iniciación en el estudio de vectores

ANEXO
CONTENIDOS
❚ Los vectores y las traslaciones
❚ Operaciones con vectores
❚ Módulo de un vector
❚ Vectores y rectas
❚ Relaciones entre la ecuación
vectorial y la ecuación explícita
de la recta
❚ Geometría y vectores
Los números naturales,
enteros, racionales o reales son
herramientas suficientes para dar
cuenta de una cantidad cuando
se trata con ciertas magnitudes
como una longitud, una colección
de discos compactos, el tiempo,
etc. Por ejemplo, si se dice que en
3 ​kg, el número __
​ 3 ​ un paquete hay ​ __
4
4
indica la cantidad de kilogramos
que hay en el paquete.
Sin embargo hay otras situaciones
que involucran desplazamientos,
fuerzas, aceleraciones, que no
pueden representarse usando
solo algunos de los números
ya conocidos. Para resolverlas
se presentará una nueva
herramienta que permitirá
modelizar estas situaciones.
INICIACIÓN EN EL ESTUDIO DE VECTORES
Problema 1
En el siguiente gráfico se presenta el dibujo de dos rectángulos, indicados sus vértices:
X
¿Qué instrucciones habría que darle a una computadora para que desplace el ABC D de
X
modo que se superponga con el GFE H?
192
Anexo. Iniciación en el estudio de vectores.
X
Para que con la computadora se logre desplazar el ABC D se necesita saber hacia dónde y cuánto desplazarlo.
Por ejemplo, se le podría indicar que lo traslade 3 unidades hacia la derecha y 2 unidades
hacia arriba. Es decir, es necesario informar la cantidad de unidades de traslado y la dirección.
Una representación de este movimiento podría indicarse con un flecha que comienza en el
punto (0 ; 0) y termina en el (3 ; 2), o cualquiera de las flechas que se dibujan a continuación.
Cada una de estas flechas representa el mismo movimiento y se denomina vector.
Por lo tanto, para indicar un desplazamiento es conveniente usar vectores pues en ellos
se presenta una dirección, que está dada por la recta en la cual está apoyado el vector; un
sentido, que está señalado por el origen y el extremo, es decir, desde dónde hacia dónde es
el desplazamiento; y un módulo o magnitud que corresponde a la longitud del segmento.
Se llama vector a todo
segmento que tiene una
orientación, es decir, un segmento
en el que se distingue su origen y su
extremo. Por ejemplo, el siguiente
→
es el vector AB :
193
Los vectores y las traslaciones
Para designar un vector
→
se suele escribir AB o, si el
origen es el punto (0 ; 0), se puede
escribir usando solo el extremo
donde termina.
Para simbolizar un vector,
a​ ​ ​para
muchas veces se escribe ​ b
diferenciarlo del punto del plano
(a ; b).
( )
Dos vectores tienen la
misma dirección cuando
están sobre rectas paralelas.
El tamaño de un vector, que
está dado por la longitud
del segmento, se llama módulo o
magnitud y se lo representa de la
→
siguiente manera: AB 
Dos vectores son iguales
si tienen el mismo sentido,
la misma dirección y el mismo
módulo.
Dos vectores son opuestos
si tienen la misma dirección
y módulo pero sentido contrario.
→ a
Si V = ​ ​ ​ ​, el vector opuesto es
b
→ –a
– V = ​ ​ ​ ​
–b
( )
( )
194
Por lo visto en el problema anterior, para que con la computadora se logre desplazar el
X
ABC D se necesita saber hacia dónde y cuánto desplazarlo.
X
Por lo tanto, sería posible indicarle que desplace el rectángulo ABC D en la dirección
(3 ; 2), con el acuerdo de que el 3 indica cuánto debe moverlo hacia la derecha en tanto
que el 2 indica cuánto hacia arriba. Para que no se confunda el vector (3 ; 2) con el punto del plano se lo escribirá ​ 3​ ​ ​que significa un movimiento de 3 unidades en el sentido
2
positivo de la x y 2 en el sentido positivo de la y.
( )
( )
( )
3​ ​ ​es distinto que ​ 2​ ​ ​.
Es claro que ​ 2
3
X
X
3​ ​ ​lo traslada al GFE
En el caso del ABC D, el movimiento respecto de ​ H. Para el movi2
2
miento respecto del vector ​ ​ ​ ​quedaría el rectángulo en otro lugar.
3
( )
( )
X
Otra forma de indicarle este movimiento a la computadora es que desplace ABC D
→
según el vector AG donde A = (1 ; 1) y G = (4 ; 3).
→
→
Es decir, el vector AG es igual al vector OC donde O = (0 ; 0) y C = (3 ; 2) ya que ambos
tienen la misma dirección, el mismo sentido e igual módulo. Aunque estén dibujados en
diferentes lugares del plano, el desplazamiento que provocan es el mismo.
¿Hay alguna relación entre los extremos de los vectores para que produzcan el mismo
desplazamiento?
Si se observan las coordenadas de los extremos, puede notarse que para “ir” del punto
A al G es necesario aumentar la abscisa en 3 unidades y la ordenada en 2, lo mismo que
ocurre para pasar de (0 ; 0) a (3 ; 2).
Luego, (4 – 1 ; 3 – 1) = (3 – 0 ; 2 – 0), o dicho de otra manera, G – A = C – O.
X
¿Qué instrucciones habría que darle al rectángulo EFG H para que se desplace hasta
X
superponerse con el ABC D?
( )
–3
En este caso, la instrucción más conveniente es que se desplace según el vector ​ ​ ​ ​
–2
es decir, tres unidades hacia la izquierda y dos hacia abajo.
​ ​ ​tiene la misma dirección y el mismo módulo que el vector​
Es claro que el vector ​ –3
–2
3​ ​ ​pero su sentido es exactamente contrario, estos vectores se llaman opuestos.
2
( )
( )
X
El vector CE desplaza ABC D sobre
X
el GFE H.
X
El vector GA desplaza el GFE H soX
bre el ABC D.
→ →
GA y CE son vectores opuestos.
Anexo. Iniciación en el estudio de vectores.
Operaciones con Vectores
Problema 2
Encontrar al menos tres combinaciones de desplazamientos que permitan superponer el
punto A = (2 ; 1) con el punto B = (5 ; 1).
( )
→ 3
El movimiento más evidente, es desplazar el punto A = (1 ; 2) según el vector V = ​ ​ ​ ​.
0
Pero, el mismo efecto se logrará si se desplaza primero el punto A al U según el vector
→
2​ ​ para luego desplazarlo según el vector ​ ​ 1 ​ ​. Así, el vector AB es el resultado de realizar las
1
–1
→
→
traslaciones de vector AU y la de vector UB una a continuación de la otra. Esto es, una suma
de traslaciones.
→
→ →
→ → →
El vector AB es la suma de los vectores AU y UB. Entonces, AB = AU + UB, o dicho de
otra manera, para ir del punto A al B puede irse de A a U y luego de U a B.
