentes no plano cartesiano com seu único ponto de interseção destacado. interseção
Pratica★☆☆Por começar
Calcule as coordenadas exatas do ponto de intersecção das retas concorrentes $r: x + 2y - 4 = 0$ e $s: 3x - y - 5 = 0$.

Calcule as coordenadas exatas do ponto de intersecção das retas concorrentes $r: x + 2y - 4 = 0$ e $s: 3x - y - 5 = 0$.

Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Dois drones de exploração seguem trajetórias retilíneas descritas pelas equações $r: x - y + 2 = 0$ e $s: 2x + y - 8 = 0$. Calcule as coordenadas do ponto do plano onde…

Dois drones de exploração seguem trajetórias retilíneas descritas pelas equações $r: x - y + 2 = 0$ e $s: 2x + y - 8 = 0$. Calcule as coordenadas do ponto do plano onde suas trajetórias se cruzam.

Resolver
Pratica★★☆Por começar
Em um sistema de segurança, dois feixes de laser são modelados em um plano cartesiano. O primeiro feixe segue a reta $r: x + y - 6 = 0$ e o segundo passa pelos emissores…

Em um sistema de segurança, dois feixes de laser são modelados em um plano cartesiano. O primeiro feixe segue a reta $r: x + y - 6 = 0$ e o segundo passa pelos emissores localizados em $P(2, 1)$ e $Q(-2, -1)$. Determine se os feixes de laser são paralelos, coincidentes ou concorrentes. Se forem concorrentes, determine o ponto exato de interseção.

X Y r s P Q
Resolver
Pratica★★☆Por começar
As trajetórias de dois aviões na tela de um radar bidimensional são dadas por $r: \begin{cases} x = 2 + 3t \\ y = 1 - t \end{cases}$ e…

As trajetórias de dois aviões na tela de um radar bidimensional são dadas por $r: \begin{cases} x = 2 + 3t \\ y = 1 - t \end{cases}$ e $s: \begin{cases} x = -1 + 2\lambda \\ y = 4 + \lambda \end{cases}$. Verifique se as rotas se cruzam e, em caso afirmativo, calcule o ponto de interseção das trajetórias no plano.

Resolver

Três retas e o ponto comum

Três retas podem passar pelo mesmo ponto. Para isso: ache o ponto de interseção de duas delas e exija que a terceira passe por ele. Se as três são duas a duas concorrentes e não passam pelo mesmo ponto, formam um triângulo (os vértices são as três interseções).

Pratica★★☆Por começar
Calcule o valor de $k$ para que as retas $r: 2x - y + 1 = 0$, $s: x + y - 4 = 0$ e $t: 3x + ky - 2 = 0$ se intersectem exatamente no mesmo ponto do plano.

Calcule o valor de $k$ para que as retas $r: 2x - y + 1 = 0$, $s: x + y - 4 = 0$ e $t: 3x + ky - 2 = 0$ se intersectem exatamente no mesmo ponto do plano.

Resolver
Pratica★★☆Por começar
Determine as coordenadas dos vértices do triângulo formado pela interseção das três retas $r: x - y - 2 = 0$, $s: 2x + 3y - 9 = 0$ e $t: x + 4y - 12 = 0$.

Determine as coordenadas dos vértices do triângulo formado pela interseção das três retas $r: x - y - 2 = 0$, $s: 2x + 3y - 9 = 0$ e $t: x + 4y - 12 = 0$.

X Y r s t
Resolver
Pratica★★☆Por começar
Um raio de luz em um experimento de óptica segue a trajetória descrita pela reta $r: x - 2y + 4 = 0$. Um espelho plano está posicionado exatamente sobre o eixo das…

Um raio de luz em um experimento de óptica segue a trajetória descrita pela reta $r: x - 2y + 4 = 0$. Um espelho plano está posicionado exatamente sobre o eixo das abscissas ($y = 0$). Determine as coordenadas do ponto de incidência do raio sobre o espelho.

Resolver
Pratica★★★Por começar
Três rodovias retas são modeladas em um plano topográfico mediante as equações $r: x + 2y - 4 = 0$, $s: 2x - y - 3 = 0$ e $t: ax + y - 2 = 0$. Determine os valores do…

Três rodovias retas são modeladas em um plano topográfico mediante as equações $r: x + 2y - 4 = 0$, $s: 2x - y - 3 = 0$ e $t: ax + y - 2 = 0$. Determine os valores do parâmetro $a$ para os quais as três rodovias se intersectam em um único ponto ou são paralelas entre si, impedindo que se forme um triângulo delimitado por elas.

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Posição em função de um parâmetro

Quando uma reta depende de um parâmetro, imponha a condição desejada sobre os coeficientes e resolva a equação para o parâmetro. Depois, verifique o termo independente para separar paralelas de coincidentes.

Esquema de decisão conforme o valor do parâmetro m: para m igual a menos quatro as retas são paralelas ou coincidentes; para m diferente de menos quatro são concorrentes. m/2 = −6/3 = −2 → m = −4 (paralelas ou coincidentes) m ≠ −4 → concorrentes
Pratica★☆☆Por começar
Determine o valor de $m$ para que as retas $r: mx - 6y + 1 = 0$ e $s: 2x + 3y - 4 = 0$ sejam concorrentes e não paralelas.

Determine o valor de $m$ para que as retas $r: mx - 6y + 1 = 0$ e $s: 2x + 3y - 4 = 0$ sejam concorrentes e não paralelas.

Resolver
Pratica★★☆Por começar
Discuta a posição relativa das retas $r: (m-1)x + 2y - 3 = 0$ e $s: 4x + (m+1)y - 6 = 0$ em função dos possíveis valores do parâmetro $m$.

Discuta a posição relativa das retas $r: (m-1)x + 2y - 3 = 0$ e $s: 4x + (m+1)y - 6 = 0$ em função dos possíveis valores do parâmetro $m$.

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Feixe de retas

A expressão $(a_1x+b_1y+c_1)+k(a_2x+b_2y+c_2)=0$, com $k$ real, descreve um feixe de retas: todas passam pelo ponto de interseção de $r: a_1x+b_1y+c_1=0$ e $s: a_2x+b_2y+c_2=0$. Por quê? Nesse ponto, as duas expressões entre parênteses valem $0$, e então a equação se verifica para qualquer $k$.

Pratica★★★Por começar
Discuta a posição relativa das retas $r: ax + y - b = 0$ e $s: 2x - ay + 4 = 0$ realizando uma análise exaustiva em função dos parâmetros simultâneos $a$ e $b$.

Discuta a posição relativa das retas $r: ax + y - b = 0$ e $s: 2x - ay + 4 = 0$ realizando uma análise exaustiva em função dos parâmetros simultâneos $a$ e $b$.

Resolver
Pratica★★★Por começar
Considere a família ou feixe de retas definido pela expressão matemática $(2x - y + 1) + k(x + 2y - 3) = 0$. Demonstre que todas as retas que compõem este feixe se…

Considere a família ou feixe de retas definido pela expressão matemática $(2x - y + 1) + k(x + 2y - 3) = 0$. Demonstre que todas as retas que compõem este feixe se intersectam em um mesmo ponto fixo e calcule as suas coordenadas. A seguir, determine a equação geral da reta deste feixe que é paralela a $s: 3x - 4y + 5 = 0$.

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Resumo

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