Se pide: (b) Ecuaciones que permiten obtener las coordenadas cartesianas en R en función de las de R.

Transcripción

1 ÁLGEBRA Práctica 13 Espacios afines E 2 y E 3 (Curso ) 1. En un espacio afín real de dimensión 3, se consideran dos sistemas de referencia R = {O, ē 1, ē 2, ē 3 } y R = {P, ū 1, ū 2, ū 3 }, donde Se pide: OP = ē 1 + 2ē 2 2ē 3 ū 1 = ē 1 + 2ē 2 + ē 3 ū 2 = ē 1 ē 2 + ē 3 ū 3 = ē 1 + ē 2 + 2ē 3 (a) Ecuaciones que permiten obtener las coordenadas cartesianas en R en función de las de R. (b) Ecuaciones que permiten obtener las coordenadas cartesianas en R en función de las de R. (c) Puntos cuyas coordenadas en R y en R son las mismas. (d) Resolver el mismo problema en el espacio afín ampliado. 2. En el espacio E 2 ampliado se consideran dos sistemas de referencia R = {O, ē 1, ē 2 } y R = {O, ē 1, ē 2 }. Si (x, y) y (x, y ) denotan respectivamente las coordenadas cartesianas de un punto con respecto a R y R, se pide calcular los elementos de R en función de R sabiendo que (a) los puntos de la recta x y + 1 = 0 tienen idénticas coordenadas en los dos sistemas (b) la recta y = 1 coincide con el eje O Y (c) el punto impropio del eje OY tiene coordenadas (1, 2, 0) en R 3. En el espacio E 3 ampliado y con respecto a un sistema de referencia {O, ē 1, ē 2, ē 3 }, se consideran los puntos A(2, 0, 2, 2), B( 6, 3, 0, 3), C( 1, 1, 2), D(1, 0, 0), E(0, 1, 1) y F (1, 1, 1, 0) y el vector v = ( 1, 2, 0). Se pide: (a) Ecuaciones paramétricas y cartesianas del plano Π, que pasa por A, B y C. (b) Ecuaciones paramétricas y cartesianas de la recta r, que pasa por D y es paralela a v. (c) Ecuaciones paramétricas y cartesianas de la recta s, que pasa por E y F. (d) Π r. (e) Π s. 4. En un espacio afín sobre IR 3 en el que se ha fijado una referencia, discutir las posiciones relativas, en función de los parámetros a, b IR, de: (a) los tres planos siguientes: Π 1 : x + y + bz = 1, Π 2 : ax + y = 0, Π 3 : x + ay = a

2 (b) las dos rectas siguientes: r x a 3a = y 1 = z + 1, s x 2 = y 1 = z 3 b 5. En el espacio geométrico ordinario y referido a un sistema ortonormal, se definen los puntos A(2, 1, 1), B( 1, 0, 3), las rectas r : x = y 2 1 = z 1, s : x 1 = y 2 = z 3 y los planos P : 3x 2y + 4z + 8 = 0, Q : x + 5y 6z 4 = 0. Las rectas se darán en forma continua y los planos por sus ecuaciones cartesianas. Se pide: (a) Recta paralela a r que pasa por A. (b) Recta que pasa por B y es paralela a P y Q. (c) Plano paralelo a P que pasa por A. (d) Plano que pasa por B y es paralelo a r y s. (e) Recta perpendicular a Q y que pasa por A. (f) Plano perpendicular a s y que pasa por B. (g) Recta que pasa por A y es perpendicular a r y a s. (h) Plano perpendicular a P y Q y que pasa por B. (i) Plano que contiene a r y es perpendicular a P. (j) Recta que pasa por A, es perpendicular a s y paralela a Q. (k) Recta que contiene a B, es paralela a Q y corta a r. (l) Recta que corta a r y a s y pasa por B. (m) Recta paralela a la dirección dada por v(1, 1, 2) y que corta a las rectas r y s. (n) Recta que pasa por A, corta a s y es perpendicular a r. (o) Plano perpendicular a P, paralelo a r y que pasa por A. (p) Perpendicular común a r y s. (q) Distancias de A a B, de A a r, de B a P y de r a s. (r) Ángulos formados por r y s, por s y Q y por P y Q. 6. En el espacio E 2 dotado de un sistema de referencia rectangular, se tienen las rectas r : x = 1 y s : y = x. Hallar una recta que pase por M(2, 1) y que corta a r y a s en dos puntos distintos (respectivamente A y B), tales que M equidiste de A y B. (Examen extraordinario, setiembre 2001)

3 7. En el espacio E 3 dotado de un sistema de referencia rectangular, determinar la ecuación de todos los planos que contienen a la recta { x y z = 4 x + y = 0 y tales que su distancia al origen es igual a 2. (Examen extraordinario, setiembre 2001) 8. En el espacio geométrico ordinario y con respecto a un sistema de referencia rectangular, se consideran las rectas { x y + z = 1 r : s : x = y = z. x + y = 0, Encontrar un plano paralelo a r y a s y equidistante de ambas. (Examen final, junio 2001) 9. En el espacio geométrico ordinario se considera un sistema de referencia R = {O, ū 1, ū 2, ū 3 }, en el que la matriz de Gram asociada a la base del sistema es G, las rectas r y s y el plano Π. G = { x + y + z = 1 r : y + z = 2, Se pide: (a) Distancia de r a s. (b) Plano que contiene a r y es perpendicular a Π. (c) ángulo formado por r y s. (d) ángulo formado por r y Π. (e) Distancia de s a Π. x = λ s : y = 2 z = 1 + λ Π : x + 2y z = Se considera el plano afín euclídeo dotado de un sistema de referencia rectangular y las rectas r y s. A cada punto P de la recta s se le asocia el punto P medio de P y el origen y a éste el punto P simétrico de P respecto de la recta r. Hallar el lugar geométrico de P cuando P recorre s. r 2x + y = 8 s 3x y = 2 (Examen extraordinario, septiembre 2004) 11. En el plano afín y con respecto a una referencia rectangular, calcular la ecuación de un giro que lleva la recta 3x 4y 3 = 0 a la recta 4x 3y 4 = 0. (Segundo Parcial, mayo 2004)

