Enunciado

Encontre todos os pontos de interseção das curvas dadas

r = 1 - cos ⁡ θ

r = 1 + sen ⁡ θ

Passo 1

Olá, meu querido estudante. Vou te ajudar a resolver essa atividade.

Aqui a gente tem as duas curvas parametrizadas:

r = 1 - cos ⁡ θ

r = 1 + sen ⁡ θ

Quer dizer então que precisamos encontrar os pontos de interseção das duas curvas. Para isso, basta igualarmos as duas curvas.

Veja que com isso iremos encontrar os valores de θ onde as curvas se encontram, depois é só a gente pegar esses valores e substituir em qualquer uma das equações para a gente descobrir então os valores de r quando isso ocorre.

Um outro ponto que deveremos testar é se ocorre das curvas se encontrarem na origem, isso é r = 0 . Esse ponto não vai, necessariamente, aparecer igualando as curvas. Precisamos sempre testar ele separadamente. A maneira de testar é checando se as duas funções têm r   =   0 para algum valor de θ . Qualquer valor. Não precisa ser o mesmo valor para o dois. Se isso acontecer, as funções se encontram na origem.

Passo 2

Quer dizer então que precisamos encontrar os pontos de interseção das duas curvas.

Para isso, basta igualarmos as duas curvas:

1 - cos ⁡ θ = 1 + sen ⁡ θ

sen ⁡ θ = - cos ⁡ θ

sen ⁡ θ cos ⁡ θ = tan ⁡ θ = - 1

Logo,

θ = 3 π 4

Ou

θ = 7 π 4

Agora vamos testar se elas se encontram na origem:

r = 1 - cos ⁡ θ

0 = 1 - cos ⁡ θ

cos ⁡ θ = 1

θ = 0

Agora para:

r = 1 + sen ⁡ θ

- 1 = sin ⁡ θ

θ = 3 π 2

Sendo assim, eles se encontram na origem.

Passo 3

Agora que já encontramos os valores de θ para os quais as duas curvas se intersectam, vamos encontrar o valor de r também?

Assim a gente forma o ponto ( r ,   θ ) bonitinho e fecha logo a questão!

Para isso, é só substituir os valores de θ em uma das curvas, já que como é um ponto de inteseção, tanto faz a curva que vamos escolher, as duas vão dar o mesmo ponto!

Para θ = 3 π 4 :

r = 1 - cos ⁡ 3 π 4

r = 1 - - 2 2 = 2 + 2 2

Para θ = 7 π 4 :

r = 1 - cos ⁡ 7 π 4

r = 1 - 2 2 = 2 - 2 2

Os pontos de interseção são, portanto,:

P 1 = 2 + 2 2 , 3 π 4

P 2 = 2 - 2 2 , 7 π 4

E

r = 0

Vou desenhar a curva aqui com os pontos de interseção só para você visualizar melhor, mas não precisava disso, ok?

Resposta

P 1 = 2 + 2 2 , 3 π 4

P 2 = 2 - 2 2 , 7 π 4

r = 0

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