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Vector director de una recta En la figura se observa un vector libre u aplicado en distintos puntos. Cada una de las flechas resultantes proporciona una recta. Se tienen así las rectas que son para- lelas y se dice que r r y r1 2 3, u es un vector director de estas rectas, que u las dirige o incluso que las rectas son paralelas al vector u . Recíprocamente, dada una recta es fácil ha- llar un vector director: basta tomar dos pun- tos cualesquiera de ella, como A y B de la figura adjunta. Pero es evidente que una recta tiene infinitos vectores que la dirijan. En la figura anterior u v y w, dirigen la recta r. También es claro que todos los vectores que dirigen una recta tie- nen la misma dirección: si u es vector director de una recta también lo es cualquier otro v que cumpla v k u . Ejemplo: Las rectas r y r’ de la figura parece que son paralelas. ¿Lo son realmente? A( , )15 5 B( , )12 11 B ( ,6 2) A ( , )7 5 r r Hallamos un vector director de cada recta. AB tiene por componentes: AB ( , ) (12 15 11 5 27 6, ) A B tiene por componentes: A B ( , ) ( , )6 7 2 5 13 3 Como los cocientes 27 13 6 3 y son distintos, los vectores no tienen la misma direc- ción y las rectas no son paralelas (aunque por poco). Ecuaciones vectorial y paramétricas de la recta Ecuación vectorial de la recta Dado que cualquier vector contenido en una recta r es un vector de dirección, tomemos u como vector de dirección de r. I.E.S. Historiador Chabás -1- Juan Bragado Rodríguez Sea X un punto cualquiera de la recta r. El vector es proporcional al vector AX u por estar en la misma dirección, es decir: AX t u Sean a b y x, los vectores de posición de los puntos A, B y X respectivamente. De la figura adjunta se tiene: x a AX a t u t R x a t u Esta igualdad se llama ecuación vectorial de la recta. A “t” se le denomina parámetro de la ecuación y toma valores reales cualesquiera. Un parámetro es una variable que puede tomar distintos valores, los cuales dan a su vez distintos valores a otras variables. Al darle distintos valores se obtiene un conjunto de vectores de posición de puntos que pertenecen a la recta r. Ecuaciones paramétricas de la recta Sean ( , las coordenadas de los vectores ), ( , ), ( , ) ( , )x y a a b b y u u1 2 1 2 1 2 x a b y u, , res- pectivamente, donde u b a b b ( , )1 2 a a b a b a ( , ) ( , )1 2 1 1 2 2 . Sustituyendo en la ecuación vectorial se tiene: ( , ) ( , ) ( , ) ( , )x y a a t u u a t u a t u 1 2 1 2 1 1 2 2 Igualando las componentes de ambos vectores se obtiene: x a t u y a t u 1 1 2 2 Estas ecuaciones se llaman ecuaciones paramétricas de la recta. Para cada valor de t se obtiene un punto de la recta. Para hallar las ecuaciones paramétricas de una recta bastan un punto y un vector director. Pero hay cantidad de puntos y vectores directores de una recta. Por eso, según el punto o vector que elijamos obtendremos distintas ecuaciones paramétricas: una infinidad. Por eso se habla de unas ecuaciones paramétricas y no de las ecuaciones paramétricas. I.E.S. Historiador Chabás -2- Juan Bragado Rodríguez En la recta de la figura, si nos fijamos en el punto y en el vector de dirección de componentes ( obtenemos las ecuaciones paramétricas: A ( , )0 1 BC , ) ( , )2 2 2 0 4 2 x s y s 0 4 1 2 En cambio, si tomamos como punto base el y como vector de dirección el vec- tor de componentes: C( , )2 2 AB ( , ) ( , ) 2 0 0 1 2 1 obtenemos: x t y t 2 2 2 Observa que la letra que indica el parámetro no es la misma en las dos ecuaciones. ¿Cómo saber si distintas ecuaciones paramétricas lo son de la misma recta ? En primer lugar hay que ver si tienen los mismos vectores directores. Si es así las ecuaciones representan rectas paralelas que pueden ser distintas o coincidentes. A continuación se comprue- ba si un punto de una de ellas está en la otra: en caso afirmativo las ecuaciones representan la misma recta. Ejemplo: Se tienen las rectas r x 1 3k y 2 4k s x 2 6 y 6 8t t ¿Se trata en realidad de la misma recta? Los vectores directores que obtenemos de las ecuaciones son: u y v ( , ) ( , )3 4 6 8 Está claro que v 2 u por lo que r y s tienen los mismos vectores directores. Veamos si el punto base ( , )2 6 de s está en r: 2 1 3 1 6 2 4 1k k k k por tanto las ecuaciones representan la misma recta. I.E.S. Historiador Chabás -3- Juan Bragado Rodríguez Ecuación de la recta en forma continua y general Ecuación continua de la recta I.E.S. Historiador Chabás -4- Juan Bragado Rodríguez 0 Si , despejando t en las ecuaciones paramétricas tenemos: u y u1 20 t x a u t y a u x a u y a u 1 1 2 2 1 1 2 2 x a u y a u 1 1 2 2 La ecuación anterior recibe el nombre de ecuación continua de la recta. Casos particulares de la ecuación de la recta Si u y u u u1 20 0 0 2 ( , ) y la ecuación continua no se puede escribir porque no se puede dividir por cero. a 1 ( , )a y1 1 ( , )a y1 2 ( , )a y1 3 Al sustituir u1 0 en las ecuaciones pa- ramétricas resulta . Esta ecuación significa que todos los puntos de la recta tienen la misma abscisa, , es decir, la recta de ecuación x a 1 x a a1 1 es paralela al eje OY. Si 0u y u u u2 1 10 0 ( , ) y análogamente de las ecuaciones paramétricas se obtiene y a 2 . a2 ( , )x a1 2 ( , )x a2 2 ( , )x a3 2 Al sustituir u2 0 en las ecuaciones pa- ramétricas resulta . Esta ecuación significa que todos los puntos de la recta tienen la misma ordenada, , es decir, la recta de ecuación y y a 2 a a2 2 es paralela al eje OX. Ecuación general de la recta Operando y simplificando en la ecuación de la recta en forma continua se tiene: ( ) ( )x a u y a u u x u y a u a u 1 2 2 1 2 1 1 2 2 1 0 Llamando A u B u C a u a u 2 1 1 2 2 1 tenemos: Ax By C 0 La igualdad anterior recibe el nombre de ecuación general de la recta o también ecuación im- plícita de la recta. Un vector director de esta recta cumple la condición: B u y A u 1 2 , por tanto: u ( B , A) Si A By C y C B 0 0 que es la ecuación de una recta paralela al eje OX. Si B Ax C x C A 0 0 que es la ecuación de una recta paralela al eje OY. A y B no pueden ser simultáneamente nulos, ya que al ser A u y B u 2 1 entonces el vec- tor de dirección de la recta u u u ( , )1 2 sería el vector nulo que como sabemos no de- termina ninguna dirección. ( , )0 0 Pendiente de una recta Sabemos que una recta está determinada por dos puntos, por un punto y una paralela, por un punto y un vector director, etc. Existe otra forma de determinar una recta: consiste en dar un punto y el ángulo que la recta for- ma con la dirección positiva del eje de las X (su inclinación). La inclinación de una recta no puede ser mayor que 180º. Por otro lado, un ángulo comprendi- do entre 0º y 180º está totalmente determinado por el valor de su tangente trigonométrica. Para nosotros es más cómodo