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Questão 6

ITA 2012
Matemática

(ITA 2012 - 2 fase - Questão 6)

As interseções das retas r : x - 3y + 3 = 0, s : x + 2y - 7 = 0 e t : x + 7y - 7 = 0, duas a duas, respectivamente, definem os vértices de um triângulo que é a base de um prisma reto de altura igual a 2 unidades de comprimento. Determine:

a) A área total da superfície do prisma.

b) O volume do prisma.

Gabarito:

Resolução:

Seja o triângulo formado pelo encontro das retas, o triângulo ABC, tal que: A = r cap sB = r cap t e C = s cap t. Temos:

 

O ponto A, será a solução do seguinte sistema:

egin{cases} x - 3y + 3 =0\ x + 2y - 7 = 0 end{cases} Leftrightarrow egin{cases} x - 3y + 3 =0\ 5y - 10 = 0 end{cases} Leftrightarrow

Leftrightarrow egin{cases} x - 3y + 3 =0\ y = 2end{cases} Leftrightarrow egin{cases} x - 3(2) + 3 =0\ y = 2end{cases}Leftrightarrow egin{cases} x=3\ y = 2end{cases}

A = (2, 3)

 

O ponto B, será a solução do seguinte sistema:

egin{cases} x - 3y + 3 =0\ x + 7y - 7 = 0 end{cases} Leftrightarrow egin{cases} x - 3y + 3 =0\ 10y - 10 = 0 end{cases} Leftrightarrow

Leftrightarrow egin{cases} x - 3y + 3 =0\ y = 1end{cases} Leftrightarrow egin{cases} x - 3(1) + 3 =0\ y = 1end{cases}Leftrightarrow egin{cases} x=0\ y = 1end{cases}

B = (0, 1)

 

O ponto C, será a solução do seguinte sistema:

egin{cases} x + 2y -7=0\ x + 7y - 7 = 0 end{cases} Leftrightarrow egin{cases} x + 2y -7 =0\ 5y = 0 end{cases} Leftrightarrow

Leftrightarrow egin{cases} x + 2y +-7 =0\ y = 0end{cases} Leftrightarrow egin{cases} x + 2(0) - 7 =0\ y = 0end{cases}Leftrightarrow egin{cases} x=7\ y = 0end{cases}

C = (7, 0)

 

A área do triângulo ABC, será determinada pela meta do módulo da determinante da matriz T, com as coordenadas dos pontos A, B, e C, tal que:

det(T) = left| egin{array}{rcr} 3 & 2 & 1 \ 0 & 1 & 1\ 7 & 0 & 1 end{array} 
ight| = 10

Portanto, a área do triangulo ABC é: frac{1}{2} cdot | det(T)| = 5.

 

a) A área da superfície do prisma será:

2 x (Área do triângulo) + Altura x (Distância AB + Distância BC + Distância CA)

2cdot5 + 2 cdot(sqrt{(3-0)^2+(2-1)^2} + sqrt{(0-7)^2+(1-0)^2} + sqrt{(3-7)^2+(2-0)^2}) =

10 + 2 cdot(5 sqrt2 + 2 sqrt5 + sqrt10)

 

b) O volume do prisma é:

Área do triângulo x Altura

5cdot2 = 10

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