Rectas paralelas, secantes y coincidentes
Imagina el mapa de una ciudad. Dos calles pueden correr una al lado de la otra para siempre, cruzarse en una sola intersección o resultar ser la misma calle con dos nombres, como una carretera que es "Main Street" en el centro y "Route 66" fuera de la ciudad. Dos rectas en un plano tienen exactamente estas tres opciones. ¿Cómo saber cuál es solo con mirar sus ecuaciones?
Tres posiciones posibles
Si ambas rectas están escritas en forma pendiente-intersección $y = mx + b$, las pendientes te dicen casi todo.
Prueba los deslizadores: cambia la pendiente $m$ de la primera recta y observa cómo cambia su posición respecto de $y = 2x - 3$.
Algunos problemas llaman a la forma pendiente-intersección ecuación explícita, a la forma estándar $Ax + By + C = 0$ ecuación general y a la forma simétrica (la verás más adelante en esta página) forma continua. Son solo distintas maneras de escribir la misma recta.
Escriba la posición relativa de las rectas $r: y = 3x - 5$ y $s: y = -2x + 4$ justificando su respuesta a partir de sus pendientes.
Escriba la posición relativa de las rectas $r: y = 3x - 5$ y $s: y = -2x + 4$ justificando su respuesta a partir de sus pendientes.
Comparar coeficientes en $Ax + By + C = 0$
Muchos problemas dan las rectas como $Ax + By + C = 0$. (En EE. UU., la forma estándar suele escribirse $Ax + By = C$, que es lo mismo con $C$ pasado al otro lado.) Despeja $y$ para ver la pendiente:
$$y = -\frac{A}{B}x - \frac{C}{B}, \qquad m = -\frac{A}{B}, \quad b = -\frac{C}{B}.$$Comparar las pendientes y las intersecciones de dos rectas así escritas da un atajo que no necesita reescribir nada.
Determine la posición relativa de las rectas $r: 2x - 4y + 6 = 0$ y $s: -x + 2y - 3 = 0$ comparando sus coeficientes.
Determine la posición relativa de las rectas $r: 2x - 4y + 6 = 0$ y $s: -x + 2y - 3 = 0$ comparando sus coeficientes.
Calcule el valor del parámetro $k$ para que las rectas $r: 3x + ky - 2 = 0$ y $s: x - 2y + 5 = 0$ sean paralelas.
Calcule el valor del parámetro $k$ para que las rectas $r: 3x + ky - 2 = 0$ y $s: x - 2y + 5 = 0$ sean paralelas.
En el plano arquitectónico de un edificio, dos muros de carga vienen dados por las ecuaciones $r: ax - 6y + 12 = 0$ y $s: 2x + by - 4 = 0$. Determine los valores de $a$…
En el plano arquitectónico de un edificio, dos muros de carga vienen dados por las ecuaciones $r: ax - 6y + 12 = 0$ y $s: 2x + by - 4 = 0$. Determine los valores de $a$ y $b$ para que ambos muros representen exactamente la misma línea (rectas coincidentes).
Hallar el punto de intersección
Si dos rectas son secantes, el punto donde se cruzan está en ambas. Por eso sus coordenadas cumplen las dos ecuaciones, es decir, se obtiene resolviendo el sistema de las dos ecuaciones (por sustitución o por eliminación).
Calcule las coordenadas del punto de corte de las rectas secantes $r: x + y - 4 = 0$ y $s: 2x - y - 5 = 0$.
Calcule las coordenadas del punto de corte de las rectas secantes $r: x + y - 4 = 0$ y $s: 2x - y - 5 = 0$.
Halle el punto de intersección de la recta $r: 3x - 2y - 12 = 0$ con el eje de abscisas (eje X).
Halle el punto de intersección de la recta $r: 3x - 2y - 12 = 0$ con el eje de abscisas (eje X).
Dos tuberías principales de riego en un campo de cultivo siguen las trayectorias de las rectas $r: 5x + 3y - 15 = 0$ y $s: 2x - y + 5 = 0$. Averigüe si se cruzan y, en…
Dos tuberías principales de riego en un campo de cultivo siguen las trayectorias de las rectas $r: 5x + 3y - 15 = 0$ y $s: 2x - y + 5 = 0$. Averigüe si se cruzan y, en caso afirmativo, halle las coordenadas exactas del punto de conexión.
