Enunciado

Trace a curva com equações paramétricas

x = 1 + cos ⁡ 16 t cos ⁡ t   ,           y = 1 + cos ⁡ 16 t   s e n   t   ,           z = 1 + cos ⁡ 16 t

Explique a aparência da curva, mostrando que ela está em um cone.

Passo 1

Eaee, tudo tranquilo?? Bom... o enunciado nos deu as seguintes equações paramétricas que descrevem uma curva:

x = 1 + cos ⁡ 16 t cos ⁡ t

y = 1 + cos ⁡ 16 t   s e n   t

z = 1 + cos ⁡ 16 t

Queremos explicar a aparência da curva, mostrando que ela está em um cone.

Mas como fazemos isso???

Precisamos da equação do cone, que é dada por:

x 2 + y 2 = z 2

Bom, pessoal... Para provar que a curva está de fato no cone, vamos tentar chegar na equação do cone a partir das equações paramétricas da curva.

Ou seja, vamos substituir duas equações paramétricas na equação do cone e vamos verificar se bateu o resultado!! Se bater, então está provado!! Aí é só a gente plotar depois 😉

Passo 2

Vamos pegar x 2 + y 2 da equação do cone e vamos pegar as equações paramétricas x e y para substituir:

x 2 + y 2 = 1 + cos ⁡ 16 t 2 cos 2 ⁡ t + 1 + cos ⁡ 16 t 2   s e n 2   t

Colocando o termo comum em evidência:

x 2 + y 2 = 1 + cos ⁡ 16 t 2 cos 2 ⁡ t + s e n 2   t

Sabemos de uma identidade trigonométrica que cos 2 ⁡ t + s e n 2   t = 1 , portanto:

x 2 + y 2 = 1 + cos ⁡ 16 t 2

Podemos perceber das equações paramétricas que z = 1 + cos ⁡ 16 t , portanto:

x 2 + y 2 = z 2

Que é a equação do cone!!!

Assim, a gente prova que nossa curva está dentro do cone!!!

Agora vamos plotar ela:

Exatamente como queríamos provar, né galera?

Resposta

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Utilize o computador para traçar a curva da equação vetorial dada. Escolha o domínio do parâmetro e ponto de vista de forma a garantir que a visualização é verdadeira. r → t =s e n t , c o s t , t 2
Esboce o gráfico da curva cuja equação vetorial é dada. Identifique com seta a direção na qual o parâmetro cresce r → t = t 4 + 1 , t
Esboce o gráfico da curva cuja equação vetorial é dada. Indique com seta a direção na qual o parâmetro cresce. r → t = s e n ti → + s e n t j → + 2c o s t k →
Esboce o gráfico da curva plana com a equação vetorial dada.Determine r ' ( t ) .Desenhe o vetor de posição r ( t ) e o vetor tangente r ' t para o valor dado de t . r t = cos ⁡ t , sen ⁡ t ,t = π 4
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