Tema 5 – Vectores – Ejercicios resueltos – Matemáticas II – 2º Bachillerato

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VECTORES EN EL ESPACIO DEPENDENCIA E INDEPENDENCIA LINEAL, COMBINACIÓN LINEAL, BASE EJERCICIO 1 :

r r r r Dados los vectores a (1, 2, 3 ), b (1, 1, 1), c (1, 0, 5 ) y d (− 1, 1, 3 ):

a) ¿Forman una base de R3?

r r r r b) Expresa, si es posible, el vector d como combinación lineal de a, b y c.

Solución: a) No forman una base, pues cuatro vectores en R3 siempre son linealmente dependientes. r r r r b) Debemos encontrar tres números, x, y, z, tales que: d = x a + y b + z c (-1, 1, 3) = x(1, 2, 3) + y(1, 1, 1) + z(1, 0, 5) (-1, 1, 3) = (x + y + z, 2x + y, 3x + y + 5z) x + y + z = −1 r r r r  2x + y = 1  Resolvemos el sistema por Gauss y obtenemos : x = 2, y = - 3, z = 0 ⇒ d = 2a − 3b + 0c 3 x + y + 5z = 3  EJERCICIO 2 : r r r r a) Se sabe que u, v y w son linealment e dependientes. ¿Podemos asegurar que u es r r combinación lineal de v y w? Justifica tu respuesta. r b) Halla las coordenadas del vector a (4, 3, 7 ) respecto de la base B = {(2, 1, 0), (1,0,-2),(0, 0, 3)}. Solución: r r r a) No. Por ejemplo, si tomamos u (1, 0, 0 ), v (0, 1, 0 ), y w (0, 2, 0 ): r r − Son linealment e dependient es, pues w = 2v. r r r − Sin embargo, u no es combinació n lineal de v y w. r r r b) Llamamos b (2, 1, 0), c (1, 0, − 2), d (0, 0, 3) a los vectores de la base B. Tenemos que encontrar tres r r r r números, x, y, z, tales que: a = x b + y c + z d (4, 3, 7) = x(2, 1, 0) + y(1, 0, -2) + z(0, 0, 3) (4, 3, 7) = (2x + y, x, -2y + 3z) 2x + y = 4  x=3  x=3 y = 4 − 2 x = −2  − 2y + 3 z = 7 3z = 7 + 2y → z = 7 + 2y = 1 3 r r r r r Las coordenadas de a respecto de la base B son (3, − 2, 1), es decir: a = 3b − 2c + d EJERCICIO 3 :

r r Dados los vectores u (2, − 1, 0) y v (3, 2, − 1):

a) ¿Son linealmente independientes? r r r 1r c) Halla un vector, w , tal que 2u + 3 w = v. 2

b) ¿Forman una base de R3?

Solución: a) Sí son linealmente independientes, puesto que si escribimos: x(2,-1, 0) + y(3, 2, -1) = (0, 0, 0), es decir: 2x + 3 y = 0  − x + 2y = 0 Este sistema solo tiene la solución trivial: x = y = 0 − y = 0 b) No forman una base de R3, pues para obtener una base de R3 necesitamos tres vectores (linealmente independientes). r r 1r r 1r r r 1r 2r c) 2u + 3w = v → 3 w = v − 2u → w = v − u r 1 2 −1  −5 2 2 6 3 ⇒ w = (3, 2, − 1) − (2, − 1, 0) =  , 1,  6 3 6   6

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2

EJERCICIO 4 : →

→

→

→

a) Halla los valores de x, y, z tales que x u + y v + z w = 0, siendo

→

→

u (2,0,-3), v (1,-2,0) y w (3,2,-6)

b) ¿Son linealmente independientes los tres vectores anteriores? ¿Forman una base de R3? Solución: a) x(2, 0, -3) + y(1, -2, 0) + z(3, 2, -6) = (0, 0, 0) ⇒ (2x + y + 3z, -2y + 2z, -3x - 6z) = (0, 0, 0) 2x + y + 3z = 0  − 2y + 2z = 0 Resolviendo el sistema por Gauss ⇒ Solucione s : x = −2λ, y = λ, z = λ − 3x − 6z = 0 b) Según los resultados obtenidos en el apartado a), deducimos que los vectores son linealmente dependientes. Por tanto, no son base. EJERCICIO 5 : Consideram os la base de R 3 formada por los vectores :