Rectas dadas por dos puntos, ecuaciones paramétricas o forma simétrica
Las rectas no siempre llegan como $y = mx + b$. La estrategia es siempre la misma: hallar la pendiente de cada recta. Si las pendientes son distintas, las rectas son secantes. Si coinciden, prueba un punto de la primera recta en la segunda.
Tres maneras de leer una pendiente
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Dos puntos $(x_1, y_1)$ y $(x_2, y_2)$: $m = \dfrac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1}$.
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Ecuaciones paramétricas $x = x_0 + at,\ y = y_0 + bt$: la recta pasa por $(x_0, y_0)$ (cuando $t = 0$) y avanza $a$ unidades horizontales y $b$ verticales por cada paso de $t$. Así, el vector director es $\langle a, b \rangle$ y la pendiente es $\dfrac{b}{a}$.
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Forma simétrica $\dfrac{x - x_0}{a} = \dfrac{y - y_0}{b}$: la recta pasa por $(x_0, y_0)$ y de nuevo la pendiente es $\dfrac{b}{a}$. Para obtener la forma $y = mx + b$, multiplica en cruz: $b(x - x_0) = a(y - y_0)$.
Dos vectores directores apuntan en la misma dirección cuando sus componentes son proporcionales.
Compruebe si las rectas dadas en forma continua $r: \frac{x-1}{2} = \frac{y+2}{3}$ y $s: \frac{x}{4} = \frac{y-1}{6}$ son paralelas o secantes.
Compruebe si las rectas dadas en forma continua $r: \frac{x-1}{2} = \frac{y+2}{3}$ y $s: \frac{x}{4} = \frac{y-1}{6}$ son paralelas o secantes.
Dadas las rectas $r: x = 2 - t, y = 3 + 2t$ y $s: 2x + y - 7 = 0$, estudie su posición relativa comparando sus vectores directores y comprobando si un punto de $r$…
Dadas las rectas $r: x = 2 - t, y = 3 + 2t$ y $s: 2x + y - 7 = 0$, estudie su posición relativa comparando sus vectores directores y comprobando si un punto de $r$ pertenece a $s$.
Dos barcos navegan con trayectorias dadas por las ecuaciones paramétricas $r: x = 1 + 2t, y = -3 + t$ y $s: x = -1 + 4k, y = 2 + 2k$. Compruebe analíticamente si sus…
Dos barcos navegan con trayectorias dadas por las ecuaciones paramétricas $r: x = 1 + 2t, y = -3 + t$ y $s: x = -1 + 4k, y = 2 + 2k$. Compruebe analíticamente si sus rutas son paralelas o si navegan por la misma línea.
Rectas paralelas y perpendiculares por un punto
A menudo tienes que construir una recta nueva: por un punto y paralela a una recta dada, o por un punto y perpendicular a ella.
El camino más corto de un punto a una recta es el segmento perpendicular. Por eso "el cable más corto de un punto a una carretera" es la perpendicular que pasa por ese punto.
Halle la ecuación explícita de la recta paralela a $r: y = -4x + 1$ que pasa por el punto $P(0, 3)$.
Halle la ecuación explícita de la recta paralela a $r: y = -4x + 1$ que pasa por el punto $P(0, 3)$.
Calcule el valor del parámetro $m$ para que las rectas $r: mx + 2y - 5 = 0$ y $s: 3x - y + 1 = 0$ sean perpendiculares.
Calcule el valor del parámetro $m$ para que las rectas $r: mx + 2y - 5 = 0$ y $s: 3x - y + 1 = 0$ sean perpendiculares.
Una carretera recta sigue la ecuación $2x - y + 4 = 0$. Un repetidor de telefonía celular está situado en el punto $P(5, 1)$. Halle la ecuación general de la línea de…
Una carretera recta sigue la ecuación $2x - y + 4 = 0$. Un repetidor de telefonía celular está situado en el punto $P(5, 1)$. Halle la ecuación general de la línea de cableado más corta (que debe ser perpendicular) que une el repetidor con la carretera.
