Autor Tema: Otro ejercicio de parametrización

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06 Diciembre, 2023, 09:06 pm
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Rania

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Hola a todos! vuelvo con otro ejercicio de parametrización, si bien lo hice,  tengo dudas de si estoy procediendo bien o me estoy complicando de más. El ejercicio es el siguiente:

1 - Sea la superficie $$ E = x^2  + y^2 + z^2 = 1 $$ y el plano $$ \pi : z = ax $$

a) Hallar la parametrización de $$ C = E \cap{\pi} $$
b) Hallar todos los valores $$ a \in{\mathbb{R}}$$ tal que la recta tangente a $$C$$ en el punto $$(0,1,0)$$ sea $$ t(-2,0,2) + (0,1,0) $$

Para el inciso a), la expresión de la curva a la cual llegué es
$$ r(t) = (\sqrt[ ]{\displaystyle\frac{1}{1+a^2}}.cos(t), sen(t), a\sqrt[ ]{\displaystyle\frac{1}{1+a^2}} cos(t)) $$
En ese punto, me costó parametrizar la elipse, que queda de reemplazar a z con la expresión del plano en la ecuación de la esfera. Quizás hay una forma más fácil de hacerlo.

Para el punto b) , los valores de a que hallé fueron 2 , y raros. Eran $$ a_1 = \displaystyle\frac{\pi\sqrt[ ]{1-\pi^2}}{1-\pi^2} $$ y $$ a_2 = \displaystyle\frac{-\pi \sqrt[ ]{1 - \pi^2}}{1-\pi^2}$$

Para llegar a esto, busqué el valor de t que correspondía al punto $$ (0,1,0) $$ . Luego derivé la expresión de $$ r(t)$$ así obtuve la dirección de la recta tangente a la curva  $$ r'(t) $$ para cualquier punto. Luego igualé esta expresión a la dirección $$ t(-2,0,2) $$ y como ya tenía el valor de t que correspondía al $$(0,1,0)$$ , me quedaba una única incógnita que era a. Despejando, llegué a una expresión cuadrática con a y obtuve esos 2 valores posibles para a.

¿Habrá otra forma de hacerlo? Cuando tengo que parametrizar quizás es la parte más complicada de ver para mi. Me basé en el apunte adjunto.

Saludos y gracias desde ya!


06 Diciembre, 2023, 11:04 pm
Respuesta #1

ani_pascual

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Hola:
En primer lugar, me parece que la intersección de un plano y una esfera es una circunferencia, no una elipse. Veo bien la parametrización que has hecho en a)
Respecto de b), no obtengo el mismo valor de \( a \).
Me sale que el valor de \( t \) correspondiente al punto \( (0,1,0) \) es \( \frac{\pi}{2} \) y el vector tangente en dicho punto \( C'\left(\frac{\pi}{2}\right)=\left(\dfrac{-1}{\sqrt{a^2+1}},0,\dfrac{-a}{\sqrt{a^2+1}}\right)=(-2,0,2) \), de donde
\( a=-1 \)
Si no me he equivocado  :)
Saludos 🖐🏻

06 Diciembre, 2023, 11:31 pm
Respuesta #2

ancape

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Hola
Como dice ani_pascual la intersección es una circunferencia. Tú has dicho elipse pero aunque toda circunferencia es una elipse y en puridad has dicho una verdad, si dices circunferencia evitas sonrisas molestas.

En cuanto al apartado a)  estoy de acuerdo contigo pero no sé como has llegado a la parametrización. Expongo un método sencillo.

Si la esfera es \( x^2+y^2+z^2=1 \) y el plano \( z=ax \), sustituyendo queda \( (1+a^2)x^2+y^2=1 \) y como \( Cos^2(t)+Sin^2(t)=1 \) se tendrá \( x=\displaystyle\frac{1}{\sqrt[ ]{1+a^2}}Cos(t), y=Sin(t), z=\displaystyle\frac{a}{\sqrt[ ]{1+a^2}}Cos(t) \)
Saludos

06 Diciembre, 2023, 11:48 pm
Respuesta #3

zorropardo

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Parte a) Para la interseccion , Sustituyendo una ecuacion en la otra  y parametrizando tenemos :

$$ \alpha(t)= \Big( \frac{1}{\sqrt{1+a^2}}  \cos t ,  \sin t  ,  \frac{a}{\sqrt{1+a^2}}  \cos t  \Big)   \quad ; \quad t \in [0,2 \pi]$$

derivando y evaluando en el punto $$t=\pi/2$$  me sale : $$a=-1.$$

luego