Álgebra Linear e Geometria Analítica 11ª aula Rectas no plano, no espaço e em n  Planos no espaço e em n  Em geometria euclidiana: Em geometria euclidiana: 2 pontos definem uma.

Download Report

Transcript Álgebra Linear e Geometria Analítica 11ª aula Rectas no plano, no espaço e em n  Planos no espaço e em n  Em geometria euclidiana: Em geometria euclidiana: 2 pontos definem uma.

Slide 1

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 2

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 3

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 4

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 5

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 6

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 7

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 8

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 9

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 10

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 11

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 12

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 13

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 14

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 15

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 16

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 17

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 18

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 19

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 20

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 21

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 22

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 23

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 24

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 25

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 26

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 27

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 28

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 29

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 30

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 31

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 32

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 33

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 34

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 35

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 36

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 37

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 38

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 39

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 40

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 41

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 42

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 43

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 44

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 45

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 46

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 47

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 48

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 49

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 50

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 51

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 52

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 53

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 54

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 55

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 56

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 57

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 58

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 59

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 60

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 61

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 62

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 63

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 64

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 65

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 66

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 67

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 68

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 69

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 70

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 71

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 72

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 73

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 74

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 75

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 76

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 77

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 78

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 79

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 80

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 81

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 82

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 83

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 84

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 85

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 86

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 87

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 88

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 89

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 90

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 91

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 92

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 93

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 94

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 95

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 96

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 97

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 98

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?


Slide 99

Álgebra Linear
e
Geometria Analítica

11ª aula

Rectas no plano, no
espaço e em

n


Planos no espaço e em

n


Em geometria euclidiana:

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta

Em geometria euclidiana:
2 pontos definem uma recta
ou 1 ponto e a direcção da recta
ou seja: 1 ponto + 1 vector

(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(u1,u2)

(4,6)
(u1+v1, u2+v2)
(v1,v2)

(-3,2)
(u1,u2)

(4,6)

u=(7,4)

(-3,2)

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?

Como reconhecer se um ponto está sobre a recta?
É preciso encontrar uma condição a que obedeçam
os pontos da recta e só esses.

(ku1,ku2)

u

(u1,u2)

(ku1,ku2)

u

u

u

(u1,u2)

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)

Como encontrar a tal condição?
P=A+u
(x, y) = (-3, 2) +  (7, 4)
 x   3  7

 y  2  4

equação
vectorial
equações
paramétricas

 x   3  7

 y  2  4

 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 x   3  7

 y  2  4
x3

  7

x3
 y  2  4
7


 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Como encontrar a tal condição?
• Comecemos com a recta do exemplo:
A = (-3, 2)
ponto
u = (7, 4)
vector
P = (x, y)
ponto geral da recta
 4 x  7 y  26

Equação Cartesiana

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0

Observemos:
A = (-3, 2)
u = (7, 4)

ponto
vector
 4 x  7 y  26

 4  (  3 )  7  2  26
 47  74  0
(  4 ,7 )  ( 7 , 4 )  0

Equação geral da recta no plano:

ax  by  c

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
 x  a1   u 1

 y  a2  u2
y  a2 

u2
u1

 x  a1 

x  a1

  u
1

x  a1
 y  a2 
u2

u1

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Em geral:
A = (a1, a2)
ponto
u = (u1, u2)
vector
(x, y) = (a1, a2) +  (u1, u2)
y  a2 

u2
u1

 x  a1 


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

Equação reduzida

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h

Equação reduzida:
Diz-se que temos uma equação reduzida
da recta no plano se tivermos uma
equação do tipo:

y=mx+h


u2
y
x   a 2 
a 1 
u1
u1


u2

m 

u2
u1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2


u1

tg  

u2
u1

u2


u1

Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



Declive da recta:
• A

m 

tg  

u2
u1

u2
u1

chama-se declive da recta



u2
h   a 2 
a 1 
u1



y=mx+h
m
h

declive
ordenada na origem

Declive da recta:
• A

tg  

u2
u1

chama-se declive da recta

• Rectas paralelas têm o mesmo declive

Rectas ortogonais:
A recta L definida por { A +  u } é ortogonal à
recta L’ definida por { B +  v } se os vectores

u e v forem ortogonais, isto é se u . v = 0

y = 2x + 2

y

1
2

x

9
2

Rectas ortogonais:
Supor que:
L definida por { A +  u } tem equação
reduzida y = m x + h
L’ definida por { B +  v } tem equação
reduzida y = m’ x + h’

Se as rectas são ortogonais qual a relação
entre m e m’?

Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


Recta L:

m 

u2
u1

Recta L’:

m'

v2
v1



u2
h   a 2 
a 1 
u1



v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

Recta L:

m 



u2
h   a 2 
a 1 
u1



u2
u1

Recta L’:

m'


v2 
h '   b 2 
b1 
v1 


v2
v1

u  v  0  u 1 v1  u 2 v 2  0 



u1
u2



v2
v1

 m 

1
m'

Ângulo de duas rectas:

O ângulo de duas rectas é igual
ao ângulo entre os vectores que
definem as rectas

Posição relativa de duas rectas:

Duas rectas no plano podem ser:
• Paralelas
• Coincidentes
• Concorrentes:
– Perpendiculares
– Oblíquas

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

Posição relativa de duas rectas:

Como reconhecer cada caso?
recta

r:

ax  by  c  0

recta

s:

a' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

 ax  by  c  0

a ' x  b' y  c'  0

1º caso:
2º caso:
3º caso:

sistema possível e determinado: as rectas
são concorrentes
sistema impossível: as rectas são paralelas
sistema indeterminado: as rectas são
coincidentes

Distância de um ponto a uma recta

Distância de um ponto a uma recta

Exemplo

Equação da recta:

3 x  4 y  12

Equação geral da família de rectas perpendiculares à
recta:
4x  3y  h

Equação da recta perpendicular à recta dada que
passa no ponto A = (5, 1): h = 45 - 31 = 17
4 x  3 y  17

 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


 3 x  4 y  12

 4 x  3 y  17

104

 x  25  4 . 16

3
y  
  0 . 12
25


d ( A, B ) 

5  4 . 16 2  1  0 . 12 2
d ( A , B )  1 .4

Outra forma de calcular a distância:





Encontrar um vector n normal à recta
Considerar um ponto P sobre a recta
Considerar o vector AP
Fazer a projecção de AP sobre n.

Distância do ponto A = (x1, y1) à recta de
equação ax + by + c = 0

d 

ax 1  by 1  c
a b
2

2

Rectas em 3
Para definir uma recta são necessários:
• 2 pontos
ou
• 1 ponto e 1vector

L’ = {P + u}
P+u

P
L = {0 + u}
u

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)
 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3


Equações de rectas no espaço:
L = {P + u}
com P = (p1, p2, p3) e u = (u1,u2,u3)

 x  p1   u 1

 y  p2  u2
 z  p  u
3
3



x  p1
 

u1

x  p1

u2
 y  p2 
u1

x  p1

z  p3 
u3

u1


Planos em 3
Para definir um plano são necessários:
• 3 pontos não colineares
ou
• 1 ponto e 2 vectores linearmente
independentes
• 1 ponto e 1 vector ortogonal ao plano

Planos em 3
Um plano M é um conjunto de pontos da
forma:
M  P   u   v :  ,    

em que P é um ponto e u e v são vectores
linearmente independentes.

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
(x, y, z) = (1,2,-3) + (1,2,1) + (1,0,4)

x  1   

 y  2  2
 z  3    4


x  1   

 y  2  2
 z  3    4

1

0

0




 2 y  2  2 x  2
3
z  3  x  1 
1

x 1

1

2
1


x 1

0 y  2
4 z  3 

1

1

0
0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1

1

0

0


x 1 

 2 y  2x 
3 z  x  4 
1


1

0

0



1

0
0


x 1 

y
1  x
2
3 z  x  4

1



x 1
1

y
1
 x

2

0
y
z  x  4  3  3x

2

z  4x  3

y

40

2
 4x  3

y

 z  4

2
 8 x  3 y  2 z  8
8x  3y  2z  8

Exemplo (outra forma de calcular)
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)

Exemplo
Encontrar uma condição que defina o plano M
sendo: P = (1,2,-3), u = (1,2,1) e v = (1,0,4)
1º passo: encontrar um vector n ortogonal ao
plano

 e1

n  " det" 1

 1

2
n  det 
0

1
 e1  det
4

e2
2
0

1

1

e3 

1

4 

1
 e 2  det
4

1

1

n  8 e1  3 e 2  2 e 3  8 ,  3,  2 

2
 e3
0

n X  P   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0

n X  P   0

8 ,  3 ,  2    x  1, y  2 , z  3   0
8x  3y  2z  8  6  6  0
8x  3y  2z  8

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q ponto que não pertence ao plano
n vector ortogonal ao plano

d (Q , M ) 

P  Q   n
n

Distância de um ponto a um plano:
M  P   u   v :  ,    
Q = (x0, y0, z0) ponto que não pertence ao plano
n = (a, b, c) vector ortogonal ao plano de equação
ax + by + cz + d = 0

d (Q , M ) 

P  Q   n
n



ax 0  by 0  cz 0  d
a b c
2

2

2

n

P

Q

n

P

Q

n

P

Q

Ângulo entre dois planos:
O ângulo entre dois planos é igual ao
ângulo entre os vectores ortogonais
aos planos

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes

Posição relativa de dois planos:
• A intersecção de dois planos não paralelos é
uma recta
• Dois planos paralelos ou têm intersecção vazia
ou são coincidentes
• Planos paralelos têm o mesmo vector
ortogonal.
• Dois planos paralelos são coincidentes se um
ponto de um dos planos pertencer ao outro.

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)

Planos paralelos:
• ax + by + cz = d e ax + by + cz = d’ são
paralelos o vector normal é n = (a, b, c)
• A distância entre os dois planos paralelos é
dada por

d  d'
n

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

Ângulos entre rectas e planos:
• Define-se o ângulo entre uma recta e um
plano através do ângulo entre um vector com
a direcção da recta e um vector normal ao
plano.

• Qual a relação entre estes ângulos?