→

→

→

a (2,-1,3), b (0,2,-1), c (3,0,1) r a) Halla las coordenadas de u (4, − 7, 14) respecto de la base anterior.

r r r r b) Expresa, si es posible, el vector c como combinación lineal de a, b y u. Solución:

r r r r a) Tenemos que encontrar tres números x, y, z, tales que: u = x a + y b + z c , es decir : (4, -7, 14) = x(2, -1, 3) + y(0, 2,-1) + z(3, 0, 1) ⇒ (4, -7, 14) = (2x + 3z, -x + 2y, 3x - y + z) 2x + 3z = 4   − x + 2y = −7 Resolviendo el sistema por Gauss ⇒ Solución : x = 5, y = −1, z = −2 3 x − y + z = 14  r r r r r Por tanto, las coordenada s de u respecto de la base dada son (5, − 1, − 2), es decir : u = 5a − b − 2c b) De la igualdad obtenida en a), tenemos

r

que: u

r r r = 5a − b − 2c

→

r r r r 2c = 5a − b − u

→

r 5r 1r 1r c = a− b− u 2 2 2

PRODUCTO ESCALAR Y APLICACIONES (Módulo de un vector, ángulo que forman dos vectores, proyección ortogonal,…)

r

(

)

r

(

)

EJERCICIO 6 : Dados los vetores u 2, − 1, 3 , v 4, 2, − 2 y r r r r a) Halla u , v y el ángulo que forman u y v. r r b) Obtén el valor de x para que u y w formen un ángulo de 60 o . Solución: r a) u = 2 2 + (− 1)2 + 3 2 = 14 ≈ 3,74

r w (1, 2, x ):

r v = 4 2 + 2 2 + (− 2 )2 = 24 ≈ 4,90 r r Si llamamos α al ángulo que forman u y v, tenemos que : r r r r u·v 8−2−6 o cos α = r r = r r = 0 → u y v son perpendicu lares, es decir, α = 90 . u · v u · v r r u·w 1 2 − 2 + 3x 1 3x o → = b) Ha de cumplirse que: cos 60 = r r , es decir: = 2 2 u · w 14 · 5 + x 2 70 + 14x 2 70 + 14 x2 = 6 x

→

70 + 14 x 2 = 36 x2

 35 x = − 11 70 35  x2 = =  22 11  35 x =  11

→

70 = 22 x2

r r (no vale, pues u · v = 3 x > 0)

Tema 5 – Vectores – Ejercicios resueltos – Matemáticas II – 2º Bachillerato r r EJERCICIO 7 : Dados los vectores u (1, 0, 0 ) y v (1, 1, 0 ): r r r r a) Halla la proyección de u sobre v, así como el ángulo que forman u y v.

3

r r b) Encuentra un vector (x , y , z ) ≠ (0, 0, 0 ), que sea combinació n lineal de u y v, y que sea perpendicular a (1, 0, 0).

