GEOMETRIA ANALÍTICA - ÁREA DA REGIÃO TRIANGULAR

Área de uma região triangular através do determinante

A expressão para o cálculo de área de uma região triangular é conhecida desde os primeiros passos da geometria na escola. Entretanto, quando mesclamos este conceito com a geometria analítica é necessário abarcarmos também conceitos do cálculo de determinantes.

 

Bem, sabemos que os elementos que fundamentam a geometria analítica são os pontos e suas coordenadas, já que através destes podemos calcular distâncias, coeficientes angulares das retas e áreas de figuras planas.

Dentre os cálculos das áreas de figuras planas, existe uma expressão que determina a área de uma região triangular utilizando apenas as coordenadas dos vértices do triângulo.

Portanto, consideremos um triângulo com vértices de coordenadas quaisquer e assim vejamos como calcular a área desse triângulo apenas com as coordenadas dos seus vértices.

O parâmetro D é determinado pela matriz das coordenadas dos vértices do triângulo ABC.

 

Note que o parâmetro D é a mesma matriz determinante para verificar a condição de alinhamento de três pontos (ver Condição de alinhamento de três pontos).

Assim sendo, caso você verifique a área de um suposto triângulo e o determinante dê zero, saiba que na verdade esses três pontos não constituem um triângulo, pois estão alinhados (por isso a área é zero).

Uma observação importante em relação à expressão para o cálculo da área é quanto ao Parâmetro D estar em módulo, ou seja, usaremos o seu valor absoluto. Por se tratar de área, não devemos adotar um determinante negativo, pois isso resultará em uma área negativa e isso não existe.

Vejamos um exemplo para uma melhor compreensão:

“Determine a área da região triangular que tem como vértices os pontos A (4,0), B (0,0) e C (2,2)”.

Portanto, a área da região triangular do triângulo ABC é de 4 u.a (unidades de área).

Por Gabriel Alessandro de Oliveira
Graduado em Matemática
Equipe BrasilEscola

FUNÇÃO AFIM

FUNÇÃO AFIM OU FUNÇÃO POLINOMIAL DO 1º GRAU

Para a confecção de apostilas uma gráfica cobra um valor de R$ 5,00 referentes ao custo da capa, contra-capa e da encadernação, mais um valor de R$ 0,50 para cada página da apostila.
Repare que há uma relação de dependência entre duas grandezas, o número de páginas da apostila e o seu custo total.
Para cada número de páginas existe um valor único para a apostila. Estamos então diante de uma função que pode ser definida como:

Ou, se trabalharmos com números fracionários, por:

Graficamente temos a seguinte representação da função no plano cartesiano:
Toda função na forma , com ( e ) é denominada função afim, ou função polinomial do 1° grau. Como sabemos, o polinômio ax + b é um polinômio do primeiro grau na variável x.
Como podemos observar o gráfico desta função é formado por uma reta. Toda função afim é representada no plano cartesiano por uma reta não paralela ao eixo x, ou eixo das abscissas.
Normalmente f(x) é representado pela letra y, como no caso deste gráfico. Então a função também pode ser definida por:

Representação Gráfica de uma Função Afim

Para montarmos o gráfico de uma função polinomial do 1° grau basta conhecermos dois pares ordenados cujo primeiro elemento pertence ao domínio da função e o segundo pertence à sua imagem.
Para o primeiro par ordenado vamos escolher aquele onde x = 0. Substituindo x por 0 na regra de associação ou lei de formação da função, temos:

Então o nosso par ordenado será (0, 5) representado no gráfico ao lado pelo ponto A:
Voltando ao problema da apostila, o ponto (0, 5) do gráfico da função nos indica que caso a apostila não tenha nenhuma página, o seu custo será de R$ 5,00 referentes ao custo da capa, contra-capa e da encadernação apenas.
Para o outro par ordenado, arbitrariamente podemos escolher o ponto com abscissa igual a 4 e realizarmos os cálculos como no caso do primeiro ponto, agora trocando x por 4:

Tal ponto pode ser observado neste outro gráfico, representado pelo ponto B:
O ponto (4, 7) do gráfico da função nos aponta que o custo de uma apostila com 4 páginas é de R$ 7,00.
Como sabemos que o gráfico de uma função polinomial do 1° grau é uma reta, basta traçarmos uma reta unindo tais pontos, como podemos ver no gráfico abaixo:


Observe que obtivemos o mesmo gráfico do início das explicações deste tópico.
Neste exemplo partimos da lei de formação da função, escolhemos arbitrariamente dois pontos conhecidos e a partir deles montamos o gráfico da função. Agora vamos obter a regra de associação da função a partir de quaisquer dois pontos conhecidos pertencentes à função.

