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Vetores

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3.3 Projeção ortogonal

Sejam dados os vetores u=OA, v=OB0. Seja, ainda, P a interseção da reta perpendicular a OB que passa pelo ponto A. Observemos a Figura 3.3. Com isso, definimos a projeção ortogonal de u na direção de v por OP. Denotamos

OP=projvu. (3.115)
Refer to caption
Figura 3.3: Projeção ortogonal.

Da definição, temos que444projvu é um múltiplo escalar de v.

projvu=βv (3.116)

para algum número real β. Além disso, temos

projvu=u+AP. (3.117)

Portanto

βv=u+AP. (3.118)

Tomando o produto escalar com v em ambos os lados desta equação, obtemos

βvv=uv+APv (3.119)
=uv, (3.120)

pois APv. Daí, lembrando que vv=v2, temos

β=uvv2 (3.121)

e concluímos que

projvu=uvv2v. (3.122)
Exemplo 3.3.1.

Sejam u=(1,1,1) e v=(2,1,2). Usando a equação (3.122), obtemos

projvu=(1,1,1)(2,1,2)(2,1,2)2(2,1,2) (3.123)
=2+1+24+1+4(2,1,2) (3.124)
=(29,19,29). (3.125)

3.3.1 Exercícios resolvidos

ER 3.3.1.

Determine x tal que a projeção de u=(1,x,x) em v=(1,1,0) tenha o dobro da norma de v.

Resolução.

De (3.122), a projeção de u em v é

projvu=uvv2v, (3.126)
projvu=|uvv2|v (3.127)
projvu=|uvv| (3.128)
projvu=|1+x|v (3.129)

Queremos que

projvu=2v. (3.130)

Segue que

|1+x|v=2v (3.131)
|1+x|=2v2 (3.132)
|1+x|=22 (3.133)
1+x=4ou1+x=4 (3.134)
x=5oux=3. (3.135)
ER 3.3.2.

Verifique que se uv, então projvu=0. Justifique sua resposta.

Resolução.

Temos que

projvu=uvv2v. (3.136)

Tendo em vista que uv, temos uv=0. Logo,

projvu=0v (3.137)
=0. (3.138)

3.3.2 Exercícios

E. 3.3.1.

Sejam u=(1,1,2) e v=(1,2,0). Calcule projvu.


(3/5,6/5,0)

E. 3.3.2.

Sejam u e v vetores unitários e seja α=π/6 o ângulo entre eles. Calcule a norma da projeção ortogonal de u na direção de v.


32

E. 3.3.3.

Determine x tal que projvu=(1/6,1/3,1/6), sendo u=(x,1,2) e v=(1,2,1).


1

E. 3.3.4.

Verifique se a projvu tem o mesmo sentido de v para quaisquer vetores u e v dados. Justifique sua resposta.


Falso

E. 3.3.5.

Determine as coordenadas de todos os vetores u tais que projvu=v, sendo que v=(1,0,0).


(1,u2,u3),u2,u3


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Pedro H A Konzen
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