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GEOMETRÍA ANALÍTICA El 14 de marzo se celebra el Día Internacional del Número Pi. Con esta celebración la comunidad docente y científica rinde homenaje al número, a las matemáticas y a la ciencia en general. PRESENTACIÓN Cada día se genera más conocimiento en el mundo, pero por desgracia no es accesible para muchos, por lo que es necesario buscar nuevas formas para que todos lo tengan al alcance. Bajo esta premisa se ha concebido este material, en donde se busca que tengas acceso de una manera fácil al conocimiento y te permita el logro de tus aprendizajes, para ser usados en la escuela y en la vida. Por tal motivo, esta propuesta fusiona el material educativo por excelencia: “el libro” fusionado con los recursos multimedia que las nuevas tecnologías ofrecen, naciendo así el HIPERLIBRO. Este concepto está pensado en tí, por lo que se presenta en formato de libro, pero de una forma dinámica, es decir, te permite acceso a otros recursos que estarán al alcance en tan solo un clic: como videos explicativos, audios, imágenes, simuladores, calculadoras entre otros, ofreciéndote la oportunidad de usar la red para seguir aprendiendo. Te invito a que lo explores y que decidas el ritmo de tu aprendizaje, pero sobre todo que te sirva para adquirir más saberes, con la finalidad de que seas un mejor alumno y una mejor persona para el bien de tu escuela, el de tus familiares y tu comunidad. Éxito. Aristófanes Madrigal Uc Contenido ........................................................................... 1 Valorando tus saberes ......................................................................................................... 2 Lugares Geométricos ............................................................................................................... 3 Sistemas de Referencias .......................................................................................................... 5 Sistema de coordenadas Polar ........................................................................................... 6 Sistema Cartesiano ............................................................................................................... 6 Puntos ................................................................................................................................. 7 Cuadrantes ......................................................................................................................... 8 Primer cuadrante .............................................................................................................. 8 Segundo cuadrante .......................................................................................................... 9 Tercer cuadrante ............................................................................................................... 9 Cuarto cuadrante .............................................................................................................. 9 Para saber más .................................................................................................................... 10 Manos a la obra ................................................................................................................... 10 Evaluando tus aprendizajes .............................................................................................. 12 Distancia entre dos puntos ............................................................................................... 12 Para saber más .................................................................................................................... 19 Manos a la obra ................................................................................................................... 19 Evaluando tus aprendizajes .............................................................................................. 20 Punto Medio ........................................................................................................................ 20 Para saber más .................................................................................................................... 24 Manos a la obra ................................................................................................................... 24 Evaluando tus aprendizajes .............................................................................................. 25 Pendiente de un segmento o recta ................................................................................. 25 Para saber más .................................................................................................................... 30 Ángulo de inclinación de la recta................................................................................. 30 Manos a la obra ................................................................................................................... 32 Evaluando tus aprendizajes .............................................................................................. 33 Rectas paralelas y perpendiculares ............................................................................. 34 Para saber más .................................................................................................................... 38 Manos a la obra ................................................................................................................... 38 Evaluando tus aprendizajes .............................................................................................. 39 Ángulo entre dos rectas ................................................................................................ 39 Para saber más .................................................................................................................... 41 Manos a la obra ................................................................................................................... 41 Evaluando tus aprendizajes .............................................................................................. 41 ....................................... 42 Valorando tus saberes ....................................................................................................... 43 La recta ................................................................................................................................. 44 Lugar geométrico de la recta........................................................................................ 44 Ecuaciones de la recta ................................................................................................... 45 Para saber más .................................................................................................................... 50 Manos a la obra ................................................................................................................... 50 Evaluando tus aprendizajes .............................................................................................. 51 Formas de escribir la ecuación de una recta.............................................................. 51 Para saber más .................................................................................................................... 61 Manos a la obra ................................................................................................................... 62 Evaluando tus aprendizajes .............................................................................................. 63 Para saber más .................................................................................................................... 71 Manos a la obra ...................................................................................................................72 Evaluando tus aprendizajes .............................................................................................. 72 ................ 73 Valorando tus saberes ....................................................................................................... 74 Lugar Geométrico de la Circunferencia .......................................................................... 75 Definición de circunferencia ............................................................................................. 75 Elementos de la circunferencia ........................................................................................ 75 Ecuación de la circunferencia ........................................................................................... 76 Para saber más .................................................................................................................... 83 Manos a la obra ................................................................................................................... 