Enunciado

Sejam F o foco, p o parâmetro e r a diretriz de uma parábola P . Prove que

( a ) Q pertence a região focal de P se, e somente se, d Q , F < d ( Q , r )

( b ) Q pertence a região côncava determinada por P se, e somente se, d Q , F > d ( Q , r )

Passo 1

A equação de uma parábola horizontal segue uma equação igual a:

y 2 = 4 p x

Na letra a nós teremos algo do tipo.

Onde d ( Q , r ) é a direção do ponto para a reta diretriz e cada componente tem pontos e expressões iguais a:

r = - p

Isso é, a reta diretriz é igual a - r , isso nos dá uma reta vertical em x = - p

F = ( c , 0 )

Q = ( a , b )

c = p

Logo:

d Q , F - d Q , r = k

Onde:

d Q , F = a - p 2 + b 2

d Q , r = a + p 2

Isso é a distância entre Q e o foco subtraída da distância entre o ponto Q e a reta r nos dará um valor k positivo que valerá:

Então:

a - p 2 + b 2 - a + p 2 = k

a - p 2 + b 2 = k + ( a + p )

Elevando os dois lados ao quadrado nós teremos:

a - p 2 + b 2 = k 2 + 2 k a + p + a + p 2

b 2 + a 2 - 2 a p + p 2 = k 2 + 2 k a + p + a 2 + 2 a p + p 2

b 2 = k 2 + 2 k a + p + 4 a p

Então temos que se k = 0 teremos uma equação igual a b 2 = 4 a p e Q pertence a parábola. Se k > 0 então:

b 2 > 4 a p

Logo o ponto Q está na região fora da parábola portanto na região côncava então d Q , F > d ( Q , r ) .

Passo 2

E para k < 0 teremos:

a - p 2 + b 2 < a + p

a 2 - 2 a p + p 2 + b 2 < a 2 + 2 a p + p 2

b 2 < 4 a p

E somente conseguiremos esse valor quando d Q , F < d ( Q , r ) e fica meio estranho mas devemos ver que na equação abaixo.

a - p 2 + b 2 = k 2 + 2 k a + p + a + p 2

O valor de k 2   é negativo.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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