Autor Tema: Simetrías axiales

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22 Mayo, 2021, 07:36 pm
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alvarez

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Hola a todos. Querría saber si podéis echarme una mano con este problema de Geometría. Cualquier indicación para resolverlo me sería de mucha ayuda. ¡Gracias!

Consideremos en el plano vectorial euclídeo \( E_2 \) las rectas \( l  \) y \( l' \) de ecuaciones \( x = 0 \) y \( 3x - 4y = 4 \). Determinar las ecuaciones de las simetrías axiales que pertenecen a \( Is(E_2) \) (isometrías de \( E_2 \)) tales que \( s(l) = l' \) e identifique las bases de cada una de ellas.

22 Mayo, 2021, 08:08 pm
Respuesta #1

Luis Fuentes

  • el_manco
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Hola

Hola a todos. Querría saber si podéis echarme una mano con este problema de Geometría. Cualquier indicación para resolverlo me sería de mucha ayuda. ¡Gracias!

Consideremos en el plano vectorial euclídeo \( E_2 \) las rectas \( l  \) y \( l' \) de ecuaciones \( x = 0 \) y \( 3x - 4y = 4 \). Determinar las ecuaciones de las simetrías axiales que pertenecen a \( Is(E_2) \) (isometrías de \( E_2 \)) tales que \( s(l) = l' \) e identifique las bases de cada una de ellas.

Geométricamente: los puntos del eje de simetría son fijos. Por tanto si la recta \( l \) va a \( l' \) necesariamente el punto \( l\cap l' \) pertenece al eje de simetría.  Por otra parte una simetría sólo tiene dos rectas invariantes, el eje y el perpendicular al eje. Además si \( l \) va a \( l' \) y por tanto \( l' \) a \( l \), como las simetrías conservan distancias, las mediatrices bisectrices de ambas rectas son invariantes. Por tanto una de las dos mediatrices bisectrices tiene que ser el eje de simetría y así hay dos posibles simetrías en las condiciones indicadas.

Algebraicamente. La ecuación de una simetría es de la forma:

\( f\begin{pmatrix}x\\y\\\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}p\\q\\\end{pmatrix}+\begin{pmatrix}cos(a)&sin(a)\\sin(a)&-cos(a)\\\end{pmatrix}\begin{pmatrix}x-p\\y-q\\\end{pmatrix} \)

donde el punto \( (p,q) \) es fijo, es decir, la intersección entre las rectas.

Ahora el vector director unitario de una recta \( (0,1) \) tiene que ir en el vector director unitario de la segunda \( \pm(4/5,3/5) \) (dos opciones según el sentido). Imponiendo que la matriz de la simetría lleve uno en el otro obtienes las dos posibles matrices.

Saludos.

CORREGIDO

23 Mayo, 2021, 06:03 pm
Respuesta #2

alvarez

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Buenas, gracias por la ayuda. Te cuento qué he hecho en base a lo que me has dicho y si he cometido algún error grave te agradecería que me lo comentases  :)

Para hallar (p, q) tomo el sistema formado por las ecuaciones de l y l', que resulta darme el punto (0, -1)

Para calcular las matrices, he hecho que el vector (4/5, 3/5) sea igual a (0, -1) + la matriz por (0, 1), dándome un ángulo de seno 2/5 y coseno -4/5
Y ahora iba a hacer eso mismo de nuevo pero cambiando los vectores, ¿o tengo que dejarlos en el mismo lugar y poner (-4/5, -3/5)?

23 Mayo, 2021, 06:31 pm
Respuesta #3

Luis Fuentes

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Hola

Buenas, gracias por la ayuda. Te cuento qué he hecho en base a lo que me has dicho y si he cometido algún error grave te agradecería que me lo comentases  :)

Para hallar (p, q) tomo el sistema formado por las ecuaciones de l y l', que resulta darme el punto (0, -1)

Para calcular las matrices, he hecho que el vector (4/5, 3/5) sea igual a (0, -1) + la matriz por (0, 1), dándome un ángulo de seno 2/5 y coseno -4/5
Y ahora iba a hacer eso mismo de nuevo pero cambiando los vectores, ¿o tengo que dejarlos en el mismo lugar y poner (-4/5, -3/5)?

Es imposible que el seno sea \( 2/5 \) y el coseno \( -4/5 \), porque no se cumple que \( sin^2+cos^2=1 \).

El error es que sobre vectores sólo actúa la matriz:

\( \begin{pmatrix}cos(a)&sin(a)\\sin(a)&-cos(a)\\\end{pmatrix} \)

Saludos.

23 Mayo, 2021, 06:56 pm
Respuesta #4

alvarez

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Cierto, es verdad. Tengo que utilizar lo que pone en el enunciado al respecto.

Mi última duda sería que, para calcular las bases, ¿tengo que calcular los puntos fijos, verdad?

