domingo, 18 de febrero de 2018

Ejercicios resueltos de la recta en el plano.

Ejercicio 1.

Halla las ecuaciones vectorial, paramétricas, continua, general y explícita de la recta que pasa por el punto A (2, - 5) y sabiendo que su vector director es v = (1, - 2).

Solución:

La ecuación vectorial es:

(x, y) = (2, - 5) + λ·(1, - 2)

Operando en la ecuación anterior obtenemos:

(x, y) = (2 + λ, - 5 – 2 λ)


Igualando las coordenadas, obtenemos las ecuaciones paramétricas:


Despejando el valor de λ en las dos ecuaciones paramétricas e igualando las expresiones obtenidas, deducimos que la ecuación continua es:


Si en la ecuación continua multiplicamos sus términos en cruz se tiene que:

-   2 · (x – 2) = 1 · (y + 5)
-    
-   2 x + 4 = y + 5

Y esta ecuación es equivalente a la siguiente, que es la ecuación general de la recta:

2 x + y + 1 = 0

Si en la ecuación general despejamos la variable y, obtenemos la ecuación explícita de la recta:

y = - 2 x - 1


Ejercicio 2.

Halla la ecuación punto-pendiente de la recta que pasa por el punto A (1, 3) y cuyo vector director es v = (2, - 4). A partir de ella, obtén la ecuación general.

Solución:

Como el vector director es v = (2, - 4), la pendiente la obtenemos dividiendo su segunda coordenada entre la primera. Es decir:

m = - 4 / 2 = - 2

Conocida la pendiente y el punto A, tenemos que la ecuación punto – pendiente de la recta es:

y – 3 = - 2 · (x – 1)

Operando en la ecuación anterior, tenemos:

y – 3 = - 2  x + 2

Dejando todos los términos en el mismo miembro de la ecuación obtenemos la ecuación general que es la siguiente:

2 x + y – 5 = 0


Ejercicio 3.

Dada la ecuación de la recta 2x - 3y + 4 = 0, encuentra la ecuación punto – pendiente y la ecuación vectorial de dicha recta.

Solución:

Utilizando los coeficientes de x e y en la ecuación, deducimos que el vector de coordenadas (2, - 3) es perpendicular a la recta y el vector de coordenadas (3, 2) tiene la misma dirección que la recta. Por tanto, este último podemos utilizarlo para calcular la pendiente haciendo el cociente de sus coordenadas:

m = 2/3

Necesitamos un punto de la recta, para lo que damos a x un valor cualquiera y despejamos el correspondiente valor de y. Por ejemplo, si x = 1, deducimos que:

2 – 3 y + 4 = 0

-   3 y = - 6

y = 2

Luego el punto (x, y) = (1, 2) pertenece a la recta.

Así, la ecuación punto – pendiente es:

y – 2 = (2/3)·(x – 1)

Como el punto (x, y) = (1, 2) pertenece a la recta y el vector de coordenadas (3, 2) tiene su dirección, la ecuación vectorial de la recta es:

(x, y) = (1, 2) + λ · (3, 2)


Ejercicio 4.

Halla las ecuaciones explícita y segmentaria de la recta que pasa por el punto A (2, - 5) y su vector director es v (1, - 2).

Solución:

Con los datos que tenemos, deducimos la ecuación continua de la recta:


Y, a partir de ella, obtenemos la ecuación implícita:

- 2 x + 4 = y + 5

2 x + y + 1 = 0

Restamos 1 a los dos miembros de la ecuación:

2 x + y = - 1

Dividimos los dos miembros de la ecuación por – 1:


Esta ecuación podemos escribirla de la forma siguiente:


La ecuación que acabamos de obtener es la segmentaria.

Para obtener la ecuación explícita despejamos la variable a partir de la ecuación implícita:

2 x + y + 1 = 0

y = - 2 x - 1


Ejercicio 5.

Halla las ecuaciones explícita y segmentaria de una recta cuya ordenada en el origen vale 2, y que determina un segmento al cortar al eje de abscisas de longitud 6.

Solución:

La ecuación segmentaria es de la forma siguiente:


Además, sabemos que la recta corta a los ejes coordenados en los puntos de coordenadas (p, 0) y (0, q).