Raiz da Função Afim

Observe no gráfico acima que a reta da função intercepta o eixo das abscissas no ponto (-10, 0).
Este valor de x = -10 que leva a y = 0 é denominado raiz da função ou zero da função.
Sendo a função, para encontramos a sua raiz basta substituirmos y por 0 e solucionarmos a equação do primeiro grau obtida:

Obtendo a Lei de Formação de uma Função Afim a partir de Dois Pontos da Reta

No gráfico acima vemos que o ponto (0, 5) pertence à função, então na sentença podemos trocar x por 0 e y por 5, quando então iremos obter que b = 5:

Novamente segundo o gráfico o ponto (-10, 0) também pertence à função e já que b = 5 temos:

Observe que substituímos y, x e b por 0, -10 e 5 respectivamente, obtendo a = ¹/₂.
Visto que a = ¹/₂ e b = 5, temos:

Portanto a função cujo gráfico passa pelos pontos (-10, 0) e (0, 5) é definida por:

Exatamente como havíamos visto no começo da matéria.
Vale ressaltar que chegaríamos à mesma definição da função, quaisquer que fossem os dois pontos distintos pertencentes a reta exemplo, que utilizássemos na realização dos cálculos.

INTRODUÇÃO AO ESTUDO DAS FUNÇÕES

Uma relação estabelecida entre dois conjuntos A e B, onde exista uma associação entre cada elemento de A com um único de B através de uma lei de formação é considerada uma função. Observe o exemplo:

O estudo das funções se apresenta em vários segmentos, de acordo com a relação entre os conjuntos podemos obter inúmeras leis de formação. Dentre os estudos das funções temos: função do 1º grau, função do 2º grau, função exponencial, função modular, função trigonométrica, função logarítmica, função polinomial. Cada função possui uma propriedade e é definida por leis generalizadas. As funções possuem representações geométricas no plano cartesiano, as relações entre pares ordenados (x,y) são de extrema importância no estudo dos gráficos de funções, pois a análise dos gráficos demonstram de forma geral as soluções dos problemas propostos com o uso de relações de dependência, especificadamente, as funções.

As funções possuem um conjunto denominado domínio e outro chamado de imagem da função, no plano cartesiano o eixo x representa o domínio da função, enquanto o eixo y representa os valores obtidos em função de x, constituindo a imagem da função.

Um exemplo de relação de função pode ser expresso por uma lei de formação que relaciona: o preço a ser pago em função da quantidade de litros de combustível abastecidos. Considerando o preço da gasolina igual a R$ 2,50, temos a seguinte lei de formação: f(x) = 2,50*x, onde f(x): preço a pagar e x: quantidade de litros. Observe a tabela abaixo:

Verifique que para cada valor de x temos uma representação em f(x), esse modelo é um típico exemplo de função do 1º grau.

GEOMETRIA ANALÍTICA VI - DISTÂNCIA ENTRE PONTO E RETA

A distância entre um ponto e uma reta é calculada unindo o próprio ponto à reta através de um segmento, que deverá formar com a reta um ângulo reto (90º). Para estabelecer a distância entre os dois necessitamos da equação geral da reta e da coordenada do ponto. A figura a seguir estabelece a condição gráfica da distância entre o ponto P e a reta r, sendo o segmento PQ a distância entre eles.

Estabelecendo a equação geral da reta s: ax₀ + by₀ + c = 0 e a coordenada do ponto P(x₀,y₀), conseguimos chegar à expressão capaz de calcular a distância entre o ponto P e a reta s:

Essa expressão surge de uma generalização feita, podendo ser utilizada nas situações em que envolve o cálculo da distância entre um ponto qualquer e uma reta.


Exemplo

Dado o ponto A(3, -6) e r: 4x + 6y + 2 = 0. Estabeleça a distância entre A e r utilizando a expressão dada anteriormente.

Temos que:
x: 3
y: -6
a: 4
b: 6
c: 2