Geometria no Espaço Geometria no Espaço II II (11º ano) (11º ano)
Geometria no Espaço IIGeometria no Espaço II(11º ano)(11º ano)
Modos de definir um planoModos de definir um plano
Um plano fica definido por:Um vector normal ao plano n (n1, n2, n3)eUm ponto do plano dado A (a1, a2, a3)
Sendo P (x, y, z) um ponto qualquer do plano
Equação do plano
n1x + n2y + n3z + d = 0
Sendo o vector normal ao plano:
n = (n1, n2, n3)
Equação do plano
Resultante de: = 0 (vectores perpendiculares, produto escalar nulo)
n1(x-a1)+ n2(y-a2)+ n3(z-a3) = 0
n1x - n1a1 + n2y - n2a2 + n3z -n3a2= 0
n1x + n2y + n3z + (- n1a1 - n2a2 -n3a3 ) = 0
d (- n1a1 - n2a2 -n3a3 )
n AP����������������������������
r
1
1
José MariaPlano_01
RECTA NO PLANO
r : x + y = 1
y
x
1O
y
1
z
1
x
José MariaPlano_02
Recta no plano
"traduz"
um plano no ESPAÇO
1O
y
1
z
1
x
José MariaPlano_02
Recta no plano
"traduz"
um plano no ESPAÇO
x
y
s
1 2
1
-2
-4
José MariaPlano_04
RECTA NO PLANO
s: y = 2x -4
z
y
x
1O
1
-4 1
2
Recta no plano s: y = 2x -4"traduz"
um plano no ESPAÇO (paralelo ao eixo dos zz)
José MariaPlano_05
z
y
x
1O
1
-4 1
2
Recta no plano s: y = 2x -4"traduz"
um plano no ESPAÇO (paralelo ao eixo dos zz)
José MariaPlano_05
y
z
t
x
1O
2
1
3
1
José MariaPlano_06
Recta no plano (yOz) t : z = -2y + 3 "traduz"
um plano no ESPAÇO (paralelo ao eixo dos xx)
y
z
t
x
1O
2
1
3
1
Recta no plano (yOz) t : z = -2y + 3 "traduz"
um plano no ESPAÇO (paralelo ao eixo dos xx)
José MariaPlano_06
n��������������
n
n
y
z
x
n
O
2
-1
1
1
O-1
1
(0, -2, 0)
(0, 0, 2)
(1, 0, 0)
2
Intersecção com o eixo Ox : y = 0 e z = 0 2x - 0 + 0 -2 = 0 x = 1 (1, 0, 0)
Intersecção com o eixo Oy : x = 0 e z = 0 2(0) - y + 0 -2 = 0 y = -2 (0, -2, 0)
Intersecção com o eixo Oz : x = 0 e y = 0 2(0) - 0 + z -2 = 0 z = 2 (0, 0, 2)
José MariaPlano_07
Plano definido por : 2x - y + z - 2 = 0
vector normal: = (2, -1, 1)
r
n
C
A
José MariaPlano_08
Paralelismo entre rectas e planos o vector director (da recta r) é perpendicular ao vector (n) normal ao plano
n
s
A
D
C
José MariaPlano_09
Perpendicularidade entre rectas e planos
o vector director da recta (s) é colinear com o vector (n) normal ao plano
n
p
José MariaPlano_10
Paralelismo entre dois planos
os vectores normais aos planos ( n e p ) são colineares
n
p
Perpendicularidade entre planos
os vectores normais aos planos são perpendiculares
José MariaPlano_11
Os planos são estritamente paralelos
José MariaPlano_12
Intersecção de dois planos e Resolução de sistemas
intersecção: conjunto vaziosistema: impossível
Intersecções de 2 planos / Posição relativa de 2 planos
• Sistema impossível:
• 2 planos estritamente paralelos
• 2 vectores colineares
• 2 equações não equivalentes entre si
Intersecções de 2 planos / Posição relativa de 2 planos
Sistema impossível:• (2 planos estritamente paralelos)
•
• vectores normais e (1,1,1)
(2,2,2)
n
n
��������������
��������������
1
2 2 2 3
x y z
x y z
d = 1
d = 3
intersecção: um planosistema: indeterminado
Intersecção de dois planos e Resolução de sistemas
José MariaPlano_20
Os planos são coincidentes
Intersecções de 2 planos / Posição relativa de 2 planos
• Sistema possível e indeterminado:
• 2 planos paralelos coincidentes
• 2 vectores colineares
• 2 equações equivalentes entre si
Intersecções de 2 planos / Posição relativa de 2 planos
Sistema indeterminado:
• (2 planos paralelos coincidentes)
•
• vectores normais e
1
2 2 2 2
x y z
x y z
(1,1,1)
(2,2,2)
n
n
��������������
�������������� d = 1
d = 2
Os planos são secantes
José MariaPlano_21
intersecção: uma rectasistema: indeterminado
Intersecção de dois planos e Resolução de sistemas
4
2
x z
y
rz
y
x
xOy
1
-2
1
1
3
4
X
A
4
A intersecção dos 2 planosé dada por um sistema:
- a intersecção é uma recta - o sistema é possível indeterminado
Intersecção de dois planos no espaço
José MariaPlano_24
1
2 5
x y z
x y z
r��������������
A = (3, -2, 0)
r�������������� = (-3, 1, 2)
y + 2x -3 z = = -3 1 2
r��������������
r
z
y
x
3
0
1
1
1
2
3
- 51
3
2
5
A intersecção dos 2 planos é dada pelas equações cartesianas
