Autor Tema: Hallar la ecuacion de la recta, producto escalar

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11 Enero, 2023, 11:20 pm
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Nub

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Hola, tengo una duda si estoy haciendo esto bien, pero a la vez la duda es en la escalerización de la matriz ;D

Hallar la ec de la recta que pasa por \( (1,1,1) \) y intersecta perpendicularmente a la recta \( r \):
\( \begin{cases} x=4+3\lambda \\ y=-2-2\lambda \\ z=2-\lambda \end{cases} \)

Bueno, para hallar al ec de la recta necesito un vector director y un punto, tengo un punto, me falta el vector director

Llamemos \( l \) a la recta a hallar y su vector director \( v=(a,b,c) \) tambien podria ya escribir la ec parametrica de \( l \)
\( \begin{cases} x=\lambda a+1 \\ y=\lambda b+1 \\ z=\lambda b+1 \end{cases} \)

Ahora, sabemos que el producto escalar del vector director de \( l \) y el de \( r \) debe ser 0, pues son perpendiculares ambos vectores (el vector director de r lo sacamos de la misma ec) \( <(a,b,c),(3,-2,-1)>=0 \) y queda esto \( 3a-2b-1c=0 \)

También sabíamos que las dos rectas se tienen que cortar, entonces hacemos un sistema y este debe ser compatible al menos pues sino nunca se cortarían. Entonces la matriz ampliada queda así (si no hice mal nada) :
\( \begin{bmatrix}{3}&{-a}&{-3}\\{-2}&{-b}&{3}\\{-1}&{-c}&{-1}\end{bmatrix} \)
el problema es ahora escalerizar esto y aplicar Rouché–Frobenius de modo que quede compatible
\begin{bmatrix}{6}&{-2a}&{-6}\\{0}&{-2a-3b}&{3}\\{0}&{-2a-6c}&{-12}\end{bmatrix}
ahora la pregunta, como elimino \( 2a-6c \)

Gracias :)

11 Enero, 2023, 11:39 pm
Respuesta #1

Luis Fuentes

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Hola

Ahora no tengo tiempo de revisar lo que has hecho. Pero te complicas.

Más sencillo:

- Calcula el plano que pasa por \( (1,1,1) \) y es perpendicular a la recta dada (su vector normal es el director de esta,\(  (3,-2,-1) \)):

Spoiler
\( 3(x-1)-2(x-1)-(z-1)=0 \)
[cerrar]

 Este plano contiene a la recta buscada porque pasa por el punto requerido y es perpendicular a la recta.

- Interseca el plano con la recta dada. La recta que buscas es la que une el punto de intersección con el \( (1,1,1) \).

Saludos.

12 Enero, 2023, 12:07 am
Respuesta #2

Nub

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Hola

Ahora no tengo tiempo de revisar lo que has hecho. Pero te complicas.

Más sencillo:

- Calcula el plano que pasa por \( (1,1,1) \) y es perpendicular a la recta dada (su vector normal es el director de esta,\(  (3,-2,-1) \)):

Spoiler
\( 3(x-1)-2(x-1)-(z-1)=0 \)
[cerrar]

 Este plano contiene a la recta buscada porque pasa por el punto requerido y es perpendicular a la recta.

- Interseca el plano con la recta dada. La recta que buscas es la que une el punto de intersección con el \( (1,1,1) \).

Saludos.
Tiene sentido, bastante de taquito Luis :laugh: me guardo tu solucion
Aun asi, me gustaria si me pudieran ayudar ahi, en especial en la matriz esa, que podria decirse que es mas o menos una duda fuera del ejercicio, mas bien en como escalerizar, gracias

12 Enero, 2023, 03:42 am
Respuesta #3

Abdulai

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...
Aun asi, me gustaria si me pudieran ayudar ahi, en especial en la matriz esa, que podria decirse que es mas o menos una duda fuera del ejercicio, mas bien en como escalerizar, gracias

Es lo mismo que hiciste al reducir la 2da y 3er fila,  nada mas que se van alargando las cuentas. Te queda:
\( \begin{bmatrix}{6}&{-2a}&{-6}\\{0}&{-2a-3b}&{3}\\{0}&0&{-12(-2a-3b)-3(-2a-6c)}\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}{6}&{-2a}&{-6}\\{0}&{-2a-3b}&{3}\\{0}&0&{6(5a + 6b + 3c)}\end{bmatrix} \)


Calcular directamente el determinante de \( \begin{bmatrix}{3}&{-a}&{-3}\\{-2}&{-b}&{3}\\{-1}&{-c}&{-1}\end{bmatrix}=5a + 6b + 3c \) , debido a lo "simple" de los términos, en mi opinión era mas fácil que triangular.

Quedás entonces con dos ecuaciones:
\( \begin{cases} 5a + 6b + 3c = 0 \\ 3a-2b-c=0 \end{cases} \)

Cuya solución es \( [a,b,c]=\alpha[0,-1,2] \)

Como ves es mas laborioso que lo que propuso Luis.

---------------------------------------

Otra forma es resolverlo de manera vectorial.

Si \( P_0=[4,-2,2] \) y \( P_1=[1,1,1] \) son puntos pertenecientes a las rectas, y \( \mu=[3,-2,-1] \) el vector director de la primer recta, entonces:
\( P_{10}\times \mu \)  es normal a \( \mu \) y al plano \( \Pi \)  formado por la recta dada y \( P_1 \)  (con \( P_{10}=P_1-P_0) \)

Y por lo tanto   \( \left(P_{10}\times \mu\right)\times \mu \)  será normal a \( \mu \)  y perteneciente a \( \Pi \) , justamente la dirección que buscamos para la recta :)

Haciendo ese doble producto vectorial:   \( \left(P_{10}\times \mu\right)\times \mu = 14[0,-1,2]\;\;\longrightarrow\;\;r_2:\;\;P_1+[0,-1,2]\lambda \)


Nota1:  Mi explicación es bastante deficiente, pero si te hacés el dibujo con las rectas, puntos y directores lo vas a ver claro :)

Nota2:  El cálculo del doble producto vectorial se simplifica usando la identidad \( \left(A \times B\right)\times C = \left(A\cdot C\right)B - \left(B\cdot C\right)A \)

12 Enero, 2023, 10:46 am
Respuesta #4

feriva

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Hola, tengo una duda si estoy haciendo esto bien, pero a la vez la duda es en la escalerización de la matriz ;D

Hallar la ec de la recta que pasa por \( (1,1,1) \) y intersecta perpendicularmente a la recta \( r \):
\( \begin{cases} x=4+3\lambda \\ y=-2-2\lambda \\ z=2-\lambda \end{cases} \)
...

No es para lío ni tal cantidad de variable, hazlo como te dice Luis o Abdulai y deja tanto sistema para mejor ocasión.

Es muy sencillo:

Cualquier punto de la recta que te dan en paramétricas es en general de la forma

\( (4+3\lambda),\,(-2-2\lambda),(2-\lambda) \)

y, por tanto, el punto de corte tiene esa forma y pertenece a ambas rectas.

El punto (1,1,1) también pertenece a la recta que te piden. En consecuencia, la diferencia entre esos puntos da el vector de la recta que buscas, perpendicular a la recta dada:

\( [(4+3\lambda-1),\,(-2-2\lambda-1),(2-\lambda-1)]= \)

\( w=[(3+3\lambda),\,(-3-2\lambda),(1-\lambda)] \).

El vector de la recta dada, \( v=(3,-2,-1) \), por producto escalar con w da cero:

\( w\cdot v=[(3+3\lambda),\,(-3-2\lambda),(1-\lambda)]\cdot(3,-2,-1)=0 \).

\( 9+9\lambda+6+4\lambda-1+\lambda=0\Rightarrow \)

\( 14\lambda+14=0\Rightarrow \)

\( \lambda=-1 \)

Sustituyendo en \( w=[(3+3\lambda),\,(-3-2\lambda),(1-\lambda)] \) ya tienes w

\( w=\beta(0,\,-1,2) \).

No ha hecho falta usar más que la variable lambda, la beta es para formar la ecuación vectorial:

\( (x,y,z)=(1,1,1)+\beta(0,-1,2) \).

(*Si no me he equivocado)

Está bien; estaba volviéndome loco y había cambiado el signo del -1 pasajeramente

Las ecuaciones coinciden para lambda=-1 y beta=1 en el punto de corte \( (x,y,z)=(1,0,3) \)

\( \begin{cases}
x=4+3\lambda= & 1\\
y=-2-2\lambda= & 1-\beta\\
z=2-\lambda= & 1+2\beta
\end{cases} \)


Y de aquí la puedes expresar en paramétricas, como la que te dan, o de la forma que quieras.

Saludos.

12 Enero, 2023, 06:54 pm
Respuesta #5

Nub

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Aun asi, me gustaria si me pudieran ayudar ahi, en especial en la matriz esa, que podria decirse que es mas o menos una duda fuera del ejercicio, mas bien en como escalerizar, gracias

Es lo mismo que hiciste al reducir la 2da y 3er fila,  nada mas que se van alargando las cuentas. Te queda:
\( \begin{bmatrix}{6}&{-2a}&{-6}\\{0}&{-2a-3b}&{3}\\{0}&0&{-12(-2a-3b)-3(-2a-6c)}\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}{6}&{-2a}&{-6}\\{0}&{-2a-3b}&{3}\\{0}&0&{6(5a + 6b + 3c)}\end{bmatrix} \)
Que operaciones usaste :laugh:? lo que se me ocurría era multiplicar la 2da fila de
\( \begin{bmatrix}{6}&{-2a}&{-6}\\{0}&{-2a-3b}&{3}\\{0}&{-2a-6c}&{-12}\end{bmatrix} \)
por \( \dfrac{(2a+6c)}{(-2a-3b)} \) pero a vos no te quedo fracciones
Calcular directamente el determinante de \( \begin{bmatrix}{3}&{-a}&{-3}\\{-2}&{-b}&{3}\\{-1}&{-c}&{-1}\end{bmatrix}=5a + 6b + 3c \) , debido a lo "simple" de los términos, en mi opinión era mas fácil que triangular.

Quedás entonces con dos ecuaciones:
\( \begin{cases} 5a + 6b + 3c = 0 \\ 3a-2b-c=0 \end{cases} \)

Cuya solución es \( [a,b,c]=\alpha[0,-1,2] \)

Como ves es mas laborioso que lo que propuso Luis.
Si, entiendo que el determinante te de lo mismo que usar Rouché–Frobenius para conseguir que el sistema sea compatible, pero el determinante te da 5a+6b+3c y usando rouche-frobenius da 5a+6b+3c=0, ¿Porque se igualaría a 0 el determinante? lo unico que recuerdo es que si el determinante era 0 no tenia inversa :laugh:
Aun así, lo demás es lo que tenia planeado hacer, la cosa era como escalerizar, como hacer ese 0 ahi

12 Enero, 2023, 06:58 pm
Respuesta #6

Luis Fuentes

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Hola

Si, entiendo que el determinante te de lo mismo que usar rouche-frobenius para conseguir que el sistema sea compatible, pero el determinante te da 5a+6b+3c y usando rouche-frobenius da 5a+6b+3c=0, ¿Porque se igualaría a 0 el determinante? lo unico que recuerdo es que si el determinante era 0 no tenia inversa :laugh:
Aun asi, lo demas es lo que tenia planeado hacer, la cosa era como escalerizar, como hacer ese 0 ahi

Para que el sistema sea compatible la matriz ampliada no puede tener rango \( 3 \) (porque la matriz sin ampliar como máximo tiene rango \( 2 \)); por tanto NO puede tener determinante no nulo.

Saludos.

12 Enero, 2023, 07:05 pm
Respuesta #7

Nub

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Para que el sistema sea compatible la matriz ampliada no puede tener rango \( 3 \) (porque la matriz sin ampliar como máximo tiene rango \( 2 \)
Saludos.
Si, eso es por Rouché–Frobenius, lo del determinante no se :'(

12 Enero, 2023, 07:06 pm
Respuesta #8

Nub

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12 Enero, 2023, 08:36 pm
Respuesta #9

Nub

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Hola

Si, entiendo que el determinante te de lo mismo que usar rouche-frobenius para conseguir que el sistema sea compatible, pero el determinante te da 5a+6b+3c y usando rouche-frobenius da 5a+6b+3c=0, ¿Porque se igualaría a 0 el determinante? lo unico que recuerdo es que si el determinante era 0 no tenia inversa :laugh:
Aun asi, lo demas es lo que tenia planeado hacer, la cosa era como escalerizar, como hacer ese 0 ahi

Para que el sistema sea compatible la matriz ampliada no puede tener rango \( 3 \) (porque la matriz sin ampliar como máximo tiene rango \( 2 \)); por tanto NO puede tener determinante no nulo.

Saludos.
Ahora me vino otra duda, si tengo la matriz y le calculo el determinante, obtendré \( 5a+6b+3c \) pero para decir que \( 5a+6b+3c=0 \) tengo que escalerizarla para ver los rangos... no ahorrare en nada asi