A Cardióide - Projecto de UCEM
Paula Cristina Vaz Pestana
Mestrado em Ensino da Matemática - Departamento de Matemática Pura
Faculdade de Ciências - Universidade do Porto
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Cálculo da área da região limitada pela cardióide e  cálculo do seu comprimento

1- Área

Consideremos as seguintes funções que representam cardióides e cujos gráficos são: (ver gráficos)

> card1:=t->a*(1-cos(t));

card1 := proc (t) options operator, arrow; a*(1-cos...

> card2:=t->a*(1+cos(t));

card2 := proc (t) options operator, arrow; a*(1+cos...

> card3:=t->a*(1-sin(t));

card3 := proc (t) options operator, arrow; a*(1-sin...

> card4:=t->a*(1+sin(t));

card4 := proc (t) options operator, arrow; a*(1+sin...

Pretendemos determinar uma expressão geral para a área da região plana limitada por cada uma das curvas anteriores.

Suponhamos que a>

A área da região plana limitada por uma curva r = p(t) , em coordenadas polares, e pelas semi-rectas t = t1 e t =t2 é dada por   Área =int(p(t)^2/2,t = t1 .. t2)

> assume(a>0):

> área1:=int(1/2*(card1(t))^2,t=0..2*Pi);

`área1`

> área2:=int(1/2*(card2(t))^2,t=0..2*Pi);

`área2`

> área3:=int(1/2*(card3(t))^2,t=0..2*Pi);

`área3`

> área:=int(1/2*(card4(t))^2,t=0..2*Pi);

`área`

Podemos concluir que a área de uma cardióide é dada por 

Área=3*Pi*a^2/2


2- Comprimento

O Comprimento de uma curva r = p(t) em coordenadas polares entre t = t1 e t =t2 é dado por

int(sqrt(p(t)^2+`p´`(t)^2),t = t1 .. t2)

No caso da cardióide, vejamos a que é igual o comprimento.

> comp1:=int(sqrt((card1(t))^2+(D(card1)(t))^2),t=0..2*Pi);

comp1 := 8*a

> comp2:=int(sqrt((card2(t))^2+(D(card2)(t))^2),t=0..2*Pi);

comp2 := 8*a

> comp3:=int(sqrt((card3(t))^2+(D(card3)(t))^2),t=0..2*Pi);

comp3 := 8*a

> comp4:=int(sqrt((card4(t))^2+(D(card4)(t))^2),t=0..2*Pi);

comp4 := 8*a

Podemos concluir que o comprimento de uma cardióide é sempre igual a 8a.