Axiomas da Geometria Diferencial: Incidência Axioma I 1 : Para todo ponto P e para todo ponto Q distinto de P, existe uma única reta l que passa por

Documentos relacionados
Aula 24 mtm B GEOMETRIA ESPACIAL

Geometria Espacial Curso de Licenciatura em Matemática parte I. Prof.a Tânia Preto Departamento Acadêmico de Matemática UTFPR

Espaço. Geometria Básica Profa Lhaylla Crissaff

GEOMETRIA DE POSIÇÃO

Geometria Espacial Curso de Licenciatura em Matemática parte II. Prof.a Tânia Preto Departamento Acadêmico de Matemática UTFPR

GGM /11/2010 Dirce Uesu Pesco Geometria Espacial

Conceitos Primitivos: são conceitos adotados sem definição.

Avaliação 1 Solução Geometria Espacial MAT 050

Geometria Euclidiana Espacial e Introdução à Geometria Descritiva

O Plano no Espaço. Sumário

GEOMETRIA DE POSIÇÃO OU GEOMETRIA EUCLIDIANA

AULA Paralelismo e perpendicu- 11 larismo

AULA Introdução a Geometria Es- 10 pacial: Pontos, Retas e Planos

J. Delgado - K. Frensel - L. Crissaff Geometria Analítica e Cálculo Vetorial

Perpendicularismo no Espaço. Geometria Básica Profa Lhaylla Crissaff

MATEMÁTICA MÓDULO 13 FUNDAMENTOS. Professor Matheus Secco

Ângulos entre retas Retas e Planos Perpendiculares. Walcy Santos

Aula Distância entre duas retas paralelas no espaço. Definição 1. Exemplo 1

Aula 10 Produto interno, vetorial e misto -

2. Cada 3 pontos determinam um plano. Logo, há um total de. = 4 planos (que correspondem às faces do tetraedro cujos vértices são estes 4 pontos).

MATEMÁTICA MÓDULO 13 FUNDAMENTOS 1. INTRODUÇÃO 1.1. POSTULADOS PRINCIPAIS 1.2. DETERMINAÇÃO DO PLANO. Conceitos primitivos: ponto, reta e plano.

A Reta no Espaço. Sumário

Posição Relativa. 1. Quatro pontos distintos e não coplanares determinam exatamente: (A) 1 plano (B) 2 planos (C) 3 planos (D) 4 planos (E) 5 planos.

1. Quantos são os planos determinados por 4 pontos não coplanares?justifique.

O MÉTODO DAS DUPLAS PROJEÇÕES ORTOGONAIS

SISTEMAS DE PROJEÇÃO

Capítulo 2. Retas no plano. 1. Retas verticais e não-verticais. Definição 1

Aula Exemplos e aplicações. Exemplo 1. Nesta aula apresentamos uma série de exemplos e aplicações dos conceitos vistos.

U. E. PROF. EDGAR TITO - Turma: 2º ano A Prof. Ranildo Lopes Obrigado pela preferência de nossa ESCOLA!

Módulo de Geometria Espacial I - Fundamentos. Pontos, Retas e Planos. 3 ano/e.m.

Geometria Analítica II - Aula 4 82

EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES

Mat. Professore: Gabriel Ritter Monitor: Fernanda Aranzate

REVISÃO Lista 11 Geometria Espacial. para área lateral, total, V para volume, d para diagonal, h para altura, r para raio, g para geratriz )

❷ Uma recta e um ponto exterior à recta definem um e um só plano.

PARTE I - INTRODUÇÃO

GEOMETRIA ANALI TICA PONTO MEDIANA E BARICENTRO PLANO CARTESIANO DISTÂNCIA ENTRE DOIS PONTOS CONDIÇÃO DE ALINHAMENTO DE TRÊS PONTOS

54 CAPÍTULO 2. GEOMETRIA ANALÍTICA ( ) =

SISTEMAS DE PROJEÇÃO. 1. Conceito de projeção cônica (ou central)

u = ± v. Daí, u v v u = v u e v têm sentidos contrários Por outro lado, suponhamos que podemos escrever u como combinação linear de v

Distância entre duas retas. Regiões no plano

Geometria Analítica. Estudo do Plano. Prof Marcelo Maraschin de Souza

Retas e círculos, posições relativas e distância de um ponto a uma reta

Planos no Espaço. Laura Goulart. 28 de Agosto de 2018 UESB. Laura Goulart (UESB) Planos no Espaço 28 de Agosto de / 31

Sistemas de equações lineares com três variáveis

Soluções do Capítulo 8 (Volume 2)

Sólidos Geométricos, Poliedros e Volume Prof. Lhaylla Crissaff

a) Falsa. Dois ou mais pontos podem ser coincidentes, por exemplo. b) Falsa. Os três pontos não podem ser colineares.

