Questão de Matemática — Geometria Analítica — CESGRANRIO 2024
- Código
- cg057815
- Banca
- CESGRANRIO
- Órgão
- BNDES
- Ano
- 2024
- Cargo
- Ana ( )
- A
- B
- C
- D2
- E
GabaritoB — \dfrac{\sqrt{2}}{2}
Gabarito: letra B. A distância entre as retas reversas e é . Isso porque a distância mínima entre duas retas reversas é dada pela projeção do vetor que liga um ponto de cada reta sobre a direção perpendicular comum a ambas, calculada pela fórmula , onde e são os vetores diretores das retas.
A distância entre duas retas no espaço tridimensional é um conceito fundamental da Geometria Analítica. Quando duas retas não são paralelas e não se intersectam, elas são chamadas de retas reversas. A distância entre elas é definida como o comprimento do segmento de reta perpendicular a ambas que as une — é a menor distância possível entre qualquer ponto de uma e qualquer ponto da outra.
Para calcular essa distância, precisamos de:
Vetores diretores de cada reta ( e ): vetores que indicam a direção de cada reta.
Um ponto em cada reta ( e ): para formar o vetor que liga as duas retas.
O produto vetorial : que resulta em um vetor perpendicular a ambos os vetores diretores, ou seja, perpendicular a ambas as retas. A direção desse vetor é a direção da distância mínima.
A fórmula final é:
O numerador é o valor absoluto do produto escalar (também chamado de produto misto) entre o vetor que liga as retas e o vetor perpendicular comum. Isso calcula o volume do paralelepípedo formado pelos três vetores. O denominador é a norma (comprimento) do vetor perpendicular comum. A divisão resulta na altura desse paralelepípedo, que é exatamente a distância entre as retas.
Vamos aplicar isso ao problema:
Reta : passa por e . Seu vetor diretor é . Um ponto na reta é .
Reta : passa por e . Seu vetor diretor é . Um ponto na reta é .
Vetor : .
Produto vetorial :
Norma do produto vetorial:
Produto escalar :
Distância:
Portanto, a distância entre as retas é .
A pegadinha desta questão está em reconhecer que as retas são reversas (não se intersectam e não são paralelas) e que a distância mínima não é simplesmente a distância entre dois pontos dados, mas sim o comprimento do segmento perpendicular comum. O candidato que tentar calcular a distância entre pontos específicos (como e ) obterá , que não é a resposta correta.
O valor não corresponde à distância calculada. Esse valor poderia surgir de um erro de cálculo, como por exemplo, esquecer de racionalizar a fração ou errar no produto vetorial. A distância correta é , enquanto .
Como demonstrado no desenvolvimento, a distância entre as retas reversas é . Este é o valor exato da distância mínima entre as duas retas.
O valor não é a distância correta. Esse valor poderia surgir de um erro no cálculo do produto vetorial ou da norma. Por exemplo, se o aluno calculasse erroneamente (o que aconteceria se o produto vetorial fosse ), obteria , que não é . O valor também não corresponde a nenhum cálculo intermediário correto.
O valor é claramente incorreto. A distância entre as retas é menor que , como mostra o cálculo. Esse valor poderia surgir de um erro grosseiro, como por exemplo, calcular a distância entre os pontos e (que é ) e depois multiplicar por algo, ou simplesmente um chute.
O valor não corresponde à distância correta. Esse valor poderia surgir de um erro no cálculo do produto vetorial ou da norma. Por exemplo, se o aluno calculasse erroneamente (o que aconteceria se o produto vetorial fosse, por exemplo, ), obteria um valor diferente. O valor é maior que a distância correta.
Gabarito: letra B
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