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Problema resuelto de Matemáticas II: Rectas y planosSelectividad (PAU) · País Vasco 2022 · Julio

País Vasco · 2022 · Julio
Enunciado
Encuentra las ecuaciones paramétricas de la recta:r≡{3x+y+z=0x−y+2z=0.r \equiv \begin{cases} 3x + y + z = 0 \\ x - y + 2z = 0. \end{cases}¿Existe algún valor de ss tal que el punto (−3,s,s)(-3, s, s) pertenezca a la recta? Razona la respuesta.
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Resultado
r≡x=3t,  y=−5t,  z=−4tr \equiv x = 3t,\; y = -5t,\; z = -4t (pasa por el origen con director (3,−5,−4)(3, -5, -4)).

No existe ningún ss: el punto (−3,s,s)(-3, s, s) exigiría a la vez s=5s = 5 y s=4s = 4 (o, con las implícitas, s=9/2s = 9/2 y s=3s = 3).
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

La recta es la intersección de dos planos que pasan por el origen (los dos tienen término independiente 0), así que el origen es un punto de la recta. El vector director es perpendicular a los dos normales: su producto vectorial.

Para la segunda pregunta basta sustituir el punto en las ecuaciones (paramétricas o implícitas) y ver si un mismo ss las cumple todas.
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Desarrollo

Vector director.v⃗=(3,1,1)×(1,−1,2)=∣i⃗j⃗k⃗3111−12∣=(1⋅2−1⋅(−1),  1⋅1−3⋅2,  3⋅(−1)−1⋅1)=(3,−5,−4)\vec v = (3, 1, 1) \times (1, -1, 2) = \begin{vmatrix} \vec i & \vec j & \vec k \\ 3 & 1 & 1 \\ 1 & -1 & 2 \end{vmatrix} = \big(1\cdot 2 - 1\cdot(-1),\; 1\cdot 1 - 3\cdot 2,\; 3\cdot(-1) - 1\cdot 1\big) = (3, -5, -4)Un punto. P(0,0,0)P(0, 0, 0) cumple las dos ecuaciones.

Ecuaciones paramétricas.r≡{x=3t,y=−5t,z=−4t,t∈Rr \equiv \begin{cases} x = 3t, \\ y = -5t, \\ z = -4t, \end{cases} \qquad t \in \mathbb{R}Comprobación. 3(3t)+(−5t)+(−4t)=03(3t) + (-5t) + (-4t) = 0 ✓ y 3t−(−5t)+2(−4t)=03t - (-5t) + 2(-4t) = 0 ✓.

¿Está (−3,s,s)(-3, s, s) en rr? Igualamos:3t=−3  ⇒  t=−1,s=−5t=5,s=−4t=43t = -3 \;\Rightarrow\; t = -1, \qquad s = -5t = 5, \qquad s = -4t = 4La segunda y la tercera coordenada exigen s=5s = 5 y s=4s = 4 a la vez: imposible.

Otra forma (implícitas). Sustituyendo (−3,s,s)(-3, s, s):3(−3)+s+s=0  ⇒  s=92,−3−s+2s=0  ⇒  s=33(-3) + s + s = 0 \;\Rightarrow\; s = \frac{9}{2}, \qquad -3 - s + 2s = 0 \;\Rightarrow\; s = 3Otra vez dos valores distintos.
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Consejo

El criterio da 1,5 puntos a las paramétricas y 1 a la respuesta razonada. Comprueba siempre el vector director sustituyéndolo en las implícitas: un signo mal en el producto vectorial es el fallo más frecuente. Y en la segunda parte no basta con decir «no»: enseña los dos valores incompatibles de ss.
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