23 Mayo, 2021, 07:44 pm
Respuesta #5

Luis Fuentes

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Hola

Cierto, es verdad. Tengo que utilizar lo que pone en el enunciado al respecto.

No sé muy bien que quieres decir con eso. Obviamente en mi propuesta de resolución se ha usado el enunciado. Pero no se a que te refieres en concreto.

Citar
Mi última duda sería que, para calcular las bases, ¿tengo que calcular los puntos fijos, verdad?

mmmmm... Si por las bases te refieres al eje de simetría. Si, el eje de simetría es el conjunto de puntos fijos. No obstante tal como hemos ido razonando los ejes pueden calcularse igualmente como las mediatrices bisectrices de las dos rectas (conjunto de puntos que equidistan de ambos).

A la hora de redactar una solución coherente del ejercicio, depende un tanto de como te hayan definido exactamente las cosas y de los resultados previos que puedas usar. Por ejemplo yo he usado esa versión de la matriz de simetría en función de seno y coseno. No sé si la utilizáis.

Tampoco sé si el que propuso el ejercicio prefiere un enfoque más geométrico o más algebraico.

Saludos.

CORREGIDO

23 Mayo, 2021, 08:00 pm
Respuesta #6

alvarez

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Me refería a la condición del enunciado de que s(l) = l', que por eso me había liado con lo de la matriz.

También es verdad, aunque yo llevo trabajando con los puntos fijos así que lo haré de ese modo. Y sí, la matriz de la simetría la usamos así también.

Un poco de los dos la verdad, así que tus consejos me vienen como anillo al dedo  :aplauso:

23 Mayo, 2021, 10:06 pm
Respuesta #7

hméndez

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Hola

Hola a todos. Querría saber si podéis echarme una mano con este problema de Geometría. Cualquier indicación para resolverlo me sería de mucha ayuda. ¡Gracias!

Consideremos en el plano vectorial euclídeo \( E_2 \) las rectas \( l  \) y \( l' \) de ecuaciones \( x = 0 \) y \( 3x - 4y = 4 \). Determinar las ecuaciones de las simetrías axiales que pertenecen a \( Is(E_2) \) (isometrías de \( E_2 \)) tales que \( s(l) = l' \) e identifique las bases de cada una de ellas.

Geométricamente: los puntos del eje de simetría son fijos. Por tanto si la recta \( l \) va a \( l' \) necesariamente el punto \( l\cap l' \) pertenece al eje de simetría.  Por otra parte una simetría sólo tiene dos rectas invariantes, el eje y el perpendicular al eje. Además si \( l \) va a \( l' \) y por tanto \( l' \) a \( l \), como las simetrías conservan distancias, las mediatrices de ambas rectas son invariantes. Por tanto una de las dos mediatrices tiene que ser el eje de simetría y así hay dos posibles simetrías en las condiciones indicadas.

Algebraicamente. La ecuación de una simetría es de la forma:

\( f\begin{pmatrix}x\\y\\\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}p\\q\\\end{pmatrix}+\begin{pmatrix}cos(a)&sin(a)\\sin(a)&-cos(a)\\\end{pmatrix}\begin{pmatrix}x-p\\y-q\\\end{pmatrix} \)

donde el punto \( (p,q) \) es fijo, es decir, la intersección entre las rectas.

Ahora el vector director unitario de una recta \( (0,1) \) tiene que ir en el vector director unitario de la segunda \( \pm(4/5,3/5) \) (dos opciones según el sentido). Imponiendo que la matriz de la simetría lleve uno en el otro obtienes las dos posibles matrices.

Saludos.

Hola Luis, solo por aclarar, cuándo dices mediatrices, te refieres a bisectrices ¿no?

Saludos

23 Mayo, 2021, 10:23 pm
Respuesta #8

Luis Fuentes

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Hola

Hola Luis, solo por aclarar, cuándo dices mediatrices, te refieres a bisectrices ¿no?

¡Si, por supuesto!¡Gracias por avisar!¡Menudo despiste!¡Qué mal!   :-\

Saludos.

24 Mayo, 2021, 10:18 pm
Respuesta #9

alvarez

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Buenas de nuevo.

He resuelto el sistema \( (I - M | X_0) \) para las dos simetrías pero me da incompatible, ¿esto quiere decir que las simetrías no tienen bases?

Comparto las ecuaciones que me han resultado después de seguir tus pasos por si el error viene de aquí.

\( f \begin{pmatrix}{x}\\{y}\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}{0}\\{-1}\end{pmatrix} + \begin{pmatrix}{3/5}&{-4/5}\\{-4/5}&{-3/5}\end{pmatrix} \begin{pmatrix}{x}\\{y + 1}\end{pmatrix} \)

La segunda es idéntica salvo la matriz 2x2 que es = \begin{pmatrix}{-3/5}&{4/5}\\{4/5}&{3/5}\end{pmatrix}