a intersecção é uma recta
o sistema é possível indeterminado
Intersecção de dois planos no espaço
José MariaPlano_26
Intersecções de 2 planos / Posição relativa de 2 planos
• Sistema indeterminado:
• (2 planos intersectam-se numa recta)
• vectores normais e
• OBS: Neste caso é necessário determinar a equação da recta de intersecção
1
2 5
x y z
x y z
(1,1,1)
(1, 1,2)
n
n
��������������
�������������� d = 1
d = 5
Ver resolução de sistema em ficheiro Acrobat Reader
“Posição relativa de 2 planos.pdf ”
Os 3 vectores normais são colineares,e as 3 equações não equivalentes
intersecção: conjunto vaziosistema: impossível
Intersecção de três planos e Resolução de sistemas
José MariaPlano_13
Intersecções de 3 planos / Posição relativa de 3 planos
• Sistema impossível
• 3 planos estritamente paralelos
• 3 vectores normais colineares
• 3 equações não equivalentes entre si
Intersecção de três planos e Resolução de sistemas
intersecção: conjunto vaziosistema: impossível
Os 3 vectores normais são colineares,e 2 equações são equivalentes entresi e não equivalentes com a 3ª
José MariaPlano_17
Intersecções de 3 planos / Posição relativa de 3 planos
• Sistema impossível
• 2 planos coincidentes e paralelos ao terceiro
• 3 vectores normais colineares
• só 2 equações equivalentes
José MariaPlano_18
Intersecção de três planos e Resolução de sistemas
intersecção: conjunto vaziosistema: impossível
Só 2 vectores normais são colinearese as 2 equações correspondentes nãosão equivalentes
Intersecções de 3 planos / Posição relativa de 3 planos
• Sistema impossível
• 2 planos estritamente paralelos
• e
• o terceiro secante aos dois
• só 2 vectores normais colineares
• e as 2 equações não equivalentes
Os 3 vectores normais não sãocolineares
intersecção: conjunto vaziosistema: impossível
Intersecção de três planos e Resolução de sistemas
José MariaPlano_19
Intersecções de 3 planos / Posição relativa de 3 planos
• Sistema impossível
• nenhum plano paralelo
• nem coincidente
• nenhum vector normal colinear entre si
Os 3 vectores normais são colineares,e as 3 equações são equivalentes entre si
intersecção: planosistema: indeterminado
José MariaPlano_14
planos coincidentes
Intersecção de três planos e Resolução de sistemas
Intersecções de 3 planos / Posição relativa de 3 planos
• Sistema possível e indeterminado
• 3 planos coincidentes
• 3 vectores normais colineares
• 3 equações equivalentes
José MariaPlano_15
Intersecção de três planos e Resolução de sistemasintersecção: rectasistema: indeterminadoSó 2 vectores normais são colinearese as 2 equações correspondentes sãoequivalentes
Os planos são secantes sendo dois deles coincidentes
Intersecções de 3 planos / Posição relativa de 3 planos
• Sistema possível e indeterminado:
• 2 planos coincidentes e 1 secante aos dois
• só 2 vectores colineares
• só 2 equações equivalentes
José MariaPlano_16
Intersecção de três planos e Resolução de sistemas
intersecção: rectasistema: indeterminadoOs vectores normais não são colineares
Os três planos são secantes enão coincidentes
Intersecções de 3 planos / Posição relativa de 3 planos
•Sistema possível e indeterminado:
•3 planos secantes segundo a mesma recta
• não há vectores colineares
• nem equações equivalentes
vector normal u = ( 1, 1, 1)
(0, 0, 0)
(0, 1, 0)
z
y
(0, 0, 1)
x
(0, 1, 1)
(1, 0, 0)
A = (1, 0, 1)
(1, 1, 0)
(1, 1, 1)
José MariaPlano_27
Intersecção de três planos e Resolução de sistemas
intersecção: pontosistema: possível e determinado
x
z
( 2, 1, 1 )
( 0, 1, 1 )
( 1 ,1, 2 )
y
( 1, 1, 0 )
( 1, 2, 1 )
H
( 1, 0, 1 )
José MariaPlano_28
OCTAEDRO construído num cubo com aresta 2
intersecção: pontosistema: possível e determinado
Intersecção de três planos e Resolução de sistemas
Intersecções de 3 planos / Posição relativa de 3 planos
• Sistema possível e determinado:
• 3 planos secantes (intersectam-se num ponto)
• nenhum vector colinear
• nenhuma equação equivalente
Ver resolução dum sistema em ficheiro Word
“Posição relativa de 3 planos.pdf”