utilizar el valor de tg que el propio valor de , y por ello damos la siguiente definición: I.E.S. Historiador Chabás -5- Juan Bragado Rodríguez Se llama pendiente de una recta a la tangente del ángulo que forma la recta con la dirección positiva del eje X. Por costumbre se usala letra m para designar la pendiente. Observa que las rectas de ecuación x k no tienen pendiente, puesto que son paralelas al eje Y y por lo tanto forman con el eje X un ángulo de 90º (no existe ). tg º90 Las rectas con inclinación mayor que 90º tendrán una pendiente negativa. Ecuación punto pendiente de una recta Existe una relación entre la pendiente de una recta y sus vectores de dirección. Está claro que la pendiente en todos los ca- sos es: m u u tg 2 1 En la recta de la derecha, es mayor que 90º y la pendiente es negativa Si el vector u (u , u )1 2 es un vector director de la recta r, su pendiente es m u u 2 1 . m tg u u 2 1 Como todos los vectores directores de una recta r tienen la misma dirección, el ángulo que for- man con el eje X es el mismo y la tangente de ese ángulo (pendiente) también. Partiendo de la ecuación continua de la recta tenemos: x a u y a u y a u u x a m x a 1 1 2 2 2 2 1 1 1( ) ( ) y a m (x a )2 1 I.E.S. Historiador Chabás -6- Juan Bragado Rodríguez La ecuación anterior es la ecuación de la recta que pasa por el punto A a y tiene por pen- diente m, por eso se conoce como ecuación “punto-pendiente” de una recta ya que se obtiene conociendo un punto y la pendiente. a( , )1 2 Ecuación explícita de la recta Si operamos en la ecuación de la recta en la forma punto-pendiente se obtiene: I.E.S. Historiador Chabás -7- Juan Bragado Rodríguez 1 Haciendo y mx a ma 2 n a ma 2 1 tenemos: y mx n donde m representa la pendiente de la recta y n es el valor de la ordenada para , por ello se llama ordenada en el origen. x 0 Esta ecuación resulta muy cómoda siempre que conozcamos la pendiente de una recta, o si tratamos de resolver problemas de paralelismo. A partir de la pendiente, uno de los vecto- res de dirección es u m ( , )1 , pues: tg u u u u m m2 1 2 1 1 1 Pendiente: m Vector de direccion: u (1 ,m) Variación de las inclinaciones según los valores de m y xy x 2 y x 2 y x 2 y x y x 2 Las gráficas muestran por sí solas los efectos de los cambios de pendiente: Las rectas son ascendentes si m y descendientes si 0 m 0 . Además su verticalidad aumenta a medida que lo hace m en valor absoluto. Como el valor de n no influye en la inclinación se ha supues- to que . n 0 Hay que exceptuar no obstante el caso de las rectas verticales. Al ser la inclinación 90º , no existe , y por ello, no pueden expresarse en forma explícita. tg º90 Observación El vector u m ( , )1 x 2 da una imagen geo- métrica rápida de la inclinación. Por ejem- plo, si , basta dibujar el vector di- rector y u1 1 2 ( , ) . Si la recta es y x 2 3 un vector director es u2 1 2 3 , , y en caso de considerar molestas las componen- tes fraccionarias tomamos, en vez de u2 ) , el vector , de componentes 3 2 u ( ,3 2 . Otra forma de obtener la ecuación explícita de la recta es a partir de la ecuación general. Des- pejando la y tenemos: Ax By C y A B x C B u u x C B mx n 0 2 1 I.E.S. Historiador Chabás -8- Juan Bragado Rodríguez Ecuación de la recta en forma segmentaria Si una recta corta a los ejes en los puntos A a la igualdad: y B b( , ) ( , )0 0 x a y b 1 recibe el nombre de