Geometria Analítica

1. GEOMETRIA ANALÍTICA
Distância entre dois pontos
Ponto Médio
Baricentro
Área de um triângulo qualquer
Condição de alinhamento de três pontos
Ponto e Reta
1Profa. Me. Kaline Andreza de França Correia Andrade

2. Introdução
• A Geometria Analítica, também denominada de coordenadas geométricas, se baseia nos
estudos da Geometria através da utilização da Álgebra. Os estudos iniciais estão ligados ao
matemático francês René Descartes (1596 -1650), criador do sistema de coordenadas
cartesianas.
Os estudos relacionados à Geometria Analítica datam seu início no século XVII, Descartes, ao
relacionar a Álgebra com a Geometria, criou princípios matemáticos capazes de analisar por
métodos geométricos as propriedades do ponto, da reta e da circunferência, determinando
distâncias entre eles, localização e pontos de coordenadas.
• Os cientistas Isaac Newton e Gottfried Wilhelm Leibniz concentraram estudos na Geometria
Analítica, que serviu como base teórica e prática para o surgimento do Cálculo Diferencial e
Integral, muito utilizado atualmente na Engenharia.
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3. Distância entre dois pontos
A distância permeia todos os conceitos da geometria analítica, pois nesta área da
matemática temos a relação de elementos geométricos com os algébricos, e o
elemento básico da geometria é o ponto.
Um dos conceitos básicos que vimos na geometria é que a menor distância entre
dois pontos é dada por uma reta, contudo, na geometria analítica esses pontos
recebem coordenadas no plano cartesiano e por meio dessas coordenadas
podemos encontrar o valor da distância entre dois pontos.
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4. Vamos representar dois pontos
quaisquer no plano cartesiano.
Portanto, teremos que a distância entre os
pontos A e B será a medida do segmento
que tem os dois pontos como extremidade.
Por se tratar de dois pontos quaisquer,
representaremos as coordenadas desses
pontos de maneira genérica.
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5. Sabe-se que os eixos coordenados do plano cartesiano são ortogonais, portanto,
podemos construir um triângulo retângulo utilizando os pontos A e B, como mostra a
figura a seguir.
Note que o segmento AB é a hipotenusa do
triângulo AOB, e a medida de AB corresponde
à distância entre esses dois pontos. Por se
tratar de um triângulo retângulo, podemos
aplicar o teorema de Pitágoras, no qual
teremos:
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6. Calcule a distância entre os pontos: A (4,5) e B(1,1) e represente-os geometricamente.
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7. Ponto Médio de um Segmento de Reta
O segmento de reta AB terá um
ponto médio (M) com as
seguintes coordenadas (xM, yM).
Observe que os triângulos AMN e
ABP são semelhantes, possuindo
os três ângulos respectivamente
iguais. Dessa forma, podemos
aplicar a seguinte relação entre
os segmentos que formam os
triângulos.
Portanto, considerando M o ponto médio do segmento AB, temos a seguinte
expressão matemática capaz de determinar a coordenada do ponto médio de
qualquer segmento no plano cartesiano:
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8. Exemplo 1
Dadas as coordenadas dos pontos A(4,6) e B(8,10) pertencentes ao segmento AB,
determine as coordenadas do ponto médio desse segmento.
Exemplo 2
Dados os pontos P(5,1) e Q(–2,–9), determine as coordenadas do ponto médio
do segmento PQ.
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9. Baricentro
O triângulo é uma figura geométrica muito importante, bastante utilizado na construção
civil. No estudo analítico dos triângulos, quando conhecemos as coordenadas dos seus
vértices, conseguimos determinar qual é o tipo de triângulo, qual a sua área e quais as
coordenadas de seu baricentro. Faremos o estudo de como obter as coordenadas do
baricentro do triângulo. Antes, precisamos definir o que é baricentro.
Considere o triângulo de vértices A, B e C abaixo. Os pontos M, N e P são os pontos
médios dos lados AB, BC e AC, respectivamente. Os segmentos de reta MC, AN e PB são
as medianas do triângulo. Denominamos baricentro (G) de um triângulo o ponto de
encontro das medianas.
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10. Baricentro
Agora vamos considerar um triângulo no plano cartesiano de vértices A(xA, yA), B(xB, yB)
e C(xC, yC) e baricentro G(xG, yG).
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11. Baricentro
Exemplo 1. Determine as coordenadas do baricentro do triângulo de vértices A(2, 7),
B(5, 3) e C(2, 2).
Solução: Vamos calcular as coordenadas do Baricentro do triângulo separadamente,
para não haver confusão no entendimento da fórmula, que é muito simples.
Sabemos que:
Portanto, o baricentro do triângulo ABC tem coordenadas G(3, 4).
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12. Área de um Triângulo
na Geometria Analítica
Vamos determinar a área de um triângulo do ponto de vista da geometria analítica.
Assim, considere três pontos quaisquer, não colineares, A (xa, ya), B (xb, yb) e C (xc, yc).
Como esses pontos não são colineares, ou seja, não estão numa mesma reta, eles
determinam um triângulo. A área desse triângulo será dada por:
Observe que a área será metade do módulo do determinante das
coordenadas dos pontos A, B e C.
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13. Área de um Triângulo
na Geometria Analítica
Exemplo 1. Calcule a área do triângulo de vértices A (4 , 0), B (0 , 0) e C (0 , 6).
Solução: Primeiro passo é fazer o cálculo do determinante das coordenadas dos
pontos A, B e C.
Portanto, a área do triângulo de vértices A (4 , 0), B (0 , 0) e C (0 , 6) é 12.
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14. Área de um Triângulo
na Geometria Analítica
Exemplo 2. Determine a área do triângulo de vértices A (1, 3), B (2, 5) e C (-2,4).
Solução: Primeiro devemos realizar o cálculo do determinante.
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15. Área de um Triângulo
na Geometria Analítica
Exemplo 3. Os pontos A (0, 0), B (0, -8) e C (x, 0) determinam um triângulo de área
igual a 20. Encontre o valor de x.
Solução: Sabemos que a área do triângulo de vértices A, B e C é 20. Então:
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16. Condição de alinhamento de três
pontos
Com três pontos distintos e não alinhados formamos um plano, para que com eles
seja formada uma reta é preciso que eles estejam alinhados.
Considere os pontos A(1,2), B(3,0), C(4,-1). Colocando-os em um plano
cartesiano percebemos que a união irá formar uma reta, ou seja, eles estão
alinhados.
Unir os três pontos distintos em um
plano cartesiano é uma opção para
verificar seu alinhamento, mas isso
nem sempre apresenta uma resposta
segura, pois um dos três pontos pode
estar milímetros fora da reta formada,
o que deixa os três pontos não
alinhados.
Por esse motivo, ao verificar se os três
pontos são alinhados, é preciso seguir
a seguinte condição:
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17. Condição de alinhamento de três
pontos
Três pontos não alinhados em um plano cartesiano formam um triângulo de
vértices A(xA, yA), B(xB, yB) e C(xC, yC). A sua área poderá ser calculada da
seguinte forma:
Para que exista a área do triângulo esse determinante deverá ser diferente de
zero. Caso seja igual a zero os três pontos, que eram os vértices do triângulo, só
poderão estar alinhados.
Portanto, podemos concluir que três pontos distintos A(xA, yA), B(xB, yB) e C(xC, yC)
estarão alinhados se
= 0
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18. Condição de alinhamento de três
pontos
Exemplo1:
Verifique se os pontos A(0,5), B(1,3) e C(2,1) são ou não colineares (são alinhados).
Exemplo2:
Verifique se os pontos A(-1,4), B(5,-2) e C(2,3) são ou não colineares (são alinhados).
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