Solución:

r r 1 1 r u·vr 1 Proyección de u sobre v: u´= r 2 v = (1,1,0) = ( , ,0) 2 2 2 v r r r r u·v 1 1 2 Si llamamos α al ángulo que forman u y v, tenemos que : cos α = r = = → α = 45o r = u · v 1· 2 2 2 r r r r b) Un vector que sea combinació n lineal de u y v es de la forma au + bv, es decir : r r a u + b v = a (1, 0, 0 ) + b (1, 1, 0 ) = (a + b, b, 0 ) Para que sea perpendicular a (1, 0, 0), su producto escalar ha de ser cero: (a + b, b, 0) · (1, 0, 0) = 0 ⇒ a + b = 0 ⇒ b = - a Por tanto, cualquier vector de la forma: (0, b, 0), con b ≠ 0 cumple las condiciones exigidas. r r EJERCICIO 8 : Sean u y v dos vectores que forman un ángulo de 45 o y que tienen , r r el mismo módulo u = v = 2. r r r r a) ¿Cuál es el módulo de u + v? ¿Y el de u − v? r r r r b) Demuestra que u + v y u − v son perpendicu lares. Solución: r r 2 r r r r r r r r r r r r r a) u + v = (u + v ) · (u + v ) = u · u + u · v + v · u + v · v = u

2

r r r +2·u· v+ v

2

=

r r r r = 4 + 2 · u · v · cos (u, v ) + 4 = 4 + 8 ·

2 r r + 4 = 8+4 2 → u + v = 8 + 4 2 ≈ 3,70 2 r r 2 r r r r r 2 r r r 2 r r u − v = (u − v ) · (u − v ) = u − 2u · v + v = 4 − 2 · u · v · cos 45o + 4 = 8 − 4 2 r r u − v = 8 − 4 2 ≈ 1,53

r r r r r r r r r r r r r 2 r 2 r r r r b) (u + v ) · (u − v ) = u · u − u · v + v · u − v · v = u − v = 4 − 4 = 0 ⇒ (u + v ) ⊥ (u − v ) EJERCICIO 9 :

r r r r r Dados los vectores a (1, − 1, 0 ), b (0, 1, − 1) y c = ma − b :

r r a) Halla el valor de m para que a y c sean perpendicu lares. r r b) Para m = 2, halla el ángulo que forman b y c.

Solución: r r r a) c = ma − b = m(1, − 1, 0) − (0, 1, − 1) = (m, − m − 1, 1) r r r r 1 a ⊥ c → a · c = (1, − 1, 0 ) · (m, − m − 1, 1) = m + m + 1 = 2m + 1 = 0 → m = − 2 r r r b) Para m = 2, queda c (2, − 3, 1). Si llamamos α al ángulo que forman b y c, r r b · c −4 −4 tenemos que: cos α = r = ≈ 0,76 → α = 139 o 27' 51' ' r = 2 · 14 28 b · c

Tema 5 – Vectores – Ejercicios resueltos – Matemáticas II – 2º Bachillerato →

→

EJERCICIO 10 : Dados los vectores

→

→

→

→

→

→

→

b y tenga el mismo módulo que a .

s r r Solución: a (2, − 1, 0 ) b (1, 2, − 1) c (x , y, 0) r r r r  x = −2y c ⊥ b → c · b = 0 → x + 2y = 0   y = −1 → x = 2 2 2  r r c = a → x 2 + y 2 = 5 → x 2 + y 2 = 5 4 y 2 + y 2 = 5 5 y = 5 → y = 1 →  y = 1 → x = −2  Hay dos soluciones: r • x = 2, y = −1, que correspond e a c (2, − 1, 0 ). r • x = −2, y = 1, que correspond e a c (− 2, 1, 0 ). PRODUCTO VECTORIAL

r r Dados los vectores u (1, 3, 0) y v (2, 1, 1): r r r a) Halla un vector, w , de módulo 1, que sea perpendicular a u y a v. r r b) ¿Cuál es el área del paralelogramo determinado por u y v?

EJERCICIO 11 :

Solución: r r r r a) Un vector perpendicu lar a u y a v es: u × v = (1, 3, 0 ) × (2, 1, 1) = (3, − 1, − 5 ) r r r  3 u× v Dividimos por su módulo para conseguir que tenga módulo 1: w = r r =  , u× v  35

 3  −3 −1 −5   y  Hay dos soluciones:  , , ,   35 35   35  35 r r b) Área = u × v = 35 ≈ 5,92 u2

1

−1 35

,

−5   35 

5    35 

,

35

EJERCICIO 12 :

r r a) Demuestra que, si u y v son dos vectores cualesquiera, se tiene que: (ur − vr ) × (ur + vr ) = 2(ur × vr ) r r b) Halla un vector perpendicular a u (2, − 1, 1) y a v (3, 0, − 1).

