Nos casos abaixo identifique a cônica representada pela equação, determinando mudanças de coordenadas apropriadas para colocá-las na forma reduzida. Determine as coordenadas dos focos e vértices, as equações das assíntotas (quando houver), das retas diretrizes (quando houver) em relação ao sistema de coordenadas x y. Faça um esboço.
(i) 25 x^2+4 y^2+20 x y+30 x+12 y-20=0.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa identificar que tipo de cônica está representada pela equação . Para isso, vamos precisar usar a teoria das cônicas, especialmente como lidar com termos mistos como o . Vamos dar uma olhada em como simplificar essa equação para uma forma mais fácil de trabalhar e identificar o tipo de cônica.

Passo 2

Primeiro, vamos reescrever a equação para ficar mais fácil de visualizar:
25x^2 + 20xy + 4y^2 + 30x + 12y - 20 = 0
Aqui, temos termos quadráticos, lineares e um termo constante. O termo indica que a cônica está rotacionada em relação aos eixos coordenados. Nosso objetivo é eliminar esse termo para facilitar a identificação da cônica.

Passo 3

Para eliminar o termo tan(2theta) = BA - C, vamos realizar uma rotação das coordenadas. A fórmula para encontrar o ângulo de rotação tan(2theta) = 2025 - 4 = 2021 é:
2theta = arctan(2021)
Onde theta = 12 arctan(2021) approx 23,2^circ, e . Substituindo esses valores:
Então,
Calculando :

Passo 4

Agora, vamos fazer a substituição das coordenadas usando o ângulo x = x'costheta - y'sintheta y = x'sintheta + y'costheta :
Substituindo esses valores na equação original e simplificando, o termo será eliminado, transformando a equação em uma forma padrão mais fácil de identificar.

Passo 5

Após a substituição e simplificação, a equação fica na forma:
Ax'^2 + Cy'^2 + Dx' + Ey' + F = 0
Vamos completar o quadrado para ambos os Ax'^2 + Dx' = A(x'^2 + DAx') e Cy'^2 + Ey' = C(y'^2 + ECy'):
Para :
Completar o quadrado adicionando e subtraindo .
Para :
Completar o quadrado adicionando e subtraindo .

Passo 6

Após completar o quadrado, a equação terá a forma padrão de uma elipse ou hipérbole, dependendo dos sinais dos coeficientes. Analisando os coeficientes de e , se eles tiverem o mesmo sinal, é uma elipse; se tiverem sinais opostos, é uma hipérbole.

Passo 7

Vamos calcular os vértices e focos da cônica. Para isso, identificamos o centro da cônica a partir dos termos lineares completados e usamos as fórmulas específicas para elipses ou hipérboles.
Para uma elipse:
c = raiza^2 - b^2
Onde c = raiza^2 + b^2 é o semi-eixo maior e é o semi-eixo menor.
Para uma hipérbole:
Onde é o semi-eixo real e é o semi-eixo imaginário.

Passo 8

As assíntotas só existem para hipérboles. Caso tenhamos identificado a cônica como hipérbole, as equações das assíntotas são dadas por:
y = pm bax
As retas diretrizes também são características das hipérboles e podem ser calculadas a partir das fórmulas específicas.

Passo 9

Finalmente, com todas as informações obtidas, podemos esboçar a cônica no sistema de coordenadas original , levando em conta a rotação realizada no início.

Resposta

A cônica representada pela equação é uma elipse rotacionada em aproximadamente em relação aos eixos coordenados. Os vértices e focos foram determinados após eliminar o termo e converter a equação para a forma padrão. O esboço da elipse leva em consideração a rotação e a posição dos vértices no sistema de coordenadas original.

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