84 Evaluando tus aprendizajes .............................................................................................. 85 ............................. 86 Valorando tus saberes ....................................................................................................... 87 Lugar Geométrico de la Parábola .................................................................................... 88 Definición de parábola ...................................................................................................... 89 Elementos de la parábola ................................................................................................. 89 Ecuación de la parábola con vértice en el origen ......................................................... 89 Elementos y ecuación de una parábola con vértice en el origen ........................... 90 Para saber más .................................................................................................................... 94 Manos a la obra ................................................................................................................... 94 Evaluando tus aprendizajes .............................................................................................. 95 Elementos y ecuación de una parábola con vértice en (𝒉, 𝒌) ..................................... 96 Parábola horizontal ......................................................................................................... 96 Parábola vertical .............................................................................................................. 96 Para saber más ..................................................................................................................101 Manos a la obra .................................................................................................................101 Evaluando tus aprendizajes ............................................................................................101 .....................................102 Valorando tus saberes .....................................................................................................104 Lugar Geométrico de la Elipse .......................................................................................104 Definición de Elipse ..........................................................................................................105 Elementos de la elipse .....................................................................................................105 Ecuación y elementos de la elipse con centro en el origen ......................................105 Elipse horizontal ............................................................................................................106 Elipse vertical .................................................................................................................106 Para saber más ..................................................................................................................111 Manos a la obra .................................................................................................................111 1 2 APRENDIZAJES ESPERADOS • Caracteriza de forma analítica los problemas geométricos de localización y trazado de lugares geométricos. • Ubica en el plano, en distintos cuadrantes, y localiza puntos en los ejes y los cuadrantes mediante sus coordenadas. La Geometría Analítica tiene por objeto la resolución de problemas geométricos utilizando métodos algebraicos. El sistema que se emplea para representar gráficas fue ideado por el filósofo y matemático francés Descartes (1596 -1650), quien usó su nombre latinizado, Renatus Cartesius, y por esta razón se conoce con el nombre de ejes cartesianos. La geometría analítica es la rama de la geometría en la que las líneas rectas, las curvas y las figuras geométricas se representan mediante expresiones algebraicas y numéricas usando un conjunto de ejes y coordenadas. Cualquier punto del plano se puede localizar con respecto a un par de ejes perpendiculares dando las distancias del punto a cada uno de los ejes. Valorando tus saberes Selecciona la respuesta correcta 1) El plano cartesiano se representa en A) 2 Dimensiones B) No requiere dimensiones C) 3 Dimensiones D) 1 Dimensión 2) El Plano Cartesiano puede ser utilizado para A) Realizar operaciones matemáticas B) Recolectar datos estadísticos C) Ubicación de puntos D) Trazado de cuerpos geométricos 3) ¿Cuál de las siguientes opciones podría considerarse bidimensional? A) un edificio B) un balón de fútbol C) una caja de herramientas D) el retrato de una persona en una foto https://personajeshistoricos.com/biografia-corta/rene-descartes/ 3 4) ¿Cuál de los siguientes conjuntos de figuras es posible representar en el plano cartesiano? A) puntos, líneas, recta y figuras planas B) cubos, pirámides y paralelepípedos C) no es posible representar ningún tipo de figuras D) esferas, cubos y pirámides 5) Todo plano cartesiano esta divido en: A) un cuadrante B) tres cuadrantes C) dos cuadrantes D) cuatro cuadrantes 6) Un punto en el plano cartesiano debe tener coordenadas A) (x, y) B) (y, x) C) (s, t) D) (x, m) Lugares Geométricos El lugar geométrico es el conjunto de todos los puntos que satisfacen una determinada propiedad. Dicha propiedad se enuncia habitualmente en términos de distancias a puntos, rectas o circunferencias fijas en el plano. En muchas ocasiones, los lugares geométricos que satisfacen una propiedad dada son elementos sencillos (una recta, una circunferencia, una curva cónica,...), mientras que en otras ocasiones pueden corresponderse con trazados mucho más complejos. Fuente: http://www.wikillerato.org/Concepto_de_lugar_geom%C3%A9trico.html En geometría viste algunos lugares geométricos, tales como la mediatriz y la bisectriz. En el caso de la mediatriz, se puede definir como el lugar geométrico de todos los puntos del plano que equidistan (están a la misma distancia) de los puntos A y B. La mediatriz de un segmento AB es una recta perpendicular al propio segmento AB y que pasa por su punto medio. A B C Una recta es una sucesión de puntos que están alineados mediatriz 4 Veamos otro caso, la base de un triángulo (segmento AB) mide 8 cm, ¿cuánto miden los otros dos lados (segmentos CA y CB), si el perímetro de dicho triángulo mide 24 cm? Enlista en la siguiente tabla las longitudes para el segmento CA y CB que son solución del problema. Encuentra por lo menos seis soluciones. La longitud faltante es 16 cm, por lo que se pueden obtener varios casos Longitud de CA Longitud de CB 12 4 11 5 10 6 9 78 8 7 9 Aquí se representan varios puntos Si se unen varios puntos el resultado es un lugar geométrico llamado elipse. Para cualquier punto que esté sobre la mediatriz, la distancia al punto A será la misma que al punto B. Ejemplo: Distancia 1 = Distancia 2 Distancia 3 = Distancia 4 A B C P1 P2 C A B 8 cm 5 Sistemas de Referencias Cuando se habla de un sistema de referencia, normalmente nos referimos a un conjunto de convenciones que un observador necesita, dentro de un sistema físico mecánico, para poder medir la posición y otras magnitudes físicas de un objeto en estudio. Los sistemas de referencia son útiles en diversas tareas cotidianas y profesionales, aquí algunos ejemplos de ello: Los sistemas de referencia son utilizados en el ámbito vial, por ejemplo, para medir las longitudes de las diferentes carreteras y caminos del país. En la geografía también se emplean distintos sistemas de referencia, un ejemplo de ellos es la división del planisferio terrestre, útil para ubicar lugares geográficos Los sistemas de referencia también son útiles en las artes, al ampliar calcar, ampliar o reducir un dibujo, por ejemplo. Finalmente, los sistemas de referencia también son útiles en ciencias médicas como la anatomía Fuente: http://matematicas.cosdac.sems.gob.mx/matematicas/2017/09/28/momento-4-para-reflexionar/ Un sistema de referencia es un punto y un sistema de ejes, que suponemos fijos en el Universo, y que se toman como referencia para medir la distancia a la que se encuentra el objeto. 6 Entre los puntos que forman el sistema de referencia hay que destacar el origen de coordenadas (O). Es el punto donde se cruzan los ejes de coordenadas. Es el punto de origen de las medidas por lo que le corresponden las coordenadas (O). Se emplean distintos sistemas de referencia para ubicar puntos en el plano bidimensional y en el espacio tridimensional. Por medio de estos sistemas o ejes de coordenadas las figuras o superficies que describen la posición de puntos al desplazarse en ciertas condiciones pueden dibujarse, representarse y analizarse por medio de ecuaciones. Los conceptos básicos como el de coordenadas de un punto que introdujo, en el siglo XVII el filósofo y matemático Rene Descartes. Los sistemas de referencia bidimensionales (dos dimensiones) más usados son el sistema el sistema polar y el sistema cartesiano. Sistema de coordenadas Polar El sistema de coordenadas polares es un sistema coordenado bidimensional en el cual cada punto (posición) en el plano está determinado por un ángulo y una distancia. Este sistema es especialmente útil en situaciones donde la relación entre dos puntos es más fácil de expresar en términos de ángulos y distancias. 