Solución:

r r r r r r r r r r r r (*) r r r r r r r r a) (u − v ) × (u + v ) = u × u + u × v − v × u − v × v = 0 + u × v + u × v − 0 = 2 (u × v ) r r r r r r r (*) Tenemos en cuenta que u × u = 0 y que u × v = −v × u. b) u × v = (2, − 1, 1) × (3, 0, − 1) = (1, 5, 3 ) →

EJERCICIO 13 : Halla el valor de m para que el área del paralelogramo determinado por →

v (0,m,1) sea 2. Solución: r r r r • El área del paralelogr amo determinad o por u y v es igual a u × v . r r r r • Calculamos u × v y hallamos su módulo : u × v = (2, 0, 1) × (0, m, 1) = (− m, − 2, 2m )

r r u×v =

(− m)2 + (− 2)2 + (2m)2

= m2 + 4 + 4m2 = 5m2 + 4

Igualamos a 2: Área = 5m 2 + 4 = 2

→

a =2 i - j ; b = i + 2 j – k ; halla x e y de forma que c =x i + y j

→

sea perpendicular a

→

4

→

5m 2 + 4 = 4

→

5m 2 = 0

→

m=0

u (2,0,1) y

Tema 5 – Vectores – Ejercicios resueltos – Matemáticas II – 2º Bachillerato

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EJERCICIO 14 : a) Halla un vector unitario que sea perpendicular a (3, -1, 1) y a (1,-2,0) r r r r r r b) ¿Es cierto que (u × v )× w = u × (v × w )? Pon un ejemplo. Solución: a) Un vector perpendicular a los dos dados es: (3,-1, 1) x (1, -2, 0) = (2, 1, -5)  2 1 −5   , , Dividiendo por su módulo, tendrá módulo 1:  30 30   30  −2 −1 5   También cumple las condiciones su opuesto:  , , 30 30   30 r r r b) En general, no es cierto. Por ejemplo: u = (1, 0, 0) v = (1, 0, 0) w = (0, 1, 0) r r  r r r r r r (ur × vr )× wr = 0 × wr = 0  Por tanto, (u × v ) × w ≠ u × (v × w ). r r r r u × (v × w ) = u × (0, 0, 1) = (1, 0, 0) × (0, 0, 1) = (0, − 1, 0 ) →

EJERCICIO 15 : Halla el área de un paralelogramo determinado por los vectores r r r ( ) ( ) ( ) siendo: u 2 , − 1, 1 , v 0 , 1, − 1 y w 1, 0, 1

→

→

→

u x v y u x w,

Solución: r r r r r r r r r r • Calculamos u × v y u × w : a = u × v = (0, 2, 2) b = u × w = (− 1, − 1, 1) El área del paralelogramo determinado por a y b es igual al módulo del producto vectorial: r r a × b = (0, 2, 2) × (− 1, − 1, 1) = (4, − 2, 2)

Área = 42 + (− 2)2 + 22 = 16 + 4 + 4 = 24 ≈ 4,90 u2 PRODUCTO MIXTO EJERCICIO 16 : →

→

→

u (2,-1,1), v (3,0.-2), w (2,-3,0) r r r r r r r b) ¿Cuánto valen cada uno de los siguientes productos mixtos?: [2u, v, w ]; [u, v, u + v ] a) Calcula el volumen del paralelepípedo determinado por los vectores

Solución: r r r a) El volumen del paralelepí pedo determinad o por u, v y w es igual al valor absoluto

−1 1 0 − 2 = −17 2 −3 0

2 r r r de su producto mixto: [u, v, w ] = 3

→

Volumen = 17 u 3

r r r r r r b) Utilizando las propiedades de los determinantes, tenemos que: [2u, v, w ] = 2[u, v, w ] = 2 ⋅ (− 17 ) = −34 [ur , vr , ur + vr ] = 0 (el tercer vector depende linealment e de los dos primeros). EJERCICIO 17 : →

→

→

a) Halla los valores de m para que los vectores u (0,1,1), v (-2,0,1) y w (m,m-1,1) sean linealmente independientes. r r r b) Estudia si el vector (2, 1, 0 ) depende linealmente de u, v y w para el caso m = 3. Solución: a) Para que sean linealmente independientes, su producto mixto debe ser distinto de cero: 0 1 1 r r r [u, v, w ] = − 2 0 1 = 4 − m = 0 → m = 4 ⇒ Ha de ser m ≠ 4.

m

m −1 1

r r r b) Para m = 3, los vectores u, v y w son linealment e independie ntes, y forman una base de R3. Por tanto, cualquier vector de R3, en particular (2, 1, 0), depende linealmente de ellos.

Tema 5 – Vectores – Ejercicios resueltos – Matemáticas II – 2º Bachillerato →

→

6

→

EJERCICIO 18 : Dados los vectores u (1,2,3), v (1,1,1) y a) determinen un paralelepípedo de volumen 10.

w (1,λλ,5), halla el valor de λ para que: b) sean linealmente dependientes.

Solución: r r r a) El volumen del paralelepí pedo determinad o por u, v y w es igual al valor absoluto

1 2 3 r r r de su producto mixto: [u, v, w ] = 1 1 1 = 2λ − 6 1 λ 5 2λ − 6 = 10 → 2λ = 16 → λ = 8 Volumen = 2λ − 6 = 10  ⇒ 2λ − 6 = −10 → 2λ = −4 → λ = −2

Hay dos soluciones : λ1 = 8 ,

λ2 = −2 r r r b) Su producto mixto ha de ser cero: [u, v, w ] = 2λ − 6 = 0

r

(

→

) r(

λ=3

)

r

(

)

EJERCICIO 19 : Dados los vectores u 1, 0, − 1 , v 0, 2, − 1 y w 2, − 2, 1 , se pide: a) El volumen del paralelepípedo determinado por ellos. r b) Halla, si existe, el valor de α para que el vector a (α, α, − 6 ) se pueda expresar como r r combinació n lineal de u y v. Solución:

1 r r r a) Es igual al valor absoluto de su producto mixto: [u, v, w ] = 0

0 2 2 −2 r r r r b) Los vectores u, v y a han de ser linealment e dependient es (u y

1 0 r r r por tanto, su producto mixto ha de ser cero: [u, v, a] = 0 2

−1 −1 = 4

→

Volumen = 4 u 3

1 r v son linealment e independientes);

−1 − 1 = 3α − 12 = 0

→

α=4

α α −6 EJERCICIO 20 : r r r a) Demuestra que los vectores u (k, − 3, 2 ), v (k, 3, 2 ) y w (1, 0, 0 ) son linealment e independientes, cualquiera que sea el valor de k. r r r b) ¿Cuál es el volumen del paralelepí pedo determinad o por u, v y w ? Solución: a) Tenemos que probar que su producto mixto es distinto de cero, sea cual sea el valor de k. k −3 2 [ur , vr , wr ] = k 3 2 = −12 ≠ 0 para todo k. 1 0 0 b) El volumen es igual al valor absoluto de su producto mixto. Por tanto: Volumen = 12 u3 REPASO

r r r EJERCICIO 21 : Dados los vectores u (2, − 1, 1), v (3, − 1, 0 ) y w (m, 2, − m ): r r a) Halla el valor de m para que u y w sean perpendicu lares. r r r r b) Calcula el ángulo que forman u y v. c) Halla el área del triángulo que determinan u y v. Solución: r r a) Para que u y w sean perpendicu lares, su producto escalar ha de ser cero : r r u · w = (2, − 1, 1) · (m, 2, − m ) = 2m − 2 − m = m − 2 = 0 → m = 2 r r b) Si llamamos α al ángulo que forman u y v, tenemos que : r r |u · v | 7 7 cos α = r = ≈ 0,904 → α = 25 o 21' 6 ' ' r = |u|·| v | 6 · 10 60

Tema 5 – Vectores – Ejercicios resueltos – Matemáticas II – 2º Bachillerato c) Área =

7

1 r r 1 (1, 3, 1) = 1 1 + 9 + 1 = 1 11 ≈ 1,66 u 2 u×v = 2 2 2 2

r r r EJERCICIO 22 : Consideram os los vectores a (1, 1, 2 ), b (0, − 2, 1) y c (3, 2, 1). Calcula: r r a) El área del triángulo que determinan a y b. r r r b) El volumen del paralelepípedo determinado por a, b y c. Solución: 1 r r 1 (1, 1, 2) × (0, − 2, 1) = 1 (5, − 1, − 2) = 1 25 + 1 + 4 = = 1 30 ≈ 2,74 u 2 a×b = 2 2 2 2 2 b) El volumen es igual al valor absoluto del producto mixto de los tres vectores: 1 1 2 r r r a, b, c = 0 − 2 1 = 11 → Volumen = 11 u 3 3 2 1 a) Área =

[

]

EJERCICIO 23 :

r r r Dados los vectores u (− 1, 1, 1), v (2, 0, − 3) y w (k , 1, k ):

r r r a) Halla el valor de k para que el volumen del paralelepípedo determinado por u, v y w valga 11 u3 . r r b) Calcula el ángulo que forman u y v. Solución: a) El volumen del paralelepípedo es igual al valor absoluto del producto mixto de los tres vectores: − 12  −1 1 1 r r r − 5k − 1 = 11 → k = 5 [u, v, w ] = 2 0 − 3 = −5k − 1 ⇒ Volumen = − 5k − 1 = 11 →  − 5k − 1 = −11 → k = 2 k 1 k  r r b) Si llamamos α al ángulo que forman u y v, tenemos que: r r |u · v | | −5 | 5 cos α = r = ≈ 0,80 → α = 36 o 48 ' 31' ' r = |u|·| v | 3 · 13 39 EJERCICIO 24 : Dados los puntos A(-2,0,1), B (1,-3,2), C (-1, 4, 5) y D (3, 1, -2), calcula: a) El área del triángulo de vértices A, B y C. b) El volumen del tetraedro de vértices A, B, C y D. Solución:

a) AB (3, − 3, 1); AC (1, 4, 4 ) Área =

(− 16, − 11, 15 )

1 1 AB × AC = 2 2

=

b) AB (3, − 3, 1); AC (1, 4, 4); AD (5, 1, − 3) 3

[AB, AC, AD ] = 1

−3

1

4

4

1

−3

5

1 2

(− 16 )2 + (− 11)2 + 15 2

= =

1 2

602 = 12,27 u 2

= −136 → Volumen = 136 u 3

EJERCICIO 25 : Sean los puntos A (2, -1, 3), B(-1,5,m), C (m, 2, -2) y D (0, 1,-3). Calcula el valor de

m , sabiendo que el paralelepí pedo determinado por los vectores AB, AC y AD tiene un volumen de 40 u 3 .

