Módulo y dirección de un vector. Aplicaciones
Un dron sale de la Rambla de Montevideo y se mueve según un vector. Saber cuánto avanzó (el módulo) y por qué recta se desplazó (la dirección) alcanza para resolver muchos problemas: distancias entre puntos, fuerzas que se componen, velocidades con viento. En esta página aprendés a manejar ambas ideas, y al final vas a poder decir cuánto vale la componente $k$ de un vector que mide $10$ metros.
Módulo de un vector y distancia entre puntos
Calcula el módulo del vector $\vec{v} = (3, -4)$.
Calcula el módulo del vector $\vec{v} = (3, -4)$.
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 $B(4, -3)$.
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 $(3, 5)$. Calculá el módulo del vector desplazamiento total de la pieza desde su posición inicial hasta la final.
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 $C(5, -1)$.
Módulo con parámetros
Cuando una componente o una coordenada es desconocida, se plantea el módulo o la distancia igualados al valor dado y se resuelve la ecuación.
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 $k$.
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 $P(-2, 3)$.
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.
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 $4$.
Vector unitario
¿Por qué funciona? Dividir por un número positivo no cambia la dirección ni el sentido, y deja la longitud en $\frac{|\vec v|}{|\vec v|} = 1$.
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 $\vec{w} = (-5, 12)$.
Dirección y sentido: vectores paralelos
Dos vectores tienen la misma dirección si son proporcionales: $\vec v = k\,\vec u$ para algún número $k \neq 0$. Si $k>0$ tienen el mismo sentido; si $k<0$, sentidos opuestos.
En componentes: $\vec u = (u_1, u_2)$ y $\vec v = (v_1, v_2)$ son paralelos si
$$\frac{v_1}{u_1} = \frac{v_2}{u_2}$$(o, sin dividir, $u_1 v_2 - u_2 v_1 = 0$).
Para un vector que une dos puntos, la dirección también se describe con la pendiente $m = \dfrac{v_2}{v_1}$ (si $v_1 \neq 0$). Vectores paralelos tienen la misma pendiente.
Los ejes dan casos particulares: un vector de dirección del eje de ordenadas tiene la forma $(0, c)$; si $c<0$, apunta hacia abajo.
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 $Q(3, 8)$.
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.
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.
Vector de módulo dado en una dirección
Si el vector parte de un punto $A$, el punto de llegada es $B = A + \vec w$.
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 $\vec{u} = (-1, 1)$.
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.
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.
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 $\vec{T}_2$.
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 $C$.
Resultante y desplazamientos sucesivos
Cuando varios vectores actúan o se suceden, el efecto total es su suma. Se suman las componentes y recién después se calcula el módulo.
Fijate que $\vec F_2 = -\tfrac12\vec F_1$: las dos fuerzas están en la misma recta y con sentidos opuestos, por eso la resultante tiene el sentido de $\vec F_1$ y módulo $50 - 25 = 25$ N.
Lo mismo vale para desplazamientos con velocidad: si una partícula se mueve con velocidad $\vec v$ durante $t$ segundos, su desplazamiento es $t\,\vec v$. Los desplazamientos sucesivos se suman.
Equilibrio: si un objeto está en equilibrio, la suma de las fuerzas es el vector nulo: $\vec F_1 + \vec F_2 + \vec F_3 = \vec 0$, de donde $\vec F_3 = -(\vec F_1 + \vec F_2)$.
Velocidad con viento: la velocidad respecto al suelo es $\vec v_r = \vec v_a + \vec v_v$. Cuando te dan el módulo de $\vec v_r$, planteás $|\vec v_r| = $ valor y resolvés la ecuación en la incógnita.
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.
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.
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.
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 $k$.
Aplicaciones geométricas
La distancia entre puntos permite calcular perímetros y estudiar figuras; la proporcionalidad de vectores permite hallar vértices.
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Perímetro: se suman las distancias entre los vértices consecutivos.
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Paralelogramo $ABCD$: $\vec{AB} = \vec{DC}$, de donde $C = D + \vec{AB}$.
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Rombo: paralelogramo con todos los lados iguales.
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Punto sobre una recta: si la recta pasa por $R$ y $S$, sus puntos son $R + t\,\vec{RS}$; con la condición de distancia se plantea una ecuación en $t$.
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.
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).
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 $Q$.
Resumen
Volvé al principio: un dron con $\vec d = (k, 6)$ que recorre $10$ m cumple $k^2 + 36 = 100$, o sea $k = \pm 8$.