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Questão 4

FUVEST 2014
Matemática

(Fuvest 2014 - 2ª fase) Uma bola branca está posicionada no ponto Q de uma mesa de bilhar retangular, e uma bola vermelha, no ponto P, conforme a figura ao lado. A reta determinada por P e Q intersecta o lado L da mesa no ponto R. Além disso, Q é o ponto médio do segmento overline{PR}, e o ângulo agudo formado por overline{PR} e L mede 60º. A bola branca atinge a vermelha, após ser refletida pelo lado L. Sua trajetória, ao partir de Q, forma um ângulo agudo 	heta com o segmento overline{PR} e o mesmo ângulo agudo alpha com o lado L antes e depois da reflexão. Determine a tangente de alpha e o senho de 	heta.

Gabarito:

Resolução:

Seja O o ponto em que a bola bate na reta L, teremos então que 

alpha + Qhat{O}P + alpha = 180^{circ} Rightarrow Qhat{O}P = 180 - 2alpha

Dessa maneira podemos fazer:

Lei dos Senos em Delta QOP

frac{QP}{sen(2alpha)} = frac{QO}{sen(alpha - 60)} qquad (1)

Lei dos Senos em Delta QOR

frac{QR}{sen(alpha)} = frac{QO}{sen(60^{circ})} qquad (2)

Isolando QO em (1) e (2) e usando o fato que QP = QR, pois Q é ponto médio de PR, segue:

frac{sen(2alpha)}{senalpha} = frac{sen(alpha - 60)}{sen60^{circ}} Rightarrow frac{2senalpha cosalpha}{senalpha} = frac{senalpha cos60^{circ} - sen60^{circ}cosalpha}{sen60^{circ}}

	herefore 2cosalpha = frac{senalpha}{sqrt{3}} - cosalpha Rightarrow tgalpha = 3sqrt{3}

Para obter o valor do seno de 	heta recorremos novamente a 2 Leis dos Senos:

Lei dos Senos em Delta QOP

frac{PO}{sen(180-	heta)} = frac{PQ}{sen(180 - 2alpha)} qquad (1)

Lei dos Senos em Delta ROP

frac{PO}{sen60^{circ}} = frac{PR}{senalpha} qquad (2)

Isolando PO de (1) e (2) e lembrando que PR = 2PQ, pois Q é ponto médio de PR

frac{sen	heta}{sen60^{circ}} = frac{2sen2alpha}{senalpha} Rightarrow frac{2sen	heta}{sqrt{3}} = frac{4senalpha cosalpha}{senalpha}

	herefore sen	heta = 2sqrt{3}cosalpha

Mas temos que:

tgalpha = 3sqrt{3} Rightarrow tg^2alpha + 1 = sec^2alpha Rightarrow secalpha = frac{1}{cosalpha} = 2sqrt{7} Rightarrow cosalpha = frac{1}{2sqrt{7}}

	herefore sen	heta = frac{2sqrt{3}}{2sqrt{7}} Rightarrow sen	heta = frac{sqrt{21}}{7}

 

Dúvidas ou sugestões? Comentem !!!

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