a) Calcula el plano perpendicular a la recta s que pasa por el punto P(1,0,−5).b) Calcula el seno del ángulo que forma la recta r con el plano π≡−2x+y+2z=0.
Plano perpendicularÁngulo entre recta y planoGeometría analítica
a) Calcula el plano perpendicular a la recta s que pasa por el punto P(1,0,−5).
La recta s viene dada en su forma paramétrica:
s≡⎩⎨⎧x=3−2λy=−1+λz=−2+2λ
De esta ecuación, podemos obtener un vector director de la recta s, que es vs=(−2,1,2).
Si un plano π1 es perpendicular a la recta s, entonces el vector director de la recta es el vector normal del plano, es decir, nπ1=vs=(−2,1,2).
La ecuación general de un plano es Ax+By+Cz+D=0. Utilizando el vector normal, la ecuación del plano π1 será:
π1≡−2x+y+2z+D=0
Dado que el plano pasa por el punto P(1,0,−5), podemos sustituir las coordenadas de este punto en la ecuación del plano para hallar el valor de D:
−2(1)+(0)+2(−5)+D=0−2+0−10+D=0−12+D=0D=12
Por lo tanto, la ecuación del plano perpendicular a s que pasa por P es:
π1≡−2x+y+2z+12=0
b) Calcula el seno del ángulo que forma la recta r con el plano π≡−2x+y+2z=0.
Primero, necesitamos encontrar un vector director de la recta r. La recta r viene dada como la intersección de dos planos:
r≡{2x−3y+z−2=0−3x+2y+2z+1=0
Los vectores normales de estos dos planos son n1=(2,−3,1) y n2=(−3,2,2). El vector director de la recta r es el producto vectorial de estos dos vectores normales:
El plano dado es π≡−2x+y+2z=0. Su vector normal es nπ=(−2,1,2).
El seno del ángulo α que forma una recta con vector director v y un plano con vector normal n se calcula mediante la fórmula:
sinα=∣v∣⋅∣n∣∣v⋅n∣
Calculamos el producto escalar vr⋅nπ:
vr⋅nπ=(−8)(−2)+(−7)(1)+(−5)(2)=16−7−10=−1
Calculamos las magnitudes de los vectores vr y nπ:
∣vr∣=(−8)2+(−7)2+(−5)2=64+49+25=138
∣nπ∣=(−2)2+(1)2+(2)2=4+1+4=9=3
Finalmente, sustituimos estos valores en la fórmula del seno del ángulo:
sinα=138⋅3∣−1∣=31381
Para racionalizar el resultado, multiplicamos el numerador y el denominador por 138: