Para apresentar o projeto dos novos jardins de uma praça com contorno circular, a praça foi representada no sistema de coordenadas cartesianas da figura a seguir.
De acordo com o projeto, um caminho reto, feito com pedras, será construído e atravessará os jardins. O caminho deverá começar no ponto de coordenadas (2, 1) e terminar no ponto de coordenadas (13, 12), ambos localizados fora da praça.
a) Quantas vezes o caminho de pedras intersecta o contorno da praça?
b) Determine as coordenadas dos pontos em que o caminho intersecta o contorno da praça.
Dadas as definições para o que é a equação da circunferência e como encontrá-la a partir do gráfico apresentado, temos então que, para cada item:
a. O caminho das pedras intersecta a praça em dois pontos;
b. Os pontos de interseção do caminho na praça são dados por (4,3) e (11,10).
Equação da circunferência
Uma circunferência, na matemática, é definida a partir de uma sequência de pontos que possuem uma mesma distância de um ponto em comum. Sua equação é definida como:
[tex]\boxed{(x-c_1)^2+(y-c_2)^2=r^2}[/tex]
Onde c1 é a coordenada x do centro da circunferência, e c2 é a coordenada y, enquanto r é o raio.
Então, o problema dado e analisando a circunferência da figura, podemos dizer que a equação é dada por:
(x - 8)² + (y - 6)² = 25
A partir disso, temos as seguintes questões:
a. Como o caminho se trata de uma reta que começa fora da circunferência e termina também fora, temos então que há dois pontos de interseção entre a praça e o caminho;
b) Agora, pode-se então determinar os pontos nos quais o caminho intersecta a praça. Para isso, é possível utilizar a equação da reta, dada por: y = mx + c
Onde m é o coeficiente angular e c é o coeficiente linear. Podemos encontrar m calculando a diferença das coordenadas y dividida pela diferença das coordenadas x: m = (y2 - y1) / (x2 - x1) m = (12 - 1) / (13 - 2) m = 11 / 11 m = 1
Agora que temos m, podemos usar uma das coordenadas dos pontos do caminho de pedras para encontrar o valor de c. Usaremos o ponto (2, 1): 1 = 1 * 2 + c 1 = 2 + c c = -1
A equação do caminho de pedras é, portanto, y = x - 1. Substituindo essa equação na equação da circunferência, obtemos: (x - 8)² + (x - 1 - 6)² = 25 (x - 8)² + (x - 7)² = 25 x² - 16x + 64 + x² - 14x + 49 = 25 2x² - 30x + 88 = 0
Podemos resolver essa equação quadrática usando a equação de Bháskara:
Agora, substituindo esses valores de x na equação do caminho de pedras, podemos encontrar os valores correspondentes de y: Para x = 11, y = 10; Para x = 4, y = 3.
Portanto, o caminho de pedras intersecta o contorno da praça nos pontos (11, 10) e (4, 3).
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Dadas as definições para o que é a equação da circunferência e como encontrá-la a partir do gráfico apresentado, temos então que, para cada item:
Equação da circunferência
Uma circunferência, na matemática, é definida a partir de uma sequência de pontos que possuem uma mesma distância de um ponto em comum. Sua equação é definida como:
[tex]\boxed{(x-c_1)^2+(y-c_2)^2=r^2}[/tex]
Onde c1 é a coordenada x do centro da circunferência, e c2 é a coordenada y, enquanto r é o raio.
Então, o problema dado e analisando a circunferência da figura, podemos dizer que a equação é dada por:
(x - 8)² + (y - 6)² = 25
A partir disso, temos as seguintes questões:
y = mx + c
Onde m é o coeficiente angular e c é o coeficiente linear. Podemos encontrar m calculando a diferença das coordenadas y dividida pela diferença das coordenadas x:
m = (y2 - y1) / (x2 - x1)
m = (12 - 1) / (13 - 2)
m = 11 / 11
m = 1
Agora que temos m, podemos usar uma das coordenadas dos pontos do caminho de pedras para encontrar o valor de c. Usaremos o ponto (2, 1):
1 = 1 * 2 + c
1 = 2 + c
c = -1
A equação do caminho de pedras é, portanto, y = x - 1. Substituindo essa equação na equação da circunferência, obtemos:
(x - 8)² + (x - 1 - 6)² = 25
(x - 8)² + (x - 7)² = 25
x² - 16x + 64 + x² - 14x + 49 = 25
2x² - 30x + 88 = 0
Podemos resolver essa equação quadrática usando a equação de Bháskara:
[tex]\boxed{x=\frac{-b \pm \sqrt{b^2-4ac}}{2a}}[/tex]
Para essa equação, a = 2, b = -30 e c = 88. Calculando, obtemos:
[tex]x=\frac{30 \pm \sqrt{900-704}}{4}\\\\x=\frac{30 \pm 14}{4}\\\\x_1=11\\x_2=4[/tex]
Agora, substituindo esses valores de x na equação do caminho de pedras, podemos encontrar os valores correspondentes de y:
Para x = 11, y = 10;
Para x = 4, y = 3.
Portanto, o caminho de pedras intersecta o contorno da praça nos pontos (11, 10) e (4, 3).
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