Triángulos formados por tres rectas
Tres rectas que son secantes dos a dos forman un triángulo, siempre que no pasen las tres por un mismo punto. Sus vértices son los tres puntos de intersección, uno por cada par de rectas. Si las tres rectas se cortan en un único punto, los tres puntos de intersección son el mismo y no hay triángulo.
Una recta y los dos ejes coordenados también forman un triángulo. Sus vértices son el origen y las dos intersecciones, y como los ejes son perpendiculares, es un triángulo rectángulo con las intersecciones como catetos.
Tres calles forman un parque triangular en el centro de una ciudad. Las ecuaciones de las calles son $r: x + y - 6 = 0$, $s: 2x - y - 3 = 0$ y $t: x - 2y + 6 = 0$.…
Tres calles forman un parque triangular en el centro de una ciudad. Las ecuaciones de las calles son $r: x + y - 6 = 0$, $s: 2x - y - 3 = 0$ y $t: x - 2y + 6 = 0$. Calcule las coordenadas exactas de los tres vértices del parque.
Calcule el área del triángulo que forma la recta $r: 5x + 2y - 20 = 0$ con los dos ejes de coordenadas.
Calcule el área del triángulo que forma la recta $r: 5x + 2y - 20 = 0$ con los dos ejes de coordenadas.
Pies de perpendiculares, reflexiones y rectángulos
Si combinas rectas perpendiculares con intersecciones, puedes resolver problemas de geometría más difíciles.
Reflejar un punto respecto de una recta
Para reflejar el punto $A$ respecto de la recta $r$: traza la perpendicular desde $A$ hasta $r$, halla dónde corta a $r$ (el pie $M$) y avanza la misma distancia más allá. Así, $M$ es el punto medio de $A$ y su imagen $A'$:
$$M = \left(\frac{x_A + x_{A'}}{2},\ \frac{y_A + y_{A'}}{2}\right).$$Un rayo que rebota en el eje x
Un espejo sobre el eje $x$ refleja la figura respecto del eje: $y$ se convierte en $-y$. Un rayo que llega al espejo en un punto y sale con ángulos iguales conserva ese punto y cambia el signo de la pendiente.
Rectángulos
En un rectángulo, los lados opuestos son paralelos y los lados adyacentes son perpendiculares. Si dos lados dados son perpendiculares y hay un vértice $P$ en otro lugar, los otros dos lados pasan ambos por $P$ y son paralelos a los lados dados.
Halle las coordenadas del punto simétrico de $A(2, 5)$ respecto de la recta $r: x - 2y + 3 = 0$.
Halle las coordenadas del punto simétrico de $A(2, 5)$ respecto de la recta $r: x - 2y + 3 = 0$.
Los lados de un terreno con forma de cuadrilátero están situados sobre las rectas $r: 2x + y - 5 = 0$ y $s: x - 2y + 5 = 0$. Sabiendo que uno de los vértices del terreno…
Los lados de un terreno con forma de cuadrilátero están situados sobre las rectas $r: 2x + y - 5 = 0$ y $s: x - 2y + 5 = 0$. Sabiendo que uno de los vértices del terreno es el punto $P(4, 2)$ y que el recinto es un rectángulo perfecto, halle las ecuaciones generales de las rectas que contienen a los otros dos lados.
Un rayo de luz sigue la trayectoria de la recta $r: x - y + 2 = 0$ e incide sobre un espejo plano situado a lo largo del eje X. Sabiendo que el ángulo de incidencia es…
Un rayo de luz sigue la trayectoria de la recta $r: x - y + 2 = 0$ e incide sobre un espejo plano situado a lo largo del eje X. Sabiendo que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión respecto a la normal, halle la ecuación general de la recta que describe el rayo reflejado.
Resumen
De vuelta al mapa: dos calles que "en realidad son la misma calle" son rectas coincidentes. Lo detectas cuando todas las razones entre coeficientes coinciden, o cuando las pendientes y las intersecciones son iguales.