1) El documento presenta información sobre vectores, incluyendo definiciones de magnitud de vectores, suma y resta de vectores, y cálculo de componentes.
2) Se proporcionan ejemplos numéricos de suma, resta y cálculo de componentes de vectores.
3) Se explica cómo resolver problemas que involucran múltiples desplazamientos vectoriales.
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VE C T O RES •
C A PITUL O 2
IOR O.L E MAS
1, Sr ~ ...... n 00'> veetore!; .. y b. OeInO~lr.r q_ l . on.lgnitu,J d~ l .• :e -
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pl. ~ I .. t o ~r. obtener un 4«spl.t" ' ento reSu l l ~ n t e de m.gnl tud
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,. Generalizar el -'todo ~ l f t l~o de desoo.posic i6n V súma al ,aso
~ tres o '¡S ~ctor.s .
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~, ~c i . e l norte, )0 k.. Y luego en di recc ión ]0· ., el te de l
~t e . 2S ~. Tr.z.r el di.9 r ~ de YCetorel y determ i na r , 1 des-
~ 1 ., ~.ieAto total d el a u t oaó"I' ~dldo desde s u punt o de ~.rtid • .
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Cil cul0 del mód u lo :
, - 1'2. 5 1
+ 51. 651
, 81. 08 U .
($I,u 10 de l . direcci6n:
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62.5'
51.65
• .rc . t.g(~)
• 39.S7°
8 . Un. vez que l1eg • • 1 cés ped , un jugador de golf nece~¡t. dar tres
90 1pe$ , ~u bol. par. meter la. [1 primer go l pe mueve 1. bol. ).66
.. . (12 pies) " . none , e l segundo l ........ "e 1.8] .... (6 . 0 pies ' .1
ureHe y el tercero, 0.9 1 lO. (} .O pi e s) al suroeste . ¿Que dep l,!
l~¡ en to s e hubier a neces itado par. meter la bol. al hOtO en el
pri_. golpe?
Sed a, ti y e los f!I( .... ¡"'ientos que real iza l . bo la :
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E (est e )
9. Un. pa r ticul. expr.rime nta tre~ de sp lal~m¡enlOS consec u t i vo§ e n un
pl.no, c.omo s igue : 11 . 0 m... 1 suroeste. 5.0 .. . ,, 1 e u e, 6 .0 m. en
u n. direcci6n a 60· .:ti norle del eue. Esc0ger el eje de las y a~
puntando.ll n(lrte y el de las ... dirigidO.Jl eHI: pa r a obtener {al
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1_ co.ponentes de c~. dc,pl.z_ient o , (b ) 1.5 c~one ntC:5 del
~Sp' az. . i Cft to re~ll~t., (e) ' a ~gnitud, d ireccíón y senti do
de' de~p ' . z _i e. l o re~ullante, y (d) el de $p l azamiento que se re
.-erfrr. pe ra regres.r l. ,.rtí eu la .1 punt o de pa rtide .
.,1 I r"ieo ;
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el "'culo de l . . .gnl t ud :
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r S." • .
d} (ilcul o de l. dire cción :
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2.31 •
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5. ' 7
10 U!.e una escilla de 2 /!l. po r centímetro y SUI.., grSficaonenu. l o !.
de!. p laz_ i enl os de l Probo 9. [keterllline de ~u gr.ifica la K"o<I I ' '¡ -
lud. dirección y sentido de la resultante .
El g rifleo es auy s iGilar .1 ~str.do anterlor-ente por lo ta n-
lO, dej....as al lector a reil l lZilrlo mlis det~nld_nle ; donlle se
o ble ndrjn:
, , ~.
b 2. 5 elll .
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J elll .
2 .85 ..
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1' . Gene ralice el Gétodo ilnalftleo de deseQlllPOner y s~ r dos v, e t ~
res .1 eilso d, t r e s d l . .nsion e s .
Soi"Ú6t1 :
a" 'r a J , ... ,
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c ons;
guiente ,nillleelllOs , •
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6onde :
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12. •
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Dich.s eKpresione s se ob tienen de l 9 r ¡ r icu ~Jjunt o
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" ~u c. .t , :;. .....,. ¡ ....
( 1 ,000 p;cs ) t>cc : .. .t U e . 60';1.; m. U, OOO lI ; es ) ~ci.
roorte , , de!p<.>é~ ,- " bo l sil lo 1 1. deJ .. t !
