Já ouviu falar em cônicas?

Se não, você vai ver que elas são bem familiares...

Sejam:

  • F\(_1\) e F\(_2\) dois pontos fixos e distintos pertencentes a um plano α
  • 2c a distância entre F\(_1\) e F\(_2\)

Uma elipse (ε) é o conjunto dos pontos de α cuja soma das distâncias a F\(_1\) e F\(_2\) é uma constante 2a maior que 2c.

P ∈ ε PF\(_1\) + PF\(_2\) = 2a

Elipse

onde:

  • F\(_1\) e F\(_2\) são os focos da elipse
  • \(F_1F_2\) = 2c é a distância focal

a) A elipse tem dois eixos de simetria \(A_1A_2\) e \(B_1B_2\), perpendiculares em C. C é o ponto médio de ambos os eixos. \(A_1A_2\) é chamado eixo maior, \(B_1B_2\) é chamado eixo menor e C é chamado centro da elipse.

Elementos de uma elipse: eixos

b) O eixo maior \(A_1A_2\) tem medida 2a

Elementos de uma elipse: eixo maior

c) Os segmentos \(B_1F_1\) e \(B_1F_2\) tem medida a

Elementos de uma elipse

d) Relação fundamental:
Sendo \(B_1B_2\) = 2b, então \(B_1C\) = b, tem-se:
\(a^2 = b^2 + c^2\)

Relação fundamental da elipse

e) Excentridade da elipse: e = \(\dfrac{c}{a}\), 0 < e < 1

1º Caso: eixo maior paralelo ao eixo x

\(\dfrac{(x - x_0)^2}{a^2} + \dfrac{(y - y_0)^2}{b^2} = 1\)

2º Caso: eixo maior paralelo ao eixo y

\(\dfrac{(y - y_0)^2}{a^2} + \dfrac{(x - x_0)^2}{b^2} = 1\)

Determine a equação reduzida da elipse

Gráfico de equação reduzida de elipse

Solução

  • Pelo gráfico, o centro é C(6, 5)
  • Semi-eixo maior: a = 10 - 6 = 4
  • Semi-eixo menor: b = 8 - 5 = 3
  • Eixo-maior paralelo ao eixo x

Assim:

\(\dfrac{(x - 6)^2}{4^2} + \dfrac{(y - 5)^2}{3^2} = 1\)

\(\dfrac{(x - 6)^2}{16} + \dfrac{(y - 5)^2}{9} = 1\)

Determine a equação reduzida da elipse

Gráfico de equação reduzida de elipse

Solução

  • Pelo gráfico, o centro é C(5, 6)
  • Semi-eixo maior: a = 10 - 6 = 4
  • Semi-eixo menor: b = 8 - 5 = 3
  • Eixo-maior paralelo ao eixo y

Assim:

\(\dfrac{(y - 6)^2}{4^2} + \dfrac{(x - 5)^2}{3^2} = 1\)

\(\dfrac{(y - 6)^2}{16} + \dfrac{(x - 5)^2}{9} = 1\)

Na figura abaixo, o ponto P pertence à elipse de focos F\(_1\) e F\(_2\). Determine a equação reduzida da elipse.

Gráfico de equação reduzida de elipse

Solução

O centro C é o ponto médio de F\(_1\)F\(_2\): C(0, 0)

Sendo 2a o eixo maior, então:

2a = PF\(_1\) + PF\(_2\)

2a = \(\sqrt{(4 + 3)^2 + (12/5 - 0)^2} + \sqrt{(4 - 3)^2 + (12/5 - 0)^2}\)

2a = \(\sqrt{49 + 144/25} + \sqrt{1 + 144/25}\)

2a = \(\sqrt{1369/25} + \sqrt{169/25}\)

2a = 37/5 + 13/5

2a = 50/5

2a = 10

a = 5

Sendo b a medida do semi-eixo menor, tem-se:

a² = b² + c²

5² = b² + 3²

b² = 25 - 9 = 16

b = 4

Assim:

\(\dfrac{(x - 0)^2}{5^2} + \dfrac{(y - 0)^2}{4^2} = 1\)

\(\dfrac{x^2}{25} + \dfrac{y^2}{16} = 1\)

Sejam:

  • F\(_1\) e F\(_2\) dois pontos fixos e distintos pertencentes a um plano α
  • 2c a distância entre F\(_1\) e F\(_2\)

Uma hipérbole (H) é o conjunto dos pontos de α cuja diferença, em valor absoluto, das distâncias a F\(_1\) e F\(_2\) é uma constante 2a menor que 2c:

P ∈ H |PF\(_1\) - PF\(_2\)| = 2a

Hipérbole

onde:

  • F\(_1\) e F\(_2\) são os focos da hipérbole
  • \(F_1F_2\) = 2c é a distância focal

a) A hipérbole tem dois eixos de simetria \(A_1A_2\) e \(B_1B_2\), perpendiculares em C. C é o ponto médio de ambos os eixos. \(A_1A_2\) é chamado eixo real, \(B_1B_2\) é chamado eixo imaginário e C é chamado centro da hipérbole.

