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Aula 418 — Produto misto

50 min

Objetivo geral

Calcular o produto misto entre três vetores, reconhecendo que trocar dois vetores de posição troca o sinal do resultado.

Objetivos específicos

  • Definir o produto misto: (u,v,w) = u·(v×w), um número (escalar).
  • Calcular o produto misto usando o determinante 3×3 formado pelas componentes dos três vetores.
  • Reconhecer que trocar a posição de dois dos três vetores troca o SINAL do produto misto, mas não seu valor absoluto.
  • Reconhecer que o produto misto é zero se, e somente se, os três vetores forem coplanares.

Conhecimentos prévios

  • Produto vetorial, Aula 416.
  • Produto escalar, Aula 412.

Recursos didáticos

  • Apresentação de slides — Possor_MatAula418_Apresentacao.pptx.
  • Quadro/lousa e material de escrita.
  • GeoGebra 3D Calculator, para visualizar e manipular vetores.

Desenvolvimento da aula

Acolhida e Sondagem de Conhecimentos Prévios

5 min · Ausubel — ativação de subsunçores

O professor pergunta: a ordem dos três vetores no produto misto importa, ou dá sempre o mesmo resultado?

Problematização Inicial

5 min · Bachelard — obstáculo epistemológico antecipado

Escrever (u,v,w) e (v,u,w) no quadro (troca de u e v) e perguntar se são iguais. Obstáculo a nomear (sem resolver ainda): achar que a ordem dos vetores no produto misto não importa, por analogia com operações comutativas já vistas — trocar a posição de DOIS vetores troca o SINAL do produto misto (herdado da anticomutatividade do produto vetorial), embora o valor absoluto permaneça o mesmo.

Desenvolvimento Conceitual

20 min · Exposição dialogada

Apresentação dos slides 2 a 9: o produto misto (u,v,w)=u·(v×w) é um número, calculável pelo determinante 3×3 das componentes dos três vetores. Trocar dois vetores de posição troca o sinal do resultado: (u,v,w)=-(v,u,w). O produto misto é zero se, e somente se, u, v, w forem coplanares (não formam um paralelepípedo de verdade). Resolvendo a pergunta do Momento 2: a ordem importa para o SINAL — trocar dois vetores troca o sinal, mas o valor absoluto (o "tamanho") permanece igual.

Resolução Guiada

10 min · Vygotsky — Zona de Desenvolvimento Proximal

Resolução guiada: calcular coletivamente o produto misto de u=(1,0,0), v=(0,1,0), w=(0,0,1) (=1, o volume do cubo unitário). Em duplas: calcular (v,u,w) trocando a ordem de u e v (deve dar -1).

Exercícios de Fixação

7 min · Prática independente

Aplicação individual (ou em duplas) da lista de exercícios de fixação (seção 8 deste plano).

Síntese e Fechamento

3 min · Consolidação (fechamento circular)

Retomar a pergunta do Momento 1: a ordem importa para o sinal — trocar dois vetores troca o sinal do produto misto, mas o valor absoluto não muda.

Avaliação formativa

Ao longo da aula: perguntas rápidas de verificação (Momento 3) e observação direta durante a resolução guiada (Momento 4). Ao final: correção coletiva dos exercícios.

Lista de exercícios

1. Escreva a definição do produto misto (u,v,w).

Gabarito: (u,v,w) = u·(v×w), um número escalar.

2. O que acontece ao trocar a posição de dois vetores no produto misto?

Gabarito: O sinal do resultado troca, mas o valor absoluto permanece o mesmo.

3. Calcule o produto misto de u=(1,0,0), v=(0,1,0), w=(0,0,1).

Gabarito: (u,v,w) = 1 (volume do cubo unitário).

4. Quando o produto misto de três vetores é zero?

Gabarito: Quando os três vetores são coplanares (não formam um paralelepípedo de volume real).

5. Encontre o erro: "a ordem dos vetores no produto misto não importa, o resultado é sempre o mesmo."

Gabarito: Errado: trocar dois vetores de posição troca o SINAL do produto misto, mesmo que o valor absoluto permaneça igual.