GEOMETRIA B´ASICA - Arquivo Escolar
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Definição . 1.1 Circunferências generalizadas Sejam a e a ′ dois números complexos distintos, e λ um número real positivo. O conjunto: C(a,a ′ ,λ) = {z ∈ C : |z −a| = λ|z −a ′ |} diz-se uma circunferência generalizada definida pelos pontos a e a ′ e razão λ ou circunferência de Apolónio para os pontos a e a ′ e razão λ. λ = 2 λ|z −a ′ | z |z −a ′ | a a′ Se A e A ′ são dois pontos do plano R 2 , correspondentes aos números complexos a, a ′ e P é o ponto correspondente com z, como |z − a| = PA as circunferências generalizadas são efectivamente as circunferências de Apolónio introduzidas no segundo capítulo: e então: {P ∈ R 2 : AP = λAP ′ } • Se λ = 1, C é a mediatriz do segmento de extremos a e a ′ ; • Se λ=/ 1, C é uma circunferência de centro O e raio r, r > 0, tais que 1. O verifica |O −a| = λ 2 |O −a ′ |; 2. r é tal que r 2 = |O −a||O −a ′ |. Reciprocamente, para toda a recta r ou toda a circunferência C de C existem números complexos distintos a e a ′ (e não únicos) e um real positivo λ tais que a circuferência generalizada C(a,a ′ ,λ) é a recta r ou a circunferência C. 124
Exemplos . 1.2 1. Se α = 0, α ′ = λ = 1 tem-se C(0,1,1) = {z ∈ C : |z| = |z −1|} = {z ∈ C : z +z −1 = 0} Note-se que considerando z = x+iy a circunferência generalizada C(0,1,1) é a recta de equação cartesiana x = 1/2. 2. Se α = 0, α ′ = 1 e λ = √ 2 tem-se C(0,1, √ 2) = {z ∈ C : |z| = √ 2|z −1|} = {z ∈ C : zz −2(z +z)+2 = 0} Note-se que considerando z = x+iy a circunferência generalizada C(0,1, √ 2) é a circunferência de equação x 2 +y 2 −4x+2 = 0. 3. Se α = 0, α ′ = 1 e λ = 2 tem-se C(0,1,2) = {z ∈ C : |z| = 2|z −1|} = {z ∈ C : 3zz −4(z +z)+4 = 0} Note-se que considerando z = x + iy a circunferência generalizada C(0,1,2) é a circunferência de equação 3x 2 +3y 2 −8x+4 = 0. Convenciona-seque, seacircunferênciageneralizadaforumarectaeuclidianar entãoatangente num ponto P é precisamente a própia recta r. Assim, podemos dizer que duas circunferências generalizadas são ortogonais num ponto P se as tangentes em P são perpendiculares. Definição . 1.3 Inversão na circunferência unitária Seja C ∗ = C − {0}. Chamamos inversão na circunferência unitária e designamos por I à aplicação I : C ∗ −→ C ∗ definida por I(z) = 1 z = z |z| 2 Proposição . 1.4 Propriedades da inversão na circunferência unitária Sejam I : C ∗ −→ C ∗ a inversão na circunferência unitária U e O a origem. Tem-se 1. I é uma transformação bijectiva e involutiva (I 2 = Id); 2. I(z) é o único ponto da semirecta de origem O e incidente em z que verifica |z||I(z)| = 1; 3. I fixa os pontos da circunferência unitária U; 4. I intercâmbia as regiões: {z ∈ C ∗ : |z| > 1} {z ∈ C ∗ : |z| < 1} 125
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Exemplos . 1.2<br />
1. Se α = 0, α ′ = λ = 1 tem-se<br />
C(0,1,1) = {z ∈ C : |z| = |z −1|} = {z ∈ C : z +z −1 = 0}<br />
Note-se que considerando z = x+iy a circunferência generalizada C(0,1,1) é a recta de<br />
equação cartesiana x = 1/2.<br />
2. Se α = 0, α ′ = 1 e λ = √ 2 tem-se<br />
C(0,1, √ 2) = {z ∈ C : |z| = √ 2|z −1|} = {z ∈ C : zz −2(z +z)+2 = 0}<br />
Note-se que considerando z = x+iy a circunferência generalizada C(0,1, √ 2) é a circunferência<br />
de equação x 2 +y 2 −4x+2 = 0.<br />
3. Se α = 0, α ′ = 1 e λ = 2 tem-se<br />
C(0,1,2) = {z ∈ C : |z| = 2|z −1|} = {z ∈ C : 3zz −4(z +z)+4 = 0}<br />
Note-se que considerando z = x + iy a circunferência generalizada C(0,1,2) é a circunferência<br />
de equação 3x 2 +3y 2 −8x+4 = 0.<br />
Convenciona-seque, seacircunferênciageneralizadaforumarectaeuclidianar entãoatangente<br />
num ponto P é precisamente a própia recta r. Assim, podemos dizer que duas circunferências<br />
generalizadas são ortogonais num ponto P se as tangentes em P são perpendiculares.<br />
Definição . 1.3 Inversão na circunferência unitária<br />
Seja C ∗ = C − {0}. Chamamos inversão na circunferência unitária e designamos por I à<br />
aplicação I : C ∗ −→ C ∗ definida por<br />
I(z) = 1<br />
z<br />
= z<br />
|z| 2<br />
Proposição . 1.4 Propriedades da inversão na circunferência unitária<br />
Sejam I : C ∗ −→ C ∗ a inversão na circunferência unitária U e O a origem. Tem-se<br />
1. I é uma transformação bijectiva e involutiva (I 2 = Id);<br />
2. I(z) é o único ponto da semirecta de origem O e incidente em z que verifica |z||I(z)| = 1;<br />
3. I fixa os pontos da circunferência unitária U;<br />
4. I intercâmbia as regiões:<br />
{z ∈ C ∗ : |z| > 1} {z ∈ C ∗ : |z| < 1}<br />
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