Retas e Planos
Equa¸˜es de Retas co Equa¸˜o Param´trica da Reta no Espa¸o ca e c Considere o espa¸o ambiente como o espa¸o tridimensional. Um vetor v = (a, b, c) determina uma dire¸˜o c c ca no espa¸o. Dado um ponto P0 = (x0 , y0 , z0 ), existe uma unica reta r paralela ao vetor v passando pelo ponto c ´
P0 .
P
P0
r
v
Gostar´ ıamos de encontrar a equa¸˜o desta reta. Um ponto P = (x, y, z) pertence a esta reta se e somente ca −→
−
−→
−
se o vetor P0 P ´ paralelo a v, ou seja, se e somente se P0 P ´ m´ltiplo escalar de v, isto ´, e e u e −→
−
P0 P = tv
−→
− para algum escalar t ∈ R. As coordenadas do vetor P0 P s˜o dadas por a −→ −
−
−
→ −→
−
P0 P = OP − OP0 = (x − x0 , y − y0 , z − z0 ).
Portanto, P pertence a esta reta se e somente se
(x − x0 , y − y0 , z − z0 ) = (ta, tb, tc), ou seja, se e somente se
x = y =
z =
x0 + ta y0 + tb z0 + tc
1
−→
−
Assim, qualquer ponto P de coordenadas (x0 + ta, y0 + tb, z0 + tc) = OP0 + tv pertence ` reta dada. Esta a equa¸˜o ´ chamada uma equa¸˜o param´trica da reta r e v ´ chamado um vetor dire¸˜o da reta. ca e ca e e ca
Observa¸˜o: O parˆmetro t pode ser imaginado como representando o tempo; neste caso o vetor dire¸˜o ca a ca representa a velocidade com que um ponto percorre esta reta.
Exemplo 1. A reta que passa pelo ponto P0 = (1, 0, −2) e ´ paralela ao vetor v = (−5, 8, 3) tem equa¸˜o e ca param´trica e
x = 1 − 5t y = 8t
z = −2 + 3t
Sabemos que dois pontos determinam uma reta. Uma equa¸˜o param´trica para esta reta pode ser ca e encontrada uma vez que as coordenadas destes pontos sejam conhecidas:
Exemplo 2. Encontre uma equa¸˜o param´trica para a reta que passa pelos pontos P1 = (1, 3, −2) e ca e
P2 = (4, −5, −2).
−−
−→
Resposta: Como o segmento orientado P1 P2 = (1, 3, −2) − (4, −5, −2) = (−3, 6, 0) pertence a esta reta, ele representa um vetor dire¸˜o para ela. Qualquer um dos pontos P1 ou P2 pode ser