𝑟=distancia 𝜃=ángulo Sistema Cartesiano Además de su uso en matemáticas, la utilidad cotidiana de las coordenadas cartesianas suele ser localizar sitios en los mapas. Los planos suelen estar divididos en sectores con ejes horizontales y verticales. El mapa puede ser de unas pocas calles, una ciudad o del globo terráqueo entero. Así se puede saber dónde vive un amigo de tu barrio, dónde te encuentras en la visita a una ciudad o dónde está la atracción a la que quieres ir en el parque de atracciones. Otro contexto en el que encontramos frecuentemente planos y coordenadas es cuando ponemos el GPS. Pero cuidado, el GPS no da coordenadas cartesianas, aunque en la pantalla del móvil veamos un plano, la tierra es esférica y el GPS se geolocaliza utilizando satélites sobre la superficie de la tierra. Los valores que utiliza el GPS son los de la latitud (lo mucho o poco que estemos al norte o al sur del ecuador), y la longitud (que mide si estamos al este o al oeste del meridiano de Greenwich). 7 El sistema de coordenadas cartesianas en el plano está constituido por dos rectas perpendiculares que se intersecan en un punto “O” al que se le llama “el origen” y que se extienden de forma indefinida. Una de las rectas se acostumbra a representarla en posición horizontal y se le da el nombre de eje X o eje de las abscisas; a la otra recta, vertical, se le denomina eje Y o eje de las ordenadas, y ambas constituyen los dos ejes de coordenadas rectangulares, los cuales dividen al plano en cuatro partes llamadas cuadrantes. Puntos Un punto es un elemento geométrico sin dimensiones cuya posición en el espacio cartesiano de dos dimensiones se identifica mediante un par de números reales X,Y. Un punto se representa por una letra mayúscula usando las primeras letras del abecedario y su coordenada se representa entre paréntesis separado por una coma en donde siempre se escribe primero el valor del eje X, seguido del valor del eje Y. Ubicación de puntos en el plano cartesiano Para localizar un punto P en el plano cartesiano se toma como referencia el origen, a partir de él se avanza tanto como lo indique el primer número (abscisa, 𝑥) hacia la derecha o izquierda, según sea su signo, y a partir de la nueva posición se avanza hacia arriba o abajo, según lo indique el signo del segundo número (ordenada, 𝑦). 𝐴 (3,2) 𝐵 (−5,4) Partiendo del origen, Primero Partiendo del origen, Primero avanzamos 3 posiciones a la derecha avanzamos 5 posiciones a la izquierda y luego 2 posiciones hacia arriba y luego 4 posiciones hacia arriba Eje x Eje y Origen A B 8 Ubica los siguientes puntos en el plano cartesiano Cuadrantes En el plano cartesiano hay cuatro cuadrantes, los cuadrantes se numeran del 1° al 4° con números romanos en sentido contrario a las agujas del reloj, tomando como punto central el origen. Cuadrantes Primer cuadrante Las coordenadas X e Y siempre son números positivos. X positiva significa que la posición está a la derecha del origen. Y positiva que está por encima del origen. Así que, en este cuadrante, (X,Y) son positivos. Podemos escribirlo de manera abreviada (+, +). I III II IV I (+, +) Puntos 𝐴 (5,2) 𝐵(−1,5) 𝐶(0, −2) 𝐷(4, −5) 𝐸( −4, −3) 𝐹(−5,0) A B E C D F 9 Segundo cuadrante Los valores positivos indican cuántas posiciones contar hacia la derecha o hacia arriba del origen, X e Y respectivamente. De la misma manera los valores negativos indican las posiciones hacia la izquierda o hacia abajo del origen de los ejes X e Y. Por ejemplo, si la coordenada X tiene el valor (-5) significa que está 5 posiciones a la izquierda del origen. Si la Y tiene valor (-1) significa que está una posición por debajo del origen. X negativa indica que la posición está a la izquierda del origen. Y positiva que está por encima del origen. De esta manera (X,Y) son (−, +). Tercer cuadrante Aquí ambos valores son negativos. X negativa indica que la posición está a la izquierda del origen. Y negativa que está por debajo del origen. Entonces (X,Y) son (−, −). Cuarto cuadrante Los valores de X e Y serán positivo y negativo respectivamente. X positiva indica que la posición está a la derecha del origen. Y negativa que está por debajo del origen. Por tanto (X,Y) son (+, −). II (−, +) III (−,−) 10 OJO: Cuando el punto se ubica sobre uno de los ejes, entonces no pertenece a ningún cuadrante. Dados los siguientes puntos indica la coordenada y el cuadrante donde se encuentra. Punto Coordenada Cuadrante A (−5, 5) II B (0, −3) No tiene C (6, −5) IV D (2, 2) I E (−6, −4) III F (−2, 0) No tiene Para saber más Manos a la obra 1. Ubica en el plano cartesiano los siguientes puntos IV (+,−) A B E C D F Simulador Educa+ Video PruebaT A (2,-3) B (1,5) C (4,0) D (-2,-1) E (0,-5) F (1,-4) G (-3,-5) H (-2,2) https://www.educaplus.org/game/coordenadas-de-un-punto-en-el-plano https://pruebat.org/SaberMas/MiClase/inicia/9610/6d6a1c0d3f55c2c073414a5236bfc3be/159051/5-356 11 2. Dados los siguientes puntos indica la coordenada y el cuadrante donde se encuentra. 3. Encuentra la coordenada de los siguientes puntos para que sean simétricos con respecto al eje 𝑥. Ubica cada punto en el plano cartesiano. a) M (3, -2) b) N (-1, 4) c) P (2, 5) d) Q (-4,-1) 4. Encuentra la coordenada de los siguientes puntos para que sean simétricos con respecto al eje 𝑦. Ubica cada punto en el plano cartesiano. a) A (-1, -6) b) B (3, 3) c) C (-4, 2) d) D (4,-5) Punto Coordenada Cuadrante A B C D E F G A D B C F E B G 12 Evaluando tus aprendizajes Khan Academy Khan Academy Grafica puntos Identifica coordenadas Distancia entre dos puntos En los últimos años se ha hecho muy popular Google Maps, esta aplicación además de indicarnos la mejor ruta para llegar a nuestro destino, también tiene otras funcionalidades, como indicarnos la distancia entre dos lugares. En el mapa se puede apreciar que la distancia que existe entre el parque San Román y el parque IV Centenario es de 1 kilómetro (1 km) . Esta y otras aplicaciones hacen uso de las coordenadas geográficas (latitud y longitud) para determinar la distancia entre dos puntos. Por lo tanto, es posible determinar la ubicación de cualquier ciudad o un lugar en particular conociendo su latitud y longitud. A continuación, se dan las coordenadas de los lugares marcados en el mapa Coordenadas parque San Román (19.84264643937908, -90.54198016739127) Coordenadas parque IV Centenario (19.846816563303463, -90.53346768242339) Parque IV Centenario (San Martín) https://es.wikipedia.org/wiki/Coordenadas_geogr%C3%A1ficas https://es.khanacademy.org/math/cc-fifth-grade-math/imp-geometry-3/imp-intro-to-the-coordinate-plane/e/graphing_points https://es.khanacademy.org/math/cc-fifth-grade-math/imp-geometry-3/imp-intro-to-the-coordinate-plane/e/identify-coordinates 13 Con esta información y usando una “fórmula matemática” se puede determinar la distancia que existe entre estos dos lugares. De la misma manera se puede determinar la distancia entre dos puntos para las coordenadas cartesianas Veamos el siguiente ejemplo: Calcula la distancia entre los puntos 𝐴(1,1) y 𝐵(5,4) Trazamos los puntos en el plano cartesiano y unimos con una línea los puntos A y B Formamos un triángulo rectángulo. Por el teorema de Pitágoras calculamos la longitud del segmento AB 14 Dados los puntos P1(x1,y1) y P2(x2,y2). Generalizando el ejemplo anterior se tiene Calcula la distancia entre los puntos dados a) A (3,2) y B(-5,3) Para el punto A, x1=3 y1=2; para el punto B, x2=−5 y2=3 Usando Geogebra podemos ubicar los puntos y trazar el segmento que une los puntos Como se vio anteriormente se puede observar que es posible calcular la distancia entre dos puntos cualquiera usando la fórmula de distancia entre dos puntos. 3 − (−5) = 8 3 − 2 = 1 15 b) A (3,-1) B (-2,-4) Para el punto A, x1=3 y1=−1; para el punto B, x2=−2 y2=−4 c) M(7,4) N(-3,5) Para el punto A, x1=7 y1=4; para el punto B, x2=−3 y2=5 d) A (3, 1 2 ) B (−2, 1 4 ) Para el punto A, x1=3 y1= 1 2 ; para el punto B, x2=−2 y2= 1 4 1 4 1 2 16 e) M (− 1 4 , 1 6 ) N ( 1 2 , − 5 6 ) Para el punto A, x1=− 1 4 y1= 1 6 ; para el punto B, x2= 1 2 y2=− 5 6 1 2 5 6 1 6 f) Verifica que los puntos A (-2,-3), B (-4,-5) y C (-1,-6) son los vértices de un triángulo isósceles Un triángulo isósceles debe tener dos lados con igual longitud Trazamos el triángulo para idetificar por simple inspección que lados tienen la misma longitud. Del triángulo se observa que el lado AC y el lado BC tienen la misma longitud. Por lo que usando la formula de distancia entre dos puntos lo podremos verificar analiticamente y asegurar que si son lados iguales. Calculando la distancia entre los puntos A y C Para el punto A x1=−2 y1=−3; para el punto C x2=−1 y2=−6 17 Sustituyendo en la fórmula de distancia entre dos puntos. 