( )
( )
En este ejemplo puede verse que al realizar el primer desplazamiento se pasa del
punto A = (2 ; 1) al punto (4 ; 2), moviéndolo 2 unidades hacia la derecha y una para
arriba. Luego, para realizar el segundo desplazamiento hay que mover el nuevo punto 1
unidad para la derecha y 1 para abajo. Así se llega al punto (5 ; 1), que es B. En cada desplazamiento se suman las coordenadas de los puntos.
​ ​ ​
Otra combinación de movimientos podría ser aplicar primero la traslación de vector ​ –1
4
​ 4 ​ ​que mueve T a B.
que mueve A hacia T, y luego la traslación de vector ​ –4
( )
( )
195
De esta manera podrían hacerse infinitas combinaciones para conseguir un vector
dado como suma de otros dos vectores.
Es así como, para sumar dos vectores, es posible ubicar un vector a continuación del
otro, conservando sus sentidos, direcciones y módulos, y la suma será el vector que se
origina en el inicio del primer vector y termina en el extremo del segundo, tal como se
muestra en el dibujo:
( ) ( )
( )
→
→
Si U = ​ a ​ ​ ​ y W = ​ c ​ ​ ​,
b
d
→ → U + W = ​ a+c
​ ​ ​.
b+d
Gráficamente, la suma se
interpreta de la siguiente manera:
→ → →
Es decir, U + W = V
El mismo análisis permite establecer que, si se disponen dos vectores, por ejem→ →
plo U y W como los siguientes:
Hay infinitos pares de vectores que
sumados dan el mismo resultado.
para sumarlos, es posible ubicar
→
el vector U de manera paralela en
→
el extremo de W , como se muestra
en el dibujo, y terminar de construir el paralelogramo, trasladan→
do el vector W hasta el extremo
→
del vector U , de manera paralela:
Terminado el paralelogramo, la
diagonal que nace donde se junta
→ →
U y W será su suma:
196
Anexo. Iniciación en el estudio de vectores.
Problema 3
¿Cómo se podrá encontrar un vector que tenga la misma dirección y el mismo sentido
​ 3 ​ ​pero cuyo módulo sea el doble?
que el vector ​ –5
( )
( )
Si se llama A al vector ​ ​ 3 ​ ​, para que mida el doble que A, aunque no se sepa la magnitud
–5
de A, basta con sumar A con A. Se llega así al punto (6 ; –10), es decir que cada coordenada
se duplicó para obtener un vector con la misma dirección y sentido y el doble en módulo:
Si k es un número real
positivo, para multiplicar el
a​ ​ ​ por k:
vector ​ b
k​ a​ ​.
​ ​ ​ =​ k . ​ a b
kb
( )
En este caso, se ha multiplicado el vector por un número real, multiplicando cada coordenada del vector por dicho número.
Si se pretende conocer las coordenadas de un vector cuyo módulo sea el triple del vector de origen M = (3 ; 2) y extremo N = (4 ; 4); una posibilidad es realizar primero la resta
→
N – M = (1 ; 2) para obtener un vector igual a MN pero con origen en (0 ; 0) y, a este vector
→
3​ ​ ​:
triplicarlo, obteniendo el vector 3 . MN = ​ 6
( )
→
Otra forma consiste en dibujar el vector MN tres veces consecutivas, a partir del punto
→
M. Se llega así al punto de coordenadas P = (6 ; 8). El vector MP también tiene el triple del
→
módulo de MN .
Lo mismo podría haberse hecho eligiendo cualquier otro punto como origen del
vector buscado.
Vale aclarar que solo en el caso en que el vector tenga su origen en el origen de coordenadas se pueden multiplicar sus componentes por un número k para obtener otro vector
cuya magnitud sea k veces la del primero.
Pero como todo vector puede expresarse con origen en (0 ; 0), luego de hacerlo puede multiplicarse por el número correspondiente.
( ) ( )
( )
k​ a​ ​es un vector con la
El vector ​ kb
a​ ​ ​,
misma dirección y sentido que ​ b
pero cuyo módulo es k veces el
a​ ​ ​.
módulo del vector ​ b
( )
( )
→ → →
Dado el vector AB , OA y OB
son los vectores que se inician
en el origen de coordenadas con
extremos en A y B respectivamente.
Como para ir del punto A al B puede
irse de A a O y de O a B, es posible
escribir esta relación como una suma
→ → →
de vectores: AB = AO + OB.
→
→
Pero AO es el vector opuesto a OA ,
→
→
luego AO = – OA .
→
→ → → →
Entonces, AB = – OA + OB = OB – OA
De esta manera se obtiene un vector
→
equivalente a AB pero que se inicia
en el origen de coordenadas.
197
Módulo de un vector
Problema 4
En el siguiente plano se representa, mediante dos vectores, el desplazamiento del
punto A = (3 ; 1) hasta el punto B = (5 ; –2), pasando por C = (3 ; –2):
¿Cuál es la distancia que recorrió el punto A para llegar hasta el punto B?
→
Si el punto A se desplazara según el vector AB, ¿cuánta distancia recorrería?
Si A = (a ; b) y B = (c ; d),
→
el módulo del vector AB
puede determinarse de la siguiente
manera:
_____________
→
AB = ​√​(c – a)​2​+ ​(d – b)​2​ ​
A partir de esta expresión, puede
observarse que el módulo de un
vector será siempre un número
real positivo, por tratarse de
una distancia. Únicamente será
0 cuando coincidan el origen y
extremo del vector.
Para resolver este problema, es necesario determinar las longitudes de diferentes
vectores. A la longitud de un vector se la llama módulo o magnitud del vector.
→
→
→
El módulo del vector AC se escribe |AC | y es |AC | = 3, en tanto que el módulo del vec→
→
tor CB es:CB = 2. Es decir, el punto A recorrió 5 unidades.
→
Para determinar la distancia entre A y B hay que calcular el módulo del vector AB.
¿Cómo hacerlo?
Puede observarse que A, B y C forman un triángulo rectángulo. De esta manera, y
recurriendo al teorema de Pitágoras, se puede plantear lo siguiente:
→ 2 → 2 → 2
​AB​ ​=​CB​ ​+ ​AC​ ​
→   _____ ___
Es decir, ​AB​ ​= √
​ 4 + 9 ​ =√
​ 13 ​ →
¿Qué sucede si primero se busca el vector igual a AB con inicio en el origen y luego se
calcula su magnitud?
Debería obtenerse el mismo resultado porque los vectores son iguales. En este caso, el
→ → →
3​ ​ ​= ​ ​ 5 ​ ​– ​ ​ 2 ​ ​
vector es:
AB = OB – OA = ​ 1
–2
–3
2
Para hallar la magnitud del vector ​ ​ ​ ​también es posible utilizar el teorema de Pitá–3
goras, como muestra el siguiente gráfico:
( )
( )
→ a
Si OA= ​ ​ ​ ​ es un vector
b
con inicio en el origen de
coordenadas, su módulo puede
calcularse como: ______
→
​ ​a2​ ​ + ​b2​ ​ ​ OA= √
198
Anexo. Iniciación en el estudio de vectores.