Si la ordenada en el origen vale 2 significa que la recta pasa por el punto (0, 2), de forma que el valor de q es 2.

Como la recta determina un segmento al cortar al eje de abscisas de longitud 6, podemos distinguir dos casos. En el primero, la recta pasa por el punto (6, 0) y en el segundo, la recta pasa por el punto (- 6, 0). Luego p puede tomar estos dos valores, por lo que existen dos rectas que son solución del problema.

a)  Si p = 6 y q = 2, la ecuación segmentaria de la recta es:


b)  Si p = - 6 y q = 2, la ecuación segmentaria de la recta es:


Multiplicando las dos ecuaciones anteriores por 12, obtenemos:

a)  2 x + 6 y = 12

b)  – 2 x + 6 y = 12

Despejando en cada una de ellas la variable y, obtenemos las dos rectas que son solución del ejercicio, en su ecuación explícita:



Ejercicio 6.

Encuentra la ecuación explícita de la recta que pasa por los puntos A (1, 2) y B (- 1, 1).

Solución:

La ecuación explícita es de la forma y = m x + n.

Como A pertenece a la recta, debe cumplir esta ecuación y, por tanto:

2 = m · 1 + n 2 = m + n

De la misma forma, como B pertenece a la recta, tenemos que:

1 = m · (- 1) + n 1 = - m + n

Si a la primera de estas dos ecuaciones le restamos la segunda, miembro a miembro, se deduce que:

1 = 2 m m = 1/2

Sustituyendo este valor de m en la primera ecuación, tenemos que:

2 = 1/2 + n n = 3/2

Como conclusión, la ecuación explícita de la recta buscada es:



Ejercicio 7.

Estudia la posición relativa de los pares de rectas siguientes:

a) 2x - 4 y + 6 = 0   y  -3x + 6y - 2 = 0

b) y - 1 = 2 (x - 2)   y    x - 3y + 1 = 0

Solución:

a)Al tener las ecuaciones implícitas de las dos rectas, hacemos los cocientes de sus coeficientes:


Por tanto, estas dos rectas son paralelas.

b)Expresamos la ecuación de la recta y - 1 = 2 (x - 2)   en su forma implícita:

y -1 = 2 x – 4

2 x – y – 3 = 0

Así, las rectas cuya posición relativa vamos a estudiar en su forma general son:

2 x – y – 3 = 0

x - 3y + 1 = 0

Hacemos los cocientes de sus coeficientes:


Como las dos primeras fracciones son distintas, deducimos que estas rectas son secantes.


Ejercicio 8.

Dada la recta r: x - 2y + 4 = 0, halla el valor de m y C para que la recta s: m x + 8 y - C = 0 sea coincidente con r.

Solución:

Utilizando los cocientes de sus coeficientes, para que las rectas sean coincidentes debe cumplirse que:


De la igualdad de las dos primeras fracciones deducimos que:

- 2 m = 8 m = - 4

De la igualdad de las dos últimas fracciones deducimos que:

2 C = 32 C = 16

Por tanto, la solución es m = - 4 y C = 16.


Ejercicio 9.

Encuentra la ecuación de la recta paralela a r: 3 x + y - 2 = 0, y que pasa por el punto A(2,- 3).

Solución:

Al ser paralela a r, la recta que buscamos tiene el mismo vector director que r, por lo que su ecuación general es de la forma 3 x + y + C = 0.

Como el punto A pertenece a la recta, debe cumplir su ecuación. Esto supone que:

3 · 2 + (- 3) + C = 0 6 – 3 + C = 0 C = - 3

Así, la recta buscada es la de ecuación 3 x + y - 3 = 0.


Ejercicio 10.

Dada la recta r: 2x - y + 4 = 0, halla la recta perpendicular a ella que pasa por el punto A (-3, 1).

Solución:

Por ser perpendicular a la recta r, el vector normal de esta última será un vector director de la que buscamos.

Así, (2, - 1) es vector director de la nueva recta. Y esto supone que el vector (1, 2) será perpendicular a ella.

De esta manera, la ecuación general de la recta que queremos encontrar será de la forma:

x + 2 y + C = 0

Como A es un punto de esta recta, debe cumplir su ecuación:

- 3 + 2 · 1 + C = 0 C = 1

Entonces, la recta buscada es la de ecuación x + 2 y + 1 = 0.

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