Enunciado

Encontre o ponto na curva de r t = 2 cos ⁡ t , 2 sen ⁡ t ,   e t , 0 ≤ t ≤ π , em que a reta tangente é paralela ao plano 3 x + y = 1 .

Passo 1

Olá, meu queridíssimo amigo. Vamos resolver juntos essa atividade.

Temos a curva

r t = 2 cos ⁡ t , 2 sen ⁡ t ,   e t

E queremos descobrir o ponto dessa curva parametrizada, em que a reta tangente a essa curva, é paralela ao plano:

3 x + y = 1

A linha tangente à curva é paralela ao plano quando o vetor tangente da curva é ortogonal ao vetor normal do plano.

A normal a um plano de equação:

a x + b y + c z = d

É:

< a , b , c >

Então para o nosso caso temos que a normal para o plano que nos foi dado é:

3 , 1 ,   0

Assim é necessário que:

r ' t ⋅ 3 ,   1 ,   0 = 0

Isso é, o produto escalar entre a derivada do nosso vetor e a normal do plano devem ser nulos.

Passo 2

Então primeiramente precisamos descobrir quem é r ' t :

r t = 2 cos ⁡ t ,   2 sin ⁡ t ,   e t

r ' t = - 2 sin ⁡ t , 2 cos ⁡ t ,   e t

Agora a gente vai realizar o produto escalar:

- 2 sen ⁡ t , 2 cos ⁡ t ,   e t ⋅ 3 , 1,0 = 0

- 2 3 sen ⁡ t + 2 cos ⁡ t + 0 = 0

tg ⁡ t = 1 3

Isolando t :

t = π 6

Note, que a condição dada é 0 ≤ t ≤ π .

Assim, temos que:

r π 6 = 3 ,   1 , e π 6

Resposta

Os pontos são:

3 ,   1 , e π 6

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