Elementos de uma hipérbole: eixos

b) O eixo real \(A_1A_2\) tem medida 2a

Elementos de uma hipérbole: eixo real

c) O ponto \(B_1\) é tal que os segmentos \(B_1A_1\) e \(B_1A_2\) tem medida c.
Sendo \(B_1B_2\) = 2b, então \(B_1C\) = b, tem-se:
\(c^2 = a^2 + b^2\)

Relação fundamental da hipérbole

e) Excentridade da hipérbole: e = \(\dfrac{c}{a}\), e > 1

Quando a = b, a hipérbole é chamada de hipérbole equilátera e sua excentricidade é \(\sqrt{2}\)

1º Caso: eixo real paralelo ao eixo x

\(\dfrac{(x - x_0)^2}{a^2} - \dfrac{(y - y_0)^2}{b^2} = 1\)

2º Caso: eixo real paralelo ao eixo y

\(\dfrac{(y - y_0)^2}{a^2} - \dfrac{(x - x_0)^2}{b^2} = 1\)

Na figura abaixo, o ponto P pertence à hipérbole de focos F\(_1\) e F\(_2\). Sabendoq que F\(_1\) = (-\(\sqrt{5}\), 0), F\(_2\) = (\(\sqrt{5}\), 0) e P = (\(\sqrt{5}\), 4), determine a equação reduzida da hipérbole.

Exercício resolvido de hipérbole

Solução

O centro C da hipérbole é o ponto médio de F\(_1\)F\(_2\). Logo C(0, 0).

Sendo 2a a medida do eixo real, tem-se:

2a = |PF\(_1\) - PF\(_2\)|

2a = |\(\sqrt{(\sqrt{5} + \sqrt{5})^2 + (4 - 0)^2} - \sqrt{(\sqrt{5} - \sqrt{5})^2 + (4 - 0)^2}\)|

2a = |\(\sqrt{(2\sqrt{5})^2 + (4)^2} - \sqrt{(0)^2 + (4)^2}\)|

2a = |\(\sqrt{36} - \sqrt{16}\)|

2a = |6 - 4| = |2| = 2

a = 1

Sendo b a medida do semi-eixo imaginário, tem-se:

c² = a² + b²

\(\sqrt{5}^2 = 1^2 + b^2\)

\(b^2 = \sqrt{5}^2 - 1^2\)

\(b^2\) = 5 - 1 = 4

b = 2

\(\dfrac{(x - 0)^2}{1^2} - \dfrac{(y - 0)^2}{2^2} = 1\)

\(\dfrac{x^2}{1} - \dfrac{y^2}{4} = 1\)

Sejam num plano α uma reta d e um ponto fixo F não pertencente a d.

Uma parábola (ρ) é o conjunto dos pontos de α que equidistam de F e d.

P ∈ y PF = PP'

Parábola

onde:

  • F é o foco da parábola
  • d é a diretriz da parábola

A parábola possui um eixo (e) de simetria passando por F e perpendicular à diretriz d.

V é chamado de vértice da parábola, FF' é chamado parâmetro da parábola e FV = VF' = p/2 (V equidista de F e d)

Elementos da parábola

1º Caso: eixo de simetria paralelo ao eixo x

Concavidade para a direita:

\((y - y_0)^2 = 2p (x - x_0)\)

Concavidade para a esquerda:

\((y - y_0)^2 = -2p (x - x_0)\)

2º Caso: eixo de simetria paralelo ao eixo y

Concavidade para cima:

\((x - x_0)^2 = 2p (y - y_0)\)

Concavidade para baixo:

\((x - x_0)^2 = -2p (y - y_0)\)

Determine a equação reduzida da parábola abaixo sabendo que F'(1, 4) e F(5, 4).

Exercício resolvido de parábola

Solução

O vértice V é determinado por:

  • x\(_V\) = \(\dfrac{1 + 5}{2}\) = 3
  • y\(_V\) = y\(_F\) = 4

Logo, V(3, 4)

O parâmetro é dado pela distância de F a d: p = 5 - 1 = 4

Assim:

(y - 4)² = 8(x - 3)

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