GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 ESPACIAL Y VARIACIONAL Geometría Analítica La línea recta Secciones cónicas La circunferencia Modelación y Comunicación Identifico en forma visual, gráfica y algebraica algunas propiedades de las curvas que se observan en los bordes obtenidos por cortes longitudinales, diagonales y transversales en un cilindro y en un cono Razonamiento y argumentación Reconozco y describo curvas y o lugares geométricos Planteamiento y resolución de problemas Calculo y desarrollo ejercicios que tienen que ver con la teoria de la circunferencia La recta, o línea recta, en geometría, es el ente ideal que sólo posee una dimensión y contiene infinitos puntos, se puede representar como un vector; está compuesta de infinitos segmentos. El segmento es el fragmento mas corto de una linea que une dos puntos. La recta también se describe como la sucesión continua e indefinida de puntos en una sola dimensión, es decir, sin mostrar ni principio ni fin. También existe la recta numérica que es de las mismas características pero esta representando el orden de los numero. Lee mas en : La Recta, La Línea Recta, rectas, problemas resueltos - Wikimatematica.org wikimatematica.org Follow us: @wikimatematica on Twitter | wikimatematica on Facebook http://www.wikimatematica.org/index.php?title=La_recta UNA LINEA RECTA Analíticamente, es una ecuación lineal o de primer grado en dos variables. Recíprocamente, la representación gráfica del lugar geométrico cuya ecuación sea de primer grado en dos variables es una recta. Una recta queda determinada completamente si se conocen dos condiciones, por ejemplo, dos de sus puntos, un punto y su dirección (pendiente o coeficiente angular), etc. La pendiente de una recta corresponde al cambio en Y dividido el cambio en X la cual corresponde a la ecuación: . Cuando la recta se inclina hacia arriba de izquierda a derecha, se dice que esta recta tiene pendiente positiva. Cuando la recta se inclina hacia abajo de izquierda a derecha , se dice que esta recta tiene pendiente negativa. Cuando la recta es horizontal , la pendiente de la recta es 0. Cuando la recta es vertical, la pendiente de la recta no esta definida. GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Características de la Recta La recta se prolonga al infinito en ambos sentidos. La distancia más corta entre dos puntos está en una línea recta, en la geometría euclidiana. La recta es un conjunto de puntos situados a lo largo de la intersección de dos planos. Ecuaciones de la Recta Tomados dos puntos de una recta, la pendiente m es siempre constante. Se calcula mediante la ecuación: Ecuación General de la Recta Ecuación de la Recta (vertical) Ecuación de la Recta (horizontal) Ecuación de la Recta (punto-pendiente) Se puede obtener la ecuación de la recta a partir de la fórmula de la pendiente. Esta forma de obtener la ecuación de una recta se suele utilizar cuando se conocen su pendiente y las coordenadas de uno de sus puntos, o cuando se conocen sólo los dos puntos, por lo que también se le llama ecuación de la recta conocidos dos puntos, y se le debe a Jean Baptiste Biot. La pendiente m es la tangente de la recta con el eje de abscisas X. Ejemplo Hallar la ecuación general de la recta que pasa por el punto A (4, -8) y que tiene una pendiente de 3/2 al sustituir los datos en la ecuación, resulta lo siguiente: De esta forma hallamos la ecuación general de la recta la cual es de la forma: Ecuación de la Recta (pendiente-intersección) Si se conoce m (pendiente) , y el punto donde la recta corta al eje de ordenadas es (0, b), podemos deducir, partiendo de la ecuación punto pendiente de la recta, : Esta es la ecuación de la recta pendiente-intersección o pendiente intercepto. Se utiliza cuando se conoce la pendiente y la ordenada al origen, que llamaremos b. También se puede utilizar esta ecuación para conocer la pendiente y la ordenada al origen a partir de una ecuación dada. Solución para problemas en que la Recta pasa por un punto GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Determinar las rectas del plano que pasan por el punto (x0,y0). La ecuación de la recta ha de ser, como ya se sabe: Y ha de pasar por el punto (x0,y0), luego tendrá que cumplirse: Despejando b, tenemos esta ecuación: Sustituyendo b en la ecuación general de la recta: Ordenando términos: Esta ecuación define un haz de rectas en el plano que pasa por el punto (x0,y0), el valor de m es la pendiente de cada una de las rectas que forman parte del haz, m puede tomar un valor real cualesquiera. Distancia entre puntos - Esta ecuación parte de tener dos puntos cualesquiera en el plano, llamándoles (x1, y1) y (x2, y2) la cual es una aplicación del teorema de Pitágoras siendo la distancia entre los puntos de cada uno de sus respectivos ejes los catetos, y la hipotenusa la distancia final. - La distancia entre los puntos P1 y P2 denotada por d = P1P2, entre valor absoluto esta dada por: Demostración: Punto Medio de una recta Rectas Paralelas Son Paralelas al eje cuando ambas rectas tienen la misma pendiente GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Rectas Perpendiculares Son Perpendiculares entre ellas cuando el producto de ambas pendientes es -1 Angulo entre Rectas Mediatríz La mediatríz de un segmento es la recta perpendicular al segmento en el punto medio Los puntos de la mediatríz están a igual distancia de los extremos del segmento. Problemas Resueltos Ejemplo #1 Encontrar la ecuación de la mediatríz del segmento formado por los puntos A(4,2) y B(-2,10). GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Ejemplo #2 Encontrar la ecuación de la recta que pasa por los puntos Calculamos la pendiente. Ahora aplicamos la ecuación de la recta sustituyendo los valores que