Matemáticas IIFácil2,25 pts

Rectas y planos

También trata: Vectores y ángulos
Castilla y León · 2017 · Septiembre · Opción B
Enunciado
a) (1,25 puntos) Calcular la ecuación de la recta que pasa por el punto P(2,3,4)P(2,3,4) y es perpendicular al plano π≡x+y+2z+4=0\pi \equiv x + y + 2z + 4 = 0.

b) (1 punto) Calcular aa para que las rectas r≡x−1=y−2=z−22r \equiv x - 1 = y - 2 = \dfrac{z-2}{2}, s≡x−1a=y−22=z−23s \equiv \dfrac{x-1}{a} = \dfrac{y-2}{2} = \dfrac{z-2}{3} sean perpendiculares.
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Resultado
a) x−21=y−31=z−42\boxed{\text{a) } \frac{x - 2}{1} = \frac{y - 3}{1} = \frac{z - 4}{2}}b) a=−8\boxed{\text{b) } a = -8}
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Estrategia

En a), una recta perpendicular a un plano tiene la dirección del vector normal del plano, que se lee en sus coeficientes. Con el punto PP y ese vector escribimos la recta.

En b), dos rectas son perpendiculares cuando sus vectores directores son ortogonales, es decir, cuando su producto escalar es cero. Leemos los directores en los denominadores de las ecuaciones continuas e imponemos esa condición.
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Desarrollo

a) El vector normal de π≡x+y+2z+4=0\pi \equiv x + y + 2z + 4 = 0 esn⃗π=(1,1,2)\vec n_\pi = (1, 1, 2)La recta pedida es perpendicular a π\pi, así que puede tomar n⃗π\vec n_\pi como vector director. Pasa por P(2,3,4)P(2, 3, 4):rP: (x,y,z)=(2,3,4)+λ (1,1,2),λ∈Rr_P:\ (x, y, z) = (2, 3, 4) + \lambda\,(1, 1, 2), \quad \lambda \in \mathbb{R}En paramétricas y en forma continua:{x=2+λy=3+λz=4+2λ⟺x−21=y−31=z−42\left\{\begin{array}{l} x = 2 + \lambda \\ y = 3 + \lambda \\ z = 4 + 2\lambda \end{array}\right. \qquad\Longleftrightarrow\qquad \frac{x - 2}{1} = \frac{y - 3}{1} = \frac{z - 4}{2}b) Leemos los vectores directores en los denominadores (en rr, los de x−1x - 1 e y−2y - 2 valen 1):u⃗r=(1,1,2),u⃗s=(a,2,3)\vec u_r = (1, 1, 2), \qquad \vec u_s = (a, 2, 3)Las rectas son perpendiculares si y solo si u⃗r⋅u⃗s=0\vec u_r \cdot \vec u_s = 0:u⃗r⋅u⃗s=1⋅a+1⋅2+2⋅3=a+8=0  ⟹  a=−8\vec u_r \cdot \vec u_s = 1\cdot a + 1\cdot 2 + 2\cdot 3 = a + 8 = 0 \;\Longrightarrow\; a = -8Además, las dos rectas pasan por el punto (1,2,2)(1, 2, 2) (se ve en los numeradores), así que con a=−8a = -8 no solo son ortogonales: se cortan en ese punto formando un ángulo recto.

Comprobación: u⃗s=(−8,2,3)\vec u_s = (-8, 2, 3) y (1,1,2)⋅(−8,2,3)=−8+2+6=0(1, 1, 2)\cdot(-8, 2, 3) = -8 + 2 + 6 = 0 ✓.
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Consejo

Recta perpendicular a un plano: su director es el normal del plano. Recta paralela a un plano: su director es perpendicular al normal. No los confundas, es el error más frecuente.

En la ecuación continua, un término sin denominador como x−1x - 1 tiene denominador 1: esa componente del vector director vale 1, no 0.
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