Enunciado

Em que pontos a hélice r → t = sen ⁡ t i → + cos ⁡ t j → + t k → intercepta a esfera x 2 + y 2 + z 2 = 5 ?

Passo 1

Eaee, tudo tranquilo??

Bom... O enunciado nos deu uma curva descrita pela seguinte função vetorial:

r → t = sen ⁡ t i → + cos ⁡ t j → + t k →

Queremos encontrar os pontos em que essa curva intercepta a esfera dada por:

x 2 + y 2 + z 2 = 5

Assim, primeiro deveremos pegar as equações paramétricas da nossa curva e aplicar na equação da esfera para descobrirmos os valores de t .

Com isso, substituiremos os valores de t na equação vetorial para descobrirmos os pontos de interceptação.

Agora bora lá!! 😉

Passo 2

Nesse exercício, temos que as equações paramétricas para a curva são:

x = s e n   t ,     y = cos ⁡ t ,     z = t

Iremos substituir esses valores na equação fornecida para a esfera:

sen 2 ⁡ t + cos 2 ⁡ t + t 2 = 5

Da relação fundamental da trigonometria, sabemos que sen 2 ⁡ α + cos 2 ⁡ α = 1 .

Aplicando essa relação, ficamos com:

1 + t 2 = 5 ∴

t 2 = 4 ∴

t = ± 4 ∴

t = ± 2

Logo, para a equação ser satisfeita, devemos ter t = - 2 ou t = 2 .

Passo 3

Substituindo os valores de t encontrados na equação da curva, obteremos os pontos de interseção:

Para t = - 2 :

r → - 2 = sen ⁡ - 2 i → + cos ⁡ - 2 j → - 2 k → ∴

r → - 2 = - 0,909 i → - 0,416 j → - 2 k →

Para t = 2 :

r → 2 = sen ⁡ 2 i → + cos ⁡ 2 j → + 2 k → ∴

r → 2 = 0,909 i → - 0,416 j → + 2 k →

Sendo assim, os pontos de interseção são ( - 0,909 ; - 0,416 ; - 2 ) e ( 0,909 ; - 0,416 ; 2 ) .

Resposta

( - 0,909 ; - 0,416 ; - 2 )

( 0,909 ; - 0,416 ; 2 )

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