tenemos tomamos cualquier punto y lo evaluamos para hallar el valor de b por lo tanto la ecuación de la recta es Ejemplo #3 encuentre la ecuación de la recta que pasa por el punto A( -1, 3) y es paralela a la recta 2y -6x = 10 procedimiento: luego utilizamos la ecuación general de la recta y llegamos a : la ecuación de la recta que pasa por ese punto es: Pendiente = 3 GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 TOMADO DE INTERNET DE: http://es.scribd.com/doc/387505/Guia-de-ejercicios-propuestos-Primer-corte#scribd GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 RECTAS PARALELAS Y RECTAS PERPENDICULARES intersección con el eje Y = (0,6) "hacemos cero a x" intersección con el eje x = (-2,0) "hacemos cero a y" Ejemplo #4 Halle la ecuación de la recta que pasa por y es paralela a utilizamos la ecuación general de la recta : la ecuación de la recta que pasa por ese punto es: Ejemplo #5 Halle la ecuación de la recta que pasa por y es perpendicular a utilizamos la ecuación general de la recta : la pendiente de una recta perpendicular a ella es el reciproco negativo la ecuación GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Ejemplo #6 Encontrar la ecuación de la recta que pasa por x el punto P(5,-7) en la recta que es paralela a 6x+3y=4 tenemos que la pendiente es paralela a Ejemplo #7 Encuentre la ecuación de la recta que pasa por los puntos (3,2),(4,3) Primero encontramos el valor de la pendiente: Entonces: Ya que tenemos el valor de nuestra pendiente introducimos los valores en la ecuación de la recta Acá llegamos a nuestra respuesta y podemos ver un grafico de ella Ejemplo #8 Encuentre la ecuación de la recta que pasa por los puntos (5,1),(8,3) Primero encontramos el valor de la pendiente: Entonces: Ya que tenemos el valor de nuestra pendiente introducimos los valores en la ecuación de la recta GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Aca llegamos a nuestra respuesta y podemos ver un grafico de ella Ejemplo #9 Encontrar la ecuación de la recta que pasa por los puntos A (1, 3) y B (-2, 1). Determine el intercepto de la recta con el eje y. Soluciones de Rectas Ejemplo #10 Del segmento formado por los puntos A(5,2) y B(-2,12), encontrar la mediatriz Forma punto-pendiente de la mediatriz del segmento GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Respuesta TOMADO DE INTERNET EN: https://sites.google.com/site/roypau2011/home/funcion-lineal/rectas-paralelas-yperpendiculares/practica/soluciones TOMADO DE: http://www.wikimatematica.org/index.php?title=La_recta A) Escribe la ecuación de dos rectas paralelas a la recta y = 2x + 3 B) Estudiar la posición relativa de las rectas de ecuaciones: 1) 2x + 3y - 4 =0 2) x - 2y + 1= 0 3) 3x - 2y -9 = 0 4) 4x + 6y - 8 = 0 5) 2x - 4y - 6 = 0 6) 2x + 3y + 9 = 0 C) Hallar la ecuación de la recta r, que pasa por A(1,5), y es paralela a la recta y=- 2x - 2 D) Hallar la ecuación de dos rectas perpendiculares a y = 3x-1 E) Hallar la ecuación de la recta que pasa por el punto(-1;3) y es erpendicular a la recta y= 2x+5 F) Hallar una recta paralela y otra perpendicular a y=( -x-3)/2 , que pasen por el punto A(3,5). de la recta que pasa por ese punto es: SOLUCIONES A) las pendientes de ambas rectas tiene que sr iguales, entonces: y= 2x-5, y =2x+4 B) Las rectas 1 y 4 son coincidentes , porque todos sus coeficientes son proporcionales: 2/4=3/6=-4/-8 Las rectas 2 y 5 y las 1 y 6 son paralelas respectivamente, ya que existe proporcionalidad entre los coeficientes de x y de independiente. 1/2=-2/-4 distinto a 1/-6 , 2/2=3/3 distnto a -4/9 C) y = -2x +7 D) y= -1/3x , y=-1/3x-2 E) y= -1/2x+5/2 F) paralela: y=-1/2x+13/2, perpendicular: y=2x-1 TOMADO DE INTERNET EN: https://sites.google.com/site/roypau2011/home/funcion-lineal/rectas-paralelas-yperpendiculares/practica/soluciones GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Ecuación de la circunferencia La circunferencia es el lugar geométrico de los puntos del plano que equidistan de un punto fijo llamado centro (recordar que estamos hablando del Plano Cartesiano y es respecto a éste que trabajamos). Determinación de una circunferencia Una circunferencia queda determinada cuando conocemos: Tres puntos de la misma, equidistantes del centro. El centro y el radio. El centro y un punto en ella. El centro y una recta tangente a la circunferencia. También podemos decir que la circunferencia es la línea formada por todos los puntos que están a la misma distancia de otro punto, llamado centro. Esta propiedad es la clave para hallar la expresión analítica de una circunferencia (laecuación de la circunferencia). Entonces, entrando en el terreno de la Geometría Analítica, (dentro del Plano Cartesiano) diremos que ─para cualquier punto, P (x, y), de una circunferencia cuyo centro es el punto C (a, b) y con radio r─, la ecuación ordinaria es (x ─ a)2 + (y ─ b)2 = r2 ¿Qué significa esto? En el contexto de la Geometría Analítica significa que una circunferencia graficada con un centro definido (coordenadas) en el Plano Cartesiano y con radio conocido la podemos “ver” como gráfico y también la podemos “transformar” o expresar como una ecuación matemática. Así la vemos Así podemos expresarla Donde: (d) Distancia CP = r y Fórmula que elevada al cuadrado nos da (x ─ a)2 + (y ─ b)2 = r2 También se usa como (x ─ h)2 + (y ─ k)2 = r2 GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Recordar siempre que en esta fórmula la x y la y serán las coordenadas de cualquier punto (P) sobre la circunferencia, equidistante del centro un radio (r). Y que la a y la b (o la h y la k, según se use) corresponderán a las coordenadas del centro de la circunferencia C(a, b). Nota importante: Los ejercicios sobre esta materia pueden hacerse en uno u otro sentido. Es decir, si nos dan la ecuación de una circunferencia, a partir de ella podemos encontrar las coordenadas de su centro y el valor de su radio para graficarla o dibujarla. Y si nos dan las coordenadas del centro de una circunferencia y el radio o datos para encontrarlo, podemos llegar a la ecuación de la misma circunferencia. Cuadrado del binomio Aquí haremos una pausa para recordar el cuadrado del binomio ya que es muy importante para lo que sigue: El binomio al cuadrado de la forma (a ─ b)2 podemos desarrollarlo como (a ─ b) (a ─ b) o convertirlo en un trinomio de la formaa2 ─ 2ab + b2. Sigamos nuestro razonamiento sobre la ecuación (x ─ a)2 + (y ─ b)2 = r2 (que en forma matemática representa una circunferencia). De la ecuación ordinaria a la ecuación general Si en esta ecuación ordinaria ─cuyo primer miembro (lado izquierdo) está formado por la suma de dos cuadrados de binomio─, eliminamos los paréntesis desarrollando dichos binomios, pasamos todos los términos al primer miembro y la igualamos a cero, tendremos: x2 ─ 2ax + a2 + y2 ─ 2by + b2 ─ r2 = 0 ecuación que ordenada sería x2 + y2 ─ 2ax ─ 2by + a2 + b2 ─ r2 = 0 Si para tener una ecuación más sintetizada hacemos las siguientes asignaciones: ─ 2a = D, ─ 2b = E, a2 + b2 ─ r2 = F la ecuación quedaría expresada de la forma: x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0 conocida como Ecuación General de la Circunferencia, la cual debe cumplir las siguientes condiciones para serlo: No existe término en xy Los coeficientes de x2 e y2 son iguales. Si D = ─ 2a entonces Si E = ─ 2b entonces Si F = a2 + b2 ─ r2 entonces Además, otra condición necesaria para que una ecuación dada represente una circunferencia es que: a2 + b2 ─ F > 0 (a2 + b2 ─ F debe ser mayor que cero) Nota: GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Para simplificar la ecuación general de la circunferencia (x2 + y2 ─ 2ax ─ 2by + a2 + b2 ─ r2 = 0) algunos textos o docentes utilizan otra convención y hacen: ─ 2a = A, ─ 2b = B, a2 + b2 ─ r2 = C para tener finalmente x2 + y2 + Ax + By + C = 0 que es lo mismo que x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0 A modo de recapitulación Si conocemos las coordenadas del centro y el radio de una circunferencia, podemos construir su ecuacion ordinaria, y si operamos los binomios cuadrados que la conforman, obtenemos la forma general de la ecuación de la circunferencia. Ecuación reducida de la circunferencia Volviendo a nuestra ecuación ordinaria (x ─ a)2 + (y ─ b)2 = r2 , debemos consignar que si el centro de la circunferencia coincide con el origen de coordenadas (0, 0) la ecuación queda reducida a: (x ─ a)2 + (y ─ b)2 = r2 (x ─ 0)2 + (y ─ 0)2 = r2 x2 + y2 = r2 Obtener la ecuación de la circunferencia conocida su gráfica Para lograrlo debemos conocer dos elementos importantes: - el centro de la circunferencia (C), dado por sus coordenadas - el radio (r) de la misma circunferencia Definido esto, tendremos dos posibilidades: A) Circunferencia con centro (C) en el origen de las coordenadas; expresado como C (0, 0) B) Y circunferencia con centro (C) fuera del origen de las coordenadas; expresado, por ejemplo, como C (3, 2). Circunferencia con centro (C) en el origen de las coordenadas; expresado como C (0, 0) A continuación analizaremos cuatro casos Caso 1 Veamos la gráfica siguiente: Los datos que nos entrega son: GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Centro: C (0, 0), el centro se ubica en el origen de las coordenadas x e y radio: r = 3, lo indica el 3 en cada una de las coordenadas. Recordar esto: Cuando el centro (C) de la circunferencia sea (0, 0) se usará la ecuación x2 + y2 = r2 para expresar dicha circunferencia en forma analítica (Geometría analítica). Esta ecuación se conoce como ecuación reducida. Para la gráfica de nuestro ejemplo, reemplazamos el valor de r en la fórmula x2 + y2 = 32 y nos queda x2 + y2 = 9 como la ecuación reducida de la circunferencia graficada arriba. Ojo: Si nos dieran la ecuación x2 + y2 = 9 y nos preguntaran qué representa, razonamos en sentido inverso y diremos que representa una circunferencia, con centro (C) en el origen de las coordenadas (0, 0) y cuyo radio es 3 (32 = 9 y la raíz cuadrada de 9 es 3) Circunferencia con centro (C) en el origen de las coordenadas; expresado como C (0, 0) Caso 2 Veamos la gráfica siguiente: Los datos que nos entrega son: Centro: C (0, 0), el centro se ubica en el origen de las coordenadas x e y radio: r, lo desconocemos, pero tenemos un dato: el punto P (3, 4) ubicado en la circunferencia. Recordemos de nuevo: Cuando el centro (C) de la circunferencia sea (0, 0) se usará la ecuación x2 + y2 = r2 para expresar dicha circunferencia en forma analítica. Esta ecuación se conoce como ecuación reducida. Para la gráfica de nuestro ejemplo, deberíamos colocar el valor de r en la fórmula x2 + y2 = r2 , pero resulta que no lo conocemos. Entonces, a partir del dato P (3, 4) podemos calcular el valor del trazo que une este punto con el centro C (0, 0) (trazo PC con línea punteada en la figura), el cual corresponde al radio de la circunferencia dada. ¿Cómo calculamos el valor de la distancia (d) entre P y C (el radio de la circunferencia)? Para calcular la distancia (d) entre dos puntos (encontrar su valor) contamos con la siguiente fórmula: No olvidemos que esta fórmula es para encontrar o conocer la distancia entre dos puntos; por lo mismo, debemos saber que en ella (x2 ─ x1)2 representa al punto 1, y ese punto 1 (P1) lo haremos corresponder con el punto que pasa por el centro C (0, 0) (y2 ─ y1)2 representa al punto 2, y ese punto 2 (P2) lo haremos corresponder con el punto que pasa por P (3, 4). GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Es muy importante conocer o designar este orden ya que Establecido este orden o