Considera las rectas r≡x=1−y=z y s≡{x+y−3z=43x−y+z=−2
a) Estudia la posición relativa de r y s.b) Calcula la ecuación del plano que contiene a s y es paralelo a r.
RectasPlano paraleloPosición relativa
a) Estudia la posición relativa de r y s.
Primero, expresamos las rectas en sus formas vectoriales o paramétricas.
Recta $r$
De la ecuación r≡x=1−y=z, podemos igualar cada parte a un parámetro λ:
⎩⎨⎧x=λ1−y=λ⇒y=1−λz=λ
Un punto de la recta r es Pr(0,1,0) (tomando λ=0). Su vector director es vr=(1,−1,1).
Recta $s$
La recta s viene dada por la intersección de dos planos. Su vector director vs se obtiene calculando el producto vectorial de los vectores normales de los planos:
Podemos simplificar el vector director a vs=(1,5,2) (dividiendo por −2).
Para encontrar un punto de la recta s, Ps, hacemos z=0 en el sistema de ecuaciones:
{x+y=43x−y=−2
Sumando ambas ecuaciones, obtenemos 4x=2⇒x=1/2. Sustituyendo en la primera ecuación: 1/2+y=4⇒y=7/2. Así, un punto de la recta s es Ps(1/2,7/2,0).
Estudio de la posición relativa
Tenemos:
r: Pr(0,1,0), vr=(1,−1,1)s: Ps(1/2,7/2,0), vs=(1,5,2)1. Comparamos los vectores directores vr y vs:
11=5−1=21
Como los vectores directores no son proporcionales, las rectas no son paralelas ni coincidentes. Por tanto, se cortan o se cruzan.2. Formamos el vector PrPs:
PrPs=Ps−Pr=(1/2−0,7/2−1,0−0)=(1/2,5/2,0)
3. Calculamos el producto mixto de (vr,vs,PrPs) para determinar si son coplanarios:
Dado que el producto mixto es −6=0, los tres vectores no son coplanarios. Por lo tanto, las rectas r y s se cruzan.
b) Calcula la ecuación del plano que contiene a s y es paralelo a r.
Un plano π que contiene a la recta s y es paralelo a la recta r tendrá como punto de paso un punto de s (por ejemplo, Ps) y como vectores directores los vectores directores de ambas rectas, vs y vr.Punto del plano: Ps(1/2,7/2,0)
Vectores directores del plano: vs=(1,5,2) y vr=(1,−1,1)La ecuación general del plano se puede obtener a partir del determinante: