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Exercícios sobre vetores (com questões resolvidas e explicadas)

Rafael C. Asth
Rafael C. Asth
Professor de Matemática e Física

Os vetores na Matemática são estudados nas pelas disciplinas de geometria analítica e álgebra linear. Aqui estão algumas das principais operações realizadas com vetores.

Pratique com os exercícios e, em caso de dúvidas, consulte as resoluções passo a passo.

Questão 1

Sejam:

a com seta para a direita sobrescrito espaço igual a espaço parêntese esquerdo 3 vírgula espaço menos 2 parêntese direito espaço estreito e b com seta para a direita sobrescrito espaço igual a espaço parêntese esquerdo menos 1 vírgula espaço 4 parêntese direito

Calcule a com seta para a direita sobrescrito espaço mais espaço b com seta para a direita sobrescrito

a) (2, 2)

b) (4, 6)

c) (2, -6)

d) (4, -2)

Gabarito explicado

Para somar dois vetores, somamos as respectivas componentes em x e em y.

a com seta para a direita sobrescrito espaço mais espaço b com seta para a direita sobrescrito espaço igual a espaço estreito parêntese esquerdo 3 espaço mais espaço parêntese esquerdo menos 1 parêntese direito vírgula espaço menos 2 espaço mais espaço 4 parêntese direito espaço igual a espaço parêntese esquerdo 2 vírgula espaço 2 parêntese direito

Explicação passo a passo:

1. Componentes x dois pontos espaço 3 espaço mais espaço parêntese esquerdo menos 1 parêntese direito espaço igual a espaço estreito 2

2. Componentes y dois pontos espaço menos 2 espaço mais espaço 4 espaço igual a espaço estreito 2

3. Resultado: o vetor resultado é (2, 2).

Os vetores a com seta para a direita sobrescrito, b com seta para a direita sobrescrito e a com seta para a direita sobrescrito espaço mais espaço b com seta para a direita sobrescrito estão representados na imagem:

Soma vetorial

Questão 2

Calcule a magnitude (ou módulo) do vetor:

v com seta para a direita sobrescrito espaço igual a espaço parêntese esquerdo 6 vírgula espaço 8 parêntese direito

a) 12

b) 10

c) 8

d) 14

Gabarito explicado

A magnitude de um vetor (x, y) é dada por:

abre barra vertical v com seta para a direita sobrescrito fecha barra vertical espaço igual a espaço estreito raiz quadrada de x ao quadrado espaço mais espaço y ao quadrado fim da raiz

Esta operação é obtida pelo Teorema de Pitágoras.

Exercício de vetores e< lt-highlighter >
O vetor v é a hipotenusa de um triângulo retângulo.

Aplicando ao vetor (6, 8):

abre barra vertical v com seta para a direita sobrescrito fecha barra vertical espaço igual a espaço estreito raiz quadrada de 6 ao quadrado espaço mais espaço 8 ao quadrado fim da raiz espaço igual a espaço estreito raiz quadrada de 36 espaço mais espaço 64 fim da raiz espaço igual a espaço raiz quadrada de 100 espaço igual a espaço 10

Explicação passo a passo:

1. Elevar cada componente ao quadrado: 62 = 36 e 82 = 64.

2. Somar os quadrados: 36 + 64 = 100.

3. Calcular a raiz quadrada: raiz quadrada de 100 espaço igual a espaço 10

Questão 3

Determine o produto escalar de:

a com seta para a direita sobrescrito espaço igual a espaço parêntese esquerdo 2 vírgula espaço 3 parêntese direito e pilha b espaço com seta para a direita acima espaço igual a espaço estreito parêntese esquerdo 4 vírgula espaço menos 1 parêntese direito

a) 5

b) 8

c) 3

d) 7

Gabarito explicado

O produto escalar é calculado pela soma dos produtos das componentes correspondentes:

pilha reto a espaço com seta para a direita acima. espaço pilha reto b espaço com seta para a direita acima igual a espaço 2 espaço. espaço 4 espaço mais espaço 3 espaço. espaço parêntese esquerdo menos 1 parêntese direito espaçopilha reto a espaço com seta para a direita acima. espaço pilha reto b espaço com seta para a direita acima igual a 8 espaço menos espaço 3 espaçopilha reto a espaço com seta para a direita acima. espaço pilha reto b espaço com seta para a direita acima igual a 5

Explicação passo a passo:

1. Multiplicar as componentes x: 2 . 4 = 8.

2. Multiplicar as componentes y: 3 . (-1) = -3

3. Somar os resultados: 8 + (-3) = 5.

Questão 4

Dados os vetores:

pilha a espaço com seta para a direita acima igual a espaço parêntese esquerdo 3 vírgula espaço 4 parêntese direito espaço e pilha b espaço com seta para a direita acima igual a espaço parêntese esquerdo 4 vírgula espaço menos 3 parêntese direito vírgula espaço

determine o ângulo entre eles.