equivalencia, podemos sustituir los valores en la fórmula anterior para conocer la distancia (d) entre los dos puntos que nos interesan, la cual será nuestro radio: El 5 nos indica la distancia entre los dos puntos, el centro de la circunferencia y uno de sus puntos, lo cual corresponde al radio. Recapitulemos: Para expresar u obtener la ecuación de una circunferencia cuyo centro está en el origen, necesitamos conocer el centro, ya sabemos que es C (0, 0), y conocer el radio, que ahora sabemos que es 5. ¿Se acuerdan cuál es la fórnula? Esta: x2 + y2 = r2 Reemplazamos en ella el valor del radio x2 + y2 = 52 y nos queda x2 + y2 = 25 como la ecuación reducida de la circunferencia graficada arriba (en la cual nos indicaron un centro y un punto en ella). Ojo: Si nos dieran la ecuación x2 + y2 = 25 y nos preguntaran qué representa, razonamos en sentido inverso y diremos que representa una circunferencia, con centro (C) en el origen de las coordenadas (0, 0) y cuyo radio es 5 (52 = 25 y la raíz cuadrada de 25 es 5). Circunferencia con centro (C) en el origen de las coordenadas; expresado como C (0, 0) Caso 3 Tenemos la gráfica de una circunferencia cuyo centro (C) es el origen de las coordenadas (0, 0), y nos dan dos puntos opuestos en la circunferencia, , A (-3, -2) y B (3, 2), los cuales unidos corresponden al diámetro de la misma. Recordemos de nuevo: Cuando el centro (C) de la circunferencia sea (0, 0) se usará la ecuación x2 + y2 = r2 para expresar dicha circunferencia en forma analítica. Esta ecuación se conoce como ecuación reducida. Para la gráfica de nuestro ejemplo, deberíamos colocar el valor de r en la fórmula x2 + y2 = r2 , pero resulta que no lo conocemos. GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Pero tenemos identificados dos puntos opuestos en la circunferencia, los cuales unidos entre sí (la línea punteada entre A y B en la gráfica) representan al diámetro de la misma. Entonces, a partir de esos puntos, A (-3, -2) y B (3, 2), podemos calcular el valor del trazo que los une (trazo AB con línea punteada en la figura), el cual corresponde al diámetro de la circunferencia dada. ¿Cómo calculamos el valor de la distancia (d) entre A y B (el diámetro de la circunferencia)? Para calcular la distancia (d) entre dos puntos (encontrar su valor) contamos con la siguiente fórmula: No olvidemos que esta fórmula es para encontrar o conocer la distancia entre dos puntos; por lo mismo, debemos saber que en ella (x2 ─ x1)2 representa al punto 1, y ese punto 1 (P1) lo haremos corresponder con el punto A (-3, -2) (y2 ─ y1)2 representa al punto 2, y ese punto 2 (P2) lo haremos corresponder con el punto B (3, 2). Es muy importante conocer o designar este orden ya que Establecido este orden o equivalencia, podemos sustituir los valores en la fórmula anterior para conocer la distancia (d) entre los dos puntos que nos interesan, la cual será nuestro diámetro El 7,2 (valor aproximado) nos indica la distancia entre los dos puntos, A y B, la cual corresponde al diámetro de la circunferencia. Para conocer el valor del radio, simplemente dividimos por 2 dicho diámetro, y nos queda r = 3,6 ≈ Conocido el radio lo reemplazaremos en la ecuación de la circunferencia cuyo centro está en el origen de las coordenadas, que es: x2 + y2 = r2 la cual nos queda x2 + y2 = (3,6)2. x2 + y2 = 13 ≈ como la ecuación reducida de la circunferencia graficada arriba (en la cual nos indicaron un centro y dos puntos opuestos en ella). Esta ecuación también podía obtenerse haciendo el cálculo para la distancia entre uno de los puntos dados y el centro, como se vio en el caso 2 Ojo: Si nos dieran la ecuación x2 + y2 = 13 y nos preguntaran qué representa, razonamos en sentido inverso y diremos que representa una circunferencia, con centro (C) en el origen de las coordenadas (0, 0) y cuyo radio es 3,6 (3,6)2 = 13 y la raíz cuadrada de 13 es 3,6 ≈). GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Circunferencia con centro (C) en el origen de las coordenadas; expresado como C (0, 0) Caso 4 Tenemos la gráfica de una circunferencia con centro (C) en el origen de las coordenadas (0, 0), no hay otro dato sobre coordenadas, pero se me indica que tiene un área de 10 u 2 (diez unidades cuadráticas). Recordemos de nuevo: Cuando el centro (C) de la circunferencia sea (0, 0) se usará la ecuación x2 + y2 = r2 para expresar dicha circunferencia en forma analítica. Esta ecuación se conoce como ecuación ordinaria. Para la gráfica de nuestro ejemplo, deberíamos colocar el valor de r en la fórmula x2 + y2 = r2 , pero resulta que no lo conocemos. Pero conocemos el área de la circunferencia (10 u 2) y a partir de este dato podemos calcular el radio de la misma. ¿Cómo calculamos el radio de la circunferencia si conocemos su área? Repasemos el cálculo del área (A) de una circunferencia: A = π • r2 A = 10 (dato conocido), entonces 10 = π • r2 y , este dato podría ser suficiente para reemplazar el valor de r2 en la fórmula, pero podemos avanzar un poco y hacemos Volvamos a nuestra fórmula inicial x2 + y2 = r2 Como ahora conocemos el radio: x2 + y2 = (1,78)2 x2 + y2 = 3,18 ≈ También pudimos hacer Ojo: Si nos dieran la ecuación x2 + y2 = 3,18 ≈ y nos preguntaran qué representa, razonamos en sentido inverso y diremos que representa una circunferencia, con centro (C) en el origen de las coordenadas (0, 0) y cuyo radio es 1,78 (1,78)2 = 3,18 y la raíz cuadrada de 3,18 es 1,78 ≈). GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Obtener la Ecuación de la circunferencia con centro (C) fuera del origen de las coordenadas *Tomemos, por ejemplo, la circunferencia cuyo centro está dado por C (2, ─3), con radio r = 5 que se muestra en la figura Para obtener la ecuación general de la circunferencia que estamos viendo podemos usar