ecuación de la recta en forma segmentaria, ya que se obtiene en función de los segmentos orientados a y b. Ejemplo: Ecuación de la recta que pasa por B ( 4 , 6) y C ( 2 , 4) en sus distintas for- mas. ¿Qué ángulo forma la recta con el eje de abscisas? Si cogemos el punto encima de B tenemos: X x y( , ) Ec. Vectorial x c CX c t CB CB b c u ( , ) ( , ) ( , ) ( , ) ( ,4 6 2 4 2 10 1 2 2 10 1 5) ( , ) ( , ) ( , )x y t Vector de dirección I.E.S. Historiador Chabás -9- Juan Bragado Rodríguez 2 4 1 5 Ecuaciones paramétricas x t y t 2 4 5 ¿Qué significan las ecuaciones paramétricas? Significan que, para cada valor que le demos al parámetro “t” obtenemos un punto ( , )x y que pertenece a la recta, como se comprueba a continuación: I.E.S. Historiador Chabás -10- Juan Bragado Rodríguez t x y 1 0 1 0 5 1 9 0 2 0 5 3 1 1 4 6 15 5 11 2 6 1 ' ' ' 4 4 6 x y 2 1 4 5 Ecuación continua 5 14x 0y Ecuación general o implícita y x 5 14 Ecuación explícita El ángulo que forma la recta con el eje de abscisas lo calculamos a través del vector de dirección. u ( , ) tg arctg ( ) ' º1 5 5 1 5 5 101309 Si cogemos el punto X x y( , ) debajo de C tenemos: Ec. Vectorial x b BX b t BC BC c b v ( , ) ( , ) ( , ) ( , ) ( ,2 4 4 6 2 10 1 2 2 10 1 5) ( , ) ( , ) ( , )x Vector de dirección y t 4 6 1 5 Ecuaciones paramétricas x t y t 4 6 5 x y 4 1 6 5 Ecuación continua 5 14x 0y Ecuación general o implícita y x 5 14 Ecuación explícita El ángulo que forma la recta con el eje de abscisas lo calculamos a través del vector de dirección. v ( , ) tg arctg ( ) ' º1 5 5 1 5 5 101309 Ecuación normal de la recta Ecuación normal de la recta La ecuación de la recta que pasa por un pun- to y es perpendicular a un vector puede ob- tenerse a través del producto escalar. Sea P un punto de la recta r. Cualquier pun- to X de la recta determina con P un vector . Si representamos por PX n un vector per- pendicular al vector director de la recta se verifica: PX n 0 Si son las coordenadas de los puntos X y P respectivamente y X x y y P p p( , ) ( , )1 2 n A B, ) ( , sustituyendo estas coordenadas en la expresión vectorial anterior, se tiene: PX n x p y p A B 0 01 2( , ) ( , ) A x p B y p Ax By Ap Bp( ) ( ) 1 2 10 02 En la ecuación de la recta que hemos obtenido se observa que las componentes del vector per- pendicular pasan a ser precisamente los respectivos coeficientes de x e y. Esta ecuación donde aparecen agrupados en un sólo miembro todos los términos recibe el nombre de ecuación gene- ral. Si llamamos C al término independiente toma la forma: Ax By C 0 Se tiene que n (A , B) es un vector perpendicular a la recta Ax By C 0 . Observación Conocido ya que los coeficientes de x e y forman un vector perpendicular, la ecuación general de la recta que pasa por y es perpendicular a P( , )5 4 n ( , )2 3 puede obtenerse también así: I.E.S. Historiador Chabás -11- Juan Bragado Rodríguez I.E.S. Historiador Chabás -12- Juan Bragado Rodríguez 0Basta poner 2 3x y c . Para hallar C imponemos que pase por : P( , )5 4 2 5 3 4 0 2C C de donde la ecuación es 2 3 2x 0y . Ecuación normal canónica de la recta Si dividimos por el módulo del vector n la ecuación normal recibe el nombre de ecuación nor- mal canónica de la recta. n n PX 0 Para obtener la expresión analítica de la ecuación normal canónica dividiremos por el módulo del vector normal. A A B x B A B y C A B 0 2 2 2 2 2 2 Resumen Ecuación