𝑑𝐴𝐶 = ට Calculando la distancia entre los puntos B y C Para el punto B x1=−4 y1=−5; para el punto C x2=−1 y2=−6 Sustituyendo en la fórmula de distancia entre dos puntos. 𝑑𝐵𝐶 = ට Como dAC =√10 y dBC=√10 entonces el triángulo ABC es isósceles. g) Determina el perímetro del triángulo formado por los puntos D(6,5) ,E(3,7) y F(2,-1) y averigua si es o no un triángulo rectángulo. Calculamos las longitudes de los lados del triángulo Distancia DE ̅̅ ̅̅𝐷𝐸 √(= 3 − 6)2 (+ 7 − 5)2 = √(−3)2 + (2)2 = √9 + 4 = √13 ≈ 3.605 Distancia DF ̅̅ ̅̅𝐷𝐹 √(= 2 − 6)2 (+ −1 − 5)2 = √(−4)2 + (−6)2 = √16 + 36 = √52 ≈ 7.211 Distancia EF ̅̅ ̅̅𝐸𝐹 √(= 2 − 3)2 (+ −1 − 7)2 = √(−1)2 + (−8)2 = √1 + 64 = √65 ≈ 8.062 18 Sumamos los tres lados 𝐷𝐸̅̅ ̅̅ + 𝐷𝐹̅̅ ̅̅ + 𝐸𝐹̅̅ ̅̅ =3.605+7.211+8.062=18.878 Para determinar si un triángulo es rectángulo, usaremos el teorema de Pitágoras, ya que se debe de cumplir que: (hiponetusa)2=(cateto1)2 + (cateto2)2 La hipotenusa es el lado con mayor longitud (√65) 2 = (√52) 2 + (√13) 2 Al elevar al cuadrado se cancela la raíz cuadrada 65 = 52 + 13 65 = 65 Si es un triangulo rectángulo h) Calcula la distancia que hay entre el Palacio de Bellas Artes y la Catedral Metropolitana Escala 1cm:65m Primero ubicamos las coordenadas de estos dos sitios Palacio Bellas Artes P(3, 6) Catedral Metropolitana C(16, 5) Aplicamos la formula de distancia entre dos puntos 𝑑𝑃𝐶 = √(16 − 3) 2 + (5 − 6)2 = √(13)2 + (−1)2=√169 + 1 = √170 = 13.038 Usando la escala 1:65 para la distancia de 13.038, aplicado regla de 3 directa se tiene una distancia de 847.5 m 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 Para saber más Simulador Educaplus Video PruebaT Video PruebaT Manos a la obra 1. Hallar la distancia entre: a) 𝑨 ( 𝟒, 𝟏 ) 𝒚 𝑩 ( 𝟑, −𝟐 ) b) 𝑪 ( −𝟏, −𝟓 ) 𝒚 𝑫 ( 𝟐, −𝟑) c) 𝑴 ( 𝟐 𝟑 , 𝟏 𝟒 ) 𝒚 𝑵 (− 𝟏 𝟑 , 𝟑 𝟒 ) d) 𝑷 ( 𝟐 𝟓 , −𝟐) 𝒚 𝑸 ( 𝟏 𝟐 , 𝟒) 2. Verificar que los puntos A (2, 1), B (2,2) y C (5, 2) forman un triángulo isósceles. 3. Encuentra el perímetro del triángulo formado por los puntos (2, 5), (3,4) (4, 3) y di qué tipo de triángulo es. 4. Utilizando la distancia entre dos puntos verifica que los puntos M (5, 5), N (3,7) y P (2,0) son los vértices de un triángulo rectángulo. 5. Demostrar que los puntos F (1, 5), G (2,1), H (1,5) e I (2, 1) son los vértices de un paralelogramo. Recuerda: En el curso de Geometría y Trigonometría II se vio que un paralelogramo es un cuadrilátero con lados opuestos paralelos y de la misma longitud. 6. Hallar la longitud de las diagonales del paralelogramo que tiene como vértices los puntos: A ( 0,0 ); B ( 3,0 ); C ( 4,2 ) y D ( 1,2 ) 7. Calcula el área de la círculo, si los extremos del diámetro están en los puntos P(3,-1) y Q (6,2) 8. Calcula el perímetro del siguiente terreno. Cada cuadro vale 10 metros https://www.educaplus.org/game/distancia-entre-dos-puntos https://pruebat.org/SaberMas/MiClase/inicia/9610/068e41a04c8a85a52ad619b75e25ed10/159053 https://pruebat.org/SaberMas/MiClase/inicia/9610/ef76e67db1ed6fd8eb1104537725e868/159054 20 9. Si se desea viajarpor mar del Puerto de Campeche al Puerto de Veracruz determina la longitud de la distancia más corta aproximada entre estas dos ciudades. Escala 1 cm : 39 km Evaluando tus aprendizajes Punto Medio Cuando se tiene la longitud de un segmento y con apoyo de una regla se puede obtener el punto medio del segmento; pero cuando se conocen las coordenadas de los extremos el segmento se utiliza un método analítico para calcular las coordenadas del punto medio. El punto medio de un segmento es el punto que se encuentra a la misma distancia de sus puntos extremos de dicho segmento 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 12 13 14 1 5 16 17 A y B son los puntos extremos de un segmento M es el punto medio de los puntos A y B https://es.khanacademy.org/math/geometry/hs-geo-analytic-geometry/hs-geo-distance-and-midpoints/e/distance_formula https://pruebat.org/SaberMas/MiClase/inicia/33351/933a3b9c00aef55e37694cd0fe0e09321/345835 21 Observa el siguiente vídeo para que aprendas como se obtiene las coordenadas del punto medio. Las coordenadas del punto medio 𝑥𝑚 = 𝑥1+𝑥2 2 𝑦𝑚 = 𝑦1+𝑦2 2 Así la coordenada del punto medio será: 𝑃𝑚 = ( 𝑥1 + 𝑥2 2 , 𝑦1 + 𝑦2 2 ) Calcula el punto medio para los siguientes pares de puntos a) 𝐴(3,1) 𝐵(7, −1) Para el punto A x1=3 y1=1; para el punto C x2=7 y2=−1 𝑥𝑚 = 𝑥1+𝑥2 2 𝑦𝑚 = 𝑦1+𝑦2 2 Sustituyendo 𝑥𝑚 = 3+7 2 𝑦𝑚 = 1+(−1) 2 𝑥𝑚 = 10 2 = 5 𝑦𝑚 = 0 2 = 0 Por lo que la coordenada del punto medio Pm es: 𝑃𝑚 = (5,0) Ubicamos los puntos en el plano cartesiano para comprobarlo Pm https://youtu.be/ecf0mDiHMeQ 22 b) 𝐴(−4, 4) 𝐵(0,9) Para el punto A x1=−4 y1=4; para el punto C x2=0 y2=9 𝑥𝑚 = 𝑥1+𝑥2 2 𝑦𝑚 = 𝑦1+𝑦2 2 Sustituyendo 𝑥𝑚 = −4+0 2 𝑦𝑚 = 4+9 2 𝑥𝑚 = −4 2 = −2 𝑦𝑚 = 13 2 = 6.5 Por lo que la coordenada del punto medio Pm es: 𝑃𝑚 = (−2, 13 2 ) Ubicamos los puntos en el plano cartesiano para comprobarlo El punto medio del segmento AB es M (2, −1). Halla las coordenadas de A, sabiendo que B (−3, 2). En este caso se conoce un punto extremo y el punto medio y se tiene que hallar los valores del punto A(x1, y1) Para el punto M xm=2 ym=−1; para el punto B x2=−3 y2=2 𝑥𝑚 = 𝑥1+𝑥2 2 𝑦𝑚 = 𝑦1+𝑦2 2 Sustituyendo 2 = 𝑥1+(−3) 2 −1 = 𝑦1+2 2 23 Despejando x1 y y1 4 = 𝑥1 − 3 −2 = 𝑦1 + 2 3 + 4 = 𝑥1 −2 − 2 = 𝑦1 𝑥1 = 7 𝑦1 = −4 La coordenada del punto A será 𝐴(7, −4) Ubicamos los puntos en el plano cartesiano para comprobarlo Uno de los extremos de un segmento de recta es el punto P(3 , 2) y su punto medio es el punto M (−3 , 5). Encuentra las coordenadas del punto extremo Q. En este caso se conoce un punto extremo y el punto medio y se tiene que hallar los valores del punto Q(x2, y2) Para el punto M xm=−3 ym=5; para el punto P x1=3 y1=2 𝑥𝑚 = 𝑥1+𝑥2 2 𝑦𝑚 = 𝑦1+𝑦2 2 Sustituyendo −3 = 3+𝑥2 2 5 = 2+𝑦2 2 Despejando x2 y y2 −6 = 3 + 𝑥2 10 = 2 + 𝑦2 −6 − 3 = 𝑥2 10 − 2 = 𝑦2 𝑥2 = −9 𝑦2 = 8 La coordenada del punto Q será 𝑄(−9, 8) 24 Ubicamos los puntos en el plano cartesiano para comprobarlo Para saber más Simulador Geogebra Video PruebaT Manos a la obra 1. Calcular el punto medio del segmento de extremos a) 𝐴( 3,4) 𝑦 𝐵(−1,2) b) 𝐶(−1,3) 𝑦 𝐷(2, −1) c) 𝑅 ( 1 2 , 5) 𝑦 𝑆 ( 3 2 , −2) d) 𝑃 ( 3 5 , 1 4 ) 𝑦 𝑄 (− 2 5 , 4) 2. El punto medio del segmento CD es M(4, 2). Halla las coordenadas de C, sabiendo que D(−2, 0). 3. El punto medio del segmento RS es M(-2, 5). Halla las coordenadas de S, sabiendo que R(-5, 1). 4. Uno de los extremos de un segmento de recta es el punto P1 (10, −4) y su punto medio es Pm ( 1 2 , − 7 2 ). Determina las coordenadas del otro extremo. https://www.geogebra.org/m/SX6MNA4C https://pruebat.org/SaberMas/MiClase/inicia/9610/b1496075a6117d79e681a174deefd048/159058/5-363 25 Evaluando tus aprendizajes Pendiente de un segmento o recta Uno de los conceptos importantes en matemáticas es el de pendiente. La pendiente es relevante porque muchas de las representaciones de fenómenos son líneas rectas. Este concepto indica el grado de inclinación de la recta. La pendiente de una recta se define como el cociente del cambio en el valor de la variable “y”, entre el cambio en el valor de la variable “x”. Para comprender este concepto podemos imaginar una rampa en donde la inclinación está dada por: Inclinación= Alto de la rampa Largo de la rampa Si el largo de la rampa es muy pequeño (se acerca a cero), la rampa se hará cada vez más vertical, en cambio si el alto de la rampa se hace muy pequeño (se acerca a cero) la rampa tenderá hacer horizontal. Ahora veamos cómo obtener el modelo (fórmula matemática) que permita obtener la pendiente de cualquier segmento o recta cuando se conocen dos puntos de esta. Si la altura es mucho mayor que el largo la rampa tendra una inclinación muy pronunciada. Si el largo es mucho mayor que la altura casi no tendremos inclinación. P 1 P 2 y 2 y 1 x 2 x 1 altura largo altura = 𝑦2 − 𝑦1 largo= 𝑥2 − 𝑥1 alto largo alto largo alto largo https://es.khanacademy.org/math/geometry/hs-geo-analytic-geometry/hs-geo-distance-and-midpoints/e/midpoint_formula https://pruebat.org/SaberMas/MiClase/inicia/9610/b1496075a6117d79e681a174deefd048/159058/5-363 26 Por lo tanto, la pendiente está dada por: Pendiente (𝑚) = 𝑦2−𝑦1 𝑥2−𝑥1 Con la pendiente podemos determinar si la recta crece, decrece o también si es horizontal o vertical. Valor de la pendiente Situación Representación gráfica Número positivo El segmento o recta crece Número negativo El segmento o recta decrece Cero El segmento o recta es horizontal No existe número El segmento o recta es vertical Ubica los siguientes puntos en el plano cartesiano y dí si la pendiente es positiva, negativa, cero o no existe. a) M(-3, 4) y N(4, 8) b) A(0, -2) y B(-7, -2) c) P( 3 2 , 3) y Q (5, -3) crece horizontal decrece 27 Calcula la pendiente dada la gráfica del segmento o recta a) Primero obtenemos dos puntos del segmento y le damos el nombre de una letra 𝐴(−2,1) 𝐵(5, −2) en este ejemplo se toman los puntos extremos del segmento Para el punto A x1=−2 y1=1; para el punto B x2=5 y2=−2 Usando la fórmula de pendiente 𝑚 = 𝑦2−𝑦1 𝑥2−𝑥1 Sustituimos 𝑚 = −2−1 5−(−2) = −3 7 𝑚 = − 3 7 b) Obtenemos dos puntos de la recta y le damos el nombre de una letra 𝑀(1,0) 𝑁(5,2) en este ejemplo se toman dos puntos que sean números enteros Para el punto M x1=1 y1=0; para el punto N x2=5 y2=2 Usando la fórmula de pendiente 𝑚 = 𝑦2−𝑦1 𝑥2−𝑥1 NOTA: De preferencia tomamos los puntos de los extremos, aunque se puede tomar cualquier punto, el resultado de la pendiente será la misma. 