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Apuntes

Ejercicios: Posiciones relativas

Practica★☆☆
Un satélite de observación sigue una trayectoria lineal en el espacio definida por la recta $r: (x, y, z) = (1, 2, 0) + \lambda(2, -1, 3)$. Se quiere comprobar si el…

Un satélite de observación sigue una trayectoria lineal en el espacio definida por la recta $r: (x, y, z) = (1, 2, 0) + \lambda(2, -1, 3)$. Se quiere comprobar si el satélite pasará exactamente por un punto de control situado en $P(5, 0, 6)$. Determina si el punto $P$ pertenece a la trayectoria del satélite.

X Y Z O A(1, 2, 0) v(2, −1, 3) P(5, 0, 6) r z=6
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Practica★☆☆
En el diseño de un edificio inteligente, se han definido dos superficies planas correspondientes al techo y al suelo de una planta técnica. Las ecuaciones de los planos…

En el diseño de un edificio inteligente, se han definido dos superficies planas correspondientes al techo y al suelo de una planta técnica. Las ecuaciones de los planos son $\pi_1: 2x - y + 3z - 5 = 0$ y $\pi_2: 4x - 2y + 6z + 8 = 0$. Analiza la posición relativa de ambos planos para confirmar si son paralelos.

π₂ π₁ n₂ n₁ d
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Practica★☆☆
Un rayo láser se propaga siguiendo la recta $r: \frac{x-1}{2} = \frac{y+2}{1} = \frac{z}{3}$ e incide sobre una lámina de cristal plana cuya ecuación es…

Un rayo láser se propaga siguiendo la recta $r: \frac{x-1}{2} = \frac{y+2}{1} = \frac{z}{3}$ e incide sobre una lámina de cristal plana cuya ecuación es $\pi: x + y + z - 1 = 0$. Determina la posición relativa entre el rayo láser y la lámina. En caso de que se corten, calcula las coordenadas del punto de impacto.

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Practica★☆☆
Dadas las rectas $r$ y $s$ expresadas por sus ecuaciones paramétricas: $r: \begin{cases} x = 1 + \lambda \\ y = 2 - \lambda \\ z = 3 \lambda \end{cases}$ y…

Dadas las rectas $r$ y $s$ expresadas por sus ecuaciones paramétricas:

$r: \begin{cases} x = 1 + \lambda \\ y = 2 - \lambda \\ z = 3 \lambda \end{cases}$ y $s: \begin{cases} x = \mu \\ y = 1 + \mu \\ z = 2 - \mu \end{cases}$

Estudia la posición relativa de ambas comparando sus vectores directores. ¿Son paralelas o tienen direcciones distintas?

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Practica★☆☆
Comprueba si la recta $r$, definida como la intersección de los planos $x + y = 2$ y $x - y = 0$, es paralela al plano de coordenadas $XY$ (el plano $z = 0$). Argumenta…

Comprueba si la recta $r$, definida como la intersección de los planos $x + y = 2$ y $x - y = 0$, es paralela al plano de coordenadas $XY$ (el plano $z = 0$). Argumenta tu respuesta basándote en el vector director de la recta.

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Practica★☆☆
Un arquitecto utiliza un software de diseño para situar una viga estructural representada por la recta $r: \frac{x-2}{3} = \frac{y+1}{-2} = \frac{z-4}{4}$. Determina si…

Un arquitecto utiliza un software de diseño para situar una viga estructural representada por la recta $r: \frac{x-2}{3} = \frac{y+1}{-2} = \frac{z-4}{4}$. Determina si la viga es perpendicular al plano de fachada $\pi: 3x - 2y + 4z + 1 = 0$.

π 3x - 2y + 4z + 1 = 0 r (x-2)/3 = (y+1)/-2 = (z-4)/4 M P(2, −1, 4) n = (3, −2, 4) vᵣ = (3, −2, 4)
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Practica★☆☆
Dados los puntos $A(1, 0, -1)$, $B(2, 1, 0)$ y $C(3, 2, 1)$, determina la posición relativa de la recta que pasa por $A$ y $B$ respecto a la recta que pasa por $B$ y…

Dados los puntos $A(1, 0, -1)$, $B(2, 1, 0)$ y $C(3, 2, 1)$, determina la posición relativa de la recta que pasa por $A$ y $B$ respecto a la recta que pasa por $B$ y $C$. ¿Se trata de la misma recta (coincidentes) o son rectas secantes en el punto $B$?