dos métodos: Método por desarrollo y Método con las fórmulas conocidas. Método por desarrollo Como conocemos el centro, C (2, ─3) y el radio (r = 5) entonces la fórmula ordinaria de la circunferencia será (x ─ a)2 + (y ─ b)2 = r2 donde a y b son las coordenadas del centro C (a, b), que en nuestro caso corresponde a C (2, ─3) entonces, nuestra ecuación ordinaria quedará como (x ─ 2)2 + (y ─ ─ 3)2 = 52 (x ─ 2)2 + (y + 3)2 = 52 (x ─ 2)2 + (y + 3)2 = 25 Nota: algunos usan otras letras, como (x ─ h)2 + (y ─ k)2 Sigamos. Tenemos nuestra ecuación ordinaria (x ─ 2)2 + (y + 3)2 = 25 y desarrollamos sus dos binomios: (x ─ 2) (x ─ 2) + (y + 3) (y + 3) = 25 (x2 ─ 2x ─ 2x + 4) + (y2 + 3y + 3y + 9) = 25 (x2 ─ 4x + 4) + (y2 + 6y + 9) = 25 Recordemos que la estructura de la ecuación general de la circunferencia es x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0 Entonces, ordenamos nuestra ecuación anterior y la acomodamos de acuerdo con la fórmula general: x2 + y2 ─ 4x + 6y + 4 + 9 ─ 25 = 0 x2 + y2 ─ 4x + 6y ─ 12 = 0 que es la ecuación general de la circunferencia con centro en las coordenadas 2, ─3 y cuyo radio es 5. GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Método con las fórmulas conocidas Como conocemos el centro, C (2, ─3) y el radio (r = 5) entonces aplicamos las fórmulas entonces D = ─ 2a Si entonces E = ─ 2b Si Si entonces F = a2 + b2 ─ r2 Recordemos que C (2, ─3) corresponde a C (a, b) Entonces, hacemos: F = 4 + 9 ─ 25 = ─12 Si recordamos que la estructura de la ecuación general de la circunferencia es x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0 y en ella sustituimos los valores ahora conocidos de D, E y F, tendremos x2 + y2 + ─4x + 6y + ─12 = 0 x2 + y2 + ─4x + 6y ─12 = 0 obtenemos la misma ecuación general de la circunferencia que logramos mediante el método del desarrollo. Ahora, hagamos algunos ejercicios Ejercicio 1 las coordenadas Encuentre la ecuación general de la circunferencia cuyo centro está en y que tiene un radio igual a . Resolución por desarrollo En este caso podemos usar las fracciones o convertirlas a decimales:. Como el centro no está en el origen vamos a usar la fórmula ordinaria para llegar a la desarrollada: Para hacerlo, partamos de aquí: GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 (x ─ a)2 + (y ─ b)2 = r2 Nota: Debemos recordar que x e y corresponden a las coordenadas de cualquier punto en la circunferencia, P (x, y), distante un radio desde el centro. Volvamos a la fórmula: Reemplacemos los valores en las coordenadas del centro, C (a, b): y aquí tenemos la ecuación ordinaria (formada por dos cuadrados de binomio) la cual ahora desarrollaremos para llegar a la ecuación general: Recordemos el cuadrado del binomio: a2 + 2ab + b2 Primer término al cuadrado (x)2, más el doble del producto del primero por el segundo término 2(x)(0,5), más el cuadrado del segundo término (0,5)2 Pongamos los valores de nuestros binomios al cuadrado: (x)2 + 2(x)(0,5) + (0,5)2 + (y)2 + 2(y)(─1,25) + (─1,25)2 = 3 x2 + x + 0,25 + y2 ─2,50y + 1,56 = 3 ahora acomodamos los términos e igualamos a cero, para obtener la ecuación general: x2 + y2 + x ─ 2,50y + 0,25 + 1,56 ─ 3 = 0 x2 + y2 + x ─ 2,50y ─ 1,19 = 0 Resolución por el sistema de fórmulas conocidas Tenemos: Centro de la circunferencia (coordenadas) Radio r = Y las fórmulas D = ─2a E = ─2b F = a2 + b2 ─ r2 GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Recuerde que la ecuación general de la circunferencia tiene esta estructura: x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0 Por lo que solo debemos calcular D, E y F Ahora que ya conocemos D, E y F los acomodamos en la fórmula general y tendremos: x2 + y2 + x + ─2,50y + ─1,19 = 0 x2 + y2 + x ─ 2,50y ─ 1,19 = 0 fórmula general de la circunferencia dibujada arriba. Importante Los dos métodos utilizados aquí para encontrar la ecuación de la circunferencia nos indican que si nos dan las coordenadas del centro de una circunferencia distintas de cero y el radio de la misma conviene usar el método de las fórmulas. No obstante, si alguien quiere saber exactamente cómo se procede, puede usar el sistema del desarrollo. Ejercicio 2 Hallar la ecuación general de la circunferencia con centro en C (1, 3) y radio r = 4. Resolución Sabemos que debemos obtener un ecuación de la forma x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0 por lo que necesitamos saber cuánto valen D, E y F Para ello, recordamos que D = ─2a E = ─2b F = a2 + b2 ─ r2 GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Sustituyendo en D y E los valores que nos entregan las coordenadas del centro C (1, 3), donde a = 1 b = 3 tendremos que D = ─2(1) = ─2 E = ─2(3) = ─6 Y ahora sustituimos en F = a2 + b2 ─ r2 F = (1)2 + (3)2 ─ (4)2 F = 1 + 9 ─ 16 F = ─6 Como ya tenemos los valores de D = ─2 E = ─6 F = ─6 Los usamos para sustituir en la ecuación x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0 para quedar y llegar finalmente a x2 + y2 ─ 2x ─ 6y ─ 6 = 0 como la fórmula general de la circunferencia dibujada arriba. *Ejercicio 3 Hallar la ecuación general de la circunferencia que pasa por el punto P (─3, 2) y cuyo centro es el punto C (1, 5) Resolución Debemos calcular el radio (ya que no lo conocemos), pero como tenemos las coordenadas de un punto y del centro podemos calcularlo así: El radio es la distancia de C a P, y como su fórmula para conocer dicha distancia es GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Hacemos Ahora tenemos ubicado el centro C (1, 5) y el radio r = 5 y acudimos a la fórmula ordinaria de la circunferencia (x ─ a)2 + (y ─ b)2 = r2 Desarrollamos los cuadrados de los binomios (x2 + ─x + ─x + 1) + (y2 + ─5y + ─5y + 25 = 25 x2 ─ 2x + 1 + y2 ─ 10y + 25 = 25 x2 + y2 ─ 2x ─ 10y + 1 + 25 ─ 25 = 0 x2 + y2 ─ 2x ─ 10y + 1 = 0 Nota