Em cada um dos seguintes itens, determine uma equação da hipérbole a partir dos elementos dados: eixo normal: , uma das assíntotas comprimento do latus rectum igual a 3.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para a gente encontrar a equação de uma hipérbole usando três informações:
Eixo normal:
Uma das assíntotas:
Comprimento do latus rectum: 3
Vamos precisar lembrar de como é a equação geral da hipérbole, as propriedades das assíntotas e o que é o latus rectum. Vamos resolver passo a passo!
Passo 2
Primeiro, vamos entender a forma geral da equação de uma hipérbole. Dependendo da orientação da hipérbole (se abre para a direita/esquerda ou para cima/baixo), ela pode ter duas formas principais:
Horizontal:
Vertical:
Aqui, é o centro da hipérbole, é a distância do centro aos vértices, e está relacionado à distância das assíntotas.
Passo 3
Vamos descobrir a orientação da hipérbole. A informação de uma das assíntotas é . Podemos reescrever essa equação na forma de inclinação:
Isso nos mostra que a inclinação da assíntota é 2.
Sabemos que, para hipérboles horizontais, as inclinações das assíntotas são . Já para verticais, são .
Como a inclinação é positiva e igual a 2, isso sugere que a hipérbole é do tipo horizontal.
Passo 4
Agora, vamos identificar o centro da hipérbole. O eixo normal dado é . Isso indica que o eixo conjugado da hipérbole está nesta linha, ou seja, o centro da hipérbole tem a coordenada y igual a 2.
Como ainda não sabemos a coordenada x do centro, vamos chamá-la de . Então, o centro é .
Passo 5
Vamos usar a inclinação das assíntotas para relacionar e . Para uma hipérbole horizontal, as assíntotas são dadas por:
Comparando com a equação da assíntota que temos (), podemos igualar as inclinações:
Passo 6
Agora, vamos usar o comprimento do latus rectum. Para hipérboles horizontais, o latus rectum é dado por:
Sabemos que e . Substituindo:
Resolvendo para :
Passo 7
Com e , podemos montar a equação da hipérbole. Ainda precisamos determinar , a coordenada x do centro.
Vamos usar a informação da assíntota . Sabemos que o centro deve satisfazer a equação das assíntotas. Substituindo na equação da assíntota:
Passo 8
Agora que temos todos os valores:
Centro:
A equação da hipérbole horizontal é:
Simplificando os denominadores:
Podemos multiplicar numerador e denominador para deixar mais limpo:
Multiplicando toda a equação por 9 para eliminar os denominadores: