Geometría Analítica Prof. Isaías Correa M.

APRENDIZAJES ESPERADOS Calcular distancia y el punto medio entre dos puntos del plano. Determinar la pendiente entre dos puntos. Identificar la pendiente y coeficiente de posición en una ecuación de recta dada. Representar gráficamente ecuaciones de recta. Determinar la ecuación principal de la recta, dados dos puntos o dado un punto y la pendiente. Determinar si dos rectas son paralelas. Determinar si dos rectas son coincidentes. Determinar si dos rectas son perpendiculares. Ubicar puntos en un sistema tridimensional.

Contenidos 1. Distancia entre dos puntos 2. Coordenadas del punto medio 3. Pendiente entre dos puntos 4. La recta 5. Ecuación de la recta 5.1 Ecuación General de la recta 5.2 Ecuación Principal de la recta 5.3 Ecuación de Segmentos o Simétrica de la recta 5.4 Gráfica de la línea recta 5.5 Ecuación de la recta dado un punto y la pendiente 5.6 Ecuación de la recta dados dos puntos de ella 3

6. Rectas paralelas, rectas coincidentes y rectas perpendiculares 7. Geometría en el espacio 7.1 Coordenadas cartesianas en el espacio, Sistema tridimensional.

1. Distancia entre dos puntos La “distancia” entre dos puntos del plano P1 (x1, y1) y P2 (x2, y2) se puede obtener a través de la siguiente fórmula: d2 = (x2 – x1)2 + (y2 – y1)2 Si dos puntos difieren sólo en una de sus coordenadas, la distancia entre ellos es el valor absoluto de su diferencia. Ejemplo: La distancia entre (4,6) y (-5,6) es: |-5 – 4| = |-9| = 9

2. Coordenadas del punto medio El “punto medio” M entre dos puntos del plano P1 (x1, y1) y P2 (x2, y2) se puede obtener a través de la siguiente fórmula: x1 + x2 y1 + y2 2 M = ,

Ejemplos: d2 = (x2 – x1)2 + (y2 – y1)2 x1 + x2 y1 + y2 M = , 2 x1 y1 a) La distancia entre los puntos (-3,4) y (9,-1) es: d2 = (9 – (-3))2 + (-1 – 4)2 d2 = (x2 – x1)2 + (y2 – y1)2 d2 = (9 + 3)2 + (-5)2 d2 = 144 + 25 d2 = 169 / d = 13 x1 y1 x2 y2 b) El punto medio entre los puntos (-3,4) y (9,-1) es: x1 + x2 y1 + y2 2 M = , -3 + 9 , 4 + -1 2 M = M = (3, 1,5)

Veamos la distancia directamente en el plano: B 4 A 8

3. Pendiente entre dos puntos La pendiente entre los puntos: P1 (x1, y1) y P2 (x2, y2) se obtiene a través de la siguiente fórmula: y2 – y1 x2 – x1 m = OBS. La pendiente es igual a la tangente, la que permite calcular el angulo que tiene la recta con el eje “x”. m=tg(α) Ejemplo: 1. La pendiente entre los puntos 7 – (-2) 1 – (-4) m = x1 y1 x2 y2 (-4, -2) y (1, 7) es: 9 5 m =

Ejemplo: 10 – 5 5 8 – 8 2. La pendiente entre los puntos x1 y1 x2 y2 (8, 5) y (8, 10) es: 10 – 5 8 – 8 m = 5 m = Como el denominador es cero, la pendiente NO existe.  Además, la recta que pasa por los puntos (8,5) y (8,10), es paralela al eje Y, y es de la forma: x = 8, la recta NO es función.

Tipos de pendiente m > 0 m < 0 m = 0 NO existe m (Indefinida) x y x y m > 0 m < 0 x y x y m = 0 NO existe m (Indefinida)

4. La recta Definición Ejemplos: Geométricamente podemos decir que una línea recta es una sucesión continua e infinita de puntos alineados en una misma dirección; analíticamente, una recta en el plano está representada por una ecuación de primer grado con dos variables, x e y. Además es el lugar geométrico de todos los puntos que tomados de dos en dos, poseen la misma pendiente. Ejemplos: 1. 5x + 6y + 8 = 0 2. y = 4x + 7 3. 6x + 4y = 7

5. Ecuación de la recta 5.1 Ecuación General de la recta Ejemplos: Es de la forma: ax + by + c = 0, con a, b y c reales. Ejemplos: 1. 5x + 6y + 8 = 0 2. 2x - 4y + 7 = 0 3. -x + 12y - 9 = 0 Obs. m= n=

5.2 Ecuación Principal de la recta Es de la forma: y = mx + n m : pendiente n : coeficiente de posición El coeficiente de posición (n), es la ordenada del punto donde la recta intersecta al eje Y. Corresponde al punto de coordenadas (0,n). Ejemplo: 1) y= 2x -3 m=2 n=-3 m= 2) y= 3x – 4 2 y=3 x – 2 2 n=2