importante: En este ejercicio conocemos las coordenadas de uno de los puntos de la circunferencia, P (─3, 2) pero ese dato nos sirvió solo para calcular el radio. Conocido éste, la fórmula general que obtendremos ahora servirá para todos los puntos de la circunferencia equidistantes del centro, representados como P (x, y), por eso en la fórmula ordinaria de la circunferencia reemplazaremos solo los valores de a y de b como las coordenadas del centro C (1, 5) Ejercicio 4 Hallar la ecuación general de la circunferencia cuyo diámetro es el segmento entre los puntos A(2, 3) y B(─4, ─9) Resolución Como el segmento AB es el diámetro, el centro estará en la mitad de este (radio), y hacemos GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Ahora calculamos el radio, que es la distancia desde C(─1, ─3) hasta el punto A(2, 3) Conocemos ahora las coordenadas del centro C(─1, ─3) y el radio Aplicamos la fórmula ordinaria Desarrollamos los binomios (x2 + x + x + 1)+ (y2 +3y + 3y + 9) = 45 (x2 +2x +1) + (y2 + 6y + 9) = 45 x2 + y2 +2x +6y +1+ 9 ─45 = 0 x2 + y2 +2x +6y ─ 35 = 0 ecuación de la circunferencia graficada arriba. Como un ejercicio probatorio de la efectividad de la fórmula analítica x2 + y2 +2x +6y ─ 35 = 0 reemplacemos los valores de las coordenadas de los puntos A y B en x e y Primero el A(2, 3) que sea x = 2, y = 3 22 + 32 + 2•2 + 6•3 ─ 35 = 0 4 + 9 + 4 + 18 ─ 35 = 0 Ahora el B(─4, ─9) que sea x = ─4, y = ─9 (─4)2 + (─9)2 + 2(─4) + 6(─9) ─ 35 = 0 16 + 81 ─ 8 ─ 54 ─ 35 = 0 Ejercicio 5 Hallar la ecuación de la circunferencia centrada en el punto (5, ─2) y de radio 3. Resolución Recordemos nuestra ecuación ordinaria de la circunferencia: (x ─ a)2 + (y ─ b)2 = r2 Conocemos a y b (5, ─2) y el radio (r = 3) Entonces reemplacemos (x ─ 5)2 + (y ─ ─2)2 = 32 (x ─ 5)2 + (y + 2)2 = 9 GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Desarrollemos lo binomios cuadrados: (x ─ 5) (x ─ 5) + (y + 2) (y + 2) = 9 (x2 ─ 10x + 25) + (y2 + 4y + 4) = 9 ordenamos e igualamos a cero x2 + y2 ─ 10x + 4y + 25 + 4 ─ 9 = 0 x2 + y2 ─ 10x + 4y + 20 = 0 Ejercicio 6 Calcular la ecuación de la circunferencia de centro (1, 1) y que contiene al punto (–2, 3). Resolución: Primero debemos conocer el radio Entonces la ecuación ordinaria nos queda x2 ─ 2x + 1 + y2 ─ 2y + 1 = 13 x2 + y2 ─ 2x ─ 2y + 1 + 1 ─ 13 = 0 x2 + y2 ─ 2x ─ 2y ─ 11 = 0 Dada la ecuación general de una circunferencia, obtener su centro y el radio Para entrar en materia, tenemos la siguiente ecuación general de una circunferencia: x2 + y2 − 3x + 4y − 1 = 0 a partir de ella podemos encontrar el centro y el radio de esa circunferencia. Para hacerlo, existen dos métodos: Primer método La ecuación general dada la vamos a convertir en dos binomios al cuadrado igual a r2, que es la forma de la ecuación ordinaria, De nuevo conviene recordar que un binomio al cuadrado se escribe como (a + b)2, que dasarrollado queda como (a + b) + (a + b) a2 + ab +ab + b2 a2 + 2ab + b2 Primer término al cuadrado (x)2, más el doble del producto del primero por el segundo término 2(x)(0,5), más el cuadrado del segundo término (0,5)2 GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Aquí debemos fijar nuestra atención en el término 2ab, que está precedido por el 2 y tiene ab (sin elevar al cuadrado), siendo a el primer término y b el segundo del binomio. Este término (b) será clave para poder completar los 3 términos que genera el binomio al cuadrado (a + b)2 = a2 + 2ab + b2 Volviendo a nuestra ecuación general, debemos saber que en ella la x corresponde al primer término −la a de (a + b)2− y la ycorresponde al segundo −la b de (a + b)2− Reiteramos nuestra ecuación general: x2 + y2 − 3x + 4y − 1 = 0 y vamos a separar sus términos para darle forma de dos binomios al cuadrado desarrollados: Deberíamos obtener algo como: , entendido como la suma de dos binomios al cuadrado, donde en cada binomio encontramos: el cuadrado del primer término (del binomio) (x2 en uno e y2 en el otro) el doble producto del primer término por el segundo (−3x en uno y +4y en el otro) el cuadrado del segundo término (del binomio) (+/− ¿?) en ambos cuadrados y que es ese tercer término que debemos deducir para cada cuadrado del binomio. Este tercer término, lo obtendremos del −3x para un binomio y del +4y para el otro. Respecto a −3x, sabemos que corresponde al segundo término del binomio desarrollado, generalizado como 2ab. Ahora, si tenemos vemos que la x (a) está al cuadrado en x2 (a2) y lineal en x (a), entonces el −3 corresponde a 2b (el segundo término lineal en 2ab). Y hacemos Ya conocemos b, entonces lo ponemos en nuestra fórmula Hacemos lo mismo para el segundo binomio: Si tenemos vemos que la y (a) está al cuadrado en y2 (a2) y lineal en y (a), entonces el +4 corresponde a 2b (el segundo término lineal en 2ab). Y hacemos Ahora completamos la fórmula GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 (x2 − 3x + 2,25) + (y2 + 4y + 4) = 1 Ahora, como en el lado izquierdo de la ecuación agregamos +2,25 y +4, para mantenerla equilibrada debemos agregar lo mismo en el lado derecho: (x2 − 3x + 2,25) + (y2 + 4y + 4) = 1 + 2,25 + 4 (x2 − 3x + 2,25) + (y2 + 4y + 4) = 7,25 Y ahora tenemos dos trinomios, los cuales nos generarán dos binomios al cuadrado, de la forma: (x − 1,5)2 + (y + 2)2 = 7,25 Que es la ecuación ordinaria de la circunferencia, y de donde obtendremos las coordenadas del centro y el valor del radio. Recordemos la estructura de la ecuación ordinaria: (x − h)2 + (y − k)2 = r2 Reemplazamos y queda (x − − 1,5)2 + (y − + 2)2 = r2 (x + 1,5)2 + (y − 2)2 = 7,25 Ecuación que nos dice lo siguiente: La x y la y representan a las coordenadas de cualquier punto sobre la circunferencia equidistante del centro. Los valores 1,5 y −2 representan las coordenadas del centro de la