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2° BGU · Matemáticas
Vectores y geometría · Vectores

Módulo y dirección de un vector. Aplicaciones

Te conviene dominar: Vectores en el plano (1.° de Bachillerato General Unificado (BGU))
Te conviene dominar: Teorema de Pitágoras (10.° grado de EGB (Educación General Básica, subnivel Superior))

Un dron despega desde el Malecón 2000 y vuela en línea recta hacia el cerro Santa Ana. ¿Cuántos metros recorre? ¿Y en qué dirección va? El módulo (o norma) de un vector te dice cuánto, y su dirección te dice por qué recta se mueve. Con las dos ideas resuelves desde la distancia entre dos puntos hasta si dos fuerzas tiran en la misma línea.

Módulo de un vector y distancia entre puntos

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Calcula el módulo del vector $\vec{v} = (3, -4)$.

Calcula el módulo del vector $\vec{v} = (3, -4)$.

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Halla la distancia exacta entre los puntos $A(-2, 5)$ y $B(4, -3)$.

Halla la distancia exacta entre los puntos $A(-2, 5)$ y $B(4, -3)$.

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Calcula el perímetro exacto del triángulo cuyos vértices se encuentran en las coordenadas $A(-1, 2)$, $B(3, 5)$ y $C(5, -1)$.

Calcula el perímetro exacto del triángulo cuyos vértices se encuentran en las coordenadas $A(-1, 2)$, $B(3, 5)$ y $C(5, -1)$.

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Dirección de un vector y vectores paralelos

La dirección de un vector es la recta sobre la que está. Dos vectores tienen la misma dirección si uno es múltiplo del otro: $\vec v = k\,\vec u$. Si $k>0$ tienen el mismo sentido; si $k<0$, sentidos opuestos.

Casos especiales: un vector $(a, 0)$ va en la dirección del eje de abscisas (horizontal) y uno $(0, b)$ en la del eje de ordenadas (vertical).

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Determina la pendiente (que indica la dirección) del vector que une los puntos $P(1, -4)$ y $Q(3, 8)$.

Determina la pendiente (que indica la dirección) del vector que une los puntos $P(1, -4)$ y $Q(3, 8)$.

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Comprueba analíticamente si los vectores $\vec{u} = (2, -5)$ y $\vec{v} = (-4, 10)$ tienen la misma dirección. En caso afirmativo, indica si tienen el mismo sentido o…

Comprueba analíticamente si los vectores $\vec{u} = (2, -5)$ y $\vec{v} = (-4, 10)$ tienen la misma dirección. En caso afirmativo, indica si tienen el mismo sentido o sentidos opuestos.

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Vector unitario

Proceso para obtener el vector unitario de v = (−5, 12) dividiéndolo entre su módulo 13. v = (−5, 12)‖v‖ = 13 dividir entre ‖v‖ u = (1/13)·(−5, 12)= (−5/13, 12/13) u es unitario: ‖u‖ = 1
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Obtén un vector unitario que tenga la misma dirección y sentido que el vector $\vec{w} = (-5, 12)$.

Obtén un vector unitario que tenga la misma dirección y sentido que el vector $\vec{w} = (-5, 12)$.

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Encuentra las componentes de un vector de módulo $7$ que tenga la dirección del eje de ordenadas y sentido negativo.

Encuentra las componentes de un vector de módulo $7$ que tenga la dirección del eje de ordenadas y sentido negativo.

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Vector de módulo dado en una dirección

Dos vectores con la misma dirección: u = (1, −2) y un vector v más largo en su misma recta. u v, sentido opuesto y más largo

Esto sirve también para mover un punto: si un objeto en movimiento parte de $A$ y avanza una distancia $d$ en la dirección de $\vec d$, llega a $B = A + d\cdot\dfrac{\vec d}{\|\vec d\|}$.

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Un dron se desplaza en línea recta según el vector $\vec{d} = (k, 6)$. Si la distancia total recorrida es de $10$ metros, calcula los posibles valores del parámetro $k$.

Un dron se desplaza en línea recta según el vector $\vec{d} = (k, 6)$. Si la distancia total recorrida es de $10$ metros, calcula los posibles valores del parámetro $k$.

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Practica★★☆Sin empezar
Halla las coordenadas de un vector $\vec{v}$ sabiendo que su módulo es $5\sqrt{2}$ y que tiene la misma dirección y sentido que el vector $\vec{u} = (-1, 1)$.

Halla las coordenadas de un vector $\vec{v}$ sabiendo que su módulo es $5\sqrt{2}$ y que tiene la misma dirección y sentido que el vector $\vec{u} = (-1, 1)$.

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Un arquitecto está diseñando un tejado inclinado. El perfil del tejado sigue la dirección del vector $\vec{u} = (4, 3)$. Si por restricciones de la estructura la…

Un arquitecto está diseñando un tejado inclinado. El perfil del tejado sigue la dirección del vector $\vec{u} = (4, 3)$. Si por restricciones de la estructura la longitud total del perfil debe ser de $8,5$ metros, halla las componentes del vector que representa este perfil.

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Resultante, desplazamientos y problemas con parámetros

La resultante de varias fuerzas, velocidades o desplazamientos es su suma. Se suman por componentes y después se calcula el módulo.

Dos fuerzas F1 y F2 colocadas extremo con origen y su resultante R. F1 F2 R

Para fuerzas en equilibrio, la resultante es el vector nulo: $\vec F_1+\vec F_2+\vec F_3=\vec 0$. Para figuras (romboides, triángulos) usa que $\vec{AB}=\vec{DC}$ en un romboide $ABCD$ y calcula los lados y diagonales con el módulo.

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Un jugador de ajedrez mueve su peón desde la casilla representada por el punto $(1, 2)$ hasta la casilla $(1, 4)$, y a continuación mueve un caballo desde $(1, 4)$ hasta…

Un jugador de ajedrez mueve su peón desde la casilla representada por el punto $(1, 2)$ hasta la casilla $(1, 4)$, y a continuación mueve un caballo desde $(1, 4)$ hasta $(3, 5)$. Calcula el módulo del vector desplazamiento total de la pieza desde su posición inicial hasta la final.

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Sobre un cuerpo actúan dos fuerzas coplanarias representadas por los vectores $\vec{F}1 = (30, -40)$ N y $\vec{F}2 = (-15, 20)$ N. Calcula el módulo de la fuerza…

Sobre un cuerpo actúan dos fuerzas coplanarias representadas por los vectores $\vec{F}_1 = (30, -40)$ N y $\vec{F}_2 = (-15, 20)$ N. Calcula el módulo de la fuerza resultante $\vec{R} = \vec{F}_1 + \vec{F}_2$ y determina un vector unitario en la dirección de dicha resultante.

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Tres fuerzas coplanarias mantienen un objeto en equilibrio estático en el origen de coordenadas (es decir, la fuerza resultante es el vector nulo). Se conocen las…

Tres fuerzas coplanarias mantienen un objeto en equilibrio estático en el origen de coordenadas (es decir, la fuerza resultante es el vector nulo). Se conocen las componentes de dos de ellas: $\vec{F}_1 = (40, 30)$ N y $\vec{F}_2 = (-20, 50)$ N. Calcula las componentes de la tercera fuerza $\vec{F}_3$ y su módulo exacto.

X Y F₁ F₂ F₃ = ?
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Distancias con incógnita y otras aplicaciones

Cuando una condición pide «a distancia $d$ de un punto», escribe $\|\vec{PQ}\|=d$ con las coordenadas de $Q$ (una de ellas desconocida), eleva al cuadrado y resuelve la ecuación.

Con rectas: si $Q$ está en una recta, escribe sus coordenadas con un solo parámetro (por ejemplo $Q(t, mt+b)$) y aplica la misma idea. Con trayectorias en varios tramos (un robot, una embarcación, un rayo de luz), calcula cada tramo con un vector unitario y suma los desplazamientos o las distancias.

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Una embarcación se encuentra en el punto $A(2, -1)$ y se desplaza en línea recta una distancia de $13$ millas náuticas. Si el vector director de su trayectoria es…

Una embarcación se encuentra en el punto $A(2, -1)$ y se desplaza en línea recta una distancia de $13$ millas náuticas. Si el vector director de su trayectoria es proporcional a $\vec{d} = (5, 12)$ y se mueve en el mismo sentido que $\vec{d}$, determina las coordenadas exactas del punto de llegada.

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En una simulación de física, una partícula parte del origen de coordenadas y se mueve con un vector velocidad constante $\vec{v} = (3, 4)$ m/s durante $2$ segundos.…

En una simulación de física, una partícula parte del origen de coordenadas y se mueve con un vector velocidad constante $\vec{v} = (3, 4)$ m/s durante $2$ segundos. Inmediatamente después, cambia su velocidad a $\vec{w} = (-1, 2)$ m/s y mantiene este movimiento durante $3$ segundos más. Calcula a qué distancia del origen se encuentra la partícula al finalizar su recorrido.

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Determina las coordenadas de los puntos situados sobre el eje de abscisas que se encuentran a una distancia exacta de $5$ unidades del punto $P(-2, 3)$.

Determina las coordenadas de los puntos situados sobre el eje de abscisas que se encuentran a una distancia exacta de $5$ unidades del punto $P(-2, 3)$.