4. Posições relativas entre uma reta e um plano

Aula 12. Ângulo entre duas retas no espaço. Definição 1. O ângulo (r1, r2 ) entre duas retas r1 e r2 se define da seguinte maneira:

Geometria Analítica l - MAT Lista 6 Profa. Lhaylla Crissaff

1.- Escrevendo como uma potência de base 2 cada um dos números : A= ( 2 3 ) 7 ; B = e C = escreva-os em ordem decrescente:

Aula 4 Colinearidade, coplanaridade e dependência linear

Geometria Espacial de Posição

4.1 posição relativas entre retas

n. 19 Estudo da reta: vetor normal, posições relativas, intersecção, sistemas de equações

GAAL /1 - Simulado - 3 exercícios variados de retas e planos

54 CAPÍTULO 2. GEOMETRIA ANALÍTICA ( ) =

1. Operações com vetores no espaço

Posição relativa entre retas e círculos e distâncias

Geometria Espacial Profº Driko

INTRODUÇÃO À GEOMETRIA ESPACIAL

III REPRESENTAÇÃO DO PLANO. 1. Representação do plano Um plano pode ser determinado por: a) três pontos não colineares

Teorema de Tales no plano

Aula Exemplos e aplicações - continuação. Exemplo 8. Nesta aula continuamos com mais exemplos e aplicações dos conceitos vistos.

2.- Escrevendo como uma potência de base 2 cada um dos números : A= ( 2 3 ) 7 ; B = e C = escreva-os em ordem decrescente:

J. Delgado - K. Frensel - L. Crissaff Geometria Analítica e Cálculo Vetorial

GA - Retas no espaço euclidiano tridimensional

SISTEMAS DE PROJEÇÃO

Capítulo 12. Ângulo entre duas retas no espaço. Definição 1. O ângulo (r1, r2 ) entre duas retas r1 e r2 é assim definido:

Geometria Descritiva 28/08/2012. Elementos Primitivos da Geometria

Aula 3 A Reta e a Dependência Linear

Espaços Euclidianos. Espaços R n. O conjunto R n é definido como o conjunto de todas as n-uplas ordenadas de números reais:

Aula I Elementos Primitivos e Axiomas de Incidência e Ordem 1

Capítulo I - Introdução

O MÉTODO DAS DUPLAS PROJEÇÕES ORTOGONAIS

Geometria Analítica. Estudo da Reta. Prof Marcelo Maraschin de Souza

Lista 5. Em toda a lista, as coordenadas referem-se a um sistema de coordenadas fixo (O; i, j, k)

Material Teórico - Módulo de Geometria Espacial 2 - Volumes e Áreas de Prismas e Pirâmides. Terceiro Ano - Médio

SEMINÁRIOS DE ENSINO DE MATEMÁTICA (SEMA FEUSP) SERÁ O INFINITO UM PONTO?

Dupla Projeção Ortogonal. PARTE III REPRESENTAÇÃO DO PLANO 1. Representação do plano Um plano pode ser determinado por: a) três pontos não colineares

Material Teórico - Sistemas Lineares e Geometria Anaĺıtica. Sistemas com três variáveis - Parte 1. Terceiro Ano do Ensino Médio

Objetivos. em termos de produtos internos de vetores.

Plano cartesiano, Retas e. Alex Oliveira. Circunferência

Capítulo Equações da reta no espaço. Sejam A e B dois pontos distintos no espaço e seja r a reta que os contém. Então, P r existe t R tal que

Aula 7 Equação Vetorial da Reta e Equação Vetorial do plano

3º TRIMESTRE DE 2016

Construção dos Poliedros: Cubo e Tetraedro e suas Aplicações

AXIOMAS DA GEOMETRIA EUCLIDIANA EM ATIVIDADES EXPERIMENTAIS

PLANO DE AULA. Assunto: Introdução à Geometria Espacial. Tema: Conceitos primitivos de Geometria Espacial

O MÉTODO DAS DUPLAS PROJEÇÕES ORTOGONAIS

Retas no Espaço. Laura Goulart. 28 de Agosto de 2018 UESB. Laura Goulart (UESB) Retas no Espaço 28 de Agosto de / 30

Aula Orientação do espaço. Observação 1

Resumo Geometria e medidas. Prismas e Cilindros Pirâmides e Cones Volume de uma pirâmide Volume da Esfera

Retas e planos. Posições relativas

Aula 2 A distância no espaço

Capítulo I - Introdução

Capítulo I - Construções Fundamentais - Desenho Básico

Volume de Sólidos. Principio de Cavalieri

Produto interno e produto vetorial no espaço

Transcrição:

GEOMETRIA ESPACIAL

Axiomas da Geometria Diferencial: Incidência Axioma I 1 : Para todo ponto P e para todo ponto Q distinto de P, existe uma única reta l que passa por P e Q. Axioma I 2 : Toda reta possui pelo menos dois pontos distinto. Axioma I 3 : Existe pelo menos 3 pontos não colineares. Axioma I 4 : Dados três pontos não colineares do espaço, existe um, e somente um, plano que os contém. Axioma I 5 :. Se uma reta possui dois de seus pontos em um plano, ela está contida no plano. Axioma I 6 : Existe pelo menos 4 pontos não coplanares Axioma I 7 : Se dois planos possuem um ponto em comum, então eles possuem pelo menos uma reta em comum.

Teorema 1. Existe um único plano que contém uma reta e um ponto não pertencente a ela.

Que combinações de pontos e retas determinam um plano? Como pode ser a interseção de duas retas no espaço? E de dois planos? E de uma reta e um plano?

Posição de Retas Como pode ser a interseção de duas retas? Pelo Axioma I 1, duas retas distintas podem ter no máximo um ponto comum. De fato, como existe uma única reta que passa por dois pontos distintos, duas retas que tenham mais de um ponto comum são obrigatoriamente coincidentes (isto é, são a mesma reta). Quando duas retas têm exatamente um ponto comum, elas são chamadas de concorrentes.

Proposição: Duas retas concorrentes determinam um único plano. De fato, seja P o ponto de interseção das retas r e s. Sejam R e S pontos de r e s, respectivamente, distintos de P. Os pontos P, R e S são não colineares; portanto, determinam um único plano, que certamente contém r e s, já que essas retas têm dois de seus pontos em.

Já quando duas retas não possuem ponto em comum, elas podem ou não determinar um plano. Consideremos a situação da figura abaixo, que mostra três pontos não colineares A, B e C, que determinam um plano, um ponto D exterior a, e as retas r e s, definidas por A e B e por C e D, respectivamente. É claro que não existe nenhum ponto comum a r e s.

Note que s só tem o ponto C em comum com ; se tivesse um outro ponto comum, s teria que estar contida em, o que é impossível, já que D é exterior a. Por outro lado, não existe nenhum plano que contenha, simultaneamente, r e s. Basta observar que é o único plano que passa por A, B e C e que D não pertence a este plano. Retas como r e s são chamadas de retas não-coplanares ou reversas. Retas reversas sempre possuem interseção vazia.

Mas duas retas do espaço podem não ter pontos de interseção e serem coplanares. Neste caso, dizemos que as retas são paralelas. Sabemos, da Geometria Plana, que por um ponto do plano exterior a uma reta passa uma única reta paralela a ela. O mesmo ocorre no espaço. Isto é, Por um ponto P exterior a uma reta r do espaço passa uma única reta s paralela a ela.

De fato, seja r uma reta do espaço e seja P um ponto não pertencente a r. Como vimos, existe um único plano que contém P e r; nesse plano, existe uma, e somente uma, reta s paralela a r passando por P. Por outro lado, não existem retas paralelas a r passando por P que não estão contidas em, já que todas as retas coplanares com r passando por P estão contidas em. Assim, a reta s é a única reta do espaço que contém P e é paralela a r. Em resumo, duas retas distintas do espaço estão em um dos casos dados no quadro abaixo:

Posição Relativa de Reta e Plano A pergunta agora é: como pode ser a interseção de uma reta e um plano? Pelo Axioma I 5, se uma reta r possui dois ou mais pontos pertencentes a um plano, todos os seus pontos estarão em ; isto é r estará contida em.

Um outro caso possível é aquele em que r tem apenas um ponto em comum com (dizemos nesse caso que r é secante a ).

Finalmente, uma reta pode não ter pontos em comum com um plano (dizemos que a reta e o plano são paralelos). Seja um plano, r uma reta contida em e P um ponto exterior a. A reta s, paralela a r passando por P, é paralela a. De fato, seja o plano definido por r e s. Se s não fosse paralela a, a interseção de r e seria um ponto Q não pertencente a r, já que r e s são paralelas. Mas isto faria com que os planos distintos e tivessem em comum a reta r e o ponto exterior Q, o que é impossível.

Em resumo, uma reta r e um plano podem estar em um dos casos a seguir:

Posição Relativa de Dois Planos Obtemos uma classificação para a posição relativa de dois planos procurando responder à pergunta: como pode ser a interseção de dois planos distintos? O primeiro resultado é a seguinte: Proposição: Se dois planos distintos possuem mais de um ponto em comum, sua interseção é uma reta (neste caso, dizemos que os planos são secantes).

De fato, se os pontos P e Q são comuns a e, então, pelo Axioma I 5, a reta r definida por P e Q está contida, simultaneamente, em e e, portanto, em sua interseção. Por outro lado, se houvesse um ponto R comum a e que não pertencesse a r, os planos e seriam coincidentes, já que r e R determinam um único plano. Logo, r é a interseção de e.

A próxima possibilidade a ser considerada é a de dois planos terem exatamente um ponto em comum. Esta possibilidade é descartada pelo Axioma I 7. Resta-nos apenas mais uma possibilidade: a de que os planos sejam paralelos (isto é, não possuam pontos comuns). Mas existem realmente planos que não tenham ponto em comum?

Construção de um plano paralelo a um plano dado. Seja P um ponto exterior ao plano. Tomemos duas retas concorrentes r e s em. Sejam r e s as paralelas a r e s passando por P. Estas retas determinam um plano, que é, como vamos provar, paralelo a.

Suponhamos que não seja paralelo a. Então e possuem uma reta de interseção t. As retas r, s e t são coplanares. Por outro lado, as retas r e s não podem ser ambas paralelas a t. Logo, pelo menos uma delas (digamos r ) é concorrente com t e, portanto, secante a. Mas como r é paralela a uma reta de, resulta que r é paralela a. Temos, portanto, uma contradição, o que demonstra que e são paralelos. A construção acima mostra como construir um plano paralelo a passando pelo ponto exterior P.

O quadro abaixo resume as situações possíveis para a posição relativa de dois planos distintos e :

PLANOS, TEOREMA DE TALES, SÓLIDOS

Com as propriedades já estabelecidas, podemos, já nesse ponto, construir nossos primeiros sólidos. A maior parte dos livros didáticos para o Ensino Médio adia a apresentação dos sólidos clássicos (prismas, pirâmides, esfera, etc) para mais tarde, quando se ensina a calcular áreas e volumes desses sólidos. Nada impede, no entanto, que eles sejam apresentados mais cedo, de modo a colaborar na fixação dos conceitos fundamentais, já que exemplos muito mais ricos de situações envolvendo pontos, retas e planos podem ser elaborados com seu auxílio.

Pirâmide

Consideremos um prisma triangular ABCDEF. Quantos planos distintos são determinados por um subconjunto dos 6 vértices do paralelepípedo?

Descobrindo Relações de Paralelismo

Vamos tomar um paralelepípedo ABCDEFGH e observar algumas relações de paralelismo entre as retas e planos lá presentes.

Planos Paralelos e Proporcionalidade Teorema 1(Teorema de Tales para Planos Paralelos) Um feixe de planos paralelos determina segmentos proporcionais sobre duas retas secantes quaisquer.

Construção de Pirâmides Semelhantes