Pular para o conteúdo
Matemágica

Geometria analítica: retas e circunferências

Arraste dois pontos de uma reta, um ponto Q e os centros de duas circunferências: veja as equações, a distância de Q à reta, a posição relativa e os pontos de interseção com valores.

Nível 3 · Avançado Ferramenta Origem: nova

Geometria analítica: retas e circunferências

A geometria analítica traduz figuras em equações. Assim, uma pergunta geométrica, como "a reta toca o círculo?", vira uma conta com números. Nesta aula você arrasta dois pontos que definem uma reta, um ponto Q e os centros e raios de duas circunferências, e vê todas as equações e medidas mudarem ao mesmo tempo.

O que observar

Fórmulas

Por que é verdade

A equação geral sai de exigir que o ponto (x; y) esteja alinhado com P1 e P2: o determinante da matriz com as linhas (x, y, 1), (x1, y1, 1), (x2, y2, 1) é zero, e desenvolver esse determinante dá a forma ax + by + c = 0. O vetor (a; b) é normal à reta, e isso explica a fórmula da distância: ela é a projeção de Q − P1 sobre a normal unitária.

Para a distância mínima, o pé da perpendicular é o ponto da reta mais próximo de Q, porque o segmento QH é ortogonal à reta, e o teorema de Pitágoras garante que qualquer outro ponto está mais longe.

Para a interseção reta × círculo, substitua a parametrização da reta na equação do círculo: obtém-se uma equação do segundo grau em t, e o discriminante é positivo, zero ou negativo conforme a reta corte, tangencie ou não toque o círculo. O mesmo discriminante, escrito em termos de d e r, dá o critério geométrico.

Aplicações

Curiosidade

René Descartes publicou a ideia central da geometria analítica em La Géométrie (1637), em um apêndice ao Discurso do Método. Pierre de Fermat trabalhou em ideias semelhantes por volta da mesma época; as datas e a forma como cada trabalho chegou aos leitores são discutidas pelos historiadores. A ideia de que uma curva é o conjunto de soluções de uma equação mudou a geometria: problemas que os gregos resolviam com régua e compasso passaram a ser problemas de álgebra.

Desafios

  1. Use a predefinição Reta tangente. Por que a distância do centro à reta é igual ao raio?

    Dica

    Tangente significa que a reta toca o círculo em um só ponto. Compare a distância do centro à reta com o raio no painel.

  2. Use a predefinição Tangentes interiores. Quantos pontos em comum os círculos têm? Por que o caso é o da diferença dos raios?

    Dica

    Quando um círculo está dentro do outro e eles se tocam, a distância entre os centros é a diferença dos raios.

  3. Escolha dois pontos da reta para que a equação geral tenha b = 0. Que tipo de reta é essa e qual é a forma reduzida?

    Dica

    Quando b = 0 a reta é vertical e a forma reduzida é x = k, sem coeficiente angular.

  4. Ache o ponto Q, sobre a reta, mais próximo do centro de c1. Qual é a distância desse ponto ao centro?

    Dica

    O ponto mais próximo é o pé da perpendicular. A distância é a da reta ao centro, e o painel mostra o pé H.

Continue daqui

Conceitos

Cada conceito leva à lista de aulas que o usam, por disciplina.