Calcula el volumen del tetraedro que limita el plano determinado por los puntos A(0,2,−2), B(3,2,1) y C(2,3,2) con los planos cartesianos.
VolumenTetraedroPlanos cartesianos
Determinación de la ecuación del plano
Para hallar el plano π determinado por los puntos A(0,2,−2), B(3,2,1) y C(2,3,2), primero calculamos dos vectores directores del mismo:
AB=B−A=(3−0,2−2,1−(−2))=(3,0,3)
AC=C−A=(2−0,3−2,2−(−2))=(2,1,4)
A continuación, obtenemos el vector normal del plano mediante el producto vectorial de ambos vectores:
n=AB×AC=i32j01k34=(−3,−6,3)
Podemos simplificar el vector normal dividiendo por −3 para facilitar los cálculos, resultando n′=(1,2,−1). La ecuación del plano será de la forma x+2y−z+D=0. Sustituimos el punto A(0,2,−2) para hallar D:
0+2(2)−(−2)+D=0⇒4+2+D=0⇒D=−6
La ecuación del plano π es:
x+2y−z−6=0
Intersección con los ejes coordenados
El tetraedro está formado por el origen de coordenadas O(0,0,0) y los puntos de intersección del plano con los ejes X, Y y Z. Calculamos dichos puntos:Corte con el eje X (y=0,z=0): x−6=0⇒x=6. Punto P(6,0,0).Corte con el eje Y (x=0,z=0): 2y−6=0⇒y=3. Punto Q(0,3,0).Corte con el eje Z (x=0,y=0): −z−6=0⇒z=−6. Punto R(0,0,−6).
Cálculo del volumen del tetraedro
El volumen de un tetraedro definido por tres vectores u,v,w desde un vértice común (en este caso el origen) se calcula como un sexto del valor absoluto de su producto mixto:
V=61∣det(OP,OQ,OR)∣
Sustituyendo las coordenadas de los puntos de corte:
V=6160003000−6=61∣−108∣=18
El volumen del tetraedro es de 18 unidades cuˊbicas.