" en un ac,nti l .do d. IS2 lo
0"" _
•
",(Id
¡seo
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plu) de , l t "":II, Esub le(e r
"
un ¡iste~ de coord e n~d .. s y escribIr un. ",_p re s ión par • • 1 des "
pl u_l e nto de l a moneda, elllphu n dn ... cetores "ml u , jos . (b ) l ¡¡
pe ' son. r e~r e s . en seq ul d ... 1. pver t. de su ca s., sigu i e ndo un
c ~ino d i fe r e nt e en el vllje de r e torno . ¿~ujl e~ su de spl aza
.ien t o r es ul t. n te p.r. el vl.je c~l e t o de id. y vue lt .l
Consi cSerancio e l si st -.a de tr e s dimens ion e s ; con J. s i guien te di ~
,
, .. ¡ • b te
• ) O/¡ . ' ....
¡; 609 . 7 T
, 152 . '" I y
, • 609. 1T • IS 2. lok
3011 . 9T
/)0" .9 • 609 .7 • l S 2 . /¡ 1
1 1
, 1)97 .
" ".
l a INgnitud de l desplO1liilllllent o d~
,
",U("lt <ll s erá lo ",i~1IO Que a la
de ida, p ero en sen t ido contrario .
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Por lo t a nto, e l desp l az a mie n to o.: om pl e¡o ~ e''¡ ,qva l ·011 desplu!!.
mie ntO de ida má j el de spl az am i e n t o de vue l la , d~ndo c omo re~ u l
ta do cero.
1). Enc ontrar l a vm,J de lo s vec t o r e de de s p l a zam i e nt o c y d cu ya s
componentes "l> k i lÓllletrcs seg ún tres d ir e cciones p'' '''pendicul,¡¡ -
re s son:
S04 « 611:
Sea : , , , ,, ,
• • y • ,
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, ,• ; • , j • ,
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r e empl a z a ndo va l or e s :
e * Sr ik"
d " 3i . 4) + 6k
/~+16+16
b km.
4. Ur. veuor d tiene una magnitud de 2.S m. f a punt.; hJc iJ ,,1 nl;"-
te. Oi<;a (Cuáles 50n la s m,)gnitud e~ y direcc iones de los "~dO •
res.
(a ) + d . (b) d l2 .0 , (e) - 2.5 d y (d ! ~.O d.
Ve"tor M gnilud
a O; re~c ión
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"i1Z 1.2S
6 . 2S
•
, •
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••
IS . l a s d i-ens i ones ~ un
10
cu~r to
•
son 10 p ies x 12 p i e s x I~ pies . u -
" iJ -ose. ~ sa l e de un~ esqu i " a l1e9 ~ a I~ esquin a d i a 9on a l ~n
t e opueSla . (a) ¿Cuil e s l iJ -.gnit ud de su de s p l aza", ientol (b )
¿Podría se' la longitud de s u t r ayector i a ~ nor que est a dis t a n -
ci a ? ¿Podr ía sce r ...,or1 ¿Podda u r ' gua ll (e) Escoge r un ,.;u e -
. . de coorden ~s ~cu.do y c alc u l a r l as compone nt e s de l ve c to r
de desp l a ~a.iento en e s e ~ rco de refe re nc i , .
, - I r2
•
,
Según los d.atos de l pro blema :
r .. 10T .. 12)" I~k
16 . En el probl_ IS. si l . IIIOsca no vo l ar a s i no que cami nar iJ . LCuál
serfa la long itud ~ la t ra yectoria más co rta que pudiera s eg uifl
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IS . fi20 S • . •
"
'c · 11 0 1 • lO' . h96 • 11 . 2041 _ ,
l . . long; t ude~ ",.. s co rtils ser' n :
•
..
28 . " ) 9' o .
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"
• 29 .6105 o .
"
• Oc ' 9·20'7 o .
"
Por lu Id" l n I _ ,,,,, yecto"¡ • .,¡ , t ort. s c r. ;
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r .. 28 . 11], •• .
17. Un 3"' .. d ..• ~uc lil de W shi .. g l on "
.. ~,.¡ l • . !)escribi , e ; ve(;l or .: ....
plaz.-i .. -HO. ltu,U e s S<J -..gn it ud s; l. lat i t ud " h, 10119; ' ,;10 .1e
In do~ t ;ud;!de ~ 'loon 3'· H, l r O y IS· !l. ¡ U · El
SolUCiNn: N
[1 veelO' corri miento e s el
"cetor Al! . De 1" figun (1)
ye-os Que :
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(0l<I0 ~e ve en la (;gur. (2) .
(i"' - ¡') , u U" "ce l o r
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(8' - A') $e ulc u lar. por l a ley
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de los cosenos. Si e ndo :
A' " 6 . " 00 cOS )9- . y 8 ' .. 6. ~ oo cos 15 · pl~
(6, " 00 u e l ra d io de l. t je rra ). a' ec;w. toria l
Se ten d r . :
ji ' A'I! " (... , ) I + ( , , ) 1 _ Z ( "") ( 8 ' )eo ~ 162 ·
6 . ~ OO (eos' ) 9 " +e o$ 2 1 5 " - 2 eos 15 · co$ 39 · c o s 1 62 " ) ' .. (2 )
PO f o tro 1a40 8" y A" so n vect o r es eo linea 1u . si e ndo :
de don de :
Ree mp l illando ( 2) y (J) en ( 1) obtenenoos la m gni t ud del vec tor
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AB.
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1As i /í 6~OO) 1 (cos 1 ]9" . COS 1 , 5- 2eos 15· cos )9"cos 162" f
11,100 km.
IA 8 1- 11.200 km .
18 . Dos ~ec to (es de longi tude s a y b formoln un an gula u cuando se
co loc an a parti r del mismo o rige n. Tomando com ponentes seg ún 2
eje~ pe rpendlcularn . delllOHrar Que l a lon9itud del vector (e -
su1t""te '"'s :
r _ la1 + b 1 • 2.Jb cos i¡
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~ e 9,jo ,, : oJ. ;' f jco e es ,, ' f!len o r
i ngu l u u ve ~ a c en lo s ve c t o res
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19 . Pa r a un vec : o r (. u"' Qu 'e r .;o il demo Sl r ar Que a a _ a ' yq ue a x
" .. O .
al S db~mo s po r la p r op;ed"d re fle x i va , que roda rec t a es p il r a l ~
1.. a s i ",;smo (i 11 al
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tll De ;!fU0I' ..,ciQ que e l caso anteri or.
20. Uti lícese el $i$t~ OIcoslu.br.dO (de recho ) de ejes de ,oorden&-
d,., ~. Dado ~I ~ector .. en l. 4irecci6n pOsitiv~ del eje de
1.s z. el wector b en l. direccl6n positiva del e j e de las y , y
1. c~ljdad e sc.l .r d : (., ¿CuJl e s l. direcci6n y senlido de a
Il 1:11 (b) Ltull es l. direccl6ft , sent i do de b " .1 (e.) LCu.1il es
l. dlr~j6n y sentido de bI d} (.) LeuSI es l. m.gn itud de ... b1
Del grifIOD deducl-os: z
¡jI .. II ¡; unclri l. dlrecd6n
del ej"" "lOO. s en! ido pOsl
t i yo.
1:11 D .... tendrJ l. direcci oo
del eje "lOO sentido neg.ll - t./d ti
a
}--""'-+-- - y
tivo .
¡;
el ¡ tendr¡ 1.. d irecci6n del
eje " ,", y sus sentidos se
r~:
Si el > O; sen ti do posi t ivo de: 'T'
Si el < O; sen tido nega t ivo de "y"
d) 'h que : ..
21 . Un vec t o€ .. d e diez unidades de ~¡tud y ot r o v e c t o r b de s e i s
un¡d~s de -.gnitud .punt.n en direcciones que formen un ¡ ng ul a
de 60-, [ ncontr,., (.) el p~o6ucto e~c.I . ~ de l os dos ve ' t o res y
(b) el . ~oduc to vecto~i.1 de los .Is-os.
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•
a 10 uni d a d e~
b .. 6 unida df: S
a) 3 . b .. ab cos &0· ]0 unidades :. cuadrado (es un escalar).
b) , • b ~ ab sen &0· - 51. 9& unidades a l cuadr a do per pe nd i cu lar
al pl a no fo r..ado por a y ¡; (e '! un vec t or).