circunferencia anterior El valor 7,25 representa a r2, por lo tanto Entonces, la ecuación general x2 + y2 − 3x + 4y − 1 = 0 corresponde a una circunferencia con centro C(1,5 , −2) cuyo radio es ≈ 2,69 como la que vemos en la figura. Ecuación general de la circunferencia de la izquierda: x2 + y2 − 3x + 4y − 1 = 0 Segundo método Lo llamaremos método de fórmulas conocidas. Reiteramos nuestra ecuación general: x2 + y2 − 3x + 4y − 1 = 0 y para este método utilizaremos solo fórmulas (que debemos recordar o conocer): Primero, recordemos la estructura de la ecuación ordinaria: (x − h)2 + (y − k)2 = r2 Recordemos que en esta ecuación la x y la y representan las coordenadas de cualquier punto de la circunferencia que equidiste un radio desde el centro, y que h y k representan las coordenadas del punto central de la circunferencia (también se utiliza a y b para identificarlas) Es a partir de esta ecuación que se obtienen las fórmulas que usaremos: GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 También tenemos que recordar que la estructura de la ecuación general de la circunferencia la podemos expresar como x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0 Y si la comparamos con la ecuación dada tendremos donde vemos que D vale −3 E vale +4 F vale −1 y con estos datos y con las fórmulas de arriba vamos a conocer las coordenadas del centro: Nuestra circunferencia tiene centro en las coordenadas (1,5, −2) Con los mismos datos calculamos ahora el radio de la circunferencia: Nuestra circunferencia tiene un radio ≈ 2,69 y sus coordenadas del centro C(1,5, −2) Ejercicio 1 Calcular el centro y el radio de la circunferencia x2 + y2 + 2x − 4y − 4 = 0 Recordemos la estructura de la ecuación general: x2 + y2 − 2ax − 2by + a2 + b2 − r2 = 0 GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Que sintetizada queda x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0 Desarrollemos la ecuación x2 + y2 + 2x − 4y − 4 = 0 x2 + y2 + 2x − 4y = 4 Busquemos los dos binomios al cuadrado El tercer término que falta en el primer binomio se obtiene de Y el tercer término que falta en el segundo binomio se obtiene de Asi formamos: Vemos que al lado izquierdo agregamos +1 y +4 (los terceros términos de los binomios) por ello agregamos los mismos valores a la derecha de la ecuación, para equilibrarla. Ahora partir de estos dos trinomios podemos definir dos binomios al cuadrado: (x + 1)2 + (y − 2)2 = 9 que, como vemos, se asemeja a nuestra ecuación ordinaria de la forma (x − h)2 + (y − k)2 = r2 Si comparamos, resulta que h = +1 k = −2 Reemplazamos y tenemos GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 (x − +1)2 + (y − −2)2 = r2 (x − 1)2 + (y + 2)2 = 9 (x − 1)2 + (y + 2)2 = 3 Respuesta: Las coordenadas del centro de la circunferencia dada son (─1, 2) y su radio es igual a 3. Usemos el método de las fórmulas. Conocemos la estructura de la ecuación ordinaria: (x − h)2 + (y − k)2 = r2 Conocemos las fórmulas Estructura de la ecuación general de la circunferencia: x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0 La comparamos con la ecuación dada, y tendremos donde vemos que D vale +2 E vale −4 F vale −4 Reemplacemos en las fórmulas: Nuestra circunferencia tiene centro en las coordenadas (−1, 2) Y su radio es GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Nuestra circunferencia tiene un radio igual a 3 Dada la ecuación general de una circunferencia, obtener su centro y el radio Para entrar en materia, tenemos la siguiente ecuación general de una circunferencia: x2 + y2 − 3x + 4y − 1 = 0 a partir de ella podemos encontrar el centro y el radio de esa circunferencia. Para hacerlo, existen dos métodos: Primer método La ecuación general dada la vamos a convertir en dos binomios al cuadrado igual a r2, que es la forma de la ecuación ordinaria, De nuevo conviene recordar que un binomio al cuadrado se escribe como (a + b)2, que dasarrollado queda como (a + b) + (a + b) a2 + ab +ab + b2 a2 + 2ab + b2 Primer término al cuadrado (x)2, más el doble del producto del primero por el segundo término 2(x)(0,5), más el cuadrado del segundo término (0,5)2 Aquí debemos fijar nuestra atención en el término 2ab, que está precedido por el 2 y tiene ab (sin elevar al cuadrado), siendo a el primer término y b el segundo del binomio. Este término (b) será clave para poder completar los 3 términos que genera el binomio al cuadrado (a + b)2 = a2 + 2ab + b2 Volviendo a nuestra ecuación general, debemos saber que en ella la x corresponde al primer término −la a de (a + b)2− y la ycorresponde al segundo −la b de (a + b)2− Reiteramos nuestra ecuación general: x2 + y2 − 3x + 4y − 1 = 0 y vamos a separar sus términos para darle forma de dos binomios al cuadrado desarrollados: Deberíamos obtener algo como: GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 , entendido como la suma de dos binomios al cuadrado, donde en cada binomio encontramos: el cuadrado del primer término (del binomio) (x2 en uno e y2 en el otro) el doble producto del primer término por el segundo (−3x en uno y +4y en el otro) el cuadrado del segundo término (del binomio) (+/− ¿?) en ambos cuadrados y que es ese tercer término que debemos deducir para cada cuadrado del binomio. Este tercer término, lo obtendremos del −3x para un binomio y del +4y para el otro. Respecto a −3x, sabemos que corresponde al segundo término del binomio desarrollado, generalizado como 2ab. Ahora, si tenemos vemos que la x (a) está al cuadrado en x2 (a2) y lineal en x (a), entonces el −3 corresponde a 2b (el segundo término lineal en 2ab). Y hacemos Ya conocemos b, entonces lo ponemos en nuestra fórmula Hacemos lo mismo para el segundo binomio: Si tenemos vemos que la y (a) está al cuadrado en y2 (a2) y lineal en y (a), entonces el +4 corresponde a 2b (el