Enunciado

Encontre as equações de duas retas pela origem que são tangentes à elipse de equação 2 x 2 -   4 x   +   y 2   +   1   =   0 .

Passo 1

Precisamos encontrar a equação de duas retas que passam pela origem. As retas que passam pela origem tem a forma:

y = m x

Rearrumando essa equação:

m r = y x

Então a gente pode dizer que todas as retas que passam pela origem tem o coeficiente angular nessa forma.

Mas essas retas precisam ser tangentes à nossa elipse. E o coeficiente angular das retas tangentes é:

m e = d y d x

Precisamos que o coeficiente angular das retas seja igual a m r e m e , assim:

m = y x = d y d x

Assim, precisamos achar os pontos que pertencem a elipse e satisfazem essa igualdade aí de cima. Depois é só achar as retas tangentes à elipse nesses pontos.

Vamos continuar!

Passo 2

Vamos achar m = d y / d x para a elipse, por derivação implícita.

2 x 2 - 4 x + y 2 + 1 = 0

Derivando dos dois lados:

d d x 2 x 2 - d d x 4 x + d d x y 2 + d d x 1 = 0

É legal a gente reparar que y é uma função de x , então y x 2 é uma função composta. Logo, a gente vai usar regra da cadeia aí:

4 x - 4 + 2 y d y d x = 0

Isolando d y / d x :

d y d x = 4 - 4 x 2 y = 2 - 2 x y

Passo 3

A gente disse que nossos pontos tem que satisfazer:

y x = d y d x ∴ y x = 2 - 2 x y ∴ x 2 - 2 x = y 2  

E a equação da elipse:

2 x 2 - 4 x + y 2 + 1 = 0

Temos então um sisteminha para resolver. Jogando o   y 2 da primeira equação na segunda:

y 2 = 2 x - 2 x 2

2 x 2 - 4 x + 2 x - 2 x 2 + 1 = 0

2 x + 1 = 0 ∴ x = 1 2

Agora a gente descobre o valor de y pela equação da elipse, ou pela equação que a gente achou igualando os valores de m . Vamos usar a segunda, porque nela é mais tranquilo de achar y :

y 2 = 2 x - 2 x 2 ,     x = 1 2

y 2 = 1 - 1 2 = 1 2

y = ± 2 2

Então nossos dois pontos são:

1 2 , 2 2 ,   1 2 . 2 2

Passo 4

Agora é só montar as equações que passam pela origem e passam por esses pontos. Dissemos que:

m = y x

Para a reta que passa pelo ponto 1 2 , 2 2 :

m = 2 2 1 2 = 2

A reta fica:

y = 2 x

Para a reta que passa pelo ponto 1 2 , - 2 2 :

m = - 2 ,     y = - 2 x

Conseguimos!

Resposta

y = 2 x ,     y = - 2 x

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Determine se a afirmação dada é verdadeira ou falsa. Explique sua resposta.Se uma equação em x e y definir uma função y = f ( x ) implicitamente, então são idênticos os gráficos da equação e da função
Encontre todos os pontos da elipse x 2 - x y + y 2 = 1 nos quais a reta tangente é horizontal.
Determine se a afirmação dada é verdadeira ou falsa. Explique sua resposta.A função f ( x ) 1 - x 2 , 0x ≤ 1 - 1 - x 2 ,- 1 ≤ x ≤ 0
Use diferenciação implícita para encontrar a inclinação da reta tangente à curva no ponto especificado e verifique se sua resposta está de acordo com o gráfico. 2 x 2 + y 2 2 = 25 ( x 2 - y 2 ) ; ( 3,
Use diferenciação implícita para encontrar a derivada especificada. y = sin ⁡ x , d x / d y