a) 0º

b) 45º

c) 90º

d) 180º

Gabarito explicado

O ângulo entre dois vetores pode ser determinado através do produto escalar:

cos espaço reto teta espaço igual a numerador espaço pilha reto a espaço com seta para a direita acima. pilha espaço reto b com seta para a direita acima sobre denominador abre barra vertical reto a com seta para a direita sobrescrito fecha barra vertical espaço. espaço abre barra vertical reto b com seta para a direita sobrescrito fecha barra vertical fim da fração espaço

Calculando o produto escalar:

a com seta para a direita sobrescrito espaço. espaço b com seta para a direita sobrescrito espaço igual a espaço 3 espaço. espaço 4 espaço mais espaço 4 espaço. espaço parêntese esquerdo menos 3 parêntese direito espaço igual a espaço 12 espaço menos espaço 12 espaço igual a espaço estreito 0

Como o produto escalar é zero, isso implica que cos teta espaço igual a espaço 0, logo, teta espaço igual a espaço 90 º

Explicação passo a passo:

1. Calcular o produto escalar: 12 - 12 = 0

2. Reconhecer que cos teta espaço igual a espaço 0 implica teta espaço igual a espaço 90 º

3. Concluir que os vetores são perpendiculares.

Exercício 4 ângulo entre os vetores< lt-highlighter >
Os vetores a e b são perpendiculares.

Questão 5

Calcule a projeção do vetor:

v com seta para a direita sobrescrito espaço igual a espaço parêntese esquerdo 2 vírgula espaço 3 parêntese direito

sobre o vetor:

u com seta para a direita sobrescrito espaço igual a espaço parêntese esquerdo 1 vírgula espaço 1 parêntese direito

a) abre parênteses 5 sobre 2 vírgula espaço 5 sobre 2 fecha parênteses

b) abre parênteses 2 sobre 5 vírgula espaço 3 sobre 5 fecha parênteses

c) (2, 3)

d) (1, 1)

Gabarito explicado

A projeção de v com seta para a direita sobrescrito em u com seta para a direita sobrescrito é dada por:

proj com reto u com seta para a direita sobrescrito subscrito fim do subscrito espaço parêntese esquerdo reto v com seta para a direita sobrescrito parêntese direito espaço igual a espaço abre parênteses numerador pilha reto v espaço com seta para a direita acima. espaço pilha reto u espaço com seta para a direita acima sobre denominador abre barra vertical reto u com seta para a direita sobrescrito fecha barra vertical ao quadrado fim da fração fecha parênteses espaço reto u com seta para a direita sobrescrito

Calculando:

  • Produto escalar: v com seta para a direita sobrescrito espaço. espaço u com seta para a direita sobrescrito espaço igual a 2 espaço. espaço 1 espaço mais espaço 3 espaço. espaço 1 espaço igual a espaço 5
  • Módulo de u com seta para a direita sobrescrito ao quadrado: abre barra vertical u com seta para a direita sobrescrito fecha barra vertical ao quadrado espaço igual a espaço 1 ao quadrado espaço mais espaço 1 ao quadrado espaço igual a espaço 2

Logo:

p r o j com u com seta para a direita sobrescrito subscrito fim do subscrito espaço parêntese esquerdo v com seta para a direita sobrescrito parêntese direito espaço igual a espaço abre parênteses 5 sobre 2 fecha parênteses espaço parêntese esquerdo 1 vírgula espaço 1 parêntese direito espaço igual a espaço abre parênteses 5 sobre 2 vírgula espaço 5 sobre 2 fecha parênteses

Explicação passo a passo:

1. Calcular o produto escalar: 2 + 3 = 5

2. Calcular o quadrado da norma de pilha u dois pontos com seta para a direita acima espaço 1 espaço mais espaço 1 espaço estreito igual a espaço 2

3. Multiplicar o vetor u com seta para a direita sobrescrito pelo fator 5 sobre 2 para obter a projeção.

Projeção de v sobre u< lt-highlighter >
vʼ é a projeção de v sobre u.