segundo término lineal en 2ab). Y hacemos Ahora completamos la fórmula (x2 − 3x + 2,25) + (y2 + 4y + 4) = 1 Ahora, como en el lado izquierdo de la ecuación agregamos +2,25 y +4, para mantenerla equilibrada debemos agregar lo mismo en el lado derecho: (x2 − 3x + 2,25) + (y2 + 4y + 4) = 1 + 2,25 + 4 (x2 − 3x + 2,25) + (y2 + 4y + 4) = 7,25 Y ahora tenemos dos trinomios, los cuales nos generarán dos binomios al cuadrado, de la forma: (x − 1,5)2 + (y + 2)2 = 7,25 Que es la ecuación ordinaria de la circunferencia, y de donde obtendremos las coordenadas del centro y el valor del radio. GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Recordemos la estructura de la ecuación ordinaria: (x − h)2 + (y − k)2 = r2 Reemplazamos y queda (x − − 1,5)2 + (y − + 2)2 = r2 (x + 1,5)2 + (y − 2)2 = 7,25 Ecuación que nos dice lo siguiente: La x y la y representan a las coordenadas de cualquier punto sobre la circunferencia equidistante del centro. Los valores 1,5 y −2 representan las coordenadas del centro de la circunferencia anterior El valor 7,25 representa a r2, por lo tanto Entonces, la ecuación general x2 + y2 − 3x + 4y − 1 = 0 corresponde a una circunferencia con centro C(1,5 , −2) cuyo radio es ≈ 2,69 como la que vemos en la figura. Ecuación general de la circunferencia de la izquierda: x2 + y2 − 3x + 4y − 1 = 0 Segundo método Lo llamaremos método de fórmulas conocidas. Reiteramos nuestra ecuación general: x2 + y2 − 3x + 4y − 1 = 0 y para este método utilizaremos solo fórmulas (que debemos recordar o conocer): Primero, recordemos la estructura de la ecuación ordinaria: (x − h)2 + (y − k)2 = r2 Recordemos que en esta ecuación la x y la y representan las coordenadas de cualquier punto de la circunferencia que equidiste un radio desde el centro, y que h y k representan las coordenadas del punto central de la circunferencia (también se utiliza a y b para identificarlas) Es a partir de esta ecuación que se obtienen las fórmulas que usaremos: También tenemos que recordar que la estructura de la ecuación general de la circunferencia la podemos expresar como x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0 Y si la comparamos con la ecuación dada tendremos GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 donde vemos que D vale −3 E vale +4 F vale −1 y con estos datos y con las fórmulas de arriba vamos a conocer las coordenadas del centro: Nuestra circunferencia tiene centro en las coordenadas (1,5, −2) Con los mismos datos calculamos ahora el radio de la circunferencia: Nuestra circunferencia tiene un radio ≈ 2,69 y sus coordenadas del centro C(1,5, −2) Ejercicio 1 Calcular el centro y el radio de la circunferencia x2 + y2 + 2x − 4y − 4 = 0 Recordemos la estructura de la ecuación general: x2 + y2 − 2ax − 2by + a2 + b2 − r2 = 0 Que sintetizada queda x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0 Desarrollemos la ecuación x2 + y2 + 2x − 4y − 4 = 0 x2 + y2 + 2x − 4y = 4 Busquemos los dos binomios al cuadrado GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 El tercer término que falta en el primer binomio se obtiene de Y el tercer término que falta en el segundo binomio se obtiene de Asi formamos: Vemos que al lado izquierdo agregamos +1 y +4 (los terceros términos de los binomios) por ello agregamos los mismos valores a la derecha de la ecuación, para equilibrarla. Ahora partir de estos dos trinomios podemos definir dos binomios al cuadrado: (x + 1)2 + (y − 2)2 = 9 que, como vemos, se asemeja a nuestra ecuación ordinaria de la forma (x − h)2 + (y − k)2 = r2 Si comparamos, resulta que h = +1 k = −2 Reemplazamos y tenemos (x − +1)2 + (y − −2)2 = r2 (x − 1)2 + (y + 2)2 = 9 (x − 1)2 + (y + 2)2 = 3 Respuesta: Las coordenadas del centro de la circunferencia dada son (─1, 2) y su radio es igual a 3. Usemos el método de las fórmulas. Conocemos la estructura de la ecuación ordinaria: GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 (x − h)2 + (y − k)2 = r2 Conocemos las fórmulas Estructura de la ecuación general de la circunferencia: x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0 La comparamos con la ecuación dada, y tendremos donde vemos que D vale +2 E vale −4 F vale −4 Reemplacemos en las fórmulas: Nuestra circunferencia tiene centro en las coordenadas (−1, 2) Y su radio es Nuestra circunferencia tiene un radio igual a 3 TOMADO DE INTERNET EN : http://www.profesorenlinea.cl/geometria/Ecuacion_Circunferencia.html GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. LIC. ESP. BLANCA NIEVES CASTILLO R. CORREO: [email protected] cel 3158857189 Ver temas relacionados para saber más sobre la circunferencia. http://www.profesorenlinea.cl/geometria/Ecuacion_Circunferencia02.html Ir a: http://www.profesorenlinea.cl/geometria/Ecuacion_Circunferencia.html Para aprendemas consulta: Fuentes Internet: http://www.geoan.com/conicas/ecuacion_circunferencia.html http://recursostic.educacion.es/descartes/web/materiales_didacticos/la_circunferencia_mcsl/MSL95_sp63.html http://www.vadenumeros.es/primero/conicas-circunferencia-y-elipse.htm http://www.sectormatematica.cl/contenidos/eccircunf.htm http://cl.kalipedia.com/matematicas-geometria/tema/geometria-analitica/ecuacionescircunferencia.html?x=20070926klpmatgeo_228.Kes http://prof-gonzales-trigonometria.blogspot.com/2007/07/blog-post_5225.html Ver en Youtube: http://www.youtube.com/watch?v=NKsX--ejzJc&feature=fvwrelç http://www.youtube.com/watch?v=WJYdPmbMpPY&NR=1&feature=fvwp http://www.youtube.com/watch?v=iSTj-oZA1Pk&NR=1 http://www.youtube.com/watch?v=E-GEmAWEF4I Ejercicio visual en: http://docentes.educacion.navarra.es/msadaall/geogebra/figuras/c3_circunferencia2.html Es propiedad: www.profesorenlinea.cl - Registro N° 188.540 GEOMETRIA ANALITICA GRADO 10 PROF. 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