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UNIDAD 12
OBJETIVO GENERAL
Al terminar esta Unidad resolverás
ejercicios y problemas
correspondientes a las rectas en el
plano y sus ecuaciones.
Índice
Objetivos específicos:
1. Recordarás a qué se llama sistema de
coordenadas rectangulares, ejes coordenados
y cuadrantes, y cómo se localizan los puntos
del plano.
2. Recordarás y aplicarás las fórmulas para
determinar la distancia entre dos puntos
cualesquiera del plano coordenado y las
coordenadas del punto que divide a un
segmento en una razón r.
3. Recordarás la definición de pendiente de una
recta y de línea recta.
Índice
Objetivos específicos:
4. Recordarás y aplicarás las diferentes formas de
la ecuación de una recta dadas dos
condiciones que la definen.
5. Recordarás y aplicarás la forma general de la
ecuación de una recta y las condiciones
necesarias y suficientes para las posiciones
relativas entre dos rectas en el plano.
6. Recordarás la definición y aplicaciones de la
expresión de una recta en la forma normal y
cómo obtenerla a partir de la forma general.
Índice
• Una característica básica de la
Geometría Analítica es el uso
de un sistema coordenado. En
los cursos de Álgebra y
Trigonometría se ha utilizado
el sistema de coordenadas
rectangulares - llamado
también sistema cartesiano en
honor al filósofo y matemático
René Descartes (1596-1650) -
que consiste en dos rectas,
llamadas ejes, que se cruzan
formando ángulos rectos.
Generalmente un eje se
coloca en forma horizontal y el
otro vertical; el primero se
llama eje de las abscisas y se
representa con la letra x, y el
segundo se denomina eje de
las ordenadas y se representa
con la letra y. El punto en que
se cruzan las rectas define al
origen del sistema
Eje X
EJE Y
ORIGEN
• Los ejes coordenados dividen
al plano en que se trazan en
cuatro partes llamadas
cuadrantes, que se numeran
del I al IV en sentido contrario
a las manecillas del reloj.
• Los puntos que se encuentran
en el primer cuadrante tiene
abscisa y ordenada positivas.
• los puntos en el segundo
cuadrante tienen abscisa
negativa y ordenada positiva.
• En el tercer cuadrante tanto la
abscisa como la ordenada son
negativas, y en el cuarto
cuadrante la abscisa es
positiva y la ordenada
negativa.
I
x > 0
y > 0
x
II
x < 0
y > 0
III
x < 0
y < 0
IV
x > 0
y < 0
OBJETIVO 1
Los cuatro puntos mencionados se
representan en la Figura
Como los puntos A y B tienen la
misma ordenada, el lado que
definen es paralelo al eje x y su
longitud es de 3 unidades. Con
esta información se pueden
encontrar los otros dos vértices y,
como se puede ver en la Figura
una posibilidad es que se
encuentren arriba de A y de B, en
cuyo caso sus coordenadas se
obtienen sumando la longitud del
lado a la ordenada de los vértices
conocidos:
C(2, 2 + 3) = (2, 5) y D(5, 2 + 3) =
(5, 5)
O bien que se ubiquen hacia abajo,
para lo cual se deberá restar la
longitud del lado a las ordenadas
de A y de B:
C’(2, 2 – 3) = (2, –1) y D’(5, 2 – 3)
= (5, –1)
EJEMPLO 4
Si se localizan los puntos
(–5, –7) y (3, 9) y se
unen con una recta y
se hace lo mismo con
los puntos (–3, 7) y (2,
–8),
a partir de la gráfica se
pueden encontrar las
coordenadas del punto
donde se intersectan.
ejemplos
OBJETIVO 2
Recordarás y aplicarás las fórmulas
para determinar la distancia entre dos
puntos cualesquiera del plano
coordenado y las coordenadas del
punto que divide a un segmento en
una razón r.
a) Distancia entre dos puntos.
Dados dos puntos cualesquiera del plano
coordenado, uno de los siguientes tres casos
puede ocurrir:
1. Que ambos puntos
tengan la misma
ordenada: A(x1, y1),
B(x2, y1). La
distancia entre tales
puntos se determina
tomando el valor
absoluto de la
diferencia de las
abscisas:
12 xxd 
2. Que los puntos
tengan la misma
abscisa: A(x1, y1),
B(x1, y2). En este
caso la distancia se
obtiene tomando el
valor absoluto de la
diferencia de las
ordenadas:
12 yyd 
Las longitudes de los catetos a y b se obtienen aplicando
los casos 1. y 2.
a= = y b = =
Valores que se sustituyen en la expresión del Teorema de
Pitágoras:
Como al elevar al cuadrado se elimina la posibilidad de
una distancia con signo negativo, la expresión queda
como
y al tomar la raíz cuadrada, dado que se trata de una
distancia, sólo se considera la raíz cuadrada positiva
AC 12 xx 
,
BC 12 yy 
222
bad 
   2
12
2
12
2
yyxxd 
   2
12
2
12 yyxxd 
b) Coordenadas del punto que divide a
un segmento en una razón dada.
Por razón se entiende un
cociente de dos números
expresado en forma de
fracción común, por
ejemplo:
Cuando se dice que un punto
P divide al segmento en
la razón r, significa que
lo cual se muestra
gráficamente:
1 3 6 9
; ; ;
2 4 1 8
AB
PB
AP
r 
Si A(x1, y1) y B(x2, y2) son los extremos
de un segmento , las coordenadas de
un punto P que divide a este segmento en
la razón dada son:
Cuando P es el punto medio del segmento
Y las fórmulas se reducen a
AB
PB
AP
r 
r
rxx
x