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Practica★☆☆
Determina el valor del parámetro $k$ para que los planos $\pi_1: x + ky + z - 2 = 0$ y $\pi_2: 2x - 4y + 2z + 1 = 0$ sean paralelos. Para ese valor de $k$, ¿podrían ser…

Determina el valor del parámetro $k$ para que los planos $\pi_1: x + ky + z - 2 = 0$ y $\pi_2: 2x - 4y + 2z + 1 = 0$ sean paralelos. Para ese valor de $k$, ¿podrían ser los planos coincidentes? Justifica tu respuesta observando los términos independientes.

π₂ π₂: 2x - 4y + 2z + 1 = 0 n₂ = (2, −4, 2) π₁ π₁: x + ky + z - 2 = 0 n₁ = (1, k, 1)
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Practica★★☆
Estudia la posición relativa de las siguientes rectas $r$ y $s$. En caso de que sean secantes, calcula las coordenadas del punto de corte:…

Estudia la posición relativa de las siguientes rectas $r$ y $s$. En caso de que sean secantes, calcula las coordenadas del punto de corte:

$r: \begin{cases} x = 1 + \lambda \\ y = -2\lambda \\ z = 3 + 2\lambda \end{cases}$

$s: \frac{x-2}{2} = \frac{y+1}{1} = \frac{z-4}{-1}$

X Y Z r s vᵣ vₛ P(?,?,?)
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Practica★★☆
Considera el plano $\pi: 2x - y + az + 3 = 0$ y la recta $r$ que pasa por los puntos $A(1, 0, -1)$ y $B(2, 1, 0)$. Determina el valor del parámetro $a \in \mathbb{R}$…

Considera el plano $\pi: 2x - y + az + 3 = 0$ y la recta $r$ que pasa por los puntos $A(1, 0, -1)$ y $B(2, 1, 0)$. Determina el valor del parámetro $a \in \mathbb{R}$ para que la recta sea paralela al plano. Para dicho valor de $a$, ¿está la recta contenida en el plano? Justifica tu respuesta.

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Practica★★☆
Dos drones de vigilancia aérea siguen trayectorias rectilíneas definidas por las rectas $r$ y $s$. El centro de control necesita saber si existe algún riesgo de colisión…

Dos drones de vigilancia aérea siguen trayectorias rectilíneas definidas por las rectas $r$ y $s$. El centro de control necesita saber si existe algún riesgo de colisión (si las trayectorias se cortan). Las ecuaciones de las trayectorias son:

$r: \frac{x-1}{2} = \frac{y}{1} = \frac{z+2}{3}$

$s: \begin{cases} x + y - z = 0 \\ 2x - y + 3z = 1 \end{cases}$

Determina la posición relativa de ambas trayectorias.

X Y Z s Dron B r Dron A
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Practica★★☆
Discute, en función del parámetro real $m$, la posición relativa de los siguientes tres planos: $\pi_1: mx + y + z = 1$ $\pi_2: x + my + z = m$ $\pi_3: x + y + mz = m^2$

Discute, en función del parámetro real $m$, la posición relativa de los siguientes tres planos:

$\pi_1: mx + y + z = 1$

$\pi_2: x + my + z = m$

$\pi_3: x + y + mz = m^2$

Resolver
Practica★★☆
Halla la ecuación implícita del plano que contiene a la recta $r: \frac{x-1}{2} = \frac{y+2}{-1} = \frac{z}{3}$ y es paralelo a la recta…

Halla la ecuación implícita del plano que contiene a la recta $r: \frac{x-1}{2} = \frac{y+2}{-1} = \frac{z}{3}$ y es paralelo a la recta $s: \begin{cases} x = t \\ y = 2t \\ z = 1 + t \end{cases}$. ¿Cuál es la posición relativa de las rectas $r$ y $s$?

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Practica★★☆
Un haz de planos tiene como arista la recta $r: \begin{cases} 3x - y + z = 2 \\ x + 2y - z = 1 \end{cases}$. Encuentra cuál de los planos del haz pasa por el punto…

Un haz de planos tiene como arista la recta $r: \begin{cases} 3x - y + z = 2 \\ x + 2y - z = 1 \end{cases}$. Encuentra cuál de los planos del haz pasa por el punto $P(1, 1, 1)$. Una vez obtenido, determina la posición relativa de este plano con el eje $OY$.

