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Questão 1

ESPCEX 2012
Matemática

(EsPCEx - 2012) 

Considere a circunferência (λ) x2 + y2 - 4x = 0 e o ponto P (1,  ). Se a reta t é tangente a λ no ponto P, então a abscissa do ponto de intersecção de t com o eixo horizontal do sistema de coordenadas cartesianas é

A

B

C

D

E

Gabarito:



Resolução:

Primeiramente vamos descobrir a equação da reta a partir do que nos foi dado, de que o ponto P pertence a ela.

Seja a equação de t a seguinte: y=mx+b

Substituindo P em t, temos:

y=sqrt{3},,,x=1Rightarrow sqrt{3}=mcdot1+bRightarrow b=sqrt{3}-m

Substituindo o valor de b em t:

y=mx+bRightarrow y=mx+sqrt{3}-mRightarrow y=mcdotleft(x-1 
ight )+sqrt{3}

O que nós queremos saber é o valor de x na reta t para quando y = 0. Portanto,

y=0Rightarrow 0=mcdotleft(x-1 
ight )+sqrt{3}Rightarrow x=frac{m-sqrt{3}}{m}

Portanto, só precisamos descobrir o valor de m.

Observe a figura a seguir:

A circunferência e as retas r, s e q não tem nada em comum com o enunciado. Esta figura é uma figura genérica que nos ajudará a entender o cálculo do coeficiente angular de um reta tangente à circunferência. Considere que a reta s é paralela ao eixo x (abscissas) e passa pelo centro C e a reta q é perpendicular à reta r e passa pelo centro da circunferência C. A reta r é a reta tangente.

Repare no ponto E. O ângulo Pwidehat{E}C é o ângulo que a reta tangente r faz com s, logo, é o ângulo que gera o coeficiente angular da equação da reta r, já que s é paralelo ao eixo x e m = tg(Pwidehat{E}C).

Ora, da figura, é fácil ver que tgleft(Pwidehat{E}C 
ight )=frac{PC}{PE}. Se nós temos o ponto P, nós podemos descobrir o ponto E (como feito na parte anterior da resolução desta questão) em função do coeficiente angular da equação da reta r. Então, conhecendo o ponto P, o ponto C e o ponto E, nós temos o valor de frac{PC}{PE}. É só substituir na equação tgleft(Pwidehat{E}C 
ight )=frac{PC}{PE} para descobrirmos o valor de tgleft(Pwidehat{E}C 
ight ).

 

Voltemos para o nosso exercício aplicando a figura anterior a ele. No nosso exercício, a reta s da figura anterior já o próprio eixo x, pois C = (2,0). Como temos P = (1,sqrt{3}) e E = (frac{m-sqrt{3}}{m},0), então, podemos fazer:

m=tgleft(Pwidehat{E}C 
ight )=frac{PC}{PE}, sendo PC=2 e

PE=sqrt{left(1-frac{m-sqrt{3}}{m} 
ight )^2+3}=sqrt{left(frac{m-m+sqrt{3}}{m} 
ight )^2+3}=sqrt{frac{3}{m^2}+3}Rightarrow PE=frac{sqrt{3left(m^2+1 
ight )}}{m}

Logo,

m=frac{2}{frac{sqrt{3left(m^2+1 
ight )}}{m}}=frac{2m}{sqrt{3left(m^2+1 
ight )}}Rightarrowsqrt{3left(m^2+1 
ight )}=2Rightarrow3left(m^2+1 
ight )=4Rightarrow m^2=frac{4}{3}-1=frac{1}{3}Rightarrow m=frac{sqrt{3}}{3}

Como nós descobrimos m, agora podemos descobrir x:

x=frac{m-sqrt{3}}{m}=frac{frac{sqrt{3}}{3}-sqrt{3}}{frac{sqrt{3}}{3}}=frac{sqrt{3}-3sqrt{3}}{sqrt{3}}=-2

A alternativa correta é, portanto, a Letra A.

 

**Repare nesta segunda solução:

Observe de novo a figura acima e a volte para os dados do enunciado, ou seja, a reta s é igual ao eixo x e o ponto P é (1,sqrt{3}).

Perceba que o triângulo PEC é um triângulo retângulo. Chamando o ponto E de (xE, 0), então:

PE = sqrt{left( 1-x_E
ight )^2+3}, PC = 2 e EC = 2 - xE

Podemos xE fazendo o teorema de Pitágoras e descobrir:

PE2 + PC2 = EC2 => (1 - xE)2 + 3 + 22 = (2 - xE)2 = 1 - 2xE + xE2 + 3 + 4 = 4 - 4xE + xE2 => 2xE = -4 => xE = -2. Bem mais fácil!

Dica: sempre que a figura for fácil de se desenhar ou pelo menos desenhável, desenha a figura e tenta entender o sentido geométrico dela. Fica muito mais rápido!

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