______
___
→
​ ​22​ ​+ ​32​ ​ ​ AB = √
=√
​ 13 ​ ( ) ( ) ( )
Vectores y Rectas
Problema 5
En un plano de ejes cartesianos se dibuja un cuadrado de 8 cuadraditos por 8 cuadraditos, al que se le efectúan los cortes que se indican en el dibujo:
Con esas mismas piezas se forma, en otro par de ejes cartesianos, un rectángulo, tal
como se muestra en el siguiente dibujo:
El cuadrado está formado por 64 cuadraditos (8 x 8).
El rectángulo está formado por 65 cuadraditos (13 x 5).
¿Por qué el rectángulo tiene un cuadradito de más si no se agregó ninguna pieza?
Hay diferentes maneras de explicar la aparición de un cuadradito. Una de ellas es
recurriendo a los vectores. Es decir, se puede pensar que la Pieza 1, en el cuadrado, es un
→
triángulo rectángulo y que su hipotenusa es un vector. Dicho vector es U = ​ ​ 8 ​ ​.
–3
Por otro lado, en el rectángulo se puede considerar la Pieza 4 en la cual, el lado que
→
limita con la pieza 1 también es un vector igual al vector V = ​ ​ 5 ​ ​.
–2
→ →
Pero para que ambas piezas compartan el lado, los vectores U y V deberían tener la
( )
( )
misma dirección, es decir, pertenecer a la misma recta.
Cada vector está incluido en una recta. La dirección de la hipotenusa de la Pieza 1 es
→
igual a la dirección del vector U = ​ ​ 8 ​ ​. Este vector es parte de la recta que pasa por el
–3
= – __
​ 3 ​ .
origen y el punto (8 ; –3) . La pendiente de dicha recta es m = ______
​ –3 – 0 ​ 8–0
8
→ 2 ​ .
= – ​ __
De la misma manera puede obtenerse la dirección del vector V = ​ ​ 5 ​ ​: m = ______
​ –2 – 0 ​ 5
–2
5–0
( )
La pendiente de la recta que
pasa por los puntos
​y​ ​– y​ ​ ​
​ ​x​2​– x​ ​1​ ​ .
(​x​1​; ​y1​ ​) y (​x2​ ​; ​y2​ ​) es m = _____
1
2
siempre que x​ ​1​≠ x​ ​2​.
( )
La dirección del vector ​ a ​ ​ ​
b
está dada por la pendiente
de la recta que pasa por el origen
de coordenadas y el punto (a ; b), es
b ​ .
decir, ____
​ b – 0 ​ = ​ __
a–0 a
( )
199
→ →
Los vectores U y V tienen direcciones diferentes, luego las piezas 1 y 4 no pueden
compartir el lado.
Lo que ocurre es que al dibujar, o bien al recortar y armar el rectángulo, se comete un
error que no es fácil de percibir a simple vista. Su dibujo ampliado se vería así:
¿Cómo es la ecuación de la recta que incluye a cada uno de los vectores?
Si se analiza cómo se multiplica un vector por un número real k, se comprueba que
el resultado es siempre un vector en la misma recta, cuya magnitud es k veces la magnitud del vector original. Es posible entonces pensar que si un vector se multiplica por un
número real, se obtiene otro vector que tendrá la misma dirección que el original, pero
podrá o no conservar su sentido, dependiendo del valor de k. Si k es positivo, se mantiene
el sentido, mientras que si es negativo, el sentido cambia.
Por lo tanto, una expresión de la forma k​ ​ 5 ​ ​permite obtener todos los vectores que
–2
​ 5 ​ ​. En definitiva, a medida que varía el valor de
tienen la misma dirección que el vector ​ –2
k, se obtienen todos los puntos de la recta que pasa por el origen que determina la dirección
del vector. Por este motivo la expresión k . ​ 5 ​ ​donde k se puede reemplazar por cualquier
–2
valor real, es la ecuación vectorial de la recta que pasa por los puntos (0 ; 0) y (5 ; –2).
( )
( )
( )
( )
( )
→ a
a​ ​ ​
Si V = ​ ​ ​ ​, se dice que k . ​ b
b
es la ecuación vectorial de la
→
recta generada por el vector V .
Cualquier punto de la recta se
puede obtener como extremo de
algún vector que resulta de asignar
un cierto valor real a k.
Esta recta pasa por el origen de
coordenadas y el punto V.
​ ​ ​se llama generador o
El vector ​ a b
director de la recta.
( )
En el ejemplo, los vectores que
resultan de hacer k . ​ ​ 5 ​ ​están en
–2
la recta cuya dirección es igual a
​ 5 ​ ​.
la del vector ​ –2
( )
( )
A partir de la ecuación de la recta surge otra manera de determinar que los dos vecto​ 8 ​ ​pertenece a la recta de dirección ​ ​ 5 ​ ​,
res dados no pertenecen a la misma recta. Si ​ –3
–2
debería existir un número k para el cual se verifique:
.
​ ​ 8 ​ ​= k . ​ ​ 5 ​ ​⇔ ​ ​ 8 ​ ​= ​ ​ k 5 ​ ​ ⇔ k . 5 = 8 y k . (–2) = –3
–3
–2
–3
k . (–2)
3 ​.
Por lo tanto: k = __
​ 8 ​ y k = ​ __
5
2
( )
( )
( ) ( )
( ( )
)
8 ​≠ __
​ 3 ​ , ningún valor de k verifica las dos condiciones. Esto quiere decir que
Pero como ​ __
→5→2
los vectores U y V no tienen la misma dirección, es decir, pertenecen a diferentes rectas.
200
Anexo. Iniciación en el estudio de vectores.
Problema 6
¿Cómo se puede obtener la ecuación de todos los puntos de la recta que tiene por
→
dirección el vector AB donde A = (1 ; 2) y B = (5 ; 1)?
Para responder a esta cuestión, en primer lugar hay que determinar la dirección del
→ → →
→ 5
1​ ​ ​= ​ vector AB, AB = OB – OA = ​ ​ ​ ​– ​ ​4 ​ ​.
1
–1
2
( ) ( ) ( )
( )
→
Por lo tanto, la expresión k . AB = k . ​ ​4 ​ ​es la ecuación vectorial de una recta gene–1
→
→
rada por AB. Tiene la misma dirección que el vector AB pero pasa por (0 ; 0), tal como se
muestra en el siguiente gráfico:
→
Para conseguir que la recta incluya al vector AB, hay que desplazarla. Esto se logra,
→
por ejemplo, sumando el vector ​ 5​ ​ ​a cada vector de la recta k . AB. Es decir, los puntos
1
(x ; y) de la recta cumplen que:
(x ; y) = k . (4 ; –1) + (5 ; 1)
( )
( )
Desde aquí se toma en forma indistinta el vector ​ a​ ​ ​con origen en (0 ; 0) o el punto (a ; b).
b
Por lo tanto, se desplaza la recta para que pase por A o por B; en este caso se ha ele→
gido el vector OB. Si pasa por B también pasará por A debido a que la dirección de la recta
→
coincide con la dirección del vector AB.
