Matemáticas IIFácil2 pts

Rectas y planos

Castilla y León · 2022 · Julio
Enunciado
a) (1,5 puntos) Calcule el plano que pasa por el punto (1,0,1)(1, 0, 1) y es paralelo a los vectores u⃗=(1,1,1)\vec u = (1, 1, 1) y v⃗=(1,2,3)\vec v = (1, 2, 3).

b) (0,5 puntos) Calcule el plano paralelo a 3x+2y+2z+1=03x + 2y + 2z + 1 = 0 que pasa por el punto (1,2,3)(1, 2, 3).
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Resultado
a) x−2y+z−2=0\boxed{\text{a) } x - 2y + z - 2 = 0}b) 3x+2y+2z−13=0\boxed{\text{b) } 3x + 2y + 2z - 13 = 0}
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Estrategia

Un plano queda determinado por un punto y su vector normal. En a) los dos vectores dados son vectores directores del plano (no son proporcionales), así que su producto vectorial u⃗×v⃗\vec u \times \vec v es perpendicular a ambos y sirve de vector normal.

En b) dos planos paralelos comparten vector normal: el plano buscado es 3x+2y+2z+D=03x + 2y + 2z + D = 0 y DD se obtiene obligándolo a pasar por el punto.
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Desarrollo

a) u⃗=(1,1,1)\vec u = (1, 1, 1) y v⃗=(1,2,3)\vec v = (1, 2, 3) no son proporcionales (11≠12\frac{1}{1} \neq \frac{1}{2}), así que generan un plano. Su producto vectorial:n⃗=u⃗×v⃗=∣i⃗j⃗k⃗111123∣=(3−2) i⃗−(3−1) j⃗+(2−1) k⃗=(1,−2,1)\vec n = \vec u \times \vec v = \begin{vmatrix} \vec i & \vec j & \vec k \\ 1 & 1 & 1 \\ 1 & 2 & 3 \end{vmatrix} = (3 - 2)\,\vec i - (3 - 1)\,\vec j + (2 - 1)\,\vec k = (1, -2, 1)El plano que pasa por (1,0,1)(1, 0, 1) con normal (1,−2,1)(1, -2, 1):1⋅(x−1)−2⋅(y−0)+1⋅(z−1)=0  ⟹  x−2y+z−2=01\cdot(x - 1) - 2\cdot(y - 0) + 1\cdot(z - 1) = 0 \;\Longrightarrow\; x - 2y + z - 2 = 0Equivalentemente, con la ecuación en forma de determinante:∣x−1yz−1111123∣=0  ⟹  (x−1)−2y+(z−1)=0\begin{vmatrix} x - 1 & y & z - 1 \\ 1 & 1 & 1 \\ 1 & 2 & 3 \end{vmatrix} = 0 \;\Longrightarrow\; (x - 1) - 2y + (z - 1) = 0Comprobación. El punto: 1−0+1−2=01 - 0 + 1 - 2 = 0 ✓. Paralelismo: n⃗⋅u⃗=1−2+1=0\vec n \cdot \vec u = 1 - 2 + 1 = 0 ✓ y n⃗⋅v⃗=1−4+3=0\vec n \cdot \vec v = 1 - 4 + 3 = 0 ✓.

b) El plano paralelo a 3x+2y+2z+1=03x + 2y + 2z + 1 = 0 tiene el mismo vector normal (3,2,2)(3, 2, 2):3x+2y+2z+D=03x + 2y + 2z + D = 0Imponemos que pase por (1,2,3)(1, 2, 3):3⋅1+2⋅2+2⋅3+D=0  ⟹  13+D=0  ⟹  D=−133\cdot 1 + 2\cdot 2 + 2\cdot 3 + D = 0 \;\Longrightarrow\; 13 + D = 0 \;\Longrightarrow\; D = -13El plano es 3x+2y+2z−13=03x + 2y + 2z - 13 = 0, distinto del dado (los términos independientes no coinciden), luego paralelo y no coincidente.
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Consejo

Comprueba siempre el vector normal haciendo su producto escalar con los dos vectores directores: si no da cero, te has equivocado en el producto vectorial (lo más habitual: el signo de la j⃗\vec j).

En b) no hace falta ningún cálculo con vectores: paralelo significa mismo (A,B,C)(A, B, C), y solo cambia la DD.
Paso 1 de 3
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