Retas Equações de uma reta com o software Winplot Equação geral Podemos estabelecer a equação geral de uma reta a partir da condição de alinhamento de três pontos. Dada uma reta r, sendo A(xA, yA) e B(xB, yB) pontos conhecidos e distintos de r e P(x,y) um ponto genérico, também de r, estando A, B e P alinhados, podemos escrever: Fazendo yA - yB = a, xB - xA = b e xAyB - xByA=c, como a e b não são simultaneamente nulos (𝐴 ≠ 𝐵), temos a equação geral da reta: 𝑎𝑥 + 𝑏𝑦 + 𝑐 = 0 Essa equação relaciona x e y para qualquer ponto P genérico da reta. Assim, dado o ponto P(m, n): se am + bn + c = 0, P é o ponto da reta; se am + bn + c 0, P não é ponto da reta. Acompanhe os exemplos: Vamos considerar a equação geral da reta r que passa por A(4, 7) e B(3, 5). Considerando um ponto P(x, y) da reta, temos: 4 A, B e P colineares ⇒ D = 0 ⇒ 3 𝑥 ⇒ 2𝑥 − 𝑦 − 1 = 0 7 5 𝑦 1 1 = 0 ⇒ 20 + 7𝑥 + 3𝑦 − 5𝑥 − 4𝑦 − 21 = 0 1 (1) Com o auxílio do software vamos verificar se os pontos A(4, 7) e B(3, 5) pertencem à reta r do exemplo acima. Procedimentos para o uso do Winplot: Para abrir o Winplot.exe clique duas vezes no ícone . Abrirá a caixa: Clique (uma vez) no botão Clique no botão Clique no botão . Surgirá uma coluna: . Abrirá a janela , abrirá as opções a seguir, vá até a botão Ponto. Clique em (x,y), abrirá a janela: Digite os valores correspondentes ao ponto A(4,7):Clique em , e observe que ele irá plotar o ponto. Faça a mesma operação com o ponto B(3, 5). Observe que os pontos estão alinhados. Vamos digitar a equação encontrada: 2𝑥 − 𝑦 − 1 = 0 Clique no botão , selecione a opção Reta, conforme figura abaixo: Abrirá uma caixa, digite os coeficientes da equação da reta: Observe que a equação do Winplot está escrita ax + by =c Clique em , e observe a reta r. 1 Se tivéssemos escolhido os pontos E(0,-1), F (-2,-2) e P teríamos: 0 1 E, F e P colineares ⇒ D = 0 ⇒ − 2 𝑥 𝑥− 1 1 𝑦−2 = 0 2 −1 −2 𝑦 1 1 = 0 ⇒−𝑥 − 1 𝑦 + 2𝑥 − 1 = 0 ⇒ 2 2 1 (2) Vamos realizar os mesmos procedimentos utilizados acima. Inserindo os pontos e a equação descrita acima, As expressões obtidas em (1) e (2) são equivalentes (observe que, se dividirmos os coeficientes de (1) por 2, obtemos (2) e nos mostram a relação que x e y devem satisfazer a fim de que um ponto P(x,y) pertença a r. Por este motivo as equações se sobrepõem quando digitadas no Winplot. A reta r pode ser analiticamente descrita por uma dessas equações ou por qualquer outra equivalente, dependendo dos pontos escolhidos. Cada uma delas é chamada equação geral de r. Comandos para limpar a janela de visualização: No teclado, clique em ctrl+i, abrirá a caixa que deseja apagar. , selecione o Clique no botão apagar. Casos particulares Quando um dos coeficientes da equação geral de uma reta (ax + by + c = 0) é igual a zero, a reta apresenta uma propriedade especial. Temos três casos: 𝑎 = 0, quando dois pontos distintos dessa reta possuem a mesma ordenada. Desse modo quando a equação não tem termo em x, a reta é paralela ao eixo x . Por exemplo: 0𝑥 + 2𝑦 − 10 = 0. Fazendo os mesmos procedimentos no Winplot, vamos obter o seguinte gráfico: 𝑏 = 0, quando dois pontos distintos dessa reta possuem a mesma abscissa. Assim, quando a equação não tem termo em y, a reta é paralela ao eixo y. Exemplo: −𝑥 + 0𝑦 − 3 = 0 𝑥 = 3 é uma equação da reta s representada a seguir. 