28 Sustituimos 𝑚 = 2−0 5−1 = 2 4 Simplificando 𝑚 = 1 2 Se toma ahora otra pareja de puntos para comprobar que no importa los puntos de la recta que tomes la pendiente tendrá el mismo valor. 𝑃(−3, −2) 𝑄(3, 1) Para el punto M x1=−3 y1=−2; para el punto N x2=3 y2=1 Usando la fórmula de pendiente 𝑚 = 𝑦2−𝑦1 𝑥2−𝑥1 Sustituimos 𝑚 = 1−(−2) 3−(−3) = 1+2 3+3 Simplificando 𝑚 = 3 6 = 1 2 c) Obtenemos dos puntos de la recta y le damos el nombrede una letra 𝐶(4,2) 𝑁(4, −1) se toman dos puntos que sean números enteros Para el punto M x1=4 y1=2; para el punto N x2=4 y2=−1 Usando la fórmula de pendiente 𝑚 = 𝑦2−𝑦1 𝑥2−𝑥1 29 Sustituimos 𝑚 = −1−2 4−4 = −3 0 ya que el denominador es cero no se puede hacer la división 𝑚 = No existe Traza la recta dado un punto y la pendiente a) A (1,3) m= 2 3 b) E (-2,2) m=− 1 4 c) (2,-1) m=−3 Primero ubicamos el punto dado en el plano cartesiano El numerador de la pendiente indica el movimiento vertical y el denominador indica el movimiento horizontal. 2 unidades hacia arriba 3 unidades a la derecha 2 3 Primero ubicamos el punto en el plano cartesiano El numerador de la pendiente indica el movimiento vertical y el denominador indica el movimiento horizontal. Como tiene signo negativo solo se aplica al numerador. 1 unidad hacia abajo 4 unidades a la derecha -1 4 Primero ubicamos el punto en el plano cartesiano Para este ejemplo se reescribe la pendiente como 𝑚 = − 3 1 . Como tiene signo negativo solo se aplica al numerador. 3 unidades hacia abajo 1 unidad a la derecha A E S -3 1 30 Para saber más Video PruebaT Video1 Khan Academy Video2 Khan Academy Ángulo de inclinación de la recta La pendiente (𝑚) es una relación entre el cambio de las ordenadas (𝑦) y el cambio de las abscisas (𝑥) matemáticamente se expresa como: 𝑚 = 𝑦2 − 𝑦1 𝑥2 − 𝑥1 De la siguiente grafica se puede observar que las diferencias de ordenadas 𝑦2 − 𝑦1 es un cambio en 𝑦 que se representa como Δ𝑦; y las diferencias de abscisas 𝑥2 − 𝑥1 es un cambio en 𝑥 que se representa como Δ𝑥 𝜃 Del estudio de los triángulos rectángulos visto en Geometría y Trigonometría se puede tomar la relación trigonométrica tangente que relaciona dos catetos, así: 𝑚 = Δ𝑦 Δ𝑥 = 𝑐𝑎𝑡𝑒𝑡𝑜 𝑜𝑝𝑢𝑒𝑠𝑡𝑜 𝑐𝑎𝑡𝑒𝑡𝑜 𝑎𝑑𝑦𝑎𝑐𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑡𝑎𝑛𝜃 Por lo tanto, la pendiente es la tangente del ángulo de inclinación de la recta 𝑚 = 𝑡𝑎𝑛𝜃 Para calcular el ángulo de inclinación se obtiene la función inversa de tangente. 𝜃 = 𝑎𝑟𝑐 tan 𝑚 Resolvamos algunos ejemplos para calcular el ángulo de inclinación dadas las pendientes, determina si la recta es creciente o decreciente P 1 P 2 y 2 y 1 x 2 x 1 𝑦2 − 𝑦1=Δ𝑦 𝑥2 − 𝑥1 = Δ𝑥 Así la pendiente la podemos reescribir como: 𝑚 = Δ𝑦 Δ𝑥 𝜃 https://pruebat.org/SaberMas/MiClase/inicia/9610/bcb91535c44484dd93b20116f2089708/159066 https://youtu.be/u-H-ujTMVzM https://youtu.be/l3CJmFQcfIk 31 Calcula el ángulo de inclinación si: a) 𝑚 = 3 5 𝜃 = 𝑎𝑟𝑐 𝑡𝑎𝑛 ( 3 5 ) 𝜽 = 𝟑𝟎. 𝟗𝟔° La recta es creciente ya que la pendiente es positiva b) 𝑚 = 2 𝜃 = 𝑎𝑟𝑐 𝑡𝑎𝑛(2) 𝜽 = 𝟔𝟑. 𝟒𝟑° La recta es creciente ya que la pendiente es positiva c) 𝑚 = − 1 4 𝜃 = 𝑎𝑟𝑐 𝑡𝑎𝑛 (− 1 4 ) 𝜃 = −14.03° La recta es decreciente ya que la pendiente es negativa Como la pendiente es negativa el ángulo de inclinación debe ser obtuso (entre 90° y 180°) por lo que se tiene que restar el valor absoluto del ángulo a 180°. 𝜃 = 180° − 14.03° 𝜽 = 𝟏𝟔𝟓. 𝟗𝟕° d) 𝑃(3, 2) 𝑄(−1, 5) Primero calculamos la pendiente Para el punto P x1=3 y1=2; para el punto N x2=−1 y2=5 Usando la fórmula de pendiente 𝑚 = 𝑦2 − 𝑦1 𝑥2 − 𝑥1 Sustituimos 𝑚 = 5−2 −1−3 = 3 −4 𝜃 = 𝑎𝑟𝑐 𝑡𝑎𝑛 (− 3 4 ) 𝜃 = −36.87° La recta es decreciente ya que la pendiente es negativa Como la pendiente es negativa el ángulo de inclinación debe ser obtuso (entre 90° y 180°) por lo que se tiene que restar el valor absoluto del ángulo a 180°. shift 𝜃 tan ( ÷3 )5 = 165.97° 32 𝜃 = 180° − 36.87° 𝜽 = 𝟏𝟒𝟑. 𝟏𝟑° e) Si pasa por los puntos 𝑃(0, −4) 𝑦 𝑄(6, 2) Primero calculamos la pendiente Para el punto P x1=0 y1=−4; para el punto N x2=6 y2=2 Usando la fórmula de pendiente 𝑚 = 𝑦2 − 𝑦1 𝑥2 − 𝑥1 Sustituimos 𝑚 = 2−(−4) 6−0 = 6 6 = 1 𝜃 = 𝑎𝑟𝑐 𝑡𝑎𝑛(1) 𝜽 = 𝟒𝟓° La recta es creciente ya que la pendiente es negativa f) 𝐽(−1, −3) 𝑄(3, −3) Primero calculamos la pendiente Para el punto P x1=−1 y1=−3; para el punto N x2=3 y2=−3 Usando la fórmula de pendiente 𝑚 = 𝑦2 − 𝑦1 𝑥2 − 𝑥1 Sustituimos 𝑚 = −3−(−3) 3−(−1) = −3+3 3+1 = 0 4 = 0 𝜃 = 𝑎𝑟𝑐 𝑡𝑎𝑛(0) 𝜽 = 𝟎° La recta es horizontal ya que el ángulo de inclinación es 0 Manos a la obra 1. Calcula la pendiente de los siguientes segmentos que tienen por extremos los siguientes puntos. A) 𝐷(3, 4) 𝐸(−3, 6) B) 𝐽(−2, −1) 𝐾(−5, 4) 33 C) 𝐴 ( 1 3 , 4) 𝐵(2, 8) D) 𝑆( 7, 11) 𝑇(3, −1) E) 𝐶 ( 1 4 , −6) 𝐷 ( 3 4 , −2) 2. Ubica los siguientes puntos en el plano cartesiano y dí si la pendiente es positiva, negativa, cero o no existe. a) 𝑀(2, −3) 𝑦 𝑁(4, −8) b) 𝑅(5, 0) 𝑦 𝑆(−1, −4) c) 𝐴(− 2 3 , 7) 𝑦 𝐵(0, 7) d) 𝐹( 2, −3) 𝑦 𝐺(2, 3) e) 𝐶( 1, −3) 𝑦 𝐷(−3, −5) 3) Traza la recta dado un punto y la pendiente de la recta a) 𝐴(2, 3) 𝑚 = 4 5 b) 𝑄(−2, 0) 𝑚 = − 1 3 c) 𝑆(1, −4) 𝑚 = −2 d) 𝐷(5, 1) 𝑚 = 5 2 e) 𝐸(−4, −2) 𝑚 = 0 4) Calcula el ángulo de inclinación de la recta si: a) 𝑚 = 7 3 b) 𝑚 = − 5 8 c) 𝑚 = 4 d) pasa por los puntos 𝐹(−2, −3) 𝑦 𝐺(2, 3) e) pasa por los puntos 𝐴(1, −5) 𝑦 𝐵(1, −8) Evaluando tus aprendizajes https://pruebat.org/SaberMas/MiClase/inicia/9610/ec83c92353ed8cd7c8869be1540818bd/159067 https://es.khanacademy.org/math/algebra/x2f8bb11595b61c86:linear-equations-graphs/x2f8bb11595b61c86:slope/e/slope-from-a-graph https://es.khanacademy.org/math/algebra/x2f8bb11595b61c86:linear-equations-graphs/x2f8bb11595b61c86:slope/e/slope-from-two-points 34 Rectas paralelas y perpendiculares Dos rectas son paralelas si el ángulo de inclinación de cada una de ellas tiene el mismo valor, por tanto, sus pendientes son iguales Gráficamente se representa Dos rectas son perpendiculares si el producto de sus pendientes es -1. Graficamente se puede observar que el ángulo entre las dos rectas es 90° Las rectas se representan generalmente con la letra 𝑙 del inglés line (línea) Comprueba que la recta 𝑙1, que pasa por los puntos A (1,1) y B (5, 3) es paralela a la recta 𝑙2 que pasa por los puntos C (6, -1) y D (2, -3). Obtenemos la pendiente de cada recta Para 𝑙1 Para el punto A x1=1 y1=1; para el punto B x2=5 y2=3 𝜃1 𝜃2 Si 𝜃1 = 𝜃2 Entonces: 𝑡𝑎𝑛𝜃1 = 𝑡𝑎𝑛𝜃2 Como 𝑡𝑎𝑛𝜃 = 𝑚 Se tiene así que 𝒎𝟏 = 𝒎𝟐 𝒎𝟏 ∙ 𝒎𝟐 = −𝟏 35 Usando la fórmula de pendiente dados 2 puntos 𝑚 = 𝑦2 − 𝑦1 𝑥2 − 𝑥1 Sustituimos 𝑚1 = 3−1 5−1 = 2 4 Simplificando 𝑚1 = 1 2 Obtenemos la pendiente de cada recta Para 𝑙2 Para el punto C x1=6 y1=−1; para el punto D x2=2 y2=−3 Usando la fórmula de pendiente dados 2 puntos 𝑚 = 𝑦2 − 𝑦1 𝑥2 − 𝑥1 Sustituimos 𝑚2 = −3−(−1) 2−6 = −2 −4 Simplificando 𝑚2 = 1 2 Como 𝑚1 = 𝑚2 entonces las rectas son paralelas. Comprueba analíticamente que los puntos S(1,1); R(5, 3); T( 6, -1) y U(2,-3) son los vértices de un paralelogramo. Un paralelogramo es un cuadrilátero que tiene dos pares de lados paralelos. Dibujamos primero los puntos y los unimos para formar el paralelogramo 36 Observando el gráfico tenemos que demostrar que los lados SR y UT, así como SU y RT son paralelos Lado SR 𝑚𝑆𝑅 = 3 − 1 5 − 1 = 2 4 = 1 2 Lado TU 𝑚𝑇𝑈 = −3 − (−1) 2 − 6 = −2 −4 = 1 2 Lado SU 𝑚𝑆𝑈 = −3 − 1 2 − 1 = −4 1 =−4 Lado RT 𝑚𝑅𝑇 = −1 − 3 6 − 5 = −4 1 = −4 Como tiene dos parejas de lados paralelos el cuadrilátero si es un paralelogramo Comprueba analíticamente que la recta 𝑙1, que pasa por los puntos A (2, 5) y B (7, 3) es perpendicular a a la recta 𝑙2 que pasa por los puntos C (-1, -2) y D (1, 3). Para demostrar que las rectas son perpendiculares se debe cumplir que 𝑚1 ∙ 𝑚2 = −1 Obtenemos la pendiente de cada recta Para 𝑙1 Para el punto A x1=2 y1=5; para el punto B x2=7 y2=3 Usando la fórmula de pendiente dados 2 puntos 𝑚 = 𝑦2 − 𝑦1 𝑥2 − 𝑥1 Sustituimos 𝑚1 = 3−5 7−2 = −2 5 Obtenemos la pendiente de cada recta Para 𝑙2 Para el punto C x1=−1 y1=−2; para el punto D x2=1 y2=3 Como 𝑚𝑆𝑅 = 𝑚𝑇𝑈 Entonces los lados SR y TU son paralelos Como 𝑚𝑆𝑈 = 𝑚𝑅𝑇 Entonces los lados SU y RT son paralelos 37 Usando la fórmula de pendiente dados 2 puntos 𝑚 = 𝑦2 − 𝑦1 𝑥2 − 𝑥1 Sustituimos 𝑚1 = 3−(−2) 1−(−1) = 5 2 Comprobando la condición de perpendicularidad 𝑚1 ∙ 𝑚2 = −1 (− 2 5 ) ( 5 2 ) = −1 − 10 10 = −1 −𝟏 = −𝟏 Por tanto, las rectas son perpendiculares. En la gráfica se puede observar que las rectas tal cruzarse forman un ángulo de 90° Comprueba por medio de pendientes que los puntos P(3,1), Q(6,4) y R(1,3) son los vértices de un triángulo rectángulo. Para determinar si un triángulo es rectángulo se debe formar un ángulo recto (90°) es decir, dos lados deben ser perpendiculares. Trazamos el triángulo para observar que lados del triangulo que forman el ángulo de 90° Calculamos la pendiente de los lados PQ y PR 38 Lado PQ Lado PR 𝑚𝑃𝑄 = 4 − 1 6 − 3 = 3 3 = 1 𝑚𝑃𝑅 = 1 − 3 3 − 1 = −2 2 = −1 Ahora se multiplican las pendientes 𝑚𝑃𝑄 ∙ 𝑚𝑃𝑅 = −1 (1)(−1) = −1 −1 = −1 Por lo que si son perpendiculares los lados PQ y PR Para saber más Video PruebaT Simulador Geogebra Manos a la obra 1. Averigua si la receta 𝑙, que pasa por los puntos 𝐴(3, −1) 𝑦 𝐵(−6,5), es paralela o perpendicular a la recta 𝑙2 que pasa por los puntos 𝐶(0,2) 𝑦 𝐷(−2, −1). 