5.3 Ecuación de Segmentos o Simétrica de la recta y b x a

5.4 Gráfica de la recta Ejemplo: y = 2x + 3 Para graficar una recta dada su ecuación, basta encontrar dos puntos de ella. 1 -2 Ejemplo: Representación gráfica de: y = 2x + 3 x y 3 7 2 Si un punto (x,y) pertenece a esta recta, entonces se debe cumplir la igualdad al reemplazarlo en la ecuación. Ejemplo: (1,5) pertenece a y = 2x +3

1. Dada la gráfica de la recta, encontrar su ecuación principal. Ejemplos: 1. Dada la gráfica de la recta, encontrar su ecuación principal. -1 -2 n = 3. Con (0,3) y (1,5) encontraremos su pendiente 5 – 3 1– 0 m = 2 1 m =  = 2 Por lo tanto, la pendiente (m) de la recta es 2, y el coeficiente de posición (n) es 3 (ordenada del punto donde la recta intersecta al eje Y), de modo que su ecuación principal es y = 2x + 3.

2. En las siguientes ecuaciones hallar m y n: a) y = x – 8 m = 1 y n = -8 b) y = 4x m = 4 y n = 0 c) 6x – y+ 13 = 8 Para determinar m y n, ordenamos primero la ecuación y utilizamos las fórmulas dadas para m y n: 6x – y + 5=0 m = -6/-1 = 6 n = -5/-1 = 5 Luego, m = 6 y n = 5. 3. ¿Cuál será la pendiente y coeficiente de posición en ecuaciones como: y = 5 y x = 2 ?

dado un punto de ella y la pendiente 5.5 Ecuación de la recta, dado un punto de ella y la pendiente La Ecuación de la recta que pasa por el punto P1 (x1, y1) y tiene pendiente “m”, se puede obtener a través de la siguiente fórmula: y – y1 = m (x – x1) Ejemplo: La ecuación de la recta de pendiente m = -6, que pasa por el punto (3,-2) es: y – (-2) = -6 (x – 3) y + 2 = -6x + 18 y = -6x + 16

5.6 Ecuación de la recta, dados dos puntos La Ecuación de la recta que pasa por los puntos: P1 (x1, y1) y P2 (x2, y2) se puede obtener a través de la siguiente fórmula: y – y1 = (x – x1) y2 – y1 x2 – x1

Ejemplo: y2 – y1 y – y1 = (x – x1) x2 – x1 6 – (-3) y – (-3) = (x – 2) La ecuación de la recta que pasa por los puntos x1 y1 x2 y2 y – y1 = (x – x1) y2 – y1 x2 – x1 ( 2, -3 ) y ( 5 , 6 ) es: y – (-3) = (x – 2) 6 – (-3) 5 – 2 y + 3 = (x – 2) 9 3 y + 3 = 3 (x – 2) y + 3 = 3x – 6 y = 3x – 6 - 3 y = 3x – 9

Ejemplo 2 Dados los puntos A(3,-2) y B(4,5), encontrar la ecuación general de la recta que pasa por esos puntos. Al aplicar directamente la fórmula: /* -1

5.7 La ecuación a partir del gráfico: Ejemplo: Encuentre la ecuación de la recta y 6 x 5 1° Debemos encontrar el punto de corte con el eje “y”, es decir, y=-5=n 2° Determinar la pendiente: m= , es decir, 3° Utilizando la forma principal: y = mx + n, obtenemos: 4° También se puede usar la forma de segmentos: /*30 OBS: Ambas ecuaciones representan la misma recta. 5x – 6y – 30=0

6. Posiciones de dos rectas en el plano: Rectas paralelas: Se dice que dos rectas, L1 y L2 son paralelas si tienen igual pendiente y distinto coeficiente de posición. Ejemplo: L1: y = 5x +3 y L2: y = 5x - 10 (m = 5) (m = 5)

Rectas coincidentes: Ejemplo: Se dice que dos rectas, L1 y L2 son coincidentes si tienen la misma pendiente y el mismo coeficiente de posición. Ejemplo: L1: y = 5x + 4 y L2: y = 10x + 8 3 6 Si las rectas son coincidentes, NO son paralelas.

Rectas perpendiculares: Se dice que dos rectas, L1 y L2 son perpendiculares si el producto de sus pendientes es igual a -1. Ejemplo: L1: y = -5x +3 y L2: y = 2x - 10 2 5 (m = -5 ) 2 (m = 2 ) 5

7. Geometría en el espacio 7.1 Coordenadas cartesianas en el espacio Sistema Tridimensional P (a, b, c) a: abscisa b: ordenada c: cota

Ejemplo: Q (2, 7, 6) a: abscisa b: ordenada c: cota Siempre los planos son perpendiculares entre sí, formando planos cartesianos. Plano XY (x,y,0) Plano YZ (0,y,z) Plano XZ (x,0,z)