1
21
r
ryy
y



1
21
1
1
1

PB
AP
r 
2
21 xx
x


2
21 yy
y


OBJETIVO 2
EJEMPLO 1
Encontrar la distancia
entre los puntos:
A(9, –2) y B(9, 11)
Como puede verse, los puntos
tienen la misma abscisa, por lo
tanto su distancia se encuentra
aplicando la expresión del caso 2:
12 yyd 
 211 
211 = 13
Encontrar el perímetro del
triángulo que determinan los
puntos A(2, 2), B(0, 5) y
C(–2, 2)
El perímetro de un polígono
es la suma de las longitudes
de sus lados. La gráfica
indica que el cateto que
definen los puntos A y C es
paralelo al eje x. Su longitud
es la distancia entre ellos y
se encuentra aplicando la
fórmula del primer caso:
EJEMPLO 2
12 xxd 
22 
4
Los otros dos lados del triángulo no son paralelos a alguno de los ejes, por
lo que se debe aplicar la fórmula del caso 3 para encontrar su longitud:
   22
5202 AB
94 
13
    22
2520 BC
94 
13
Estos resultados comprueban lo que se aprecia en la gráfica: el triángulo tiene dos
lados iguales, por lo que es un triángulo isósceles, y su perímetro es:
Perímetro = 1324 
aproximadamente 11.21 unidades
Encontrar el área del triángulo que
forman los puntos A(-2, 2), B(1, 0) y
C(0, 5)
El área de un triángulo es la mitad del
producto de la base por la altura.
Al graficar los puntos se observa que,
aparentemente, el vértice A
corresponde a un ángulo recto, y en
un triángulo rectángulo uno de los
catetos es la base y el otro la altura,
pero es necesario que se
compruebe primero si efectivamente
es un triángulo rectángulo. Por los
datos disponibles esto se puede
hacer mediante el Teorema de
Pitágoras, comprobando que la
suma de los cuadrados de los
catetos sea igual al cuadrado de la
hipotenusa:
EJEMPLO 3
EJEMPLO 4
1) El punto medio de un
segmento sobre el eje x
es (7, 0). Si uno de los
extremos tiene abscisa
2, encontrar las
coordenadas del otro
extremo.
Los datos del problema son
las coordenadas de un
extremo del segmento,
el punto A(2, 0), y las
del punto medio (7, 0).
Se conocen el valor de
x y el de x1 y se pide
determinar el valor de
x2, entonces:
2
2
7 2x

2214 x
122 x
→ B(12, 0)
es el otro extremo del segmento.
EJEMPLO 5
Encontrar las coordenadas de los puntos de trisección del
segmento que va de A(–2, 3) a B(6, –3)
Los puntos de trisección son los que dividen al segmento en tres partes
iguales, por lo tanto son dos puntos y por la definición de razón,
el primer punto P1 se encuentra a una “parte” de distancia del punto A, inicio
del segmento, y a 2 “partes” del punto B que es el final del segmento, por lo
que
BP
AP
r
1
1

2
1=
Las coordenadas de P1 son:
r
rxx
x



1
21
 
2
1
1
6
2
1
2








2
3
32 

2
3
1
3
2
==
r
ryy
y



1
21  
2
1
1
3
2
1
3








2
3
2
3
3 
2
3
2
3
= == = 1
=
Para encontrar las coordenadas del segundo punto P2, se observa
que ahora la distancia del punto extremo A a P2 es de 2 “partes” y
de P2 a B es de una “parte”,
2
1
2
r
y las coordenadas (x, y) del otro punto que divide al segmento son:
r
rxx
x



1
21
 
21
622


3
10
r
ryy
y



1
21
= =
 
21
323

 1
3
63








1,
3
10
= =
P2
Si A(–4, 2) y B(4, 6) son los extremos de un segmento
dirigido de A a B, encontrar las coordenadas del punto
P que divide a este segmento en la razón r = –3
Como se verá en la representación gráfica, el punto P es externo al segmento,
de ahí que la razón es negativa:
EJEMPLO 6
PB
AP
r  = –3
r
rxx
x



1
21  
31
434

 8
2
16



r
ryy
y



1
21
 
31
632


8
2
16



=
==
=
Entonces P(8, 8) está fuera del segmento.
ejemplos
OBJETIVO 3
Recordarás la definición de pendiente
de una recta y de línea recta.
Se llama ángulo de
inclinación de una
recta al ángulo que se
forma por la parte
positiva del eje x y la
recta, cuando ésta se
considera dirigida
hacia arriba. Se
designa por la letra
griega α.
Se llama pendiente o
coeficiente angular de
una recta, a la
tangente de su
ángulo de inclinación.
Se designa
comúnmente por la
letra m, por lo tanto
m = tan α
 111 , yxP  222 , yxP
Se llama línea recta al lugar geométrico de los puntos tales que,
tomados dos puntos diferentes cualesquiera del lugar, el valor de la
pendiente m resulta siempre constante.
Dados los puntos y
la pendiente se calcula como
12
12
xx
yy
m


 21 xx 
 yxP ,
 111 , yxP  222 , yxP
Por lo tanto, si es un punto cualquiera de la recta que pasa por
y
por la definición anterior las coordenadas del punto P satisfacen la ecuación
1
1
xx
yy
m



y quitando el denominador se obtiene  11 xxmyy 
Esta expresión se llama forma punto – pendiente de la ecuación de una recta.
OBJETIVO 4
Recordarás y aplicarás las diferentes
formas de la ecuación de una recta,
dadas dos condiciones que la definen.
Una recta en particular tiene una pendiente
dada, pasa por un número infinito de
puntos, e intersecta a uno de los ejes
coordenados en un punto específico, o a
ambos en un punto a cada uno.
Conocidas dos cualesquiera de estas
condiciones, es posible determinar la
ecuación de la recta que las cumple.
OBJETIVO 4
Determinar la ecuación de la recta que tiene
pendiente –3 y pasa por el punto (11, –8).
EJEMPLO 1
La ecuación de la recta que pasa por el punto P1 y tiene pendiente m está
dada por la fórmula  11 xxmyy 
Entonces, la ecuación de la recta con pendiente –3 y que pasa por el punto
P1(11, –8) se obtiene sustituyendo estos valores en la ecuación:
   1138  xy
3338  xy
3 25y x  la ecuación pedida es:
EJEMPLO 2
Determinar la
ecuación de la recta
cuyo ángulo que
forma con el eje x
es de 72 grados y
pasa por el punto
(1, 1)
Como la pendiente de la
recta es la tangente del
ángulo que forma con el
eje x, se debe obtener el
valor de la tangente de
72º para así disponer de
dos características
necesarias para
determinar su ecuación:
el valor de la pendiente y
uno de los puntos por los
que pasa.
tan 72° = 3.0777
Se sustituyen en la forma
punto – pendiente los
valores de m y las
coordenadas del punto:
  10777.31  xy
1 3.0777 3.0777y x  
3.0777 2.0777y x 
la ecuación pedida es:
EJEMPLO 3
Determinar la
ecuación de la recta
que pasa por los
puntos
(4, 2) y (–5, 7)
El cálculo se puede realizar
directamente en la fórmula
sustituyendo la expresión de m:
 1
12
12
1 xx
xx
yy
yy 



 
 4
54
72
2 


 xy  4
9
5
2  xy
9
20
9
5
2  xy
Si se utiliza P1 para sustituir x1 y y1 en la ecuación:
Y si se quita el denominador del segundo miembro para tener una
ecuación con coeficientes enteros:
205189  xy 9 5 38y x  
Determinar la ecuación de la recta que su
pendiente es 1/7 y su intersección con el
eje y se encuentra a 2 unidades del
origen.
EJEMPLO 4
La expresión “su intersección
con el eje y se encuentra a 2
unidades del origen” no
precisa si es en la parte
positiva o en la parte negativa
del eje, por lo tanto, o bien el
punto de intersección es P1(0,
2), o es P2(0, –2). Ya sea uno
u otro punto, se cuenta con las
dos condiciones necesarias
para determinar la ecuación de
la recta: la pendiente y un
punto. Si el punto es P1(0, 2),
la ecuación es
Si esta ecuación se maneja de
manera que en el primer
miembro quede solamente la
variable y, quedarán explícitos
tanto el valor de la pendiente
como la ordenada del punto
donde la recta intersecta al eje
y (esta intersección se denota
por b y, en este caso, b = 2):
 0
7
1
2  xy
xy
7
1
2 
2
7
1
 xy 2
7
1
 xy
se reacomoda de forma que
aparezcan explícitamente la
pendiente y la ordenada al origen,
ahora b = –2, la ecuación es:
2
7
1
 xy
Determinar la ecuación de la recta determinada por los
segmentos sobre los ejes x y y dados por 2 y –3
respectivamente.
En este caso, a diferencia del ejemplo anterior,
se da una cantidad positiva y la otra negativa,
con lo que se entiende que el punto de
intersección que define el segmento de 2
unidades es hacia el lado positivo del eje x, y
el segmento de –3 unidades sobre el eje y es
hacia abajo del origen.
EJEMPLO 5
Los puntos en los que la recta
intersecta a cada eje son P1(2,
0) y P2(0, –3). Con ellos se
emplea la forma dos puntos de
la ecuación de una recta:
 1
12
12
1 xx
xx
yy
yy 



 2
20
03
0 


 xy
 2
2
3
 xy
3
2
3
 xy
Y tomando alguno, por ejemplo P1,
la ecuación de la recta es:
Encuentra la ecuación de la recta en la
forma simétrica, si los segmentos que
determina sobre los ejes x y y son 2 y –3
respectivamente.
Como se determinó en el ejemplo 5, los
puntos de intersección con los ejes son
(2, 0) y (0, –3) y se aplicó la forma dos
puntos obteniendo:
EJEMPLO 6
3
2
3
 xy
Si se multiplica por 2 para tener sólo coeficientes
enteros: 632  xy
la forma simétrica se obtiene igualando a 1 la ecuación anterior, de
modo que deberán dejarse los términos en x y en y en el primer
miembro y dividir entre –6 toda la ecuación:
 
6
6
6
2
6
3






 yx
Para que la ecuación muestre claramente las intersecciones con los
ejes, conviene que en la segunda fracción se deje el signo menos en el
denominador:
1
32



yx
Encontrar la ecuación de la recta que
pasa por los puntos (–3, 0) y (0, 5).
Es claro que los puntos son sus intersecciones con el
eje x y con el eje y, respectivamente. En el ejemplo
anterior se comprobó que la forma de la ecuación de la
recta que se puede utilizar directamente cuando se
conocen sus intersecciones con los ejes coordenados,
sin necesidad de pasar por la forma dos puntos, es la
forma simétrica: a ≡ inters. con eje x,
b ≡ inters. con eje y,
EJEMPLO 7
1
b
y
a
x
Entonces, la ecuación que se pide es
1
53


yx
ejemplos
OBJETIVO 5
Recordarás y aplicarás la forma general de la
ecuación de una recta y las condiciones
necesarias y suficientes para las posiciones
relativas entre dos rectas en el plano.
Generalmente la ecuación de una recta se expresa
igualando a cero el segundo miembro.
En los ejemplos del objetivo anterior, el resultado se daría como sigue:
Ejemplo 1:
Ejemplo 2:
Ejemplo 3:
Ejemplo 4:
Ejemplo 5:
Ejemplo 6:
Ejemplo 7:
3338  xy 0253  yx
0777.30777.31  xy 00777.20777.3  yx
205189  xy 03895  yx
2
7
1
 xy 02
7
1
 yx 0147  yx
3
2
3
 xy 03
2
3
 yx 0623  yx
1
32



yx 0623  yx
1
53


yx 01535  yx 01535  yx
Una ecuación en una o dos variables de
primer grado igualada a cero, se llama
forma general de la ecuación de una
recta. Su expresión genérica es:
0 CByAx
donde al menos uno de los coeficientes, A o B , debe ser diferente de cero
y C puede o no ser cero. Esta expresión también se denomina ecuación
lineal o función lineal.
Dada una ecuación lineal en la forma general con B ≠ 0, al expresarla en la
forma punto pendiente se encuentra que:
0 CByAx
CAxBy 
B
C
x
B
A
y 
la pendiente m de la recta está dada por el cociente
B
A
m 
y su ordenada al origen, b , es el cociente
B
C
b 
Si ahora se expresa en la forma simétrica para conocer sus intersecciones con
los ejes coordenados:
0 CByAx
CByAx 
C
C
C
By
C
Ax






