Enunciado

Encontre todos os pontos de interseção das curvas dadas

r 2 = sen ⁡ 2 θ

r 2 = cos ⁡ 2 θ

Passo 1

Fala ai! Vamos iniciar esta questão montando um passo a passo. Assim não vamos nos perder e teremos um caminho a seguir.

Gostaram da ideia? Bora lá!

1 – Construir a curva para termos noção de onde estão localizados os pontos de interseção.

2- Igualar as equações para encontrar os valores de θ e r .

Passo 2

Através de um programa computacial como Geogebra, vamos olhar as duas curvas pras ver o que estamos buscando:

Pela figura, podemos perceber que existem três pontos de interseção entre as duas curvas. Vamos buscar esses pontos.

Igualando as curvas:

sen ⁡ 2 θ = cos ⁡ 2 θ

sen ⁡ 2 θ cos ⁡ 2 θ = 1

tan ⁡ 2 θ = 1

2 θ = π 4

θ = π 8

Passo 3

Não acabamos por aqui. Como essa tangente veio de equações que envolviam r 2 , tanto o seno quanto o cosseno do nosso ângulo θ tem que ser positivos.

Isso significa que para achar esse θ que tá no terceiro quadrante, vamos ter que considerar um intervalo de θ > 2 π .

Assim, teremos também para tangente igual a 1:

θ = π 8 + π

θ = 9 π 8

Que tá valendo também.

Okok?

Além disso, pela figura, podemos ver também que a origem também é um ponto de interseção.

Passo 4

Vamos encontrar o valor de r . Formando o ponto ( r ,   θ ) .

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 = π 8 :

r 2 = sen ⁡ π 4

r ² = 2 2

r = 2 4 2

Para θ = 9 π 8 :

r 2 = sen ⁡ 9 π 8

r ² = 2 2

r = 2 4 2

Passo 5

Os pontos de interseção são portanto:

P 1 = 0,0  

P 2 = 2 4 2 , π 8

P 3 = 2 4 2 , 9 π 8

Resposta

P 1 = 0,0 , P 2 = 2 4 2 , π 8 e P 3 = 2 4 2 , 9 π 8

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