𝑐 = 0, ou seja, 𝑎𝑥 + 𝑏𝑦 = 0. Nesse caso, para todo a ∈ IR* e b ∈ IR*, o par ordenado (0,0) satisfaz a equação: 𝑎. 0 + 𝑏. 0 = 0. Desse modo, quando a equação não tem termo independente, a reta passa pela origem. Exemplos: As retas de equações: 3𝑥 − 2𝑦 = 0 Passam pelo ponto (0,0) Vamos usar o Winplot para verificar. 𝑥 + 7𝑦 = 0 Equação Reduzida da Reta Uma equação reduzida da reta respeita a lei de formação dada por y = ax + c, onde x e y são os pontos pertencentes à reta, a é o coeficiente angular da reta e c o coeficiente linear. Essa forma reduzida da equação da reta expressa uma função entre x e y, isto é, as duas variáveis possuem uma relação de dependência. Utilizando a equação geral acima, 2𝑥 − 𝑦 − 1 = 0 podemos transformá-la em equação reduzida, basta isolarmos o y. 𝑦 = 2𝑥 − 1 O coeficiente angular a representa a inclinação da reta em relação ao eixo das abscissas x e o coeficiente linear c representa o valor numérico por onde a reta passa no eixo das ordenadas y. Posições relativas entre duas retas Retas concorrentes Se duas retas são concorrentes, seus coeficientes angulares são diferentes, e viceversa. Exemplo: r: 2𝑥 − 𝑦 − 1 = 0 e 𝑠: 4𝑥 + 3𝑦 − 17 = 0 Retas perpendiculares Se duas retas são perpendiculares distintas, o coeficiente angular de uma é o oposto do inverso do coeficiente angular da outra, e vice-versa. 1 Exemplo: Observe as retas 𝑦 = 5𝑥 + 10 e 𝑦 = − 5 𝑥 − 100 Retas paralelas (distintas) Se duas retas são paralelas distintas, seus coeficientes angulares são iguais e seus coeficientes lineares são diferentes, e vice-versa. Exemplo: 𝑟: 3𝑥 − 𝑦 − 2 = 0 e 𝑠: 6𝑥 − 2𝑦 + 5=0 Retas coincidentes Se duas retas são paralelas coincidentes, seus coeficientes angulares são iguais e seus coeficientes lineares são iguais, e vice-versa. Exemplo: 𝑟: 3𝑥 − 𝑦 + 7 = 0 e 𝑠: 6𝑥 − 2𝑦 + 14 = 0 Atividades 1 1- Utilizando o Winplot, verifique por quais dos pontos A(-2,-5), B(-1,4), C(2,- 5 ), D(3,1) e E(-1, 19 5 ) passa a reta de equação 6𝑥 − 5𝑦 − 13 = 0. Resolução: Digite todos os pontos no software, em seguida a equação sugerida e verifica quais pontos pertence a esta reta. Podemos verificar através das cores que os pontos A, C e D pertencem à reta. Podemos ainda incluir as grades para melhor visualização. Clique em abrirá as opções: Clique em Grade e surgirá uma nova caixa Selecione retangular e em seguida aplicar. Referências IEZZI, Gelson. [et al]. Matemática: ciências e aplicações. V. 2, ensino médio. 6. ed. São Paulo: Saraiva, 2010. SODRÉ, Ulysses. Geometria Plana: Geometria Analítica Plana. Disponível em:< http://pessoal.sercomtel.com.br/matematica/geometria/ganalitica/ganalitica.htm#ga06> Acesso em: 17/05/2015 UNIP/Objetivo. Posição Relativa de Duas Retas - Equação do Feixe de Retas. Disponível em: <http://www.objetivo.br/ConteudoOnline/mp/Conteudo.aspx?codigo=1459&token=5% 2F2Yd2%2Bzzv%2F29umTApxi0Q%3D%3D> Acesso em: 18/05/2015