1



B
C
y
A
C
x
La intersección con el eje x es La intersección con el eje y es
A
C
a 
B
C
b 
Dadas dos rectas, uno y sólo uno de los
siguientes casos puede ocurrir:
• Las rectas son paralelas
• Las rectas son coincidentes (es la misma
recta)
• Las rectas se cortan en uno y solamente
un punto y, al cruzarse, el ángulo que
forman es de 90º, por lo tanto son
perpendiculares diferente de 90º
Dadas las rectas y ,
la(s) condición(es) necesaria(s) y suficiente(s)
para estos casos son:
1. Paralelas
Para esto se requiere que sus pendientes sean iguales, m = m΄.
Dos rectas son paralelas si los coeficientes de x y y son proporcionales
2. Coincidentes
Para esto se necesita que tengan la misma pendiente y un punto
común, es decir:
m = m΄
3. Se intersecten en un punto y sólo uno:
a) Formando un ángulo de 90º (rectas perpendiculares).
b) Formando un ángulo diferente de 90 grados
0 CByAx 0'''  CyBxA
OBJETIVO 5
Dada la ecuación de la recta , encontrar
su pendiente y el punto de intersección
con el eje y.
Como la ecuación está dada en la forma general donde A = 6; B =
–5; C = 18, la solución se encuentra aplicando las fórmulas
anteriores.
La pendiente de la recta es: = =
Y el punto de intersección con el eje y: = =
EJEMPLO 1
B
A
m 
5
6


5
6
B
C
b 
5
18


5
18
Encontrar la pendiente de la recta , sus
intersecciones con los ejes coordenados
y representarla en el plano cartesiano.
La ecuación de la recta no está en la forma punto -
pendiente ni en la forma pendiente - ordenada al
origen; de manera que lo más conveniente es
expresarla en la forma general y aplicar las fórmulas
para determinar la pendiente y las intersecciones con
los ejes.
Primero se debe multiplicar la ecuación por el
denominador de la fracción y después igualarla a cero
y reducir términos semejantes:
EJEMPLO 2
4
2
3
13  xy 8326  xy
08263  yx 01063  yx
Con la ecuación de la recta en la forma general, donde A = 3; B = 6 y C = –
10, se encuentra que
B
A
m 
6
3

2
1
= =
3
10
3
10



A
C
a
B
C
b 
3
5
6
10



Para representarla en el plano se tienen los dos puntos sobre los ejes:






0,
3
10
A 





3
5
,0B
Indicar el lugar geométrico que determina la
ecuación:
EJEMPLO 3
    yxxyx  5162
2
yxxyxx  51644 22
0165422
 yyxxxx
Se necesita reducir los términos semejantes de la ecuación efectuando las
operaciones indicadas:
Si se pasan todos los términos al primer miembro:
Lo que se obtiene es la ecuación de una recta en la forma general
0179  yx 0179  yx
Por tanto, la expresión     yxxyx  5162
2
representa una recta.
Encontrar el valor de k
para que la recta sea
paralela a la recta
Recordando que dos rectas son paralelas si los coeficientes de x y y
son proporcionales, es decir,si →
EJEMPLO 4
  0181  ykkx
0734  yx
'' B
B
A
A
 0''  BAAB
Si se toman los coeficientes de la primera recta como A y B:
A = k y B = k – 1;
y los de la segunda como A’ y B’:
A’ = 4 y B’ = 3,
0''  BAAB
  0143  kk
0443  kk 04  k
4k
entonces
31k
01834  yx
0''  BAAB
    03434 
Estos son los coeficientes de la primera recta:
Se puede observar que los coeficientes de x y de y son iguales en las dos rectas y que
Las rectas sólo difieren en el término independiente.
Determinar si las rectas R1 que pasa por los
puntos (1, 1) y (4, 4) y R2 que pasa por (0, 4) y
(3, 1) son perpendiculares entre sí.
EJEMPLO 5
0'' BBAA
'
1
m

Se deben analizar los datos que se proporcionan para resolver el
problema de la manera más eficiente. Si los datos fueran las ecuaciones
de las rectas, lo más sencillo sería verificar si la condición
se cumple o no. Pero como la información son dos puntos de cada
recta, lo mejor es utilizar la condición de que las rectas serán
perpendiculares si m = Entonces,
12
12
1
xx
yy
mR



14
14


1
3
3
= = 03
41
2


Rm 1
3
3


=
2
1
1
R
R
m
m  1"1
 RR mmPor lo que y las rectas son perpendiculares.
La ecuación de la recta R1 es
Escribir la ecuación de todas las rectas
paralelas a ella.
EJEMPLO 6
01175  yx
Como se recordará, dos rectas son paralelas si sus pendientes son
iguales, lo que significa que los coeficientes de x y de y son tales que:
'' B
B
A
A

0 CByAx
'' B
B
A
A

75 

BA
Si la ecuación de todas las rectas paralelas a R1 se representa como
los coeficientes de R1 serán A’= 5 y B’= –7, de modo que
→
7
5


B
A
0 CByAx
0
7
5


CByx
B
Al sustituir A por su equivalente en
0775  CByBx
0
775

B
C
y
B
B
x
B
B
0
7
75 
B
C
yx
Que también puede expresarse como:
B
C7

075  kyx
01175  yx
Dado que
es una constante arbitraria, se le puede llamar k y la ecuación
anterior queda como
Todas las rectas paralelas a R1:
son aquellas que difieren de ésta únicamente en el término independiente.
0975  yx
0179165  yx
05
5
7
 yx
044
7
20
 yx
1)Corroborar que las siguientes rectas son paralelas a R1:
a)
b)
c)
EJEMPLO 7
Para comprobar que cada recta propuesta es paralela a R1 se debe encontrar
una expresión equivalente de ella con los coeficientes de x y de y iguales a los de
R1
0179165  yx
 
 
5 1
' 5 13 13
7 1
' 7 13 13
A
A
B
B
 
 
'' B
B
A
A

Como 65 es múltiplo de 5 (ya que 65 = 5 x 13), lo siguiente es verificar si 91 es
múltiplo de 7:
91 = 7 x 13;
dado que las rectas son paralelas si los coeficientes de x y de y son proporcionales
y tenemos:
entonces: y las rectas son paralelas-
05
5
7
 yx






 05
5
7
5 yx
02575  yx
Ahora el coeficiente de x es 1; si esta recta es paralela a R1. Por
comodidad, puede encontrarse una expresión equivalente con coeficiente
5 (para eliminar la fracción en el coeficiente de y).
Al multiplicar por 5 ambos miembros de la ecuación y simplificar, queda:
Se obtiene que A = A’ , B = B’ y las rectas son paralelas.
044
7
20
 yx
7
4
7
4
4
7