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Dos cables tiran de la parte superior de un poste. El primer cable ejerce una fuerza representada por el vector $\vec{T}1 = (120, 160)$ N. El segundo cable ejerce una…

Dos cables tiran de la parte superior de un poste. El primer cable ejerce una fuerza representada por el vector $\vec{T}_1 = (120, 160)$ N. El segundo cable ejerce una fuerza $\vec{T}_2$ de módulo $150$ N, que tiene la misma dirección pero sentido opuesto a $\vec{T}_1$. Halla las componentes exactas del vector $\vec{T}_2$.

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Un avión vuela con una velocidad respecto al aire dada por el vector $\vec{v}a = (250, 150)$ km/h. En esa zona, el viento sopla con una velocidad representada por…

Un avión vuela con una velocidad respecto al aire dada por el vector $\vec{v}_a = (250, 150)$ km/h. En esa zona, el viento sopla con una velocidad representada por $\vec{v}_v = (k, -50)$ km/h. Si sabemos que la velocidad real del avión respecto al suelo, calculada como $\vec{v}_r = \vec{v}_a + \vec{v}_v$, tiene un módulo exacto de $300$ km/h, determina los posibles valores del parámetro $k$.

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Dados los puntos $A(1, 2)$ y $B(m, m-1)$, halla el valor o valores reales de $m$ para que la distancia rectilínea entre $A$ y $B$ sea exactamente de $5$ unidades.

Dados los puntos $A(1, 2)$ y $B(m, m-1)$, halla el valor o valores reales de $m$ para que la distancia rectilínea entre $A$ y $B$ sea exactamente de $5$ unidades.

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Practica★★★Sin empezar
Un robot explorador se encuentra inicialmente en el punto $A(-3, 2)$. Se le programa para avanzar en línea recta en la dirección y sentido del vector $\vec{u} = (2, -1)$…

Un robot explorador se encuentra inicialmente en el punto $A(-3, 2)$. Se le programa para avanzar en línea recta en la dirección y sentido del vector $\vec{u} = (2, -1)$ hasta alcanzar un punto $B$, de forma que la distancia $AB$ sea igual a $4\sqrt{5}$. Seguidamente, gira y avanza en la dirección y sentido del vector $\vec{w} = (1, 2)$ una distancia de $3\sqrt{5}$ hasta detenerse en el punto $C$. Calcula las coordenadas exactas de los puntos $B$ y $C$.

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Encuentra analíticamente todos los vectores $\vec{v} = (x, y)$ de módulo $\sqrt{10}$ que cumplan la condición de que la suma de sus dos componentes sea exactamente $4$.

Encuentra analíticamente todos los vectores $\vec{v} = (x, y)$ de módulo $\sqrt{10}$ que cumplan la condición de que la suma de sus dos componentes sea exactamente $4$.

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En un plano de coordenadas de un videojuego, el personaje principal se encuentra en la posición $P(-4, 1)$. Debe recoger una moneda situada en un punto $Q$ que pertenece…

En un plano de coordenadas de un videojuego, el personaje principal se encuentra en la posición $P(-4, 1)$. Debe recoger una moneda situada en un punto $Q$ que pertenece a la recta que pasa por los puntos $R(0, 5)$ y $S(2, 7)$. Si el personaje se desplaza exactamente $3\sqrt{2}$ unidades en línea recta para llegar a $Q$, halla las posibles coordenadas donde se encuentra la moneda.

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Practica★★★Sin empezar
Considera un romboide $ABCD$ del cual se conocen tres de sus vértices: $A(0, 0)$, $B(6, 2)$ y $D(2, 4)$. Calcula las coordenadas del vértice $C$, obtén el módulo de sus…

Considera un romboide $ABCD$ del cual se conocen tres de sus vértices: $A(0, 0)$, $B(6, 2)$ y $D(2, 4)$. Calcula las coordenadas del vértice $C$, obtén el módulo de sus dos diagonales y justifica analíticamente si se trata o no de un rombo (es decir, si tiene todos sus lados iguales).

X Y A B C D
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Una señal luminosa parte del punto $A(0, 4)$ con un vector director $\vec{d} = (2, -1)$. Al llegar al eje de abscisas en un punto $P$, se refleja cambiando su dirección…

Una señal luminosa parte del punto $A(0, 4)$ con un vector director $\vec{d} = (2, -1)$. Al llegar al eje de abscisas en un punto $P$, se refleja cambiando su dirección y sentido según el nuevo vector director $\vec{d}' = (2, 1)$. Si la señal continúa su trayectoria hasta chocar con la recta vertical $x = 12$ en un punto $Q$, calcula la distancia total recorrida por la luz desde $A$ hasta $Q$.

Resolver

Vuelve al principio: el dron recorre la distancia $\|\vec{AB}\|$ entre los dos puntos, y su dirección la da la pendiente (o un vector proporcional) de $\vec{AB}$.

Resumen

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