2. Comprueba por medio de pendientes que los puntos 𝐴(1,3), 𝐵(2,6), 𝐶(7,8) 𝑦 𝐷(6,5), son vértices de un paralelogramo. 3. Demuestra que la receta que pasa por los puntos 𝐴(−2,1) 𝑦 𝐵(1, −4), es paralela a la receta que pasa por los puntos 𝐶(8, −7) 𝑦 𝐷(5, −2). 4. Comprueba por medio de pendientes que los puntos 𝐴(3,1), 𝐵(7,3) 𝑦 𝐶(1,5), son los vértices de un triángulo rectángulo. 5. Demuestra que los cuatro puntos 𝐴(−3,1), 𝐵(−2,5), 𝐶(2,4) 𝑦 𝐷(1,0), son vértices de un cuadrado y que sus diagonales son perpendiculares. 6. Una receta 𝑙1, pasa por los puntos (−2, −1) 𝑦 (2,3), y otra receta 𝑙2 pasa por el punto (−1,2) y el punto 𝐴, cuya ordenada es −4. Determina la abscisa del punto 𝐴 cuando 𝑙2 es perpendicular a 𝑙𝑥. 7. Demuestra por medio de pendientes que los puntos 𝐴(−2, −1), 𝐵(−4,3), 𝐶(3,5) 𝑦 𝐷(5,1), son vértices de un paralelogramo. 39 Evaluando tus aprendizajes Ángulo entre dos rectas Además de que dos rectas pueden ser paralelas o perpendiculares, también al cortarse o cruzarse pueden formar un ángulo distinto de 90°. Para conocer el valor del ángulo que forman dos rectas al cortarse podemos usar nuevamente las pendientes. 𝑡𝑎𝑛𝜃 = 𝑚2 − 𝑚1 1 + 𝑚1 ∙ 𝑚2 Donde: 𝜃: ángulo entre las rectas 𝑚1: pendiente inicial de la recta 𝑙1 𝑚2: pendiente inicial de la recta 𝑙2 El ángulo se mide contrario a las manecillas del reloj, en la recta que inicie el ángulo será 𝑚1 y la recta donde termine el ángulo será 𝑚2 Determina la medida del ángulo agudo que forman las rectas con pendientes 3 y -2. Sea 𝑚1 = 3 y 𝑚2 = −2 𝑡𝑎𝑛 𝜃 = −2 − 3 1 + (3)(−2) tan 𝜃 = −5 1−6 = −5 −7 𝜃 = 𝑎𝑟𝑐 tan 5 7 𝜃 = 35.53° Calcula los ángulos internos del triángulo de vértices A (-2, 2), B(3, 4) y C(1, -2). Primero trazamos el triángulo 𝑙1 𝑙2 https://pruebat.org/SaberMas/MiClase/inicia/9610/f5ca7f0bddf729396f61df1097614301/159072 https://pruebat.org/SaberMas/MiClase/inicia/9610/03d4beedfa4f77c94313757dd459e3cf/159075 40 Ahora obtenemos las pendientes de los tres lados 𝑚𝐴𝐶 = −2−2 1−(−2) = −4 3 = − 4 3 𝑚𝐴𝐵 = 4−2 3−(−2) = 2 5 𝑚𝐵𝐶 = −2−4 1−3 = −6 −2 = 3 Para la medida del ángulo del vértice A El ángulo se inicia en el lado AC y termina en lado AB 𝑚1 = 𝑚𝐴𝐶 = − 4 3 𝑚2 = 𝑚𝐴𝐵 = 2 5 𝑡𝑎𝑛 𝐴 = 2 5 − (− 4 3 ) 1 + (− 4 3 ) ( 2 5 ) = 26 15 7 15 = 26 7 𝐴 = 𝑎𝑟𝑐 𝑡𝑎𝑛 26 7 𝐴 = 74.931° Para la medida del ángulo del vértice B El ángulo se inicia en el lado AB y termina en lado AC 𝑚1 = 𝑚𝐴𝐵 = 2 5 𝑚2 = 𝑚𝐵𝐶 = 3 𝑡𝑎𝑛 𝐵 = 3 − ( 2 5 ) 1 + ( 2 5 ) (3) = 13 5 11 5 = 13 11 𝐵 = 𝑎𝑟𝑐 𝑡𝑎𝑛 13 11 𝐵 = 49.763° Para la medida del ángulo del vértice C El ángulo se inicia en el lado BC y termina en lado AC 𝑚1 = 𝑚𝐵𝐶 = 3 𝑚2 = 𝑚𝐴𝐶 = − 4 3 𝑡𝑎𝑛 𝐵 = − 4 3 − 3 1 + (3) (− 4 3 ) = − 13 3 −3 = 13 9 41 𝐵 = 𝑎𝑟𝑐 𝑡𝑎𝑛 13 9 𝐵 = 55.305° La medida de los ángulos internos de un triángulo debe sumar ser 180° ∡𝐴 + ∡𝐵 + ∡𝐶 = 180° 74.931° + 49.763°+55.305° = 180° Para saber más Video 1 Prueba T Video 2 PruebaT Manos a la obra 1. Determina la medida del ángulo agudo que forman las rectas con pendientes 1 3 𝑦 − 4 5 . 2. Determina los ángulos interiores del triángulo, cuyos vértices son los puntos 𝐴(−4,1), 𝐵 (2,3) 𝑦 𝐶(1, −4). 3. Comprueba que los puntos 𝐴(3,1), 𝐵(7,3) 𝑦 𝐶(5,2), son vértices de un triángulo rectángulo y encuentra la medida de sus ángulos agudos. 4. Encuentra la medida del ángulo obtuso del paralelogramo cuyos vértices son los puntos 𝐴(−4,1), 𝐵(−2,4), 𝐶(5,5) 𝑦 𝐷(3,2). 5. Comprueba que los puntos 𝐴(−2, −1), 𝐵(−4,3), 𝐶(3,5) 𝑦 𝐷(5,1), son los vértices de un paralelogramo y determina la medida del ángulo obtuso que forman sus diagonales. Evaluando tus aprendizajes https://pruebat.org/SaberMas/MiClase/inicia/9610/eeff7503fb88f6f0b34bf955d7e65acb/159078 https://pruebat.org/SaberMas/MiClase/inicia/9610/d53db10a555f7a648fd60ea719d08a90/159079 https://pruebat.org/SaberMas/MiClase/inicia/9610/d53db10a555f7a648fd60ea719d08a90/159079 https://pruebat.org/SaberMas/MiClase/inicia/9610/eeff7503fb88f6f0b34bf955d7e65acb/159078 42 43 APRENDIZAJE ESPERADO • Caracteriza y distingue a los lugares geométricos según sus disposiciones y sus relaciones. (La recta) • Interpreta y construye relaciones algebraicas para lugares geométricos. Ecuación general de los lugares geométricos básicos. (La recta) Existen varias situaciones que representan un cambio lineal, ya en algebra se vieron varios ejemplos, los cambios lineales se representan a través de rectas que se pueden graficar en el plano cartesiano. Por ejemplo, el crecimiento del cabello se comporta de forma lineal, en promedio el cabello crece 0.4 mm diarios. Para una persona que tiene 2cm (20mm) de largo del cabello. A continuación, se muestra en una tabla la longitud del cabello en los primeros 7 días y su grafica correspondiente. días Longitud (mm) 0 20 1 20.4 2 20.8 3 21.2 4 21.6 5 22.0 6 22.4 7 22.8 Valorando tus saberes 1. Responde verdadero o falso a) Si la recta es horizontal su pendiente no existe_________ b) Una recta puede tener más de una pendiente__________ c) Cuando la recta crece su pendiente es positiva_________ d) Si dos rectas son paralelas sus ángulos de inclinación son iguales_____________ e) La condición de perpendicularidad entredos rectas es m1∙m2=−1_____________ 2. Calcula el valor de la pendiente de la recta que pasa por los puntos a) A (3, -5) y B ( 1, 4) b) M (3, 3) y N ( 1, 4) 3. Traza la recta que pasa por el punto y pendiente dada a) S (-1, 4) m=−2 b) C(2,5) m= 2 3 44 La recta La línea recta es el lugar geométrico de los puntos en el plano, de los cuales, cumplen con la condición de que, al tomar dos puntos cualesquiera, el valor de la pendiente 𝑚 siempre es constante. Tomando nuevamente el ejemplo del crecimiento del cabello, de la tabla se obtienen algunos puntos. A (0, 20) B (2, 20.8) C (3, 21.2) D (6, 22.4) Se debe cumplir que 𝑚𝐴𝐵 = 𝑚𝐵𝐶 = 𝑚𝐶𝐷 = 𝑚𝐴𝐷 𝑚𝐴𝐵 = 20.8−20 2−0 = 0.8 2 = 0.4 𝑚𝐵𝐶 = 21.2−20.8 3−2 = 0.4 1 = 0.4 𝑚𝐶𝐷 = 22.4−21.2 6−3 = 1.2 3 = 0.4 𝑚𝐴𝐷 = 22.4−20 6−0 = 2.4 6 = 0.4 Como se puede observar todas las pendientes tienen el mismo valor por lo tanto se cumple la condición de la recta. Lugar geométrico de la recta Cuando se tiene un punto en el plano cartesiano, se pueden trazar infinidad de rectas, como se observa en la gráfica siguiente. Sin embargo, cuando se tienen dos puntos solo es posible trazar una sola recta, por lo tanto, podemos decir que dados dos puntos se puede definir una recta. 45 Además, esta recta tiene una pendiente que no cambia, es decir, permanece constante. Una recta se puede representar con una ecuación de primer grado con dos variables por lo que se puede obtener otros puntos de ella Ecuaciones de la recta Para caracterizar una recta se debe de conocer al menos dos puntos de esta. Con esta información es posible encontrar la pendiente de la recta, así como su ecuación. La ecuación de la recta se puede determinar si se tienen dos puntos y está dada por 𝑦 − 𝑦1 = 𝑦2 − 𝑦1 𝑥2 − 𝑥1 (𝑥 − 𝑥1) Donde: 𝑥1, 𝑦1 son las coordenadas del punto 1 y 𝑥2, 𝑦2 son las coordenadas del punto 2 Solo habrá una recta que pase por estos dos puntos Otra forma de obtener la ecuación de la recta es cuando se conoce la pendiente y un punto y está dada por: 𝑦 − 𝑦1 = 𝑚(𝑥 − 𝑥1) Donde: 𝑥1, 𝑦1 son las coordenadas del punto dado y 𝑚 es la pendiente de la recta. Ecuación (1) Ecuación (2) -y x 46 Determina la ecuación de la recta que pasa por los puntos a. 𝐴(3, −1) 𝐵(−2, 2) Aunque se puede usar la ecuación (1) es más sencillo primero obtener la pendiente y después usar la ecuación (2). 𝑚𝐴𝐵 = 2 − (−1) −2 − 3 = 3 −5 = − 3 5 Sustituyendo en la ecuación 1 (se toma cualquier punto puede ser A o B) 𝑦 − (−1) = − 3 5 (𝑥 − 3) 𝑦 + 1 = − 3 5 (𝑥 − 3) Se multiplica ambos lados de la ecuación por 5 para cancelar el denominador (5) 𝑦 + 1 = − 3 5 (𝑥 − 3) (5) 5𝑦 + 5 = −3(𝑥 − 3) Desarrollando e igualando a cero 5𝑦 + 5 = −3𝑥 + 9 Los miembros de la derecha pasan a la izquierda 3𝑥 + 5𝑦 + 5 − 9 = 0 Reduciendo términos semejantes 3𝑥 + 5𝑦 − 4 = 0 b. Obtén la ecuación de la recta que tiene de pendiente 3 4 y que pasa por el punto 𝑃(3, −5) Usando la ecuación 2 𝑦 − 𝑦1 = 𝑚(𝑥 − 𝑥1) Sustituyendo la pendiente y la coordenada del punto en la ecuación. 