Solución:

AB (− 3, 6, m − 3 ); AC (m − 2, 3, − 5); AD (− 2, 2, − 6) −3

[AB, AC, AD] = m − 2 −2

6 m−3 3

−5

2

−6

= [54 + 2(m -2)(m -3) +60] – [- 6(m -3) + 30 - 36(m -2)] = 2m2 + 32m + 6

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8

Volumen: V = |2m2 + 32m + 6| = 40. Dos posibilidades: • 2m2 + 32m + 6 = 40 ⇒ 2m2 + 32m - 34 = 0 ⇒ m2 +16m - 17 = 0 − 16 ± 256 + 68 − 16 ± 324 − 16 ± 18 m = 1 m= = =  2 2 2 m = −17 2 2 • 2m + 32m + 6 = -40 ⇒ 2m + 32m + 46 = 0 ⇒ m2 + 16m + 23 = 0

− 16 ± 256 − 92 − 16 ± 164 − 16 ± 2 41 = = = −8 ± 41 2 2 2 Hay cuatro soluciones: m1 = −17 ; m2 = 1; m3 = −8 + 41 ; m4 = −8 − 41 m=

REPRESENTAR PUNTOS EN EL ESPACIO EJERCICIO 26 : Representa los puntos siguientes: a) A(2, 3, -4), B(5, 3, 0) y C(0, 0, 4) b) A(0, 5, 2), B(1, 3, 0) y C(2, -3, 1) c) A(0, 0, 2), B(3, 2, 4) y C(4, -1, 3) d) A(0, 3, 1), B(0, 3, 0) y C(1, -2, 4) Solución:

APLICACIONES DE LOS VECTORES EJERCICIO 27 : Los puntos A(3, 0, 2), B(5, -1, 1) y C(-2, 3, 1) son vértices consecutivos de un paralelogramo. Obtén el cuarto vértice y el centro del paralelogramo. Solución:

Como se trata de un paralelogramo, se tiene que AB = DC. Si D = (x, y, z ): (2,-1,-1)=(-2-x,3-y,1-z) de donde: x = -4, y = 4, z = 2 ⇒ D(-4, 4, 2) El centro del paralelogramo es el punto medio de una de las dos diagonales, así:

1 3 3 M= , ,  2 2 2 EJERCICIO 28 : Halla las coordenadas de los puntos P y Q que dividen al segmento de extremos A(3,-1, 2) y B(-2, 2, 4) en tres partes iguales. Solución: AB = 3AP ⇒ (-1,3,2) = 3(x-3, y+1, z-2) ⇒ P(x,y,z) =

8 8  ,0,  3 3

8 8   −2 0+ 2 + 4 3  =  2 ,1, 10  Q = Pto_medio PB =  , ,3 2 2  3 3   2    

Tema 5 – Vectores – Ejercicios resueltos – Matemáticas II – 2º Bachillerato

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EJERCICIO 29 : Dos de los vértices de un paralelogramo son los puntos A(3, 0, -1) y B(2,-2, 3). El centro del paralelogramo está en el punto M(1, 2, -1). Halla los otros dos vértices. Solución: Llamemos C = (x1, y1, z1) y D = (x2, y2, z2).

3 + x1 =1 2 C es el simétrico de A respecto de M, por tanto:

0 + y1 =2 2

− 1 + z1 = −1 2 2+ x2 =1 → 2 D es el simétrico de B respecto de M. Así:

− 2 + y2 =2 2

→

3+ z2 = −1 → 2

 → x 1 = −1    → y1 = 4  C = (− 1, 4, − 1)    → z1 = −1   x2 = 0     y 2 = 6  D = (0, 6, − 5)    z 2 = −5 

EJERCICIO 30 : Calcula el valor de a para el cual los siguientes puntos están alineados: A(2, a, 0), B(6, 5, 2), C(8, 7, 3) Solución:

Los puntos A , B y C están alineados siempre que los vectores AB y BC tengan la misma dirección. Esto ocurre cuando sus coordenadas son proporcionales:

6−2 5−a 2−0 5−a = = ⇒ =2 8−6 7 −5 3−2 2

→

5−a = 4

→

a =1

EJERCICIO 31 : Halla el simétrico, P ', del punto P(2, 1,-3) respecto de Q(3, 5, 1).

Solución:

2+α  = 3 → α = 4 2    1+ β Llamamos P '(α,β,γ),de manera que: = 5 → β = 9  P' (4, 9, 5) 2   −3+ γ  = 1 → γ = 5  2