En este caso la ecuación obtenida es la ecuación vectorial de la recta que pasa por A y B.
→
Por lo tanto, dado cualquier vector AB en el plano, es posible encontrar la condición que
→
cumplen los puntos (x ; y) de la recta que contiene a AB:
(x ; y) = k . (B – A) + B con k ∊ ¡
La ecuación vectorial de la
recta que pasa por los puntos
A y B tiene la forma k . (B – A) + B.
B – A es el vector que genera la recta,
es decir, el que le da la dirección, y B
un punto por donde pasa.
201
→
La recta de ecuación y = 0 puede pensarse como la recta generada por el vector I = (1 ; 0).
Del mismo modo, la recta x = 0 puede ser identificada con la ecuación vectorial de la recta
→
generada por el vector J = (0 ; 1).
De esta manera:
Desde aquí se tomará en
​ ​ ​
forma indistinta el vector ​ a b
con origen en (0 ; 0) o el punto (a ; b).
( )
α . (1 ; 0) con α ∊ ¡
representa el eje de las x.
β . (0 ; 1) con β ∊ ¡
representa el eje de las y.
A partir de esto, es posible determinar que, cualquier punto del plano (pensado como un
vector con comienzo en el origen de coordenadas) puede ser obtenido como una combinación de estos dos vectores.
Por ejemplo, para expresar al vector como (3 ; –7) = α . (1 ; 0) + β (0 ; 1) basta con considerar α = 3 y β = –7, tal como se muestra en el siguiente dibujo:
Cualquier vector del plano
(a ; b) puede expresarse
como
→
→
a.I +b. J ,
→
→
donde I es el vector (1 ; 0) y J es el
vector (0 ; 1).
Es decir, todos los vectores del plano con origen en el punto (0 ; 0) pueden obtenerse
→ →
a partir de los vectores I y J .
( )
–2
1. Hallen un vector que sea paralelo a ​ ​ ​ ​ y cuyo módulo sea 1.
5
¿Cuántas soluciones hay?
→
→ –3
→ →
2. Si OP = ​ ​ 4 ​ ​ y OQ = ​ ​ ​ ​, encuentren PQ y QP.
–1
1
( )
( )
→
→
→
–3
3. Si OP = ​( 2​ ​ )​ y PQ = (​ ​ ​ )​, hallen OQ .
0
6
( )
2,5
4. Determinen si el vector ​ ​ ​ ​pertenece a la recta de ecuación
1,5
(x ; y) = (3 ; –1) + λ . (–1 ; 5), donde λ es un número real. Justifiquen.
a. (x ; y) = k . (–2 ; –3) + (2 ; 1)
b. (x ; y ) = t . (8 ; –12) + (1 ; 1)
con k ∊ ¡
con t ∊ ¡
con h ∊ ¡
2 ​ x – 18
d. y = 1,5x + 15
e. y = – ​ __
3
8. Encuentren la ecuación de una recta paralela y una perpendicular a
la recta (x ; y) = (4 ; –2) + k . (1 ; –5) con k un número real.
c. (x ; y) = h . (–4 ; 6) 9. Determinen si los siguientes puntos pertenecen a la recta
(x ; y) = k . (–2 ; 5) + (1 ; 1) con k ∊ ¡. Justifiquen.
5. Hallen el vector correspondiente al punto de intersección entre la
recta de ecuación (x ; y) = (0,5 ; 0) + k . (1,5 ; 1) y la recta de ecuación
a. (–2 ; 5)
b. (3 ; –4)
(x ; y) = (0 ; 3) + t . (1 ; –1), donde k y t son números reales.
k ∊ ¡ , pasa por el origen de coordenadas.
c. (0 ; 0)
d. (–3 ; –9)
10. Determinen si la recta de ecuación (x ; y) = k (–6 ; __
​ 5 ​) + (18 ; –5) con
3
6. Determinen la ecuación vectorial y explícita de la recta que pasa por
11. Encuentren el punto de intersección entre la recta de ecuación
los puntos (–3 ; 4) y (2 ; –2).
(x ; y) = k (4 ; –3) con k ∊ ¡ y la recta perpendicular que pasa por el
7. Decidan cuáles de las siguientes rectas son paralelas o
punto (3 ; –2).
perpendiculares:
202
Anexo. Iniciación en el estudio de vectores.
Relaciones entre la ecuación vectorial y la ecuación
explícita de la recta
Problema 7
Si la ecuación vectorial de una recta es: (x ; y) = k . (–2 ; 5) + (1 ; 4), ¿cuál es la ecuación explícita de esa misma recta?
La ecuación explícita tendrá la siguiente forma: y = m . x + b.
En primer lugar, la pendiente deberá ser tal que la dirección de la recta que se busca sea
la misma que la que genera el vector (–2 ; 5). Por lo tanto, dicha pendiente podría determinarse a partir de saber que este vector tiene origen en (0 ; 0) y extremo en (–2 ; 5):
Por lo tanto la pendiente es:
​ = – __
​ 5 ​ m = _______
​ 0 – 5 2
0 – (–2)
Para hallar la ordenada al origen puede plantearse lo siguiente.
Ecuación explícita de la recta.
Se reemplaza por el punto (1 ; 4) que está en esta recta.
Se opera.
La ecuación de la recta es entonces:
5 ​x + b
y = – ​ __
2
5 ​ . 1 + b
4 = – ​ __
2
13
___
b = ​ ​ 2
5 ​x + ___
y = – ​ __
​ 13 ​ 2
2
Este problema muestra, una vez más, que la pendiente se obtiene mediante el cociente entre la segunda coordenada del vector dirección y su primera coordenada.
Problema 8
Encontrar la ecuación de una recta perpendicular a la recta cuya ecuación vectorial
es (x ; y) = k . (–3 ; 1).
Una posibilidad es transformar esta ecuación en la ecuación explícita y recurrir a las
relaciones entre las pendientes de dos rectas perpendiculares.
Otra posibilidad es intentar encontrar algún vector perpendicular al vector director de
la recta conocida y usarlo como director de la recta que se necesita encontrar:
203
Un vector que es perpendicular a la
recta podría ser el que está dibuja→
do: V = (1 ; 3).
Producto escalar entre dos vectores
→ →
¿Cómo es posible estar seguros de que dos vectores V y W son perpendiculares?
