USP, Sem Campus, Álgebra Linear 1, PSUB - 2019, Questão 7
Sabendo que, em , os pontos são os vértices de um tetraedro de volume e que os pontos e são tais que e pode-se concluir que o volume do tetraedro de vértices é igual a:
a)
b)
c)
d)
e)
Passo 1
Ooi gente, como vocês estão?
Esse exercício nos pede para calcular o volume de um tetraedro formado pelos vértices . Mas, o enunciado também nos fala que o volume do tetraedro formado pelos vértices vale . E, que:
Para responder essa questão, devemos lembrar que o volume de um tetraedro é dado por do produto misto dos vetores que partem de um mesmo vértice.
Assim, para o tetraedro formado pelos vértices vale que:
Perfeito! Vamos usar essa informação para descobrir o volume do tetraedro com vértices em .
Passo 2
Usando o raciocínio do produto misto, temos que o volume do tetraedro formado pelos vértices vale:
Para que as relações:
apareçam no nosso produto misto, podemos usar alguns truquezinhos haha.
Por exemplo, podemos escrever que:
E:
Substituindo as nossas relações, vem:
Substituindo no produto misto que dá o volume do tetraedro, vem:
Muito bom!
Passo 3
Agora podemos usar a seguinte propriedade do produto misto pra melhorar a nossa expressão:
Assim:
Mas, o produto misto envolvendo um mesmo vetor é nulo. Assim:
Aplicando novamente a nossa propriedade no termo que restou, temos:
Logo:
Colocando os escalares pra fora, vem:
Essa expressão já tá melhorando bastante, mas ainda podemos manipular um pouco esse primeiro termo usando que:
Assim:
Ambos produtos mistos são nulos por envolverem o mesmo vetor. Logo:
Sendo assim, temos que:
Pra que a gente possa usar o resultado dado do volume do tetraedro maior, precisamos mexer nesse . Usando que:
Logo:
Se separarmos, o termo com será nulo. Logo:
Portanto:
Muito bom!
Passo 4
Pra finalizar, podemos usar o resultado do volume do outro tetraedro dado no enunciado.
Assim;
Logo:
Portanto:
Ou seja, o volume do tetraedro com vértices é .
O que nos dá a letra b).
É isso gente, muito obrigado pela atenção.
Até a próxima 😊
Resposta
Letra b).