10º ano

10º anoGeometria coordenada


Fórmula da seção


Na geometria analítica, a fórmula da seção é um conceito muito importante que nos fornece uma maneira de encontrar um ponto específico que divide um segmento de reta em uma razão específica. Esse conceito é comumente usado em problemas que envolvem dividir segmentos de reta de uma maneira específica. Compreender a fórmula da seção é importante na resolução de problemas de geometria relacionados à divisão de segmentos de reta. Vamos agora nos aprofundar no conceito de fórmula da seção.

Compreendendo segmentos de reta

Antes de entrarmos na fórmula da seção, vamos entender o que é um segmento de reta. Um segmento de reta é definido por dois pontos extremos. Por exemplo, em um plano, considere um segmento de reta formado pelos pontos A(x 1, y 1) e B(x 2, y 2). Este segmento de reta é estável porque tem um ponto inicial A e um ponto final B.

O que é a fórmula da seção?

A fórmula da seção ajuda a encontrar as coordenadas de um ponto P(x, y) que divide um segmento de reta entre dois pontos dados A(x 1, y 1) e B(x 2, y 2) em uma razão particular m:n.

Fórmula da seção - Divisão interna

Quando um ponto divide um segmento de reta internamente, as coordenadas do ponto P(x, y) são calculadas usando a fórmula de divisão interna:

x = (mx 2 + nx 1)/(m + n) y = (my 2 + ny 1)/(m + n)

Aqui, o ponto P(x, y) divide o segmento de reta AB na razão m:n.

Fórmula da seção - Divisão externa

Por outro lado, se o ponto divide o segmento de reta externamente, a fórmula muda um pouco. A fórmula para as coordenadas do ponto de divisão P(x, y) torna-se:

x = (mx 2 - nx 1)/(m - n) y = (my 2 - ny 1)/(m - n)

Aqui, o ponto P(x, y) divide o segmento externamente na razão m:n.

Visualizando a fórmula da seção

Exemplo: Divisão interna

Vamos considerar um segmento de reta com extremidades A(2, 2) e B(8, 10). Temos que encontrar o ponto P que divide esse segmento de reta na razão 3:2.

Uso da fórmula da seção para divisões internas:

x = (3*8 + 2*2)/(3 + 2) = (24 + 4)/5 = 28/5 = 5.6 y = (3*10 + 2*2)/(3 + 2) = (30 + 4)/5 = 34/5 = 6.8

Assim, as coordenadas do ponto P são (5.6, 6.8).

(2, 2)(8, 10)(5.6, 6.8)

Exemplo: Divisão externa

Considere os mesmos pontos A(2, 2) e B(8, 10), mas desta vez, vamos encontrar o ponto P que divide AB externamente na razão 3:2.

Uso da fórmula da seção para divisão externa:

x = (3*8 - 2*2)/(3 - 2) = (24 - 4)/1 = 20 y = (3*10 - 2*2)/(3 - 2) = (30 - 4)/1 = 26

As coordenadas do ponto P são (20, 26).

(2, 2)(8, 10)(20, 26)

Casos especiais na fórmula da seção

Ponto médio de um segmento de reta

Um caso especial da fórmula da seção é quando a razão é 1:1. Aqui, o ponto P é o ponto médio do segmento de reta AB.

x = (x 1 + x 2)/2 y = (y 1 + y 2)/2

Usando os mesmos pontos A(2, 2) e B(8, 10) o ponto médio é calculado da seguinte forma:

x = (2 + 8)/2 = 10/2 = 5 y = (2 + 10)/2 = 12/2 = 6

Portanto, o ponto médio de AB é (5, 6).

(2, 2)(8, 10)(5, 6)

Aplicações da fórmula da seção

A fórmula da seção é amplamente utilizada em vários campos de estudo, incluindo geometria, engenharia, design artístico, robótica e gráficos por computador. Ela ajuda a determinar divisões específicas e necessárias de segmentos de reta em várias aplicações.

Exemplo prático

Na engenharia civil, os construtores frequentemente precisam dividir áreas ou segmentos de reta para que as estruturas fiquem corretas e mantenham as proporções. Por exemplo, considere um cenário em que um arquiteto está projetando um edifício. O edifício possui corredores que devem ser divididos em seções específicas, com quartos espaçados proporcionalmente entre os dois pontos finais. O uso da fórmula da seção ajuda a garantir que cada seção esteja alinhada precisamente com os planos arquitetônicos.

Desafie-se

Imagine um cenário em que você precisa planejar um caminho de jardim com uma diagonal de 70m em um parque retangular. Usando divisões internas, o caminho precisa ser dividido igualmente em três partes, colocando dois bancos a uma distância baseada na fórmula da seção. Usando os pontos finais da diagonal, calcule onde os bancos devem ser colocados.

O conhecimento e a compreensão das fórmulas de seção fornecem uma base sólida para enfrentar problemas de cálculo similares e complexos em outras áreas avançadas da matemática e geometria.


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