→ →
Para saber si dos vectores V y W son perpendiculares, pueden analizarse los ángulos
→
→
que forma el vector V y cualquier vector de la recta que tiene por dirección a W . Por ejem→ →
1​ ​ ​determina un ángulo con el eje de las ordenadas
plo, si se toma W = ​ ​ 3 ​ ​, el vector V = ​ –1
3
→
que es igual al ángulo que determina el vector W con el eje de las abscisas, α. Esto sucede
porque los triángulos que quedan formados son iguales.
( )
4 Si a, b, t y k son números
reales no nulos, los
siguientes pares de vectores son
siempre perpendiculares entre sí:
❚ (a ; b), (b ; –a)
❚ (a ; b), k . (b ; –a)
❚ t . (a ; b), (b ; –a)
❚ t . (a ; b), k . (b ; –a)
( )
Como los triángulos son rectángulos, el ángulo que determina el
→
vector V con el eje x mide 90º – α;
por lo tanto, el ángulo entre los
dos vectores es 90º– α + α = 90º.
Esta explicación es cierta para cualquier par de vectores cuyas coordenadas sean de la forma (b ; a)
y (a ; –b).
→ →
Es interesante notar que como los vectores V y W son perpendiculares, el producto de
sus pendientes es –1 y además se verifica:
Si (a ; b) y (c ; d) son dos
vectores, se define el
producto escalar entre ellos como:
(a ; b) . (c ; d) = a . c + b . d
El producto escalar de un
vector por sí mismo es el
cuadrado de su módulo:
→ →
→ 2
OA . OA = ​OA​ ​
204
3 ​. ___
​ __
​ 3 ​= –1 . ___
​ –1 ​ = –1 ⇔ __
​ 3 ​ ⇔ 3 . (–1) = (– 1) . 3
1 3
1
–1
Por lo tanto 3(–1) + 3 . 1 = 0
Es decir que, si dos vectores son perpendiculares, la suma del producto de las primeras
coordenadas de cada vector y el producto de las segundas coordenadas es 0. Esta operación entre vectores se denomina producto escalar.
¿Qué sucede si se calcula el producto escalar de un vector por sí mismo?
→
Si se considera un vector cualquiera OA = (a ; b), resulta que:
→ →
→ 2
2​+ ​b​
2​= ​OA​ ​
OA . OA = a . a + b . b = ​a​
Anexo. Iniciación en el estudio de vectores.
Geometría y vectores
A partir de los siguientes problemas se intentará demostrar algunas propiedades
geométricas usando vectores.
Problema 9
___
___
___
Y
En el ABC D se verifica que ​BD​ es perpendicular a ​AC​ y que O es el punto medio de ​BD​ y
___
Y
de ​AC​ . ¿Qué tipo de cuadrilátero es ABC D?
Los vectores son una herramienta útil para analizar la situación planteada. Si se
considera el punto O como origen, entonces se tienen diferentes relaciones entre
___
___
→
→ →
→
​ y de AC​
vectores: OD = – OB y OA = – OC. Como 0 es el punto medio de BD​
​ los vectores
→ →
→ →
OB y OD tienen la misma magnitud, lo mismo que los vectores OA y OC.
Además, como los cuatro triángulos que quedan determinados son rectángulos, es
posible aplicar en ellos el teorema de Pitágoras con el objetivo de hallar la medida de
→
→
cada una de las hipotenusas. Si se llama a al módulo de OB y b al módulo de OA, se tiene:
______
→
→
→
→
AB = BC = CD = AD = √
​ ​a2​ ​+ b​ 2​ ​ ​ Y
Resulta entonces que los cuatro lados del ABC D tienen la misma medida, lo cual impliY
ca que ABC D es un rombo.
Y
Si además las diagonales de ABC D fueran iguales, los cuatro triángulos serían isósceles rectángulos. Los otros dos ángulos medirían 45º cada uno, por lo tanto:
^
^
^
^
^
^
^
^
BC O = OC D = CD O = OD A = OA B =AB O = OA D = OB C = 45º, de donde resulta que los cuatro
ángulos del cuadrilátero medirán, entonces, 90º, por estar formados por dos ángulos de
45°. Es decir, si las diagonales midieran lo mismo el rombo sería un cuadrado.
Un cuadrilátero
cuyas diagonales son
perpendiculares y se cortan en el
punto medio es un rombo.
Esta es una propiedad que ya se ha trabajado en Geometría: “Si en un cuadrilátero sus
diagonales son perpendiculares y se cortan en el punto medio, el cuadrilátero es un rombo”
La otra propiedad es: “si en un rombo las diagonales son iguales, el cuadrilátero es un
cuadrado”.
Estas propiedades se han demostrado aquí, utilizando como herramienta los vectores. Como
ya se ha dicho en otras oportunidades, no hay una única manera de demostrar propiedades en
Matemática. Lo importante es elegir la que uno considere más adecuada o más económica.
Un rombo cuyas diagonales
son iguales es un cuadrado.
205
Problema 10
Se considera un cuadrilátero cualquiera ABCD. Si los puntos medios de sus lados son
M, N, Q y P respectivamente, ¿qué figura determinan MNQP?
Lo primero que debe tenerse en
cuenta es que el cuadrilatero ABCD
no tiene por qué ser alguno en particular, por lo cual es posible dibujar
uno cualquiera, sin ninguna propiedad específica. En él se marcan los
puntos medios de sus lados.
Cada uno de los vértices del cuadrilatero ABCD determina un vector con origen en 0:
→ → → → → →
→ →
OA = a , OB = b , OC = c y OD = d .
A partir de ellos puede expresarse, como operaciones ente estos vectores, cada uno de
los lados del cuadrilátero dado y del que se forma a partir de los puntos medios.
→ → →
→
AB = AO + OB = – a +
→ → →
→
CD = CO + OD = – c +
→
b
→
d
→ → →
→ →
BC = BO + OC = – b + c
→ → →
→ →
AD = AO + OD = – a + d
De la misma manera se obtiene:
→ → → 1 → __
→ 1 →
→
→ → → → 1 → → __
→
MN = MB + BN __
​ ​ AB + ​ 1 ​ BC = ​ __
​( AB + BC ) = __
​ 1 ​ (– a + b – b + c ) = __
​ ​ (–a + c ) = ​ 1 ​ AC
2
2
2
2
2
2
→ → → 1 → __
→ 1 → → → → __
→ → 1 →
NQ = NC + CQ __
​ ​ BC + ​ 1 ​ CD = __
​ ​ (– b + c – c + d ) = ​ 1 ​ (–b + d ) = __
​ ​ BD
2
2
2
2
2
→ → → __
→ __
→ __
→ → → → __
→ → __
→
1
1
1
1
QP = QD + DP ​ ​ CD + ​ ​ DA = ​ ​ (– c + d – d + a ) = ​ ​ (–c + a ) = ​ 1 ​ CA
2
2
2
2
2
→ →
→ 1 → __
→ 1 → → → → __
→ → 1 →
PM = PA + AM __
​ ​ DA + ​ 1 ​ AB = __
​ ​ (– d + a – a + b ) = ​ 1 ​ (–d + b ) = __
​ ​ DB
2
2
2
2
2
→ →
A partir de los resultados anteriores se puede observar que MN y QP son paralelos entre
sí por ser un múltiplo del mismo vector (solo cambian sus direcciones) y tienen además la
1 ​ .
misma magnitud porque en ambos casos se multiplica al mismo vector por ​ __
2
→ →
De la misma manera, resulta que NQ y PM son paralelos y de igual módulo.
Luego, el cuadrilátero MNQP es un
paralelogramo cuyos lados miden
la mitad de cada una de las diagonales del cuadrilátero original.
206
Anexo. Iniciación en el estudio de vectores.
Problema 11
Si en un triángulo ABC se marcan los puntos medios de cada lado, M, N y P y se los
une, ¿cuál es la relación entre ambos triángulos?
V
Si se analiza el problema anterior y solo se mira el AB C.
Problema anterior
Problema actual
→
El vector MN que une los puntos medios de los lados AB y BC es paralelo al tercer lado,
AC, y su magnitud es la mitad del mismo.
El segmento MN recibe el nombre de base media del triángulo.
→
→
→ →
→
Además, MN es paralelo a CA y su magnitud es la mitad de CA, NP es paralelo a AB y su
→ →
→
→
magnitud es la mitad de AB y MP es paralelo a BC y su magnitud es la mitad de BC.
V
Resulta que las medidas de los lados del MNP son proporcionales a las medidas de los del
V
V
V
AB C, por lo cual resulta que el MN P es semejante al AB C y la constante de proporcionalidad
es 2 o __
​ 1 ​, según de cuál de los dos triángulos se parta.
2
En cualquier triángulo, la
base media es paralela a la
base y mide la mitad de la medida
de dicha base. Cada triángulo tiene
tres bases medias, una por cada
lado.
Problema 12
Dada una circunferencia de cen___
tro O; si ​AB​ es un diámetro y C un
punto cualquiera de la misma, ¿es
^
cierto que el ángulo AC B es recto?
Los vectores permitirán decidir si el ángulo es recto o no, a través del producto escalar.
→ →
En este caso, habrá que calcular el producto escalar entre los vectores CA y CB.
→ →
→ →
Para ello, es posible suponer que el vector OA = a y el vector OC = c , además como ​
___
→
→
AB​ es un diámetro OB = – a . A partir de ellos será posible hallar una expresión para los
→ →
vectores CA y CB:
→ → →
→ →
→ → →
→ →
CA = CO + OA = – c + a y CB = CO + OB = – c – a
Entonces,
→ →
→ →
→ → → → → → → → → → → → → → → 2 → 2
CA . CB = (– c + a ) . (– c – a ) = c . c + c . a – a . c – a . a = c . c – a . a = ​c ​ ​– ​a ​
→ →
→ →
Como a y c tienen igual magnitud por ser radios de la misma circunferencia, CA . CB = 0, lo
→ →
que informa que CA y CB son perpendiculares, es decir que forman un ángulo de 90º.
El producto escalar entre dos
vectores es:
❚ distributivo respecto de la suma
→ →→ →
y la resta, es decir si a , b , c y d son
vectores, se verifica que:
→ → → → → → →
b . (c + d ) = b . c + b . d
→ → → →→ → →
a . (c – d ) = a . c – a . d
❚ conmutativo
→ → → →
a .b =b .a
207
Problema 13
Una mediana de un
triángulo es un segmento
que une un vértice con el punto
medio del lado opuesto a él.
Cada triángulo tiene tres medianas,
una por cada lado.
¿Qué puede decirse del punto
donde se cortan las medianas
de un triángulo?
→ → → →
Si se llama a los vectores AB = a y AC = b , los demás vectores podrán escribirse en
función de ellos. Es importante tener en cuenta que N, M y Q son los puntos medios de los
lados BC, AB y AC, respectivamente.
Por ejemplo:
→ → →
→ →
BC = BA + AC = – a + b
→ → 1 → → __
→ → 1 → __
→
​ ​a + ​ 1 ​ b
AN = AC + ​ __
​CB = b + ​ 1 ​( a – b ) = __
2
2
2
2
→ → →
→ 1→
​ ​b
BQ = BA + AQ = – a + __
2
→ →
→
→ __
→
CM = CA + AM = – b + ​ 1 ​ a
2
→
→
Debido a que BA = –AC
→
→
Porque CB = – BC
→ 1 →
Dado que AQ = ​ __
​AC
2
→ __
→
1
Pues AM = ​ ​AB
2
→
Como el punto P está en la misma recta que contiene a cada uno de los vectores, AP tiene
→ →
→ →
→
que ser un múltiplo de AN , BP un múltiplo de BQ y CP un múltiplo de CM, entonces resulta que:
→
→
→
1 ​ a→+ __
​ 1 ​ b ) con k algún número real
AP = k . AN = k . (​ __
2
2
→
→
→
→
​ 1 ​ b )
con h algún número real
BP = h . BQ = h . (– a + __
2
→
→
→
→
1
​ ​ a )
con t algún número real
CP = t . CM = t . (– b + __
2
A partir del gráfico pueden encontrarse varias relaciones entre vectores:
→ → →
BC = BP – CP
→ →
→ 1→
→ 1→
​ ​ a )
– a + b = h . (– a + __
​ ​b ) – t . (– b + __
2
2
→ →
→ 1 . → . → __
→
– a + b = – h . a + __
​ ​h b + t b – ​ 1 ​ t . a
2
2
→ →
→ 1
→
– a + b = (– h – __
​ 1 ​t) . a + (​ __
​h + t) . b
2
2
→
→
Porque PC = – CP
Se reemplaza con las relaciones previas.
Se aplica la propiedad distributiva.
Se agrupa.
→ →
Para que se cumpla la última igualdad, los coeficientes de a y b deben ser los mismos, luego
 – 1 = – h – __
​ 1 ​ t

2

1
__

​
1 = ​ h + t
2

208
Anexo. Iniciación en el estudio de vectores.
Si se despeja t en la segunda ecuación queda:
t = 1 – __
​ 1 ​h
2
Se reemplaza en la primera ecuación y se obtiene:
1 ​ h)
​ 1 ​(1 – ​ __
–1 = –h – __
2
2
3 ​ h ⇔ h = __
1 ​ = – ​ __
–1 = –h – __
​ 1 ​h ⇔ – ​ __
​ 1 ​+ __
​ 2 ​ 2 4
2
4
3
Si se reemplaza el valor de h en cualquiera de las ecuaciones, se obtiene que t = __
​ 2 ​.
3
Al resolver el sistema de ecuaciones se obtiene, entonces, que h = __
​ 2 ​ y t = __
​ 2 ​ .
3
3
Esto significa que:
→
→ 2. →
CP = k . CM = ​ __
​ CM
3
→
→ 2. →
BP = h . BQ = ​ __
​ BQ
3
→
→
Las dos últimas igualdades indican que CP está sobre la misma recta que CM y su mag→
2 ​ de la de CM
2 ​ de la mediana de AB desde C. De la mis, luego, el punto P está a ​ __
nitud es ​ __
3 →
→3
→
2 ​de la de BQ
ma manera, BP está sobre la misma recta que BQ y su magnitud es ​ __
, luego, el
3
2
__
​
de
la
mediana
de
AC
desde
B.
punto P está a ​ 3
→ → →
A partir de la igualdad AP + PC = AC se obtiene que:
→ → →
AP + PC = AC
→
→ 1→ →
1 ​a→+ __
​ 1 ​ b ) – t . (– b + __
​ ​ a ) = b
k . (​ __
2
2
2
→ __
→ __
→ __
→ →
1
1
2
__
.
.
k (​ ​a + ​ ​ b ) – ​ ​ (– b + ​ 1 ​ a ) = b
2
2
3
2
→ 1 → __
→ 1→ →
__
​ ​k b + ​ 2 ​b – __
​ ​ a = b
​ 1 ​k a + __
2
2
3
3
→
→
→
→
1
1
1
2
__
__
__
__
(​ ​k – ​ ​) a + (​ ​k + ​ ​) b = 0 . a + 1 . b
2
3
2
3
Se plantea la igualdad.
→ →
Se reemplazan por las relaciones con a y b .
Se reesmplaza t por __
​ 2 ​.
3
Se aplica la propiedad distributiva.
Se agrupa convenientemente.
Se obtiene el sistema de dos ecuaciones con una incógnita:
1 ​k – __
 __
​ ​ 1 ​ = 0
3
 2

1 ​k + __
 __
​ ​ 2 ​ = 1
3
 2
Al despejar k de ambas ecuaciones se obtiene: k = __
​ 2 ​.
3
___
→
→
2 ​de la medida de la mediana de ​BC​ , desde A.
Por lo tanto, como AP = k . AN, P está a ​ __
3
En conclusión, el punto de intersección de las tres medianas de un triángulo se
encuentra a __
​ 2 ​ de la distancia de la mediana, desde cada vértice.
3
209
Problema 14
X
En el ABC D, M y N son los puntos medios de los lados BC y CD respectivamente.
¿A qué distancia se encuentra el punto P de A y de M?
→ → → →
→
Se toma AB = a y AD = b , hay más de una manera de hallar el vector AP:
→
→
AP = k . AN para algún valor de k.
→ → → →
AP = AB + BM + MP
porque P es un punto de la recta AN.
Como suma de vectores.
Las dos escrituras anteriores representan el mismo vector, por lo cual deben ser equi→ →
valentes. El objetivo es entonces expresar cada una de ellas en función de a y b , los vectores conocidos, para buscar relaciones.
→
→
AP = k . AN
→
→ →
AP = k . (AD + DN)
→
→ 1. →
​ ​ DC)
AP = k . (b + __
2
→
→
→
__
AP = k . (b +​ 1 ​ a )
2
Con k ∊ ¡.
→ → →
Se reemplaza AN = AD + DN.
→ → 1. →
Como N es el punto medio de CD, DN = ​ __
​ DC.
2
→ →
Porque DC = a dado que ABCD es un rectángulo.
→
De manera semejante se puede desarrollar la segunda manera de expresar al vector AP:
→ → → →
AP = AB + BM + MP
→ → 1→
→
​ ​BC + t . MD
AP = a + __
2
→ → 1→ . → →
​ ​b + t (MC + CD)
AP = a + __
2
→ → __
→
→
1
1 ​ →
AP = a + ​ ​b + t . (​ __
b–a)
2
2
→ → 1 → __
→ →
​ ​b + ​ 1 ​t b – t a
AP = a + __
2
2
→
→ 1 __
→
AP = (1 – t) . a + ​ __
​ ​+ ​ 1 ​t ​b
2 2
( )
Se plantea la igualdad.
→
→ →
→
1 ​ BC
Se reemplaza BM por ​ __
y MP por t : MD porque M es el
→ 2
punto medio de BC y P está en la recta MD.
→
→ →
Se descompone MD en MC + CD.
→
→
→
→
CD = –DC porque se reemplaza CD que es opuesto a DC.
Se aplica la propiedad distributiva.
→
→
Se agrupa los términos que tienen a y los que tienen b .
De la última expresión obtenida en cada cuadro se puede plantear la siguiente igualdad:
210
Anexo. Iniciación en el estudio de vectores.
→ 1→
→ 1 __
→
k . (b + __
​ + ​ 1 ​ . t) . b
​ ​ a ) = (1 – t) . a + (​ __
2
2 2
Si se aplica la propiedad distributiva:
→
1 ​k . a→ + k . b→ = (1 – t) . a→+ (​ __
1 ​ + __
​ 1 ​ t) . b
​ __
2
2 2
→ →
Para que las expresiones anteriores sean iguales, los coeficientes de a y b deben ser
los mismos en ambos miembros, a partir de este hecho surgen dos igualdades:
 __
1
​  2 ​k = 1 – t


1 __
1
__
 k = ​ 2 ​ + ​ 2 ​ t
La segunda ecuación muestra una relación entre k y t, que puede reemplazarse en la
primera ecuación:
( )
1 ​.​ __
​ 1 ​ t ​= 1 – t
​ __
​ 1 ​ + __
2 2 2
1 ​+ __
​ 1 ​t = 1 – t
​ __
4 4
1 ​t + t = 1 – __
​ __
​ 1 ​ 4
4
5
3
__
__
​
​
​ t = ​ 4
4
t = __
​ 3 ​
5
A partir del valor de t se puede hallar el de k:
​ 4 ​ ​ 1 ​ . __
k = __
​ 1 ​ + __
​ 3 ​= __
2 2 5 5
Los valores de k y t eran números tales que:
→
→ →
→
AP = k . AN y MP = t . MD
→ __
→
→
→
​ 3 ​. MD.
Luego, AP = ​ 4 ​ . AN y MP = __
5
5
A partir de las dos igualdades anteriores puede decirse que:
→
4 ​de la medida de AN
1 ​
desde A y a ​ __
❚ P pertenece al segmento AN y se encuentra a ​ __
5
5
desde N.
→
3 ​de la medida de MD
2 ​
desde M y a ​ __
❚ P pertenece al segmento MD y se encuentra a ​ __
5
5
desde D.
Estas afirmaciones son válidas para cualquier rectángulo construido según las instrucciones del enunciado. ¿A qué se debe esta afirmación?
En la resolución de este problema no se usó ningún hecho particular del dibujo dado.
Solo se han tenido en cuenta las relaciones dadas en el enunciado. No se ha tomado ninguna medida; por lo tanto, el resultado es válido para cualquier rectángulo que verifique
las condiciones dadas por el problema.