𝑦 − (−5) = 3 4 (𝑥 − 3) 𝑦 + 5 = 3 4 (𝑥 − 3) (4) (𝑦 + 5) = 3 4 (𝑥 − 3) (4) Multiplicando ambos lados por 4 4𝑦 + 20 = 3𝑥 − 9 Los miembros de la izquierda pasan a la derecha para que el término x quede positivo 3𝑥 − 4𝑦 − 9 − 20 = 0 Reduciendo términos semejantes 3𝑥 − 4𝑦 − 29 = 0 47 c. Una recta pasa por los puntos 𝐴(−2,3) y 𝐵(−2, −1). Encuentra su ecuación. Al sustituir en la formula 𝑦 − 𝑦1 = 𝑦2−𝑦1 𝑥2−𝑥1 (𝑥 − 𝑥1), se determina que: 𝑦 − 3 = −1−3 −2+2 (𝑥 − (−2)) 𝑦 − 3 = − 4 0 (𝑥 + 2) La pendiente de la recta es de la forma 𝑐 0 (no está definido), por consiguiente, es perpendicular al eje 𝑋 y su ecuación es de la forma: 𝑥 = 𝑥1 Por tanto, su ecuación es: 𝑥 = −2 𝑥 + 2 = 0 Es decir, la ecuación de la recta que pasa por los puntos 𝐴 y 𝐵 es: 𝑥 + 2 = 0. d. Determina la ecuación de la recta que pasa por el punto M(2,6) y es perpendicular a la recta que pasa por los puntos A (1,3) y B(4,10). Recordemos que para obtener la ecuación de la recta necesitamos dos puntos o un punto y su pendiente. Para este caso se conoce el punto M y la pendiente se debe obtener de los puntos A y B. 𝑚𝐴𝐵 = 10−3 4−1 = 7 3 La pendiente buscada debe ser perpendicular a la 𝑚𝐴𝐵 Para que dos pendientes sean perpendiculares se debe cumplir 𝑚1 ∙ 𝑚2 = −1 Por lo que si conocemos una pendiente se puede calcular el valor de la otra pendiente 7 3 𝑚2 = −1 Despejando 𝑚2 𝑚2 = −1 7 3⁄ = − 3 7 Como 𝑀(2,6) y 𝑚 = − 3 7 se puede obtener la ecuación de la recta 𝑦 − 𝑦1 = 𝑚(𝑥 − 𝑥1) 𝑦 − 6 = − 3 7 (𝑥 − 6) Multiplicando ambos lados por 7 𝑌 𝑋 𝑥 + 2 = 0 𝐴 𝐵 48 (7) 𝑦 − 6 = − 3 7 (𝑥 − 6) (7) 7𝑦 − 42 = −3(𝑥 − 6) 7𝑦 − 42 = −3𝑥 + 18 Ordenando los términos e igualando a cero 3𝑥 + 7𝑦 − 42 − 18 = 0 3𝑥 + 7𝑦 − 60 = 0 e. El método de depreciación en línea recta es el más sencillo de calcular, y es por ello por lo que es uno de los métodos más utilizados por las empresas para calcular la depreciación de un activo. Un equipo de cómputo se deprecia de manera lineal, si su vida útil es de 5 años y su precio de compra fue de 15 mil pesos. Determina la ecuación de depreciación. Para encontrar la ecuación necesitamos conocer 2 puntos Para 0 años el precio es de 15 mil pesos 𝐴(0, 15) Para 5 años el precio es de 0 pesos 𝐵(5, 0) Obtenemos la pendiente de la recta 𝑚 = 0 − 15 5 − 0 = −15 5 = −3 Usando la ecuación 2 de la recta 𝑦 − 15 = −3(𝑥 − 0) 𝑦 − 15 = −3𝑥 Ordenando los términos e igualando a cero 𝟑𝒙 + 𝒚 − 𝟏𝟓 = 𝟎 En miles de pesos Esta ecuación solo es válida para valores de 𝑥 entre 0 y 5 años f. Determina los vértices del triángulo, cuyos lados están dados por las ecuaciones de las rectas: 3𝑥 + 7𝑦 − 13 = 0; 𝑥 − 𝑦 − 1 = 0; 7𝑥 + 3𝑦 + 23 = 0 Se combinan las rectas para formas tres sistemas de ecuaciones, los cuales se resuelven por cualquiera de los métodos conocidos: Sistema de ecuaciones para el vértice A: 3𝑥 + 7𝑦 − 13 = 0 𝑥 − 𝑦 − 1 = 0 Punto de intersección: 𝐴(2,1) 49 Sistemas de ecuaciones para el vértice B 𝑥 − 𝑦 − 1 = 0 7𝑥 + 3𝑦 + 23 = 0 Punto de intersección: 𝐵(−2, −3) Sistema de ecuaciones para el vértice C 3𝑥 + 7𝑦 − 13 = 0 7𝑥 + 3𝑦 + 23 = 0 Punto de intersección: 𝐶(−5,4) g. Si se compran 20 pantalones el precio unitario de la prenda es de $300, pero si se compran 50, entonces el costo de cada pantalón es de $280, encuentra la ecuación de la demanda. Considerando: 𝑥 = número de pantalones 𝑦 = precio por pantalón Se forman los siguientes pares coordenados: (20,300) y (50, 280) Se aplica la ecuación de la recta que pasa por dos puntos y se obtiene: 𝑦 − 300 = 280−300 50−20 (𝑥 − 20) → 𝑦 − 300 = − 20 30 (𝑥 − 20) 𝑦 − 300 = − 2 3 (𝑥 − 20) Al transformar esta última ecuación a su forma general, obtiene la ecuación de la demanda: 2𝑥 + 3𝑦 − 940 = 0 h. Un resorte de deforma 2 centímetros bajo la acción de una fuerza de 15 newtons, si la fuerza se incrementa a 25 newtons, entonces se deforma 3 1 3 de centímetro, ¿Cuál es la ecuación que representa la deformación que sufre el resorte en funciónde la fuerza? Considere: 𝑥 = fuerza que actúa sobre el resorte 𝑦 = deformación Se forma entonces la siguiente pareja de puntos: 5(1,2) y (25, 3 1 3 ) 50 Se aplica la ecuación de la recta que pasa por dos puntos y al convertir a su forma general se obtiene: 𝑦 − 2 = 3 1 3 − 2 25 − 15 (𝑥 − 15) → 𝑦 − 2 = 10 3 − 2 10 (𝑥 − 15) → 𝑦 − 2 = 4 3 10 (𝑥 − 15) 𝑦 − 2 = 2 15 (𝑥 − 15) 15(𝑦 − 2) = 2(𝑥 − 15) 15𝑦 − 30 = 2𝑥 − 30 2𝑥 − 15𝑦 = 0 Para saber más Video Khan Academy Video PruebaT Manos a la obra Encuentra las ecuaciones de las rectas que satisfacen las siguientes condiciones: 1. Pasa por (−3,8) y 𝑚 = − 2 3 2. Pasa por (0,3) y 𝑚 = 4 3. Pasa por ( 2 3 , 1 2 ) y 𝑚 = 0 4. Pasa por (− 3 4 , 1 4 ) y 𝑚 = −1 5. Pasa por (−2, −1) y (3, −6) 6. Una recta pasa por (−1,4) y desciende tres unidades por cada dos unidades que incrementar 𝑥 ¿Cuál es su ecuación? 7. Obtén la ecuación de la recta, cuya intersección con el eje 𝑋 es de 3 y su inclinación es de 120°. 8. Los vértices de un cuadrilátero son 𝐴(0,0), 𝐵(−1,2), 𝐶(3,5) y 𝐷(5,0). Obtén las ecuaciones de sus lados. https://youtu.be/tsv4KJ-9ais 51 9. Una recta pasa por el punto 𝐴(5,8) y es paralela a la recta que pasa por los puntos 𝐶(−2,2) y 𝐷(3, −4). Determina su ecuación. 10. Con base al triangulo cuyos vértices son los puntos 𝐴(1,2), 𝐵(3, −1) y 𝐶(−5, −4), realiza los siguientes incisos: a) Determina la ecuación de la recta que pasa por el punto medio del lado 𝐵𝐶̅̅ ̅̅ y por el vértice 𝐴. b) Obtén la ecuación de la recta que pasa por el vértice 𝐶 y es perpendicular al lado 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ . 11. La velocidad de una partícula en un tiempo de 3 segundos es de 5 metros por segundo y para un tiempo de 8 segundos se mueve a razón de 16 metros por segundo. Determina la ecuación que relaciona la velocidad de la partícula en su función del tiempo. 12. Si el dueño de una papelería le compra a un proveedor 100 libretas, éste le da un precio de $12.50 cada una, pero si le compra 120, entonces el precio de cada libreta disminuye en $0.50, escribe la ecuación de la demanda. 13. Una empresa desea realizar una campaña publicitaria de un nuevo producto, para esto visita un taller de impresión y les informan que el costo de producir 15 millares de folletos publicitarios tiene un costo de $3,000, pero si desean 20 millares, el costo es de $3,600, obtén la ecuación de la recta que representa esta situación. (Considera 𝑥= número de millares; 𝑦 = costo). Evaluando tus aprendizajes Formas de escribir la ecuación de una recta Hay ocasiones que de acuerdo con la información proporcionada o lo que se desea buscar en la recta, se tienen diferentes formas para escribir la ecuación de la recta. A continuación, se presentan las diversas formas de escribir la ecuación de una recta. Forma pendiente ordenada al origen Se conoce como ordenada al origen al punto donde la recta corta al eje Y, se representa con la letra b. https://es.khanacademy.org/math/eb-3-semestre-bachillerato-nme/x4b655b3cb9bfe4eb:ecuacion-de-la-recta/x4b655b3cb9bfe4eb:forma-punto-pendiente-y-forma-estandar/e/converting_between_point_slope_and_slope_intercept?modal=1 https://pruebat.org/SaberMas/MiClase/inicia/9610/c3634b7ffd671b17a175845b545f2c61/159081 52 La ecuación de la recta en su forma pendiente ordenada al origen también conocida como forma ordinaria está dada por: 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑏 Donde: m: pendiente de la recta b: ordenada al origen Cuando conocemos la pendiente y un punto sobre el eje Y podemos hacer uso de esta forma. Retomando el ejemplo de la depreciación del equipo de cómputo se calculó la pendiente 𝑚 = −3 y el punto 𝐴 ( 0, 15), por lo tanto la ordenada al origen es 𝑏 = 15 Así aplicando la forma pendiente ordenada al origen se tiene: 𝑦 = −3𝑥 + 15 (I) Si ordenamos e igualamos a cero 3𝑥 + 𝑦 − 15 = 0 (II) Ecuación obtenida anteriormente Por tanto, podemos observar que la ecuación I y la ecuación II son iguales, es decir, es la misma ecuación, pero escrita de diferente manera, la ecuación II está expresada en la forma general. a. Traza la gráfica de la recta 𝑦 = 2𝑥 − 3 Como está en la forma pendiente ordenada al origen, entonces 𝑚 = 2 y 𝑏 = −3 Así la coordenada del punto es: (0, −3) Como la pendiente es 𝑚 = 2 = 2 1 De punto inicial nos desplazamos 2 unidades hacia arriba 1 unidad a la derecha b. Dada la gráfica de la recta escribe la ecuación en su forma pendiente ordenada al origen. (0,b) 2 1 53 Así la ecuación de la recta en su forma pendiente ordenada al origen 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑏 Sustituyendo los valores de 𝑚 y de 𝑏 𝑦 = − 1 2 𝑥 + 3 c. Encuentra la ecuación de la recta, cuya intersección con el eje 𝑌 es 7 y su pendiente −2. Los datos son: 𝑚 = −2 y 𝑏 = 7, 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑏 al sustituir en la ecuación se obtiene: 𝑦 = −2𝑥 + 7 Ordenando e igualando a cero 2𝑥 + 𝑦 − 7 = 0 Así, la ecuación es: 2𝑥 + 𝑦 − 7 = 0. d. Determine la ecuación general de la recta que tiene pendiente 1 2 y su intersección con el eje 𝑌 es el punto (0,6). Los datos son: 𝑚 = 1 2 y 𝑏 = 6, al sustituir en la ecuación ordinaria, se obtiene: 𝑦 = 1 2 𝑥 + 6 Multiplicamos por 2 para eliminar el denominador. 2𝑦 = 𝑥 + 12 Ordenamos e igualamos a cero la ecuación 𝑥 − 2𝑦 + 12 = 0 e. Una recta pasa por el punto (2, 2) y es paralela a la recta 𝑥 − 4𝑦 = 0, ¿cuál es su ecuación general? La ordenada al origen 𝑏 es 3 la pendiente ∆𝑦 ∆𝑥 se obtiene desplazando ∆𝑦 = −1 (hacia abajo) ∆𝑥 = 2 (hacia la derecha) Así 𝑚 = − 1 2 -1 2 54 Se expresa la ecuación 𝑥 − 4𝑦 = 0 en su forma pendiente ordenada al origen: 𝑦 = 1 4 𝑥 La pendiente de esta recta es 𝑚 = 1 4 , como la recta que se busca es paralela, entonces tiene la misma pendiente: 𝑚1 = 𝑚2 = 1 4 . Se sustituye el punto y la pendiente en la ecuación 𝑦 − 2 = 1 4 (𝑥 − 2) Multiplicando por 4 4𝑦 − 8 = 𝑥 − 2 Organizando los términos 𝑥 − 4𝑦 + 6 = 0 f. Un taxi foráneo por derecho de abordaje tiene una tarifa inicial de 12 pesos, si cobra 10 pesos por cada kilómetro recorrido. i) ¿El precio es lineal? Justifique ii) Determine la ecuación que permita obtener el precio para cualquier número de kilómetros. iii) Trace la gráfica i) Si es lineal ya que el cobro es de 10 pesos por kilómetro, es decir la pendiente es constante y por tanto cumple la condición de una recta. ii) Como la tarifa inicial es de $12 pesos entonces, para una distancia de 0 Km se tiene un precio a pagar de $12 pesos Así: 𝐴(0, 12) por lo que 𝑏 = 12 y la pendiente será 𝑚 = 10 por lo que se puede usar la forma pendiente ordenada al origen. 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑏 Sustituyendo los valores se tiene la ecuación 𝒚 = 𝟏𝟎𝒙 + 𝟏𝟐 Donde 𝑦 es el precio por cobrar por el taxista y 𝑥 los kilómetros recorridos iii) la gráfica sería 55 Forma general La forma general de la recta está dada por: 𝐴𝑥 + 𝐵𝑦 + 𝐶 = 0 Esta es una de las formas más comunes de escribir la ecuación de la recta, además se puede obtener la formapendiente ordenada al origen solo con despejar la variable 𝑦. 𝐴𝑥 + 𝐵𝑦 + 𝐶 = 0 Despejando y 𝐵𝑦 = −𝐶 − 𝐴𝑥 𝑦 = −𝐶−𝐴𝑥 𝐵 𝑦 = − 𝐶 𝐵 − 𝐴𝑥 𝐵 Ordenando los términos 𝑦 = − 𝐴 𝐵 𝑥 − 𝐶 𝐵 Donde: − 𝐴 𝐵 es la pendiente de la recta − 𝐶 𝐵 es la ordenada al origen a. ¿Cuál es la pendiente y la ordenada al origen de la recta 3𝑥 − 6𝑦 + 2 = 0? Despejando 𝑦 de la ecuación 3𝑥 − 6𝑦 + 2 = 0 −6𝑦 = −3𝑥 − 2 Dividiendo cada término por −6 𝑦 = −3 −6 𝑥 + −2 −6 Simplificando las fracciones 𝑦 = 1 2 𝑥 + 1 3 Por lo que 𝑚 = 1 2 y 𝑏 = 1 3 b. Traza la gráfica de la ecuación 4𝑥 + 𝑦 − 8 = 0 Despejando la variable y 4𝑥 + 𝑦 − 8 = 0 𝑦 = −4𝑥 + 8 Por lo que 𝑚 = −4 y 𝑏 = 8 Graficando 56 Se ubica primero la coordenada del punto (0,8) Como la pendiente es -4 se desplaza 4 unidades hacia abajo 1 unidad hacia la derecha Se unen los dos puntos para formar la recta c. Grafica la siguiente recta 2𝑥 + 3𝑦 − 9 = 0 Se transforma la ecuación a su forma pendiente ordenada la origen (ordinaria) 2𝑥 + 3𝑦 − 9 = 0 3𝑦 = −2𝑥 + 9 𝑦 = − 2 3 𝑥 + 3 Se obtiene: La ordenada al origen es 𝑏 = 3, significa que la recta corta al eje y 3 unidades por encima del origen. La pendiente 𝑚 = − 2 3 , significa que y disminuye 2 unidades y 𝑥 aumenta tres. d. Grafica la recta de la ecuación 2𝑦 − 7 = 0 Se expresa la ecuación como: 0𝑥 + 2𝑦 − 7 = 0 Se despeja 𝑦 de la ecuación y se obtiene: 𝑦 = 0 2 𝑥 + 7 2 El valor de 𝑏 = 7 2 y 𝑚 = 0 Cuando la pendiente toma el valor de cero la recta es horizontal e. Transforma la ecuación 4𝑥 − 𝑦 + 2 = 0 a la forma pendiente ordenada al origen. Se despeja la ordenada (𝑦) de la ecuación. 4𝑥 − 𝑦 + 2 = 0 −𝑦 = −4𝑥 − 2 Se multiplica cada término por -1 𝑦 = 4𝑥 + 2 Forma pendiente ordenada al origen 𝑌 𝑋 2𝑥 + 3𝑦 − 9 = 0 3 −2 3 𝑌 7 2 2 𝑋 57 f. Transforma la ecuación 𝑦 = 2 7 𝑥 − 5 a la forma general de la ecuación de la recta. 𝑦 = 2 7 𝑥 − 5 Multiplicamos todos los términos por 7 7𝑦 = 2𝑥 − 35 Ordenado los términos e igualando a cero 2𝑥 − 7𝑦 − 35 = 0 Forma general de la recta g. Obtén la ecuación de la recta que pasa por el punto 𝐴(−3,7) y es paralela a la recta 𝑥 + 5𝑦 − 2 = 0 Si dos rectas son paralelas sus pendientes tienen el mismo valor por lo que la pendiente de la recta 𝑥 + 5𝑦 − 2 = 0 será la misma que el de la recta buscada. La fórmula para hallar el valor de la pendiente dada la forma general de la recta es: 𝑚 = − 𝐴 𝐵 Para la ecuación 𝑥 + 5𝑦 − 2 = 0, 𝐴 = 1 𝑦 𝐵 = 5 por lo que 𝑚 = − 1 5 Conocido el punto A (-3,7) y la pendiente 𝑚 = − 1 5 𝑦 − 𝑦1 = 𝑚(𝑥 − 𝑥1) Sustituyendo 𝑦 − 7 = − 1 5 (𝑥 − (−3)) 𝑦 − 7 = − 1 5 (𝑥 + 3) Multiplicando por 5 5𝑦 − 35 = −𝑥 − 3 Ordenando y dejando 𝑥 positiva 𝑥 + 5𝑦 − 35 + 3 = 0 𝑥 + 5𝑦 − 32 = 0 h. Cierta empresa se dedica a fabricar bolsas de plástico, el costo de fabricación de 𝑥 número de ellas es de 𝐶 = 4𝑥 + 3,200. Los ingresos por la venta de las bolsas fabricadas están dados por 𝐼 = 12𝑥. a) ¿Cuál es el costo de producción de 1,500 bolsas? b) Si se fabrican 1,000 bolsas, ¿de cuánto es la utilidad? c) ¿Cuántas bolsas se deben fabricar para que la utilidad sea nula? d) Construye la gráfica que muestra la ecuación de costos e ingresos. 58 a) Se sustituye el valor de 𝑥 = 1,500 en la ecuación de costos: 𝐶 = 4𝑥 + 3,200 por consiguiente, producir 1,500 bolsas tiene un costo de $9,200. b) La ecuación de la utilidad resulta de la diferencia de la ecuación de ingresos y costos. 𝑈 = 𝐼 − 𝐶 𝑈 = 12𝑥 − (4𝑥 + 3,200) 𝑈 = 8𝑥 + 3,200 Para 𝑥 = 1,000 se obtiene: 𝑈 = 8(1,000) − 3,200 = 8,000 − 3,200 = 4,800 La utilidad que genera la venta de 1,000 bolsas es de $4,800. c) El número de bolsas que deben fabricarse y venderse para que la utilidad sea nula es: 𝑈 = 8𝑥 − 3,200 0 = 8𝑥 − 3,200 Para que la utilidad sea nula deben fabricar y vender 400 bolsas. Forma simétrica La forma simétrica de la ecuación de la recta está dada por 𝑥 𝑎 + 𝑦 𝑏 = 1 Donde: a: abscisa al origen b: ordenada al origen La abscisa al origen 𝑎 es el punto donde la recta corta (intersecta) al eje X 𝐶 = 4(1,500) + 3,200 = 6,000 + 3,200 = 9,200 −8𝑥 = −3,200 𝑥 = −3,200 8 𝑥 = 400 59 Cuando los dos puntos conocidos uno está sobre el eje X y el otro sobre el eje Y se puede hacer uso de la forma simétrica de la recta para escribir su ecuación. a. Determine la ecuación de la recta que pasa por los puntos S(3,0) y T(0,1) Dado que los puntos son las intersecciones con el eje X y el eje Y se tiene que: 𝑎 = 3 y 𝑏 = 1 Por lo tanto, se puede hacer uso de la forma simétrica de la recta. 𝑥 𝑎 + 𝑦 𝑏 = 1 𝑥 3 + 𝑦 1 = 1 b. Dada la gráfica de la recta escribe la ecuación en su forma simétrica y en su forma general Como 𝑎 = 4 𝑦 𝑏 = 3 Sustituyendo en la ecuación 𝑥 𝑎 + 𝑦 𝑏 = 1 𝑥 4 + 𝑦 3 = 1 Forma simétrica de la recta (0, 𝑏) (𝑎, 0) 60 Para convertir a la forma general, primero se realiza la suma de fracciones 3𝑥+4𝑦 12 = 1 el 12 multiplica al 1 para quitar el denominador 3𝑥 + 4𝑦 = 12 Se pasa el 12 a la izquierda para igualar a cero 3𝑥 + 4𝑦 − 12 = 0 Forma general de la recta c. Transforma a la forma simétrica la ecuación 3𝑥 − 4𝑦 + 8 = 0 y grafícala 3𝑥 − 4𝑦 + 8 = 0 Pasamos a la derecha el termino independiente 3𝑥 − 4𝑦 = −8 Dividimos cada término entre −8 3𝑥 −8 + −4𝑦 −8 = −8 −8 Simplificamos cada fracción si es posible 3𝑥 −8 + 𝑦 2 = 1 Reescribimos el término x para que su coeficiente sea 1 𝑥 −8 3⁄ + 𝑦 2 = 1 Forma simétrica de la ecuación Donde 𝑎 = − 8 3 y 𝑏 = 2 d. La gráfica muestra el recorrido que hace un camión de carga de una empresa transportadora de materiales de la bodega hasta el punto de entrega a) ¿Qué distancia recorrió el camión? b) Escribe el modelo algebraico que representa esta situación. c) ¿Cuál es la velocidad promedio del camión? d) ¿Después de tres horas de viaje que distancia le falta por recorrer? a) La distancia recorrida de acuerdo con la gráfica es de 250 kilómetros b) Debido a que se tiene los puntos de intersección con los ejes coordenados entonces 𝑎 = 4 y 𝑏 = 250 𝑃1 (4, 0) y 𝑃2 (0, 250) D is ta n c ia ( k m ) tiempo (horas) 61 Por lo tanto, el modelo algebraico es una ecuación lineal, que en su forma simétrica es: 𝑥 4 + 𝑦 250 = 1 c) La velocidad promedio es la pendiente de la recta 𝑚 = 𝑦2 − 𝑦1 𝑥2 − 𝑥1 Sustituyendo el punto 1 y 2 en la fórmula de pendiente 𝑃1 (4, 0) y 𝑃2 (0, 250) 𝑚 = 250−0 0−4 𝑚 = 250 −4 = −62.5 𝑘𝑚/ℎr por lo que viaja a una velocidad promedio de 62.5 kilómetros por hora d) Para conocer al distancia que le falta por recorrer para un tiempo de 3 hrs se usa la ecuación 𝑥 4 + 𝑦 250 = 1 Se sustituye 𝑥 = 3 3 4 + 𝑦 250 = 1 Despejando y 𝑦 250 = 1 − 3 4 𝑦 250 = 1 4 𝑦 = 1 4 (250) 𝑦 = 62.5 km Para saber más Forma Pendiente ordenada al origen (forma ordinaria) https://youtu.be/WAXC8sVupN0 https://youtu.be/NmgsJXOooIg https://youtu.be/NmgsJXOooIg 62 Forma General y forma simétrica Manos a la obra 1. Transforma a la forma ordinaria (pendiente ordenada al origen) y simétrica las siguientes ecuaciones: a) 𝑥 + 𝑦 − 2 = 0 b) 3𝑥 − 𝑦 = 0 c) 1 2 𝑥 + 3𝑦 + 6 = 0 2. Grafica las siguientes ecuaciones
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