Considera las rectas r≡{y=02x−z=0 y s≡{x+y+7=0z=0
a) Estudia la posición relativa de r y s.b) Calcula la ecuación del plano paralelo a r y s que equidista de ambas rectas.
Posición relativaDistancia entre rectasPlano paralelo
Resolución del ejercicio de posición relativa y planos equidistantes
a) Estudia la posición relativa de r y s.
Para estudiar la posición relativa, primero obtenemos un punto y un vector director de cada recta a partir de sus ecuaciones implícitas.Para la recta r≡{y=02x−z=0, si hacemos x=λ:
Pr(0,0,0),dr=(1,0,2)
Para la recta s≡{x+y+7=0z=0, si hacemos y=μ:
Ps(−7,0,0),ds=(1,−1,0)
Analizamos la dependencia lineal de los vectores directores. Como sus componentes no son proporcionales, 11=−10, los vectores son linealmente independientes, por lo que las rectas no son paralelas ni coincidentes.Calculamos ahora el producto mixto de dr, ds y el vector que une un punto de cada recta PrPs=(−7,0,0):
[dr,ds,PrPs]=11−70−10200=2⋅(0−7)=−14
Como el determinante es distinto de cero, los tres vectores son linealmente independientes, lo que implica que las rectas r y s se cruzan en el espacio.
b) Calcula la ecuación del plano paralelo a r y s que equidista de ambas rectas.
El vector normal n del plano buscado debe ser perpendicular a los vectores directores de ambas rectas, por lo que lo calculamos mediante el producto vectorial:
n=dr×ds=i11j0−1k20=(2,2,−1)
La ecuación general del plano será de la forma 2x+2y−z+D=0. La condición de que el plano π equidiste de las rectas r y s (siendo paralelo a ambas) se traduce en que la distancia desde un punto de r al plano sea igual a la distancia desde un punto de s al plano:
Esta igualdad da lugar a dos posibles casos:1) D=−14+D, que no tiene solución (0=−14).2) D=−(−14+D)⇒D=14−D⇒2D=14⇒D=7.Por lo tanto, la ecuación del plano buscado es: