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Aula 453 — Posições relativas entre retas no espaço

50 min

Objetivo geral

Classificar analiticamente a posição relativa entre duas retas no espaço, usando seus vetores diretores e um ponto de cada.

Objetivos específicos

  • Verificar se os vetores diretores são colineares (retas paralelas ou coincidentes) ou não (concorrentes ou reversas).
  • Se colineares, verificar se um ponto de uma reta satisfaz a equação da outra (coincidentes) ou não (paralelas distintas).
  • Se não colineares, verificar se as retas têm um ponto em comum (concorrentes) ou não (reversas).
  • Reconhecer que a classificação geométrica (Módulo 23) e a analítica (esta aula) chegam à mesma resposta por caminhos diferentes.

Conhecimentos prévios

  • Posições relativas entre retas no espaço, Módulo 23, Aula 356.
  • Colinearidade de vetores, Módulo 25, Aula 409.

Recursos didáticos

  • Apresentação de slides — Possor_MatAula453_Apresentacao.pptx.
  • Quadro/lousa e material de escrita.
  • GeoGebra 3D Calculator, para visualizar pontos, retas e planos no espaço.

Desenvolvimento da aula

Acolhida e Sondagem de Conhecimentos Prévios

5 min · Ausubel — ativação de subsunçores

O professor pergunta: se os vetores diretores de duas retas não são colineares, elas são sempre concorrentes (se cruzam)?

Problematização Inicial

5 min · Bachelard — obstáculo epistemológico antecipado

Escrever duas retas com vetores diretores não colineares mas que, ao testar, não têm ponto em comum, perguntando se são concorrentes. Obstáculo a nomear (sem resolver ainda): achar que vetores diretores não colineares garantem que as retas se cruzam — vetores diretores diferentes só garantem que as retas NÃO são paralelas; elas ainda podem ser REVERSAS (não coplanares, sem ponto em comum), como já visto geometricamente no Módulo 23.

Desenvolvimento Conceitual

20 min · Exposição dialogada

Apresentação dos slides 2 a 9: primeiro compara-se os vetores diretores — colineares (paralelas ou coincidentes) ou não (concorrentes ou reversas). Se não colineares, resolve-se o sistema das duas equações para ver se existe um ponto comum: se existir, concorrentes; se não existir solução, reversas. Resolvendo a pergunta do Momento 2: não — vetores não colineares só excluem o paralelismo; ainda é preciso testar se existe um ponto em comum para decidir entre concorrentes e reversas.

Resolução Guiada

10 min · Vygotsky — Zona de Desenvolvimento Proximal

Resolução guiada: verificar coletivamente que as retas r: (x,y,z)=(0,0,0)+t(1,0,0) e s: (x,y,z)=(0,0,1)+u(0,1,0) têm vetores diretores não colineares; testando um ponto em comum, não existe solução (z sempre 0 em r, sempre 1 em s) — são reversas. Em duplas: verificar que r: (x,y,z)=(0,0,0)+t(1,1,0) e s: (x,y,z)=(1,1,0)+u(1,-1,0) se cruzam em (t=1,u=0): ponto (1,1,0) — concorrentes.

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: não — vetores diretores não colineares só excluem o paralelismo; ainda é preciso testar a existência de um ponto comum para decidir entre concorrentes e reversas.

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. Quais os quatro tipos de posição relativa entre duas retas no espaço?

Gabarito: Paralelas distintas, coincidentes, concorrentes e reversas.

2. O que se verifica primeiro para classificar duas retas?

Gabarito: Se os vetores diretores são colineares (paralelas/coincidentes) ou não (concorrentes/reversas).

3. Se os vetores diretores são colineares, como diferenciar paralelas distintas de coincidentes?

Gabarito: Verificando se um ponto de uma reta satisfaz a equação da outra — se sim, coincidentes; se não, paralelas distintas.

4. Se os vetores diretores não são colineares, como diferenciar concorrentes de reversas?

Gabarito: Testando se existe um ponto em comum (resolvendo o sistema) — se existir, concorrentes; se não, reversas.

5. Encontre o erro: "vetores diretores não colineares garantem que as retas se cruzam."

Gabarito: Errado: vetores não colineares só excluem o paralelismo; as retas ainda podem ser reversas, sem ponto em comum.