     0
4
7
4
4
7
4
4
7
7
20
4
7
























 yx
077
4
20
 yx
0775  yx
En este ejemplo es sencillo encontrar las operaciones que se deben efectuar para
llegar a una ecuación equivalente con coeficiente 5 para x y –7 para y, al observar
que el coeficiente de y en la ecuación es +4, lo que indica que –7 fue multiplicado
por –
Entonces, si se dividen ambos miembros de la ecuación por –
que es equivalente a multiplicarla por ,se encuentra que:
Lo que corrobora que R1 y la recta propuesta son paralelas. ejemplos

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  • 2. OBJETIVO GENERAL Al terminar esta Unidad resolverás ejercicios y problemas correspondientes a las rectas en el plano y sus ecuaciones. Índice
  • 3. Objetivos específicos: 1. Recordarás a qué se llama sistema de coordenadas rectangulares, ejes coordenados y cuadrantes, y cómo se localizan los puntos del plano. 2. Recordarás y aplicarás las fórmulas para determinar la distancia entre dos puntos cualesquiera del plano coordenado y las coordenadas del punto que divide a un segmento en una razón r. 3. Recordarás la definición de pendiente de una recta y de línea recta. Índice
  • 4. Objetivos específicos: 4. Recordarás y aplicarás las diferentes formas de la ecuación de una recta dadas dos condiciones que la definen. 5. Recordarás y aplicarás la forma general de la ecuación de una recta y las condiciones necesarias y suficientes para las posiciones relativas entre dos rectas en el plano. 6. Recordarás la definición y aplicaciones de la expresión de una recta en la forma normal y cómo obtenerla a partir de la forma general. Índice
  • 5. • Una característica básica de la Geometría Analítica es el uso de un sistema coordenado. En los cursos de Álgebra y Trigonometría se ha utilizado el sistema de coordenadas rectangulares - llamado también sistema cartesiano en honor al filósofo y matemático René Descartes (1596-1650) - que consiste en dos rectas, llamadas ejes, que se cruzan formando ángulos rectos. Generalmente un eje se coloca en forma horizontal y el otro vertical; el primero se llama eje de las abscisas y se representa con la letra x, y el segundo se denomina eje de las ordenadas y se representa con la letra y. El punto en que se cruzan las rectas define al origen del sistema Eje X EJE Y ORIGEN
  • 6. • Los ejes coordenados dividen al plano en que se trazan en cuatro partes llamadas cuadrantes, que se numeran del I al IV en sentido contrario a las manecillas del reloj. • Los puntos que se encuentran en el primer cuadrante tiene abscisa y ordenada positivas. • los puntos en el segundo cuadrante tienen abscisa negativa y ordenada positiva. • En el tercer cuadrante tanto la abscisa como la ordenada son negativas, y en el cuarto cuadrante la abscisa es positiva y la ordenada negativa. I x > 0 y > 0 x II x < 0 y > 0 III x < 0 y < 0 IV x > 0 y < 0
  • 8. Los cuatro puntos mencionados se representan en la Figura
  • 9. Como los puntos A y B tienen la misma ordenada, el lado que definen es paralelo al eje x y su longitud es de 3 unidades. Con esta información se pueden encontrar los otros dos vértices y, como se puede ver en la Figura una posibilidad es que se encuentren arriba de A y de B, en cuyo caso sus coordenadas se obtienen sumando la longitud del lado a la ordenada de los vértices conocidos: C(2, 2 + 3) = (2, 5) y D(5, 2 + 3) = (5, 5) O bien que se ubiquen hacia abajo, para lo cual se deberá restar la longitud del lado a las ordenadas de A y de B: C’(2, 2 – 3) = (2, –1) y D’(5, 2 – 3) = (5, –1)
  • 10.
  • 11. EJEMPLO 4 Si se localizan los puntos (–5, –7) y (3, 9) y se unen con una recta y se hace lo mismo con los puntos (–3, 7) y (2, –8), a partir de la gráfica se pueden encontrar las coordenadas del punto donde se intersectan. ejemplos
  • 12. OBJETIVO 2 Recordarás y aplicarás las fórmulas para determinar la distancia entre dos puntos cualesquiera del plano coordenado y las coordenadas del punto que divide a un segmento en una razón r.
  • 13. a) Distancia entre dos puntos. Dados dos puntos cualesquiera del plano coordenado, uno de los siguientes tres casos puede ocurrir: 1. Que ambos puntos tengan la misma ordenada: A(x1, y1), B(x2, y1). La distancia entre tales puntos se determina tomando el valor absoluto de la diferencia de las abscisas: 12 xxd 
  • 14. 2. Que los puntos tengan la misma abscisa: A(x1, y1), B(x1, y2). En este caso la distancia se obtiene tomando el valor absoluto de la diferencia de las ordenadas: 12 yyd 
  • 15. Las longitudes de los catetos a y b se obtienen aplicando los casos 1. y 2. a= = y b = = Valores que se sustituyen en la expresión del Teorema de Pitágoras: Como al elevar al cuadrado se elimina la posibilidad de una distancia con signo negativo, la expresión queda como y al tomar la raíz cuadrada, dado que se trata de una distancia, sólo se considera la raíz cuadrada positiva AC 12 xx  , BC 12 yy  222 bad     2 12 2 12 2 yyxxd     2 12 2 12 yyxxd 
  • 16. b) Coordenadas del punto que divide a un segmento en una razón dada. Por razón se entiende un cociente de dos números expresado en forma de fracción común, por ejemplo: Cuando se dice que un punto P divide al segmento en la razón r, significa que lo cual se muestra gráficamente: 1 3 6 9 ; ; ; 2 4 1 8 AB PB AP r 
  • 17. Si A(x1, y1) y B(x2, y2) son los extremos de un segmento , las coordenadas de un punto P que divide a este segmento en la razón dada son: Cuando P es el punto medio del segmento Y las fórmulas se reducen a AB PB AP r  r rxx x    1 21 r ryy y    1 21 1 1 1  PB AP r  2 21 xx x   2 21 yy y  
