Considera los puntos A(−1,3,2),B(2,−1,−1) y C(a−2,7,b).
a) Determina a y b para que los puntos A,B y C estén alineados.b) En el caso a=b=1, halla la recta que pasa por el origen de coordenadas y es perpendicular al plano que contiene a los puntos A,B y C.
AlineaciónRectasPlanos+1
Resolución del ejercicio
a) Determina a y b para que los puntos A,B y C estén alineados.
Para que los puntos A(−1,3,2), B(2,−1,−1) y C(a−2,7,b) estén alineados, los vectores AB y AC deben ser paralelos (proporcionales).Primero, calculamos los vectores AB y AC:
AB=B−A=(2−(−1),−1−3,−1−2)=(3,−4,−3)
AC=C−A=(a−2−(−1),7−3,b−2)=(a−1,4,b−2)
Para que sean paralelos, sus componentes deben ser proporcionales. Es decir, debe existir un escalar k tal que AC=k⋅AB:
(a−1,4,b−2)=k⋅(3,−4,−3)
Comparando las componentes, obtenemos un sistema de ecuaciones:
⎩⎨⎧a−1=3k(1)4=−4k(2)b−2=−3k(3)
De la ecuación (2), podemos hallar el valor de k:
4=−4k⟹k=−1
Ahora, sustituimos k=−1 en las ecuaciones (1) y (3):
a−1=3(−1)⟹a−1=−3⟹a=−2
b−2=−3(−1)⟹b−2=3⟹b=5
Por lo tanto, los valores de a y b para que los puntos estén alineados son a=−2 y b=5.
b) En el caso a=b=1, halla la recta que pasa por el origen de coordenadas y es perpendicular al plano que contiene a los puntos A,B y C.
Para a=b=1, los puntos son:
A(−1,3,2)
B(2,−1,−1)
C(1−2,7,1)=C(−1,7,1)
Para encontrar la ecuación del plano que contiene a estos tres puntos, necesitamos un punto del plano (por ejemplo, A) y un vector normal al plano. El vector normal se obtiene calculando el producto vectorial de dos vectores no paralelos que estén en el plano, como AB y AC.
AB=(3,−4,−3)
AC=C−A=(−1−(−1),7−3,1−2)=(0,4,−1)
Calculamos el vector normal n como el producto vectorial AB×AC:
La ecuación general del plano es de la forma Ax+By+Cz+D=0, donde (A,B,C) son las componentes del vector normal. Así, la ecuación del plano es 16x+3y+12z+D=0. Para encontrar D, sustituimos las coordenadas de un punto del plano, por ejemplo, A(−1,3,2):
16(−1)+3(3)+12(2)+D=0
−16+9+24+D=0
17+D=0⟹D=−17
La ecuación del plano que contiene a los puntos A,B y C es:
16x+3y+12z−17=0
La recta que buscamos pasa por el origen de coordenadas O(0,0,0) y es perpendicular a este plano. Por lo tanto, el vector director de la recta es el vector normal del plano, vr=n=(16,3,12).La ecuación de la recta en forma paramétrica es: