Enunciado

São dados: A B →   = ( 2,0 , 5 ) , A C → = ( - 4,2 , - 3 ) e A D → = ( - 3,1 , - 4 ) .

  1. Que tipo de quadrilátero é determinado pelos pontos A ,   B ,   C e D ? (paralelogramo? losango? retângulo? trapézio?). Faça um desenho.
  2. Determine o coseno do menor ângulo formado pelas diagonais. (Sugestão: determine todos os seis vetores da figura. )

Passo 1

  1. Fala, pessoal! Vamos começar calculando cada um dos vetores que representam as arestas desse quadrilátero. Depois, vamos calcular os módulos desses vetores (ou seja, o tamanho das arestas) e o ângulo entre dois deles, caso seja necessário. Já temos A B →   = ( 2,0 , 5 ) e A D → = ( - 3,1 , - 4 ) , então só faltam
  2. B C → = B A → + A C → = - A B → + A C → = - ( 2,0 , 5 ) + ( - 4,2 , - 3 ) = ( - 6,2 , - 8 )

    D C → = D A → + A C → = - A D → + A C → = - ( - 3,1 , - 4 ) + ( - 4,2 , - 3 ) = ( - 1,1 , 1 )

    Os módulos dos vetores são:

    | A B → | = 4 + 25 = 29 ≈ 5,4

    | A D → | = 9 + 1 + 16 = 26 = ≈ 5,1

    | B C → | = 36 + 4 + 64 = 104 = 2 26 ≈ 10,2

    | D C → | = 1 + 1 + 1 = 3 ≈ 1,7

    Como todas as arestas têm lados diferentes, podemos descartar as seguintes possibilidades: paralelogramo, losango e retângulo. Além disso, B C → = 2 A D → , ou seja, esses lados são paralelos. Assim, temos um trapézio, cujas base tem tamanho 5,1 e 10,2 . O desenho fica mais ou menos assim

    Passo 2

  3. Para descobrir qual o menor ângulo formado pelas diagonais precisamos calcular os vetores das diagonais. Já temos A C → = ( - 4,2 , - 3 ) , então só falta

B D → = B A → + A D → = - ( 2,0 , 5 ) + ( - 3,1 , - 4 ) = ( - 5,1 , - 9 )

Além disso,

| A C → | = 16 + 4 + 9 = 29

| B D → | = 25 + 1 + 81 = 107

As duas diagonais formam dois ângulos diferentes. Para encontrá-los, só precisamos mudar o sentido do vetor de alguma das diagonais:

c o s   α = B D → ⋅ A C → | B D → | | A C → | = ( - 5,1 , - 9 ) ⋅ ( - 4,2 , - 3 ) 29 107 = 20 + 2 + 27 29 107 = 49 29 107

c o s   β = D B → ⋅ A C → | B D → | | A C → | = ( 5 , - 1,9 ) ⋅ ( - 4,2 , - 3 ) 29 107 = - 20 - 2 - 27 29 107 = - 49 29 107

Quando o ângulo está entre ( 0 , π 2 ) , o cosseno do ângulo vai de 1 a 0 e quando o ângulo está entre ( π 2 , π ) o seu cosseno vai de 0 a - 1 . Então, o menor ângulo será o que tem sinal positivo, ou seja, 49 29 107 .

Resposta

  1. Trapézio
  2. 49 29 107