  • 19. EJEMPLO 1 Encontrar la distancia entre los puntos: A(9, –2) y B(9, 11) Como puede verse, los puntos tienen la misma abscisa, por lo tanto su distancia se encuentra aplicando la expresión del caso 2: 12 yyd   211  211 = 13
  • 20. Encontrar el perímetro del triángulo que determinan los puntos A(2, 2), B(0, 5) y C(–2, 2) El perímetro de un polígono es la suma de las longitudes de sus lados. La gráfica indica que el cateto que definen los puntos A y C es paralelo al eje x. Su longitud es la distancia entre ellos y se encuentra aplicando la fórmula del primer caso: EJEMPLO 2 12 xxd  22  4
  • 21. Los otros dos lados del triángulo no son paralelos a alguno de los ejes, por lo que se debe aplicar la fórmula del caso 3 para encontrar su longitud:    22 5202 AB 94  13     22 2520 BC 94  13 Estos resultados comprueban lo que se aprecia en la gráfica: el triángulo tiene dos lados iguales, por lo que es un triángulo isósceles, y su perímetro es: Perímetro = 1324  aproximadamente 11.21 unidades
  • 22. Encontrar el área del triángulo que forman los puntos A(-2, 2), B(1, 0) y C(0, 5) El área de un triángulo es la mitad del producto de la base por la altura. Al graficar los puntos se observa que, aparentemente, el vértice A corresponde a un ángulo recto, y en un triángulo rectángulo uno de los catetos es la base y el otro la altura, pero es necesario que se compruebe primero si efectivamente es un triángulo rectángulo. Por los datos disponibles esto se puede hacer mediante el Teorema de Pitágoras, comprobando que la suma de los cuadrados de los catetos sea igual al cuadrado de la hipotenusa: EJEMPLO 3
  • 23. EJEMPLO 4 1) El punto medio de un segmento sobre el eje x es (7, 0). Si uno de los extremos tiene abscisa 2, encontrar las coordenadas del otro extremo. Los datos del problema son las coordenadas de un extremo del segmento, el punto A(2, 0), y las del punto medio (7, 0). Se conocen el valor de x y el de x1 y se pide determinar el valor de x2, entonces: 2 2 7 2x  2214 x 122 x → B(12, 0) es el otro extremo del segmento.
  • 24. EJEMPLO 5 Encontrar las coordenadas de los puntos de trisección del segmento que va de A(–2, 3) a B(6, –3) Los puntos de trisección son los que dividen al segmento en tres partes iguales, por lo tanto son dos puntos y por la definición de razón, el primer punto P1 se encuentra a una “parte” de distancia del punto A, inicio del segmento, y a 2 “partes” del punto B que es el final del segmento, por lo que BP AP r 1 1  2 1= Las coordenadas de P1 son: r rxx x    1 21   2 1 1 6 2 1 2         2 3 32   2 3 1 3 2 == r ryy y    1 21   2 1 1 3 2 1 3         2 3 2 3 3  2 3 2 3 = == = 1 =
  • 25. Para encontrar las coordenadas del segundo punto P2, se observa que ahora la distancia del punto extremo A a P2 es de 2 “partes” y de P2 a B es de una “parte”, 2 1 2 r y las coordenadas (x, y) del otro punto que divide al segmento son: r rxx x    1 21   21 622   3 10 r ryy y    1 21 = =   21 323   1 3 63         1, 3 10 = = P2
  • 26. Si A(–4, 2) y B(4, 6) son los extremos de un segmento dirigido de A a B, encontrar las coordenadas del punto P que divide a este segmento en la razón r = –3 Como se verá en la representación gráfica, el punto P es externo al segmento, de ahí que la razón es negativa: EJEMPLO 6 PB AP r  = –3 r rxx x    1 21   31 434   8 2 16    r ryy y    1 21   31 632   8 2 16    = == = Entonces P(8, 8) está fuera del segmento. ejemplos
  • 27. OBJETIVO 3 Recordarás la definición de pendiente de una recta y de línea recta.
  • 28. Se llama ángulo de inclinación de una recta al ángulo que se forma por la parte positiva del eje x y la recta, cuando ésta se considera dirigida hacia arriba. Se designa por la letra griega α.
  • 29. Se llama pendiente o coeficiente angular de una recta, a la tangente de su ángulo de inclinación. Se designa comúnmente por la letra m, por lo tanto m = tan α
  • 30.  111 , yxP  222 , yxP Se llama línea recta al lugar geométrico de los puntos tales que, tomados dos puntos diferentes cualesquiera del lugar, el valor de la pendiente m resulta siempre constante. Dados los puntos y la pendiente se calcula como 12 12 xx yy m    21 xx   yxP ,  111 , yxP  222 , yxP Por lo tanto, si es un punto cualquiera de la recta que pasa por y por la definición anterior las coordenadas del punto P satisfacen la ecuación 1 1 xx yy m    y quitando el denominador se obtiene  11 xxmyy  Esta expresión se llama forma punto – pendiente de la ecuación de una recta.
  • 31. OBJETIVO 4 Recordarás y aplicarás las diferentes formas de la ecuación de una recta, dadas dos condiciones que la definen.
  • 32. Una recta en particular tiene una pendiente dada, pasa por un número infinito de puntos, e intersecta a uno de los ejes coordenados en un punto específico, o a ambos en un punto a cada uno. Conocidas dos cualesquiera de estas condiciones, es posible determinar la ecuación de la recta que las cumple.
  • 34. Determinar la ecuación de la recta que tiene pendiente –3 y pasa por el punto (11, –8). EJEMPLO 1 La ecuación de la recta que pasa por el punto P1 y tiene pendiente m está dada por la fórmula  11 xxmyy  Entonces, la ecuación de la recta con pendiente –3 y que pasa por el punto P1(11, –8) se obtiene sustituyendo estos valores en la ecuación:    1138  xy 3338  xy 3 25y x  la ecuación pedida es:
  • 35. EJEMPLO 2 Determinar la ecuación de la recta cuyo ángulo que forma con el eje x es de 72 grados y pasa por el punto (1, 1)
