Enunciado
Álgebra Linear e Geometria Analítica - Paulo Boulos - Geometria Analítica - Ed: 3º - Capítulo 22.Exercício - Ex. 102
Sejam um ponto qualquer de uma parábola, distinto do vértice, sua projeção ortogonal sobre o eixo da parábola, e , respectivamente, os pontos que esse eixo intercepta a reta tangente e a reta normal em . Prove que o comprimento de não depende de , que o foco é ponto médio de , e que o vértice é o ponto médio de .
Passo 1
Vamos imaginar uma parábola do tipo , onde , sendo o parâmetro da parábola. Tomemos um ponto qualquer, determinamos e traçamos a reta tangente à parábola no ponto . Veja a figura abaixo:
Seja , de modo que . A seguir, precisamos encontrar as coordenadas de e . Vamos determinar a equação da reta tangente à parábola em . Podemos fazer isso utilizando conceitos de derivada:
Lembrando que a derivada representa o coeficiente angular da reta tangente, segue que o coeficiente angular da reta tangente em é
Logo, a equação da reta tangente é:
Para encontramos as coordenadas de , basta fazer . Assim,
.
A seguir, vamos encontrar a equação da reta normal à parábola no ponto . Como a reta tangente e a reta normal são perpendiculares, segue que o coeficiente angular dessa reta, , é tal que:
Logo, a equação da reta normal é:
Para encontramos as coordenadas de , basta fazer . Logo,
Passo 2
Determinados os pontos e , podemos começar a provar o que desejamos.
Note que o valor de não depende de (já que não depende de ), dependendo apenas do parâmetro da parábola.
Passo 3
Finalmente, vamos calcular os pontos médios de e .
- Para :
- Para :
que é exatamente a posição do foco.
que é exatamente a posição do vértice.
Resposta
Ver demonstração acima.