4 12. En el espacio geométrico ordinario dotado de un sistema de referencia rectangular, un plano Π corta a los semiejes positivos en puntos que distan 1 del origen. Determinar el lugar geométrico de las rectas que pasando por el punto P (1, 2, 2) forman con el plano Π un ángulo de 60. (Segundo Parcial, junio 2003) 13. Se considera el espacio geométrico ordinario, dotado de un sistema de referencia rectangular y con la orientación asociada a éste. Determinar el punto que se obtiene al hacer girar 90 el origen de coordenadas alrededor del eje tomado en el sentido de las x positivas. (Examen final, junio 2003) { y = 1 3x 4z = En el plano afín euclídeo y con respecto a una referencia rectangular, se tiene la curva y 2 4x = 0 y el punto P (1, 6). Desde el origen se trazan rectas variables que cortan a la curva anterior en el origen y en otro punto A. La recta horizontal por A corta al eje OY en B. Hallar el lugar geométrico de los puntos M intersección de la recta que pasa por el origen y A y la que pasa por B y P. (Examen final, septiembre 2003) 15. En el espacio E 2 se consideran los puntos P y Q. Sean S P y S Q las simetrías en E 2 con centros P y Q, respectivamente. Demostrar que S Q S P es una traslación y encontrar el vector asociado. (Examen final, junio 2001) 16. En un espacio afín euclídeo de dimensión 3 y con respecto a una referencia rectangular, se consideran la recta r, el plano π y el punto P : r x 1 1 = y 2 1 = z + 1, π x + 2y z + 2 = 0, P (1, 0, 2) 1 Se pide: (a) Ecuaciones de la traslación que lleva el punto P a su proyectado ortogonalmente sobre r. Hallar el conjunto transformado de la recta r. (b) Ecuaciones de la homotecia de centro P que transforma el plano π en el plano de ecuación x + 2y z + 12 = 0 (c) Ecuaciones de la proyección ortogonal sobre π. Es una transformación afín? (d) Ecuaciones de la simetría ortogonal respecto a r. Hallar el conjunto transformado del plano π. (e) Ecuaciones de la simetría ortogonal respecto a π. Hallar el conjunto transformado de la recta r. (f) Ecuaciones del giro de 90 o alrededor de la recta r, en el sentido de las x positivas. Hallar el conjunto transformado del plano π.

5 17. Se considera el espacio E 2, en el que se ha fijado un sistema de referencia rectangular R. Dada la transformación A(x, y) = (x, y ) (coordenadas en R) por las ecuaciones se pide: x = (1 + λ)x + 1 (1 λ)y 2 y = µ (1 λ)x + 1 (1 + λ)y, 2 (a) Determinar λ para que A sea una transformación afín. (b) Determinar λ para que A sea una traslación. Para ese valor de λ, dar el vector asociado a la traslación. (c) Determinar λ y µ para que A sea la simetría ortogonal respecto a una recta. Para esos valores de λ y µ, dar la ecuación de la recta. (Segundo parcial, mayo 2001) 18. En el espacio geométrico ordinario dotado de una referencia rectangular, para cada plano π paralelo al de ecuación x + y + z = 0 se considera la recta r que contiene el punto { de corte del x 1 = 2z plano π con el eje OZ y el punto de corte del plano π con la recta de ecuaciones y = 1. Se pide determinar el lugar geométrico de las rectas r. (Examen final, junio 1998) 19. En el plano afín euclídeo E 2, se considera un sistema de referencia {O, ē 1, ē 2 }, en el cual el módulo del primer vector es 1, el del segundo 2 y el ángulo que forman los dos vectores es de 45 o. Dada la familia de rectas donde α es un parámetro, se pide: x + 2αy + α 2 = 0, (a) Lugar geométrico de los puntos por los que pasa una sola recta de la familia. (b) Lugar geométrico de los puntos por los que pasan dos rectas perpendiculares de la familia. 20. Encontrar la única respuesta correcta, en las siguientes cuestiones: (a) Sea E el espacio geométrico ordinario, A una transformación afín en E con automorfismo asociado t; X, Y dos puntos arbitrarios de E. A(X) = A(Y ) + t(xy ). d(a(x), A(Y )) = d(x, Y ). Si A es una homotecia de razón k ( 1, 1), entonces d(a(x), A(Y )) < d(x, Y ). El vector con origen en X y extremo en Y es paralelo al de origen A(X) y extremo A(Y ). (Segundo parcial, junio 1999)

6 (b) En el espacio geométrico ordinario La composición de dos homotecias siempre es una homotecia. La composición de dos simetrías nunca es una simetría. La composición de una simetría y de un giro nunca es una transformación ortogonal directa. Cualquier giro es la composición de dos transformaciones ortogonales inversas. (Segundo parcial, junio 2002) (c) En el espacio afín ampliado Dos rectas diferentes siempre se cortan en un punto. Una recta y un plano no pueden tener más de un punto en común. (2, 1, 1, 0) y (1, 2, 3, 3) son las coordenadas homogéneas de un punto en dos sistemas de referencia diferentes. (1, 1, 0, 1) y ( 2, 3, 1, 2) son las coordenadas homogéneas de un punto en dos sistemas de referencia diferentes. (Segundo parcial, junio 2002)