X Z Y Eje OY π P(1,1,1) r arista
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Practica★★☆
Se proyecta un rayo láser desde el punto $A(2, 3, 5)$ en la dirección del vector $\vec{v} = (1, -1, -2)$. El rayo impacta contra una pared metálica representada por el…

Se proyecta un rayo láser desde el punto $A(2, 3, 5)$ en la dirección del vector $\vec{v} = (1, -1, -2)$. El rayo impacta contra una pared metálica representada por el plano $\pi: x + 2y + z = 12$.

  1. a) Determina las coordenadas del punto de impacto.
  2. b) Estudia la posición relativa de la trayectoria del láser con la recta $s: \begin{cases} x = 3 + \mu \\ y = 2 \\ z = 3 - 2\mu \end{cases}$.
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Practica★★☆
Dadas las rectas $r$ y $s$, demuestra que se cruzan y halla la ecuación del plano que contiene a $s$ y es paralelo a $r$:…

Dadas las rectas $r$ y $s$, demuestra que se cruzan y halla la ecuación del plano que contiene a $s$ y es paralelo a $r$:

$r: \frac{x}{1} = \frac{y-1}{2} = \frac{z+1}{1}$

$s: \frac{x-1}{-1} = \frac{y}{3} = \frac{z}{2}$

Pₛ vₛ d Pᵣ vᵣ n π s r
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Practica★★★
En un proyecto de diseño industrial, se definen tres superficies mediante los siguientes planos en el espacio: $\pi_1: x + ay + z = a$ $\pi_2: ax + y + (a-1)z = 1$…

En un proyecto de diseño industrial, se definen tres superficies mediante los siguientes planos en el espacio:

$\pi_1: x + ay + z = a$

$\pi_2: ax + y + (a-1)z = 1$

$\pi_3: x + y + z = 1$

Discute la posición relativa de los tres planos según los diferentes valores del parámetro real $a$. En los casos en los que los tres planos se corten en una recta (formando un haz de planos), obtén la ecuación paramétrica de dicha recta.

π₁ π₂ π₃ r P vᵣ
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Practica★★★
Se considera una trayectoria de un dron representada por la recta $r$ que pasa por el punto $A(1, 2, -1)$ y tiene como vector director $\vec{v} = (k, 1, 2)$. Por otro…

Se considera una trayectoria de un dron representada por la recta $r$ que pasa por el punto $A(1, 2, -1)$ y tiene como vector director $\vec{v} = (k, 1, 2)$. Por otro lado, un panel solar está contenido en el plano $\pi$ definido por los puntos $P(1, 0, 1)$, $Q(0, 2, 3)$ y $R(2, 1, 0)$.

Determine el valor del parámetro $k$ para que la trayectoria del dron sea paralela al panel solar. Para ese valor de $k$, ¿existe alguna recta $s$ contenida en el plano $\pi$ que sea perpendicular a $r$? Justifica la respuesta basándote en la posición relativa de los elementos.

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Practica★★★
Dadas las rectas $r$ y $s$ definidas por: $r: \begin{cases} x = 1 + \lambda \\ y = 2 - \lambda \\ z = 3\lambda \end{cases}$ $s: \frac{x-1}{2} = \frac{y+1}{m} = z$ a)…

Dadas las rectas $r$ y $s$ definidas por:

$r: \begin{cases} x = 1 + \lambda \\ y = 2 - \lambda \\ z = 3\lambda \end{cases}$

$s: \frac{x-1}{2} = \frac{y+1}{m} = z$

  1. a) Estudia la posición relativa de $r$ y $s$ en función del parámetro $m$.
  2. b) Para el valor de $m$ que hace que las rectas se corten, encuentra la ecuación del plano $\pi$ que las contiene.
  3. c) Si $m=0$, las rectas se cruzan. Encuentra la ecuación de la recta $t$ que pasa por el origen de coordenadas y corta a $r$ y a $s$ simultáneamente.
X Y Z π O B A r s (m=0) s' (corte) t
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Practica★★★
Un arquitecto diseña una estructura donde tres vigas de soporte deben converger en un punto. Las caras de los pilares principales se asientan sobre los planos:…

