Considera el plano π≡2x−y+z−3=0, la recta r≡⎩⎨⎧x=3+λy=1−2λz=−2−λ y el punto P(1,1,2).
a) Determina la ecuación general del plano perpendicular a π, paralelo a r y que pasa por el punto P.b) Calcula el punto simétrico de P respecto de la recta r.
PlanoRectaPunto simétrico+1
a) Determina la ecuación general del plano perpendicular a π, paralelo a r y que pasa por el punto P.
Sea π′≡Ax+By+Cz+D=0 el plano buscado.Del plano π≡2x−y+z−3=0, obtenemos su vector normal nπ=(2,−1,1).De la recta r≡⎩⎨⎧x=3+λy=1−2λz=−2−λ, obtenemos su vector director vr=(1,−2,−1).Como π′ es perpendicular a π, su vector normal nπ′ debe ser ortogonal a nπ. Es decir, nπ′⋅nπ=0.Como π′ es paralelo a r, su vector normal nπ′ debe ser ortogonal a vr. Es decir, nπ′⋅vr=0.Por lo tanto, nπ′ se puede obtener como el producto vectorial de nπ y vr.
Podemos usar un vector normal simplificado (1,1,−1). Así, la ecuación del plano π′ es x+y−z+D=0.El plano π′ pasa por el punto P(1,1,2). Sustituimos las coordenadas de P en la ecuación del plano:
1+1−2+D=0⟹0+D=0⟹D=0
La ecuación general del plano π′ es:
x+y−z=0
b) Calcula el punto simétrico de P respecto de la recta r.
Sea P(1,1,2). Un punto genérico de la recta r es Q(3+λ,1−2λ,−2−λ).El vector PQ es (3+λ−1,1−2λ−1,−2−λ−2)=(2+λ,−2λ,−4−λ).El vector director de la recta r es vr=(1,−2,−1).Para que Q sea la proyección de P sobre r (llamémosle P′), el vector PP′ debe ser ortogonal a vr.
Sustituimos λ=−1 en las ecuaciones de la recta para obtener las coordenadas del punto proyección P′:
xP′=3+(−1)=2
yP′=1−2(−1)=1+2=3
zP′=−2−(−1)=−2+1=−1
Por lo tanto, el punto proyección es P′(2,3,−1).Sea P′′(x′′,y′′,z′′) el punto simétrico de P respecto de la recta r. P′ es el punto medio del segmento PP′′.
P′=(2xP+x′′,2yP+y′′,2zP+z′′)
(2,3,−1)=(21+x′′,21+y′′,22+z′′)
Igualando las coordenadas:
2=21+x′′⟹4=1+x′′⟹x′′=3
3=21+y′′⟹6=1+y′′⟹y′′=5
−1=22+z′′⟹−2=2+z′′⟹z′′=−4
El punto simétrico de P respecto de la recta r es P′′(3,5,−4).