explícita y mx n Pasa por (0 , n) Pendiente m Vector director: v (1, m) Vector perpendicular:n ( m ,1) Ecuación general Ax By C 0 Vector director: v ( B , A) Vector perpendicular: n (A , B) Pendiente: m A B Ecuaciones paramétricas x a t u y a t u 1 1 2 2 Pasa por (a , a ) Vector director: v (u , u ) 1 2 1 2 Pendiente: m u u Vector perpend : n ( u , u ) 2 1 2 1. Posiciones relativas de dos rectas en el plano Si trazamos dos rectas cualesquiera en el plano puede ocurrir que: sean secantes, paralelas o co- incidentes. Dos rectas son secantes si sólo tienen un punto común, son paralelas si no tienen ningún punto común y son coincidentes si tienen todos los puntos comunes. Para averiguar si las rectas son secantes, paralelas o coincidentes hallaremos su intersección, resolviendo el sistema que forman sus ecuaciones, de manera que: Si tiene una solución las rectas se cortan. Si no tiene solución las rectas son paralelas. Si tiene infinitas soluciones las rectas son coincidentes. Dos rectas de distinta pendiente necesariamente se cortan y dos rectas cuya pendiente es la mis- ma pueden ser paralelas o coincidentes. Veamos cómo saber la posición relativa de dos rectas sin necesidad de resolver el sistema que forman. Forma explícita r: y mx n s: y m x n Forma implícita r: Ax By C 0 s: A x B y C 0 Paramétricas r: x p t d s: x q t d r y s Secantes m m A A B B d k d r y s Paralelas m m y n n A A B B C C d k d y p q k d r y s Coincidentes m m y n n A A B B C C d k d y p q k d I.E.S. Historiador Chabás -13- Juan Bragado Rodríguez Ángulo de dos rectas A través de los vectores directores El ángulo formado por dos rectas es el formado por dos vectores directores de las mismas y pue- de calcularse a través del producto escalar. Sean u y u los vectores directores de las rectas r y r respectivamente. Se llama ángulo formado por las rectas r y r al menor de los ángulos que determinan dichas rectas y coincide con el ángulo que forman sus vectores directores. cos( , ) cos( , ) cosr r u u u u u u El valor absoluto del producto escalar asegura que el ángulo hallado es 90º . arccos u u u u Sean las rectas r y r cuyas ecuaciones en su forma general son: r Ax By C u B r A x B y C u B A : ( : ( A, ) , ) 0 0 arccos AA BB A B A B2 2 2 2 Rectas perpendiculares Dos rectas son perpendiculares cuando el ángulo que forman es de 90º. Entonces el producto escalar de sus vectores directores es cero 0, es decir: r r u u AA BB 0 I.E.S. Historiador Chabás -14- Juan Bragado Rodríguez A través de las pendientes Sean u y u los vectores directores de las rectas r y r respectivamente. Se llama ángulo formado por dichas rectas secantes al menor de los ángulos que determinan di- chas rectas y coincide con el ángulo que forman sus vectores directores. Sea la pendiente de la recta r m tg Sea la pendiente de la recta r m tg El ángulo formado por las rectas r y r es 180 180º º tg ( , ) tg tg ( ) tg tg tg tg r r m m m m 1 1 arctg m m 1 m m donde m es la pendiente de la recta que tiene mayor inclinación (mayor ángulo) respecto del eje de abscisas. Rectas perpendiculares Si las rectas son perpendiculares, entonces 90º y tg 1 0m m , luego: m 1 m Ejemplo: Dado el triángulo de vértices A(2 , 4), B( 4 , 2) y C(0 , 0) , calcular los ángulos del triángulo. I.E.S. Historiador Chabás -15- Juan Bragado Rodríguez Para hallar las pendientes de las rectas calculamos primero las componentes