Questão 6

Determine a área do paralelogramo formado pelos vetores.

a com seta para a direita sobrescrito espaço igual a espaço parêntese esquerdo 2 vírgula espaço 3 vírgula espaço 4 parêntese direito espaço e b com seta para a direita sobrescrito espaço igual a espaço parêntese esquerdo 1 vírgula espaço 0 vírgula espaço menos 1 parêntese direito.

a) 3 raiz quadrada de 6

b) 3 raiz quadrada de 3

c) 6 raiz quadrada de 3

d) 6 raiz quadrada de 2

Gabarito explicado

A área do paralelogramo formado por dois vetores é igual à magnitude do seu produto vetorial:

pilha a espaço com seta para a direita acima x espaço pilha b espaço com seta para a direita acima igual a espaço parêntese esquerdo 3 espaço. parêntese esquerdo menos 1 parêntese direito espaço menos 4 espaço. espaço 0 vírgula espaço 4 espaço. espaço 1 espaço menos espaço 2 espaço. espaço parêntese esquerdo menos 1 parêntese direito vírgula espaço 2 espaço. espaço 0 espaço menos espaço 3 espaço. espaço 1 parêntese direito espaço igual a espaço estreito parêntese esquerdo menos 3 vírgula espaço 4 espaço mais espaço 2 vírgula espaço menos 3 parêntese direito espaço igual a espaço parêntese esquerdo menos 3 vírgula espaço 6 vírgula espaço menos 3 parêntese direito

Calculando a magnitude:

abre barra vertical a com seta para a direita sobrescrito espaço x espaço b com seta para a direita sobrescrito fecha barra vertical espaço igual a espaço estreito raiz quadrada de parêntese esquerdo menos 3 parêntese direito ao quadrado espaço mais espaço 6 ao quadrado espaço mais espaço parêntese esquerdo menos 3 parêntese direito ao quadrado fim da raiz espaço igual a espaço raiz quadrada de 9 espaço mais espaço 36 espaço mais espaço 9 fim da raiz espaço igual a espaço estreito raiz quadrada de 54 espaço igual a espaço estreito 3 raiz quadrada de 6

Explicação passo a passo:

1. Calcular cada componente do produto vetorial.

2. Elevar cada componente ao quadrado: 9, 36 e 9.

3. Somar: 9 + 36 + 9 = 54

4. Extrair a raiz: raiz quadrada de 54 espaço igual a espaço 3 raiz quadrada de 6

Questão 7

Determine a equação da reta que passa pelo ponto ró maiúsculo espaço parêntese esquerdo 1 vírgula 2 parêntese direito e possui vetor diretor d com seta para a direita sobrescrito espaço igual a espaço parêntese esquerdo 3 vírgula espaço 4 parêntese direito.

a) y espaço menos espaço 2 espaço igual a espaço 4 sobre 3 espaço parêntese esquerdo x espaço menos espaço 1 parêntese direito

b) y espaço igual a espaço 3 sobre 4 x espaço mais espaço 5 sobre 4

c) x espaço menos espaço 1 espaço igual a espaço 3 sobre 4 parêntese esquerdo y espaço menos espaço 2 parêntese direito

d) y espaço menos espaço 2 espaço igual a espaço 3 sobre 4 parêntese esquerdo x espaço menos espaço 1 parêntese direito

Gabarito explicado

A equação da reta em forma ponto-inclinação é dada por:

y espaço menos espaço y com 0 subscrito espaço igual a espaço m parêntese esquerdo x espaço menos espaço x com 0 subscrito parêntese direito,

onde m é a inclinação (coeficiente angular) que pode ser obtido a partir do vetor diretor pilha d espaço com seta para a direita acima igual a espaço parêntese esquerdo 3 vírgula espaço 4 parêntese direito (ou seja, m espaço igual a espaço 4 sobre 3). Assim, usando o ponto ró maiúsculo espaço parêntese esquerdo 1 vírgula espaço 2 parêntese direito:

y espaço menos espaço 2 espaço igual a espaço 4 sobre 3 parêntese esquerdo x espaço menos espaço 1 parêntese direito.

Explicação passo a passo:

1. Vetor diretor: pilha d espaço com seta para a direita acima igual a espaço parêntese esquerdo 3 vírgula espaço 4 parêntese direito indica que para cada variação de 3 unidades em x, y varia 4 unidades.

2. Inclinação: m espaço igual a espaço 4 sobre 3

3. Substituir na forma ponto-inclinação: Com ró maiúsculo parêntese esquerdo 1 vírgula espaço 2 parêntese direito, temos y espaço menos espaço 2 espaço igual a espaço 4 sobre 3 parêntese esquerdo x espaço menos espaço 1 parêntese direito

Exercício 7< lt-highlighter >
A linha vermelha representa a reta.

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Rafael C. Asth
Rafael C. Asth
Professor de Matemática licenciado, pós-graduado em Ensino da Matemática e da Física e Estatística. Atua como professor desde 2006 e cria conteúdos educacionais online desde 2021.