211
ACTIVIDADES DE INTEGRACIÓN
( )
( )
→ –5 → 8
→
13. Si OP = ​( ​ ​ )​y PQ = ​( ​ ​ )​, hallen el vector OQ.
1
2
→ –2
→
→ →
12. Si OP = ​ ​ ​ ​ y OQ = ​ 6​ ​ ​, hallen los vectores PQ y QP.
5
5
→
→
→ →
→
→
14. Si OA = a . I + b . J y OB = b . I + a . J :
→ →
a. Demuestren que los vectores OA y OB tienen la misma magnitud.
→ →
b. Si OA y OB son dos lados consecutivos de un rombo, hallen los
(x ; y) = (5 ; –1) + k . (1 ; 5)
→ →
→ →
(x ; y) = – I + 3 J + t . (–10 I + 2 J )
son perpendiculares y hallen su punto de intersección.
26. Hallen un vector de magnitud 1 con la misma dirección que el
→ →
vector –2 I + J .
vectores que representan a las diagonales.
→ → → →
15. Si ABC es un triángulo donde AB = a , AC = b y D es el punto medio
→ →
→
del lado BC, demuestren que AB + AC = 2 . AD .
27. Dados los puntos A = (1 ; 11) , B = (2 ; 8), C = (–1 ; 7), D = (–2 ; 8) y
E = (–4 ; 6). Las rectas AB y DC se intersecan en el punto F.
→
→ → →
→ →
16. Si OA = 2 I + 3J y OB = – 4 I + 2 J , hallen el vector del punto P que
→ 2→
divide al segmento AB de manera tal que AP = ​ __
​AB.
7
17. Demuestren que el vector (0 ; 11) pertenece a la recta de
ecuación (x ; y) = (–2 ; 5) + k . (1 ; 3), con k un número real.
18. ¿Se cortan las rectas cuyas ecuaciones son:
→ →
→ →
(x ; y) = 3 I – 4 J + k . (– I + 2 J )
→ → . → →
(x ; y) = –3 I + 2 J + t (2 I – 3 J )?
→
→
a. Determinen si FD es perpendicular a AE.
En caso afirmativo, indiquen en qué punto o puntos se cortan.
c. Expliquen, usando los conceptos de rectas, la decisión.
→ →
19. Hallen la ecuación vectorial de la recta que pasa por el vector –2 I + 5 J
→ → . → →
y es perpendicular a la recta de ecuación (x ; y) = 2 I – J + k (– I + 3 J ).
28. Las diagonales AC y BD de un cuadrilátero se cortan en su punto
→
→
medio. Si AC = (3 ; 2) y BD = (2 ; –3), determinen de qué tipo de
b. Expliquen, con vectores, la decisión.
cuadrilátero se trata, sin graficarlo.
20. Hallen la distancia del punto A = (–2 ; 5) a la recta de ecuación
(x ; y) = (1 ; –1) + k . (1 ; 2).
___
___
29. En el siguiente dibujo PQ​
​ es paralelo a ​BC​ .
21. Si el vector (a ; 6) pertenece a la recta de ecuación
(x ; y) = (2 ; 5) + k . (–1 ; 2), hallen el valor de a.
22. Hallen la ecuación de la recta paralela a
→ →
→ →
(x ; y) = 4 I + 2 J + k . (3 I + 2 J ) que pasa por el punto (–2 ; 6).
__
23. Hallen los vectores de magnitud 5 ​√5 ​ que tienen la misma
dirección que la recta (x ; y) = (4 ; 3) + k . (2 ; 4).
24. Hallen dos vectores de magnitud 5 perpendiculares a la recta de
ecuación (x ; y) = (1 ; –1) + k . (3 ; –3).
V
Demuestren que los lados del AP Q están en la misma proporción
V
respecto de los lados del AB C.
→ → → → → → →
30. Consideren los vectores OA = a , OB = b y OC = 3b – 2a .
Demuestren que los puntos A, B y C están alineados.
25. Demuestren que las rectas de ecuación
212
Anexo. Iniciación en el estudio de vectores.
AUTOEVALUACIÓN
En cada caso, marquen la o las respuestas correctas.
→ → → →
1. Si AB = a y CD = 3a , entonces,
a
→
→
AB es paralelo a CD.
b
→ →
AB = CD.
c
→
→
AB mide el triple que CD.
d
→
→
CD mide el triple que AB .
c
→ →
b
3 a + 6 b a
Si el vector (3 ; 2) es diagonal de un rectángulo de base 3 y
altura 2, entonces el vector (6 ; 4) es diagonal de un rectángulo de base 6 y altura 4.
b
El vector (3 ; 2) es perpendicular al vector (– 3 ; –2)
→ →
2. Un vector paralelo al vector a + 2b es:
a
5. Marquen la o las afirmaciones que consideren correctas:
→
3a
__ →
___ →
1 ​ a→ + b→ ​
d
√3 ​ a + √
​ 12 ​ b
​ __
2
valores absolutos en sus coordenadas pero una de ellas está cambiada de signo.
d
Si un vector tiene módulo 3 y otro tiene módulo 4 y son perpendiculares, entonces la suma de esos vectores tendrá módulo 5.
___
entonces dos vectores que tienen el mismo módulo son:
pasa por los puntos (1 ; 1) y (3 ; 5) es :
a
b
c
Dos vectores son perpendiculares si tienen los mismos 6. Dados los vectores A = (3 ; 1) ; B = (0 ; –​√10 ​ ) y C = (–1 ; –3),
3. La expresión que representa una ecuación vectorial de la recta que
c
(x ; y) = k (1 ; 2) + (3 ; 5)
a
A y C
b
c
B y (A + C – B) d
(B + C) y A
(x ; y) = k (2 ; 4) + (1 ; 1)
7. Una recta perpendicular al vector con origen en A = (3 ; –7) y
​ 15 ​ ; – ___
​ 21 ​ ​ es:
extremo en B = ​ ___
2
2
( (x ; y) = k (3 ; 5) + (1 ; 1)
)
a
k (3 ; –7) b
4. El gráfico que corresponde a la recta de ecuación
c
(x ; y) = k (1 ; –2) + (5 ; –1) es:
a
k ​ – ___
​ 21 ​ ; ___
​ 15 ​ ​ d
2 2
e
Ninguna de las anteriores.
d
ByC
Ninguna de las anteriores.
b
( )
k (7 ; –3)
( )
7 ​ ​+ (3 ; –7)
k ​ __
​ 9 ​; – ​ __
2 2
8. Las rectas de ecuaciones:
(x ; y ) = (3 ; 5) + k (–1 ; 2) con k ∊ ¡ y (x ; y) = (1 ; –1) + t ( 0,5 ; –6) con h ∊ ¡ ,
se cortan en el punto:
a
c
d
Ninguno de los anteriores.
c
(0 ; 0) b
(11 ; 0)
d
(0 ; 11)
(11 ; 11)
e
Ninguno de los anteriores.
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