Geometria Analítica · 1.º ano (indicativo)
Como calcular a soma de dois vetores?
Resposta curta
Para somar dois vetores dados por coordenadas, some as coordenadas correspondentes: (u1, u2) + (v1, v2) = (u1 + v1, u2 + v2). O resultado é um vetor. Geometricamente, coloca-se a origem de v na extremidade de u (regra do triângulo) ou usa-se a diagonal do paralelogramo.
Fórmula e significado de cada termo
Soma de vetores
No plano: u + v = (u1 + v1, u2 + v2) No espaço: u + v = (u1 + v1, u2 + v2, u3 + v3)
Legenda: u1, u2, u3 são as coordenadas (componentes) de u; v1, v2, v3 as de v. O vetor soma tem a mesma dimensão dos parcelas.
Condições de aplicação
- Os dois vetores têm de ter o mesmo número de coordenadas (ambos no plano ou ambos no espaço).
- Se tiver dois pontos A e B, o vetor AB obtém-se por B − A (extremidade menos origem).
- A soma é comutativa (u + v = v + u), associativa e tem o vetor nulo como elemento neutro.
- A norma da soma não é a soma das normas, exceto quando os vetores têm a mesma direção e sentido.
Passo a passo
- Escreva as coordenadas de cada vetor (se vierem de pontos, calcule B − A).
- Confirme que têm o mesmo número de coordenadas.
- Some a primeira com a primeira, a segunda com a segunda (e a terceira com a terceira).
- Escreva o vetor resultante entre parênteses.
- Se pedirem o comprimento, calcule a norma: √(x2 + y2) no plano, ou √(x2 + y2 + z2) no espaço.
- Verifique subtraindo um dos parcelas do resultado: deve obter o outro.
Exemplos resolvidos
Exemplo 1 — Soma no plano
Enunciado: Dados u = (3, 2) e v = (1, 4), calcule u + v.
Resolução:
- Primeira coordenada: 3 + 1 = 4.
- Segunda coordenada: 2 + 4 = 6.
Resposta: u + v = (4, 6). Verificação: (4, 6) − (1, 4) = (3, 2) = u ✓.
Exemplo 2 — Soma no espaço
Enunciado: Dados u = (2, −1, 5) e v = (−4, 3, 0), calcule u + v.
Resolução:
- 2 + (−4) = −2.
- −1 + 3 = 2.
- 5 + 0 = 5.
Resposta: u + v = (−2, 2, 5). Verificação: (−2, 2, 5) − (−4, 3, 0) = (2, −1, 5) ✓.
Exemplo 3 — Regra do triângulo com pontos
Enunciado: Dados A(1, 2), B(4, 6) e C(7, 6), verifique que AB + BC = AC.
Resolução:
- AB = B − A = (4 − 1, 6 − 2) = (3, 4).
- BC = C − B = (7 − 4, 6 − 6) = (3, 0).
- AB + BC = (3 + 3, 4 + 0) = (6, 4).
- AC = C − A = (7 − 1, 6 − 2) = (6, 4).
Resposta: AB + BC = (6, 4) = AC. Verificação: coincidem; é a regra do triângulo (ir de A a B e de B a C equivale a ir de A a C).
Exemplo 4 — Nível de exame: deslocamentos e vetor desconhecido
Enunciado: (a) Uma pessoa caminha 300 m para leste e depois 400 m para norte. Calcule o deslocamento total e a sua norma. (b) Dados u = (2, −3) e u + v = (5, 1), determine v e |u + v|.
Resolução:
(a)
- Com o eixo x para leste e y para norte: (300, 0) + (0, 400) = (300, 400).
- Norma: √(3002 + 4002) = √(90 000 + 160 000) = √250 000 = 500.
(b)
- v = (u + v) − u = (5 − 2, 1 − (−3)) = (3, 4).
- |u + v| = √(52 + 12) = √26 ≈ 5,10.