de los vectores directores. v mAB AB ( , )6 2 2 6 1 3 v mAC AC ( , )2 4 4 2 2 v mBC BC ( , )4 2 2 4 1 2 tg arctg ºA m m m m AAC AB AC AB 1 2 1 3 1 2 1 3 1 1 45 Para calcular el ángulo es preciso recordar que la fórmula de la tangente nos da el ángulo que forman las rectas orientado hacia el eje de abscisas, es decir en este caso 180 . B º B tg( º ) º arctg( ) º º180 1 1 2 1 3 1 1 2 1 3 1 180 1 135 45 B m m m m B BBC AB BC AB Como , o también: º º ( ) º ( º º )A B C C A B 180 180 180 45 45 90º tg ºC m m m m CBC AC BC AC 1 1 2 2 1 1 2 2 5 2 0 90 Distancia entre dos puntos Dados dos puntos A y B del plano, se llama distancia de A a B al módulo del vector . Si las coordenadas de A y B son respectivamente tenemos: AB ( , ) ( , )a a y b b1 2 1 2 I.E.S. Historiador Chabás -16- Juan Bragado Rodríguez d(A , B) AB (b a ) (b a )1 1 2 2 2 2 La distancia entre dos puntos es siempre un número positivo o nulo por serlo el módulo de un vector. Distancia de un punto a una recta Dado un punto P y una recta r, llamamos distancia de P a r a la longitud del segmento perpendicular, trazado desde P a r. Se sim- boliza por d y coincide con el módulo del vector , siendo Q el punto de inter- sección de r con la recta perpendicular a r que pasa por P. P r( , ) PQ d(P , r) PQ Como el vector y el vector normal PQ n de la recta tienen la misma dirección, su producto escalar es: n PQ n PQ n d P r A B d P Q cos º ( , ) ( , )0 2 2 Como las coordenadas de los vectores son n y PQ ( , ) ( , )A B y x x y y1 0 1 0 tenemos: n PQ A B x x y y A x x B y y A x By A x By ( , ) ( , ) ( ) ( )1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 Como se verifica: Q x y r( , )1 1 A x By C C A x By A x By C1 1 1 1 1 10 es decir: n PQ A x By C 0 0 Igualando las dos expresiones del producto escalar: A B d P r A x By C d P r A x By C A B 2 2 0 0 0 0 2 2 ( , ) ( , ) I.E.S. Historiador Chabás -17- Juan Bragado Rodríguez Al ser una distancia, desechamos los posible valores negativos. d P r( , ) d(P , r) A x B y C A B 0 0 2 2 Ejemplo: Hallar la distancia del punto a la recta P( 0 , 2) x 1 t y 2 3t Escribimos la ecuación de la recta en su forma general para aplicar la fórmula. x t y t x y x y 1 2 3 1 2 3 3 5 0 A B y C donde 3 1 5 d 3 0 1 2 5 3 1 3 10 0 9486 2 2 ' Distancia entre dos rectas paralelas Para hallar la distancia entre dos rectas r y r paralelas bastará considerar un punto cualquiera de una de ellas y calcular su distancia a la otra recta. Sean r Ax By C y r Ax By C: : 0 0 dos rectas paralelas y distintas ( C C ). Si es un punto de r, entonces: P x y( , )0 0 d r r d P r A x By C A B C C A B ( , ) ( , ) 0 0 2 2 2 2 ya que . A x By C0 0 Por tanto, para hallar la distancia entre dos rectas paralelas basta hallar el valor absoluto de los términos independientes dividido por el módulo del vector normal. Para esto es preciso simplifi- car las ecuaciones de las rectas de manera que ambas tengan los mismos coeficientes para las variables x e y. I.E.S. Historiador Chabás -18- JuanBragado Rodríguez Ejemplo: Hallar la distancia entre las rectas: a) r: 2x 3y 5 0 r : 2x 3y 7 0 b) r: x 2 3t y 1 t r : x 3 3 y 5 1 a) Lo primero es comprobar que las rectas son paralelas: 2 2 3 3 5 7 d 7 5 2 32 2 12 13 3 3282' b) Ponemos las ecuaciones en la forma general: r x y x y r x y: : 2 3 1 1 3 5 0 3 18 0 Como 1 1 3 3 5 18 las rectas son paralelas. d 18 5 1 3 23 10 7 2732 2 2 ' Ejemplo: Halla un punto que diste 8 unidades de la recta x y 1 0 . Es evidente que no podemos esperar una solución única. Sea cuya distan- cia a la recta es P x y( ,0 0 ) 8 . Debe verificarse: 8 1 1 1 1 1 1 2 1 160 0 2 2 0 0 0 0 x y x y x y 4 La expresión entre barras debe ser 4 ó 4 . x y0 0 1 4 en cuyo caso x y0 0 3 0 o bien x y0 0 1 4 en cuyo caso x y0 0 5 0 Se obtienen las ecuaciones de dos rectas paralelas I.E.S. Historiador Chabás -19- Juan Bragado Rodríguez Ejemplo: El término independiente de la ecuación general Ax By C 0 cuando el vector n (A , B) es unitario, tiene una clara interpretación geométrica. Com- prueba que la distancia de la recta r:Ax By C 0 al origen es precisamente C , si n (A , B) es unitario. d P r A B C A B ( , ) ,0 0 0 0 2 2 I.E.S. Historiador Chabás -20- Juan Bragado Rodríguez C 1 Lugares geométricos Se llama lugar geométrico a un conjunto de puntos del plano que cumplen una determinada propiedad. Ejemplo: El lugar geométrico de los puntos del plano que distan r unidades de un punto fijo P es una circunferencia. Ejemplo: El lugar geométrico de los puntos del plano cuya distancia a P es inferior a r unida- des es un círculo. Ejemplo: Dados los puntos A y B, cuya distancia es AB 2 , ¿cuál es el lugar geométrico de todos los puntos del plano que hacen que el área del triángulo APB sea la unidad? h 1 h 1 h 1 El lugar geométrico está formado por las rectas r y r . En efecto, como el área es: S AB h h h 2 2 2 El punto P ha de situarse de modo que la altura sobre AB sea 1. Esto da lugar a las rectas r y r . Ejemplo: Calcula el lugar geométrico de los puntos del plano tales que el cuadrado de su distancia a la recta x y 2 sea igual al cuadrado de la suma de sus distancias a los ejes. d P r x y d P x x d P y y( , ) ( , ) ( , ) 2 1 1 0 0 2 2 x y x y x y xy x y 2 2 6 4 4 4 2 2 2 2( ) 0 I.E.S. Historiador Chabás -21- Juan Bragado Rodríguez Mediatriz de un segmento A x y( , )1 1 B x y( , )2 2 P x y( , ) Es el lugar geométrico de los puntos del plano que están a igual distancia (equidis- tan) de los extremos del segmento. Este lugar geométrico es una recta perpendi- cular al segmento por su punto medio y los puntos P del lugar geométrico verifican: PA PB Sea el segmento de extremos un punto cualquiera de la media- triz. Se verifica: A x y B x y y P x y( , ), ( , ) ( ,1 1 2 2 ) d P A d P B x x y y x x y y( , ) ( , ) ( ) ( ) ( ) ( 1 2 1 2 2 2 2 2) Elevando al cuadrado y simplificando se obtiene la ecuación de la mediatriz del segmento AB. Ejemplo: Calcula la mediatriz del segmento de extremos A(1, 2) y B(4 , 3) . 1er Método Aplicando la definición. d P A d P B x y x y( , ) ( , ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 2 42 2 2 3 2 0 ( ) ( ) ( ) ( )x y x y x y 1 2 4 3 3 102 2 2 2 2o Método Ecuación de la recta perpendicular al segmento AB por el punto medio. Punto medio del segmento AB P( ' , ' )2 5 2 5 Pendiente de r v m mAB AB AB AB ( , )3 1 1 3 3 Ecuación de la recta perpendicular al segmento AB por su punto medio: y x x y 2 5 3 2 5 3 10 0' ( ' ) Bisectrices de los ángulos determinados por dos rectas Se llama bisectriz de un ángulo a la semirrecta que tiene por origen el vértice del ángulo, y divi- de a éste en dos partes iguales. I.E.S. Historiador Chabás -22- Juan Bragado Rodríguez b1 b2 Bisectriz de un ángulo es el lugar geomé- trico de los puntos del plano que están a igual distancia (equidistan) de las rectas que forman el ángulo. La propiedad que cumplen todos los puntos de la bisectriz es que: d(P , r) d(P , s) Sean r Ax By C y s A x B y C: : 0 0 las ecuaciones de dos rectas secantes y P x y( , ) un punto cualquiera de la bisectriz de uno de los ángulos que determinan las rectas. Por ser P un punto de la bisectriz se verifica: d P r d P s Ax By C A B A x B y C A B ( , ) ( , ) 2 2 2 2 Para que sea cierta la igualdad anterior se ha de cumplir: Ax By C A B A x B y C A B 2 2 2 2 y Ax By C A B A x B y C A B 2 2 2 2 ya que cuando dos números a y b son iguales en valor absoluto: a b , o bien a b o bien a b . Estas dos igualdades son las bisectrices que forman dos rectas secantes. b1 b2 2 2 Las bisectrices son dos rectas perpendicula- res que se cortan en el mismo punto que r y s. Sean y los ángulos que forman las rectas r y s. Evidentemente 180º . Como las bisectrices dividen a los ángulos en partes iguales, se tiene: 2 2 1 2 1 2 180 90 ( ) º º I.E.S. Historiador Chabás -23- Juan Bragado Rodríguez Ejemplo: Dadas las rectas 12x 5y 10 0 y 4x 3y 0 calcular las ecuaciones de sus bisectrices. 12 5 10 12 52 2 x y ( ) 4 3 4 32 2 x y ( ) I.E.S. Historiador Chabás -24- Juan Bragado Rodríguez 12 5 10 12 52 2 x y ( ) 4 3 4 32 x y 2 ( ) y 12 5 10 12 52 2 x y ( ) 4 3 4 32 2 x y ( ) 60 25 50 52 39 60 25 50 52 39 8 14 50 0 112 64 50 0 4 7 25 0 56 32 25 0 x y x y x y x y x y x y x y x y La pendiente de la primera recta es v m ( , )7 4 4 7 La pendiente de la segunda recta es v m ( , )32 56 56 32 7 4 Se observa que 4 7 7 4 1 Las dos bisectrices son perpendiculares. Incentro, Baricentro, Ortocentro y Circuncentro de un trián- gulo. La recta de Euler Incentro: Es el punto donde se cortan las bisectrices de un triángulo y coincide con el centro de la circunferencia inscrita. Baricentro: Es el punto donde se cortan las medianas de un triángulo y dista 2/3 del vérti- ce y 1/3 de la base. Ortocentro: Es el punto donde se cortan las alturas de un triángulo. Circuncentro: Es el punto donde se cortan las mediatrices de un triángulo y coincide con el centro de la circunferencia circunscrita. Leonard Euler (1707-1783) demostró que el baricentro (G), el ortocentro (H) y el cicun- centro (M) de un triángulo están alineado. A dicha recta se le llama recta de Euler. Además se verifica que el baricentro está si- tuado entre el ortocentro y el circuncentro, y a doble distancia del primero que del segun- do. Vector director de una recta Ecuaciones vectorial y paramétricas de la recta Ecuación vectorial de la recta Ecuaciones paramétricas de la recta Ecuación de la recta en forma continua y general Ecuación continua de la recta Ecuación general de la recta Pendiente de una recta Ecuación punto pendiente de una recta Ecuación explícita de la recta Ecuación de la recta en forma segmentaria Ecuación normal de la recta Ecuación normal de la recta Ecuación normal canónica de la recta Resumen Posicionesrelativas de dos rectas en el plano Ángulo de dos rectas A través de los vectores directores A través de las pendientes Distancia entre dos puntos Distancia de un punto a una recta Distancia entre dos rectas paralelas Lugares geométricos Mediatriz de un segmento Bisectrices de los ángulos determinados por dos rectas Incentro, Baricentro, Ortocentro y Circuncentro de un triángulo. La recta de Euler
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