PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 10 do IME 2023
Considere um ponto P cujas coordenadas (x,y), x,y \in \mathbb{R}, satisfazem o sistema
onde \alpha é um ângulo em radianos diferente de k\pi \quad (k \in \mathbb{Z}). O lugar geométrico descrito pelos pontos P, conforme se varia o ângulo \alpha, é um segmento de:
- Areta horizontal.
- Breta vertical.
- Creta inclinada.
- Delipse.
- Eparábola.
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Resolução comentada
Para eliminar as frações, multiplique as duas equações por \operatorname{sen}\alpha, que é diferente de zero porque \alpha \neq k\pi. Lembre que \operatorname{cossec}\alpha\cdot\operatorname{sen}\alpha=1 e \operatorname{cotg}\alpha\cdot\operatorname{sen}\alpha=\cos\alpha.
- Primeira equação: 4x-6\cos\alpha\,y=4\operatorname{sen}^2\alpha.
- Segunda equação: 12y-8\cos\alpha\,x=0, logo y=\dfrac{2}{3}\cos\alpha\,x.
Substituindo y na primeira:
A divisão por \operatorname{sen}^2\alpha é permitida, pois ele não se anula.
Então y=\dfrac{2}{3}\cos\alpha. Como \alpha\neq k\pi, temos \cos\alpha\in(-1,1), e portanto y\in\left(-\tfrac{2}{3},\tfrac{2}{3}\right).
Os pontos satisfazem x=1 com y variando num intervalo limitado. Isso é um segmento de reta vertical.
Alternativa B.
Por que as outras alternativas estão erradas
- Ay varia com \cos\alpha e x é constante, então o segmento é vertical, não horizontal.
- Cx é fixo em 1, então não há inclinação.
- DNão há termo quadrático: o \operatorname{sen}^2\alpha se cancela e x fica constante, em vez de aparecer uma equação de elipse.
- ENenhuma relação quadrática entre x e y aparece; o lugar geométrico é linear.
Assuntos: lugar geométrico, trigonometria, sistema linear.
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Fonte: IME 2023 · Prova objetiva. Prova oficial ↗