Resposta: (a) (300, 400), de norma 500 m; (b) v = (3, 4) e |u + v| = √26. Verificação: (a) 5002 = 250 000 ✓; (b) (2, −3) + (3, 4) = (5, 1) ✓.
Erros frequentes no cálculo
- Somar as normas em vez de somar vetores: |u + v| só é |u| + |v| se forem paralelos com o mesmo sentido.
- Calcular AB como A − B: o vetor AB é B − A.
- Somar coordenadas diferentes (x com y) ou misturar vetores do plano com vetores do espaço.
- Erros de sinal com coordenadas negativas: escreva as parcelas entre parênteses.
- Confundir soma com produto escalar: a soma dá um vetor; o produto escalar dá um número.
- Esquecer a regra de «origem na extremidade» quando se desenha a soma.
Exercícios propostos
1Exercício 1
Calcule (2, 5) + (−1, 3).
Ver solução
(2 + (−1), 5 + 3) = (1, 8).
2Exercício 2
Calcule (1, 0, −2) + (3, 4, 2).
Ver solução
(1 + 3, 0 + 4, −2 + 2) = (4, 4, 0).
3Exercício 3
Dados A(2, 1), B(5, 5) e C(9, 2), calcule AB + BC e confirme que é AC.
Ver solução
AB = (3, 4); BC = (4, −3); soma = (7, 1). AC = (9 − 2, 2 − 1) = (7, 1) ✓.
4Exercício 4
Calcule (4, −2) + (−4, 2). O que representa o resultado?
Ver solução
(0, 0), o vetor nulo. Os vetores são simétricos (opostos), u + (−u) = 0.
5Exercício 5
Dados u = (1, 2, 2) e v = (2, −2, 1), calcule |u|, |v|, u + v e |u + v|. Compare |u + v| com |u| + |v|.
Ver dica
Calcule as normas separadamente.
Ver solução
| u | = √(1 + 4 + 4) = 3; | v | = √(4 + 4 + 1) = 3; u + v = (3, 0, 3); | u + v | = √(9 + 0 + 9) = √18 = 3√2 ≈ 4,24. Como | u | + | v | = 6, vê-se que ** | u + v | é menor que | u | + | v | **, porque os vetores não são paralelos. |
|---|
Perguntas frequentes
Qual é a fórmula para calcular a soma de dois vetores?
Some as coordenadas homólogas: (u1, u2) + (v1, v2) = (u1 + v1, u2 + v2); no espaço, inclua a terceira coordenada.
Como verificar se o resultado está correto?
Subtraia um dos vetores do resultado; deve obter o outro. Pode também confirmar com a regra do triângulo: para pontos A, B e C, AB + BC = AC.
Qual é a diferença entre a regra do triângulo e a do paralelogramo?
Na do triângulo, desenha-se v com origem na extremidade de u e a soma vai da origem de u à extremidade de v. Na do paralelogramo, os dois vetores partem da mesma origem e a soma é a diagonal.
Que erros se cometem ao calcular a soma de dois vetores?
Somar normas em vez de coordenadas, trocar a ordem em B − A e confundir soma com produto escalar. Veja a secção de erros.
Resumo
- A soma de vetores faz-se coordenada a coordenada e resulta num vetor.
- O vetor AB é B − A; vale AB + BC = AC (regra do triângulo).
- A soma é comutativa e associativa; u + (−u) = 0.
- |u + v| ≤ |u| + |v|, com igualdade só para vetores paralelos do mesmo sentido.
- Verifique subtraindo um parcela ao resultado.
Onde aprofundar
- O manual de Matemática da sua classe/curso e o programa oficial (INIDE / Ministério da Educação de Angola) — confirme a edição em vigor.
- Paulo Boulos e Ivan de Camargo, Geometria Analítica: um tratamento vetorial.
- Alfredo Steinbruch e Paulo Winterle, Geometria Analítica (ou Winterle, Vetores e Geometria Analítica).
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