a) Halla el punto simétrico de P(2,2,1) respecto de la recta r≡{x−2y+z=2y−z=1b) Halla el punto simétrico de Q(1,−1,−3) respecto del plano π≡x−2y+z+6=0.
Punto simétricoRectaPlano
Resolución de Simetría en el Espacio
a) Halla el punto simétrico de P(2,2,1) respecto de la recta r≡{x−2y+z=2y−z=1
Para hallar el punto simétrico respecto de una recta, primero determinamos la proyección ortogonal M de P sobre r. Empezamos expresando la recta r en ecuaciones paramétricas tomando z=λ:
r≡⎩⎨⎧x=4+λy=1+λz=λ⟹vr=(1,1,1)
Un punto genérico M de la recta tiene la forma M(4+λ,1+λ,λ). El vector PM que une el punto P con su proyección debe ser perpendicular al vector director de la recta vr:
PM=(4+λ−2,1+λ−2,λ−1)=(λ+2,λ−1,λ−1)
Aplicamos la condición de perpendicularidad mediante el producto escalar:
PM⋅vr=0⟹(λ+2)⋅1+(λ−1)⋅1+(λ−1)⋅1=0
Resolviendo la ecuación obtenemos 3λ=0, por lo que λ=0. Sustituyendo este valor en el punto genérico, la proyección es M(4,1,0).Como M es el punto medio del segmento que une P con su simétrico P′(x,y,z), despejamos P′:
P′=2M−P=2(4,1,0)−(2,2,1)=(6,0,−1)
b) Halla el punto simétrico de Q(1,−1,−3) respecto del plano π≡x−2y+z+6=0.
Para el simétrico respecto a un plano, trazamos la recta s perpendicular al plano que pasa por Q. El vector director de esta recta será el vector normal del plano nπ=(1,−2,1):
s≡⎩⎨⎧x=1+μy=−1−2μz=−3+μ
Calculamos el punto de intersección M′ entre la recta s y el plano π (proyección ortogonal de Q sobre el plano):
(1+μ)−2(−1−2μ)+(−3+μ)+6=0
Simplificando: 1+μ+2+4μ−3+μ+6=0⟹6μ+6=0⟹μ=−1. El punto de proyección es M′(0,1,−4).Finalmente, utilizamos la fórmula del punto medio para hallar el simétrico Q′: