No plano cartesiano real, considere o triângulo ABC, em que A = (5,0), B = (8,0), C = (5,5), e a reta de equação y = αx, 0 < α < 1. Seja ƒ(α) a área do trapézio ABED, em que D é a intersecção da reta y = αx com a reta de equação x = 5, e o segmento DE é paralelo ao eixo Ox.

a) Encontre o comprimento do segmento DE em função de α.

b) Expresse ƒ(α) e esboce o gráfico da função ƒ.

a) Do enunciado, tem-se a seguinte figura:

Da figura, tem-se BA = 3, CA = 5 e CD = 5 - 5α.

Como os triângulos CDE e CAB são semelhantes, tem-se:

«math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«mfrac»«mi»CD«/mi»«mi»CA«/mi»«/mfrac»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mfrac»«mi»DE«/mi»«mi»AB«/mi»«/mfrac»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#x21D2;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mfrac»«mrow»«mn»5«/mn»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»-«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»5«/mn»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x3B1;«/mi»«/mrow»«mn»5«/mn»«/mfrac»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mfrac»«mi»DE«/mi»«mn»3«/mn»«/mfrac»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«menclose notation=¨box¨»«mo»§#x2234;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»DE«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»3«/mn»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»-«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»3«/mn»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x3B1;«/mi»«/menclose»«mspace linebreak=¨newline¨/»«/mrow»«/mstyle»«/math»

b) A área S do trapézio ABED é dada por:

«math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«mi mathvariant=¨normal¨»S«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mfrac»«mrow»«mo»(«/mo»«mi»AB«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»DE«/mi»«mo»)«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»AD«/mi»«/mrow»«mn»2«/mn»«/mfrac»«mo».«/mo»«/mrow»«/mstyle»«/math»

Assim, «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mi mathvariant=¨normal¨»f«/mi»«mo»(«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x3B1;«/mi»«mo»)«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mfrac»«mrow»«mo»(«/mo»«mn»3«/mn»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»3«/mn»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»-«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»3«/mn»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x3B1;«/mi»«mo»)«/mo»«/mrow»«mn»2«/mn»«/mfrac»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»5«/mn»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x3B1;«/mi»«mo»,«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»ou«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»seja«/mi»«mo»,«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«menclose notation=¨box¨»«mi mathvariant=¨normal¨»f«/mi»«mo»(«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x3B1;«/mi»«mo»)«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»15«/mn»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x3B1;«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»-«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mfrac»«mrow»«mn»15«/mn»«msup»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x3B1;«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«/mrow»«mn»2«/mn»«/mfrac»«/menclose»«mo».«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mo»§#xA0;«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«/mstyle»«/math»

O gráfico de f(α), com 0 < α < 1, é dado por: