Considera el punto P(2,0,−4) y el plano π≡⎩⎨⎧x=9α+3βy=−1+2αz=3+4α+β
a) Halla el punto simétrico del punto P respecto del plano π.b) Calcula la distancia del punto P al plano π.
Punto simétricoDistancia punto-planoPlano paramétrico
Determinación de la ecuación general del plano $\pi$
El plano π viene dado por sus ecuaciones paramétricas:
π≡⎩⎨⎧x=9α+3βy=−1+2αz=3+4α+β
De estas ecuaciones, podemos extraer un punto del plano Q0 y sus vectores directores u y v.Un punto del plano es Q0=(0,−1,3) (tomando α=0 y β=0). Los vectores directores son u=(9,2,4) y v=(3,0,1). El vector normal al plano, n, se obtiene calculando el producto vectorial de los vectores directores:
Así, el vector normal es n=(2,3,−6). La ecuación general del plano es de la forma Ax+By+Cz+D=0. Sustituyendo las componentes del vector normal, tenemos 2x+3y−6z+D=0. Para hallar D, sustituimos las coordenadas del punto Q0(0,−1,3) en la ecuación:
2(0)+3(−1)−6(3)+D=0
−3−18+D=0⟹−21+D=0⟹D=21
Por lo tanto, la ecuación general del plano π es:
π≡2x+3y−6z+21=0
a) Halla el punto simétrico del punto P respecto del plano π.
Sea P′(x′,y′,z′) el punto simétrico de P(2,0,−4) respecto al plano π. Para encontrar P′, seguimos estos pasos:1. Hallar la recta r que pasa por P y es perpendicular al plano π. El vector director de esta recta será el vector normal del plano, n=(2,3,−6). La ecuación paramétrica de la recta r es:
r≡⎩⎨⎧x=2+2ty=0+3tz=−4−6t
2. Hallar el punto de intersección M de la recta r con el plano π. Este punto M es la proyección ortogonal de P sobre el plano. Sustituimos las ecuaciones de la recta en la ecuación del plano:
2(2+2t)+3(3t)−6(−4−6t)+21=0
4+4t+9t+24+36t+21=0
49t+49=0⟹49t=−49⟹t=−1
Ahora, sustituimos t=−1 en las ecuaciones de la recta r para obtener las coordenadas de M:
⎩⎨⎧xM=2+2(−1)=0yM=3(−1)=−3zM=−4−6(−1)=2
Así, el punto de intersección es M(0,−3,2).3. El punto M es el punto medio del segmento PP′. Usamos la fórmula del punto medio para encontrar las coordenadas de P′(x′,y′,z′):