  • 36. Como la pendiente de la recta es la tangente del ángulo que forma con el eje x, se debe obtener el valor de la tangente de 72º para así disponer de dos características necesarias para determinar su ecuación: el valor de la pendiente y uno de los puntos por los que pasa. tan 72° = 3.0777 Se sustituyen en la forma punto – pendiente los valores de m y las coordenadas del punto:   10777.31  xy 1 3.0777 3.0777y x   3.0777 2.0777y x  la ecuación pedida es:
  • 37. EJEMPLO 3 Determinar la ecuación de la recta que pasa por los puntos (4, 2) y (–5, 7)
  • 38. El cálculo se puede realizar directamente en la fórmula sustituyendo la expresión de m:  1 12 12 1 xx xx yy yy        4 54 72 2     xy  4 9 5 2  xy 9 20 9 5 2  xy Si se utiliza P1 para sustituir x1 y y1 en la ecuación: Y si se quita el denominador del segundo miembro para tener una ecuación con coeficientes enteros: 205189  xy 9 5 38y x  
  • 39. Determinar la ecuación de la recta que su pendiente es 1/7 y su intersección con el eje y se encuentra a 2 unidades del origen. EJEMPLO 4
  • 40. La expresión “su intersección con el eje y se encuentra a 2 unidades del origen” no precisa si es en la parte positiva o en la parte negativa del eje, por lo tanto, o bien el punto de intersección es P1(0, 2), o es P2(0, –2). Ya sea uno u otro punto, se cuenta con las dos condiciones necesarias para determinar la ecuación de la recta: la pendiente y un punto. Si el punto es P1(0, 2), la ecuación es Si esta ecuación se maneja de manera que en el primer miembro quede solamente la variable y, quedarán explícitos tanto el valor de la pendiente como la ordenada del punto donde la recta intersecta al eje y (esta intersección se denota por b y, en este caso, b = 2):  0 7 1 2  xy xy 7 1 2  2 7 1  xy 2 7 1  xy se reacomoda de forma que aparezcan explícitamente la pendiente y la ordenada al origen, ahora b = –2, la ecuación es: 2 7 1  xy
  • 41. Determinar la ecuación de la recta determinada por los segmentos sobre los ejes x y y dados por 2 y –3 respectivamente. En este caso, a diferencia del ejemplo anterior, se da una cantidad positiva y la otra negativa, con lo que se entiende que el punto de intersección que define el segmento de 2 unidades es hacia el lado positivo del eje x, y el segmento de –3 unidades sobre el eje y es hacia abajo del origen. EJEMPLO 5
  • 42. Los puntos en los que la recta intersecta a cada eje son P1(2, 0) y P2(0, –3). Con ellos se emplea la forma dos puntos de la ecuación de una recta:  1 12 12 1 xx xx yy yy      2 20 03 0     xy  2 2 3  xy 3 2 3  xy Y tomando alguno, por ejemplo P1, la ecuación de la recta es:
  • 43. Encuentra la ecuación de la recta en la forma simétrica, si los segmentos que determina sobre los ejes x y y son 2 y –3 respectivamente. Como se determinó en el ejemplo 5, los puntos de intersección con los ejes son (2, 0) y (0, –3) y se aplicó la forma dos puntos obteniendo: EJEMPLO 6 3 2 3  xy
  • 44. Si se multiplica por 2 para tener sólo coeficientes enteros: 632  xy la forma simétrica se obtiene igualando a 1 la ecuación anterior, de modo que deberán dejarse los términos en x y en y en el primer miembro y dividir entre –6 toda la ecuación:   6 6 6 2 6 3        yx Para que la ecuación muestre claramente las intersecciones con los ejes, conviene que en la segunda fracción se deje el signo menos en el denominador: 1 32    yx
  • 45. Encontrar la ecuación de la recta que pasa por los puntos (–3, 0) y (0, 5). Es claro que los puntos son sus intersecciones con el eje x y con el eje y, respectivamente. En el ejemplo anterior se comprobó que la forma de la ecuación de la recta que se puede utilizar directamente cuando se conocen sus intersecciones con los ejes coordenados, sin necesidad de pasar por la forma dos puntos, es la forma simétrica: a ≡ inters. con eje x, b ≡ inters. con eje y, EJEMPLO 7 1 b y a x Entonces, la ecuación que se pide es 1 53   yx ejemplos
  • 46. OBJETIVO 5 Recordarás y aplicarás la forma general de la ecuación de una recta y las condiciones necesarias y suficientes para las posiciones relativas entre dos rectas en el plano.
  • 47. Generalmente la ecuación de una recta se expresa igualando a cero el segundo miembro. En los ejemplos del objetivo anterior, el resultado se daría como sigue: Ejemplo 1: Ejemplo 2: Ejemplo 3: Ejemplo 4: Ejemplo 5: Ejemplo 6: Ejemplo 7: 3338  xy 0253  yx 0777.30777.31  xy 00777.20777.3  yx 205189  xy 03895  yx 2 7 1  xy 02 7 1  yx 0147  yx 3 2 3  xy 03 2 3  yx 0623  yx 1 32    yx 0623  yx 1 53   yx 01535  yx 01535  yx
  • 48. Una ecuación en una o dos variables de primer grado igualada a cero, se llama forma general de la ecuación de una recta. Su expresión genérica es: 0 CByAx donde al menos uno de los coeficientes, A o B , debe ser diferente de cero y C puede o no ser cero. Esta expresión también se denomina ecuación lineal o función lineal. Dada una ecuación lineal en la forma general con B ≠ 0, al expresarla en la forma punto pendiente se encuentra que: 0 CByAx CAxBy  B C x B A y 
  • 49. la pendiente m de la recta está dada por el cociente B A m  y su ordenada al origen, b , es el cociente B C b  Si ahora se expresa en la forma simétrica para conocer sus intersecciones con los ejes coordenados: 0 CByAx CByAx  C C C By C Ax       1    B C y A C x La intersección con el eje x es La intersección con el eje y es A C a  B C b 
  • 50. Dadas dos rectas, uno y sólo uno de los siguientes casos puede ocurrir: • Las rectas son paralelas • Las rectas son coincidentes (es la misma recta) • Las rectas se cortan en uno y solamente un punto y, al cruzarse, el ángulo que forman es de 90º, por lo tanto son perpendiculares diferente de 90º