Un arquitecto diseña una estructura donde tres vigas de soporte deben converger en un punto. Las caras de los pilares principales se asientan sobre los planos:

$\pi_1: x + 2y - z = 3$

$\pi_2: 2x - y + z = 1$

$\pi_3: 5x + ay + bz = 5$

Calcula los valores de $a$ y $b$ para que:

  1. a) Los tres planos se corten en una única recta (la viga de soporte común).
  2. b) Los tres planos no tengan ningún punto común y se corten dos a dos (formando un prisma infinito). Explica qué relación deben cumplir los rangos de la matriz de coeficientes y la matriz ampliada en este caso.
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Practica★★★
Sea la recta $r$ definida por la intersección de los planos $\sigma_1: x + y = 2$ y $\sigma_2: x - z = 1$. Consideramos también el plano $\pi: 2x + y - z = k$. a)…

Sea la recta $r$ definida por la intersección de los planos $\sigma_1: x + y = 2$ y $\sigma_2: x - z = 1$. Consideramos también el plano $\pi: 2x + y - z = k$.

  1. a) Determina el valor de $k$ para que la recta $r$ esté contenida en el plano $\pi$.
  2. b) Para un valor de $k$ distinto al hallado en el apartado anterior, la recta $r$ y el plano $\pi$ son paralelos. En esta situación, calcula la ecuación de una nueva recta $s$ que sea la proyección ortogonal de $r$ sobre el plano $\pi$.
  3. c) Estudia la posición relativa de esta nueva recta $s$ con el eje $OY$.
X Y Z O π s P′ Q′ r P Q
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Practica★★★
Se dan las rectas $r$ y $s$ de ecuaciones: $r: \frac{x-2}{1} = \frac{y+1}{2} = \frac{z}{-1}$ $s: \begin{cases} x - y + 2z = 4 \\ 2x + z = 1 \end{cases}$ a) Demuestra…

Se dan las rectas $r$ y $s$ de ecuaciones:

$r: \frac{x-2}{1} = \frac{y+1}{2} = \frac{z}{-1}$

$s: \begin{cases} x - y + 2z = 4 \\ 2x + z = 1 \end{cases}$

  1. a) Demuestra analíticamente que las rectas $r$ y $s$ se cruzan.
  2. b) Halla la ecuación de la perpendicular común a ambas rectas.
  3. c) Determina la posición relativa de esta perpendicular común con el plano coordenado $XZ$.
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Practica★★★
Consideramos una familia de planos que dependen de un parámetro $\alpha \in \mathbb{R}$: $\pi_\alpha: \alpha x + y + z = \alpha$ Y la recta $r$ que pasa por los puntos…

Consideramos una familia de planos que dependen de un parámetro $\alpha \in \mathbb{R}$:

$\pi_\alpha: \alpha x + y + z = \alpha$

Y la recta $r$ que pasa por los puntos $M(1, 1, 1)$ y $N(2, 3, 0)$.

  1. a) Estudia la posición relativa de la recta $r$ y el plano $\pi_\alpha$ según los valores de $\alpha$.
  2. b) ¿Existe algún valor de $\alpha$ para el cual el plano $\pi_\alpha$ contenga a la recta $r$?
  3. c) Para $\alpha = 0$, halla el punto simétrico de $M$ respecto al plano $\pi_0$ y comprueba si la recta que une $M$ con su simétrico es secante, paralela o coincidente con la recta $r$.
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Practica★★★
En un sistema de coordenadas estelar, se detectan dos señales de radio lineales: $L_1: (x, y, z) = (1, 0, 2) + \lambda(1, -1, 1)$…

En un sistema de coordenadas estelar, se detectan dos señales de radio lineales:

$L_1: (x, y, z) = (1, 0, 2) + \lambda(1, -1, 1)$

$L_2: \frac{x}{2} = \frac{y-1}{1} = \frac{z-m}{2}$

  1. a) Halla el valor de $m$ para que las trayectorias de las señales sean secantes.
  2. b) Para el valor de $m$ hallado, calcula el punto de impacto $I$.
  3. c) Considera un satélite situado en el plano $\pi: x + y + z = 10$. Determina la posición relativa de la recta $L_1$ respecto a este plano y calcula, si existe, la distancia mínima entre la señal $L_1$ y el satélite (representado por el plano).
π L₁ L₂ I L₁ ∩ π
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