Enunciado

Determine as equações paramétricas para a reta tangente à curva dada pelas equações paramétricas, no ponto especificado.

x = e - t   cos ⁡ t         y = e - t sin ⁡ t           z = e - t             ( 1,0 , 1 )

Passo 1

Olá, meu amigo. Vou te auxiliar nessa resolução hoje.

Dada a curva parametrizada:

x = e - t   cos ⁡ t         y = e - t sin ⁡ t           z = e - t

Queremos saber a equação paramétrica da reta tangente a essa curva, no ponto:

1,0 , 1

Em uma equação paramétrica do tipo:

x = x t ,     y = y t ,     z = z ( t )

A reta tangente dessa equação paramétrica é:

r t = < x t , y t , z t > + t < x ' t , y ' t , z ' t >

Onde:

x t , y t , z t

É o ponto de tangencia, e:

x ' t , y ' t , z ' t

É a derivada do nosso vetor no ponto t que nos leva ao ponto de tangencia:

1,0 , 1

Passo 2

Queremos saber a equação paramétrica da reta tangente da seguinte função vetorial:

x = e - t c o s ⁡ ( t ) ,     y = e - t s e n ⁡ ( t ) ,     z = e - t

No ponto:

( 1,0 , 1 )

Primeiro vamos descobrir para que tempo de t conseguimos o ponto 1,0 , 1 , ou seja, satisfaz as equações em x , y e z :

x = e - t c o s ⁡ ( t ) = 1 y = e - t s e n ⁡ ( t ) = 0 z = e - t = 1

Vamos resolver a terceira equação, que é a mais fácil:

e - t = 1

- t ⋅ ln ⁡ e = ln ⁡ 1

t = 0

Aplicando esse valor nas outras duas equações, vemos que t = 0 também é válido para as outras 2 equações:

x = e 0 cos ⁡ 0 = 1

y =   e 0 s e n 0 = 0

Assim, t = 0 satisfaz as 2 equações.

Passo 3

Vamos agora calcular a reta tangente à equação paramétrica no ponto t = 0 . Para derivar cada termos teremos que utilizar a regra do produto, por termos produtos de funções aqui.

f ⋅ g ' = f ' ⋅ g + f ⋅ g '

x = e - t c o s ⁡ ( t ) ,     y = e - t s e n ⁡ ( t ) ,     z = e - t

x ' t = - e - t c o s t - e - t s e n ( t ) y ' t = - e - t s e n t + e - t c o s ⁡ ( t ) z ' t = - e - t

Para t = 0 :

x ' 0 = - e - 0 c o s 0 - e - 0 s e n ( 0 ) y ' 0 = - e - 0 s e n 0 + e - 0 c o s ⁡ ( 0 ) z ' t = - e - 0

Teremos então:

x ' 0 = - 1 y ' 0 = 1 z ' t = - 1

Colocando na forma geral:

r t = < 1,0 , 1 > + t < - 1,1 , - 1 >

r t = ( 1 - t , t , 1 - t )

E agora em forma paramétrica:

x t = 1 - t

y t = t

z t = 1 - t

Resposta

r t = ( 1 - t , t , 1 - t )

x t = 1 - t

y t = t

z t = 1 - t

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