  • 51. Dadas las rectas y , la(s) condición(es) necesaria(s) y suficiente(s) para estos casos son: 1. Paralelas Para esto se requiere que sus pendientes sean iguales, m = m΄. Dos rectas son paralelas si los coeficientes de x y y son proporcionales 2. Coincidentes Para esto se necesita que tengan la misma pendiente y un punto común, es decir: m = m΄ 3. Se intersecten en un punto y sólo uno: a) Formando un ángulo de 90º (rectas perpendiculares). b) Formando un ángulo diferente de 90 grados 0 CByAx 0'''  CyBxA
  • 53. Dada la ecuación de la recta , encontrar su pendiente y el punto de intersección con el eje y. Como la ecuación está dada en la forma general donde A = 6; B = –5; C = 18, la solución se encuentra aplicando las fórmulas anteriores. La pendiente de la recta es: = = Y el punto de intersección con el eje y: = = EJEMPLO 1 B A m  5 6   5 6 B C b  5 18   5 18
  • 54. Encontrar la pendiente de la recta , sus intersecciones con los ejes coordenados y representarla en el plano cartesiano. La ecuación de la recta no está en la forma punto - pendiente ni en la forma pendiente - ordenada al origen; de manera que lo más conveniente es expresarla en la forma general y aplicar las fórmulas para determinar la pendiente y las intersecciones con los ejes. Primero se debe multiplicar la ecuación por el denominador de la fracción y después igualarla a cero y reducir términos semejantes: EJEMPLO 2
  • 55. 4 2 3 13  xy 8326  xy 08263  yx 01063  yx Con la ecuación de la recta en la forma general, donde A = 3; B = 6 y C = – 10, se encuentra que B A m  6 3  2 1 = = 3 10 3 10    A C a B C b  3 5 6 10    Para representarla en el plano se tienen los dos puntos sobre los ejes:       0, 3 10 A       3 5 ,0B
  • 56. Indicar el lugar geométrico que determina la ecuación: EJEMPLO 3     yxxyx  5162 2 yxxyxx  51644 22 0165422  yyxxxx Se necesita reducir los términos semejantes de la ecuación efectuando las operaciones indicadas: Si se pasan todos los términos al primer miembro: Lo que se obtiene es la ecuación de una recta en la forma general 0179  yx 0179  yx Por tanto, la expresión     yxxyx  5162 2 representa una recta.
  • 57. Encontrar el valor de k para que la recta sea paralela a la recta Recordando que dos rectas son paralelas si los coeficientes de x y y son proporcionales, es decir,si → EJEMPLO 4   0181  ykkx 0734  yx '' B B A A  0''  BAAB Si se toman los coeficientes de la primera recta como A y B: A = k y B = k – 1; y los de la segunda como A’ y B’: A’ = 4 y B’ = 3,
  • 58. 0''  BAAB   0143  kk 0443  kk 04  k 4k entonces 31k 01834  yx 0''  BAAB     03434  Estos son los coeficientes de la primera recta: Se puede observar que los coeficientes de x y de y son iguales en las dos rectas y que Las rectas sólo difieren en el término independiente.
  • 59. Determinar si las rectas R1 que pasa por los puntos (1, 1) y (4, 4) y R2 que pasa por (0, 4) y (3, 1) son perpendiculares entre sí. EJEMPLO 5 0'' BBAA ' 1 m  Se deben analizar los datos que se proporcionan para resolver el problema de la manera más eficiente. Si los datos fueran las ecuaciones de las rectas, lo más sencillo sería verificar si la condición se cumple o no. Pero como la información son dos puntos de cada recta, lo mejor es utilizar la condición de que las rectas serán perpendiculares si m = Entonces, 12 12 1 xx yy mR    14 14   1 3 3 = = 03 41 2   Rm 1 3 3   = 2 1 1 R R m m  1"1  RR mmPor lo que y las rectas son perpendiculares.
  • 60. La ecuación de la recta R1 es Escribir la ecuación de todas las rectas paralelas a ella. EJEMPLO 6 01175  yx Como se recordará, dos rectas son paralelas si sus pendientes son iguales, lo que significa que los coeficientes de x y de y son tales que: '' B B A A  0 CByAx '' B B A A  75   BA Si la ecuación de todas las rectas paralelas a R1 se representa como los coeficientes de R1 serán A’= 5 y B’= –7, de modo que → 7 5   B A
  • 61. 0 CByAx 0 7 5   CByx B Al sustituir A por su equivalente en 0775  CByBx 0 775  B C y B B x B B 0 7 75  B C yx Que también puede expresarse como: B C7  075  kyx 01175  yx Dado que es una constante arbitraria, se le puede llamar k y la ecuación anterior queda como Todas las rectas paralelas a R1: son aquellas que difieren de ésta únicamente en el término independiente.
  • 62. 0975  yx 0179165  yx 05 5 7  yx 044 7 20  yx 1)Corroborar que las siguientes rectas son paralelas a R1: a) b) c) EJEMPLO 7 Para comprobar que cada recta propuesta es paralela a R1 se debe encontrar una expresión equivalente de ella con los coeficientes de x y de y iguales a los de R1
  • 63. 0179165  yx     5 1 ' 5 13 13 7 1 ' 7 13 13 A A B B     '' B B A A  Como 65 es múltiplo de 5 (ya que 65 = 5 x 13), lo siguiente es verificar si 91 es múltiplo de 7: 91 = 7 x 13; dado que las rectas son paralelas si los coeficientes de x y de y son proporcionales y tenemos: entonces: y las rectas son paralelas-
  • 64. 05 5 7  yx        05 5 7 5 yx 02575  yx Ahora el coeficiente de x es 1; si esta recta es paralela a R1. Por comodidad, puede encontrarse una expresión equivalente con coeficiente 5 (para eliminar la fracción en el coeficiente de y). Al multiplicar por 5 ambos miembros de la ecuación y simplificar, queda: Se obtiene que A = A’ , B = B’ y las rectas son paralelas.
  • 65. 044 7 20  yx 7 4 7 4 4 7       0 4 7 4 4 7 4 4 7 7 20 4 7                          yx 077 4 20  yx 0775  yx En este ejemplo es sencillo encontrar las operaciones que se deben efectuar para llegar a una ecuación equivalente con coeficiente 5 para x y –7 para y, al observar que el coeficiente de y en la ecuación es +4, lo que indica que –7 fue multiplicado por – Entonces, si se dividen ambos miembros de la ecuación por – que es equivalente a multiplicarla por ,se encuentra que: Lo que corrobora que R1 y la recta propuesta son paralelas. ejemplos