22 . {n el s isteRa de coo r denadas de la (i9. 2-6b demost ra r que :
k .k .. 1 ,
¡.j j .k k. i o
$abe<Jlos q ue: los vec t o r es un i ur l os TTy r t i enen por .... gní t ud
l . un i dad .
a ) De l a fi gura o bt e nemos :
T T .. cos O· .. I
j T ·J J . ,
<o. O'
r •· • • <o. O'
T T• . .k . r .
j j
b) T T
· j <"' OO' . O
k
T r · • oo' •
j <• • O ,.
· . ..,' .
¡
r T • <o. O j
; jk.r T j . O
x
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2) (1'1 e l .. ,st~ d er e cho de coo r de n .. d . .. de 1.. fig. 2;6~ delllOu r .. , q '
x j X j
x j k; k X j; j X k
De ~. n e r. 5i~ j l a .. 4ue . 1 prob lema an t erior :
.) ; X O' O
.,
~'!n
jx ,
.- X
j
r
j
k k
j .~
s, .. "
~.
¡xi .. Txj .. (xi( O
TX j
'" '0· •
b) j
" Xk
J
,, XI
j k
'" ,,' •
k
'" ,,'
2~ (.) Hemos vis t o q ue l . l e y c~ t ali v. no se a plica. los p rodu~
tes vectoriales , e sto e~ ... X b 00 es '9u. 1 • b X ,l . O~ .. t r .rQ·
l. iey coomuta t iv Ol sr pued.. a.p li carse • los p rod uctos eHa la res,
c HO es, Que a . b " b . Ot, (t.) Oenoour .r Que 1. l e l jiHribut ' -
~a se a pl ica tanto a 105 prQdu ct<,s e s c ala res ")f,1O • lo~ v. c t ed a
les, e st o es,
.. (b. c) " • . b + a .e y que .. X lb . ,) .. " X b • • X t.
(e ) LSe puede apli t .r l. ley nocial;". iI los prod ... ct o~ .... etorl.
les , esto es, ;1 X (b X el es igual a la X DI )( c? !Tiene ,) 'gú n
se ntido habl . .. de una le y . .. oc ;. t; ". para pr oduct~s 1I:5,.lares1
Gel gr áfico obtenemos:
al ;- . b" ab cos O ... (1)
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b a .. a b cos El . .. ( 2 ) •
CQlN) ab " ha ; ; gl.la la n do (1) ( 2)
b)
b I } !k:most r a reaos que : a. {i;.. C)
Del grU i c o :
a. (b"+c) .. e(b"cl c os ~ .. a (OR) . .. ( 1)
.. ,
a.h " ab c o s 9 .. a (OP")
a c cos B .. a(PíO
(2 )
(J)
OP+ P1i"
l'Iul t i p l i c a ndo pO r " . "
a foiO .. a (O'P..m •
de (1) (2) y ('n
b.1) De "'<lnera s ¡ mi 1a r ,,. l. p.-.rte h. I}
Oe lT"(.l ~tr . f en>OS :
•, tb";:) •, ;; • •, ,
•,
•,
(b+C)
,b , .. ,,
.. ;(b+c) ~en
,
~ a (Oif) (1)
I
b • (OP)
< ., < " ,
(2)
,, • (Pi. )
d, (2)
• ¡;
•• ••, . aa¡p • 'PR"¡ .. a (OP) . . . (J)
( 1) (J)
•, {b+cl •, b
•, <
el No. no
2 S. El prod u<; t o e~~.L <lr e n f>o t .a<;i ón de L ve c t o r uni t ario . Re p re~en le-
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•
-os lotos vect o r e s en ( unel&' de sus coo r de nada s u f :
• . l.• • j . , • k • ,
,
• - ¡ b• • J••, • k b,
De-ost ,.ar ana l l ti ~n t e q ue :
~~dos I~~ vec to r es :
• . ••• al+ ••
,
T
•
,
,.
b . b Y +
• •.,:r • •, •
"-strOl rt:lllO S :
;.1) .. (a i +aJ1ali].(bT+bJ+ b f) ..• (1)
~ y l • Y l
T.T .. J.T" k.k-
I.T .. T.r .. T.¡"
1
O
1 (2)
,p I fcando (2) e n (1)
a . b .. (T.TI a b + {T.na b + (T.k} a b f
~ ~ Il Y • 1
1. (T.ila b + (r.)) a b + (j.k} a b ..
y. yy yl
(k.TI a b f (Ir. . j) a" f {k.k} a b
.lo .. Z y 1. 1
a . b-ab + a b la"
JI"" " I.l
2& . Apl ¡cando la def in ic i6n de producto esca lar a . b" ab CO$ ~ y
el hecho de que a . b _ a b t a b • a b (véas e e l probo 25),
.. ~ ,y II
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o btene r e l 'ngulo entre lo s d05 ve c:: t o r es daodo s por, ;1 .. Ji + ]j .
]11 Y b - 2 1 + j + ]11 .
Sc!u.ci6" :
G.lodo : 11 .. )T t ]T - j i(
b .. 2T t T+ ]k
;1 ) iI .b .. ] x 2 t ] x 1 + (. ] x ] )
'i". h -6 + ] 9
¡.h O
•
c:: ) Det e,~in;lc::i6n del ingul o q ue fo , ..o :
; .b .. IIb c:: o s ~
C::0ffI0 a. b - O
. . c::o s ~ O
• OO·
27. [ 1 p r oduc::to vec::tor i al en not ac;: l6n ~~ I vec::t o r u n i ( ;lrio. Oemo s t r.
IIlICI l i t ic::amenteque;lltb- i l.b 'II~J + j(lIb ·;lb) +
y 1: t y I X X l
11 (. b -;1 b). (S ugerenc::ill el Probo 2 j) .
x y y X
Solu.WII :
Da dos los vec::tores :
.,,
~streremo s que :
'i""b - Tia b -a b )+T(a b -a b ) +k(. b -a b )
y l Z y I " XI lI y yx
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SilbemoS :
•
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(1, T + .. r + .. k)
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••• ., • (Txk) a , •
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(TKT).. ,b • . , , • (Jxk) . ,b' •
(¡-X)) . b
T) .
(kK ,l , b • (kxj). , , • Ckxk). , b,b
ut i I i la ndo (1) . o b t e nemo s :
"xb .. k. x b y -T. x b z - ka )' b x +T. )'Z + Z b l + I b X -Ta Ib
b r. Ta y
axb .. T(. b - a b 1+) (. b -. b )+k( . b - a b )
y z l y ZXX Z x y )' x
28 . Oe mos t r .r q ue l. Magnitud de u n pr od uc t o ve c t or i a l d" numé r i e. -
,...,n te . 1 S~ .;O d. 1 p .. ~ .. lelogr....., for .... do po r lo~ du~ vectores c OI!
ponen t n c omo lad os ( véase l . F ig . 2- 15). LS ug iere esto la i de a
de cómo re p re se ntar medi a nte un ve c t o r u n elemen t o de j rea o rien
lado e n e l espa ciol
•
;iol.uc.i6n :
Sabernos que el j( e a de u n p"ra l e l~
gramo, en el <jJr j( ico est j
ah. donde:
h -bsen $
d.dO _ ;
"'''L b :t.sen,;.
/
~
' :.,
alo;b . .. bs en40- ah
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2 ~. Demostrar que el ¡¡'ea del triángulo conten id o en tr e los vec t or e :
•
lo r es abso lutos i vt; .. se l . Fi g. 2-15).
SotucWJl:
DelllOsl rar<!'llOS o.,,.:
Sabemos que al área de un tri ángu lo f o r~ado po r a y b es l a mi
Iilld de la de un paril.le t og r aoKl ( ve r 9ráf ¡ ,o de l p r o b l ema 26 )
oh 1 (a x b ) oh
A .- 2 ,
2
" 2
30 . Demostrar que a. (b x el es numéricamen t e i gua l a l volumen del
paralelepípedo formado sob re 105 tres vect o re s a, b y c.
De l gráf ico ob tenemos:
b x e .. be sen e• á rea del pa r a le logramo (OPQR)
Se .. : d . , b < perpendicu1.11r .1 y
,
pl .." o rorlRado po' b <. S
• , . ;¡ -• . d(a <0' .) T ,,
j
don de :
a<:o$41 . ",
h paralelogramo
,
(O RST) . O 5 p
¡. (b"C) ..a-.d- d. ; - d{acost ) ,
d{aco s 4l) .. (Ar e a deIO.oPQR)n
que e~ el volumen del paralelepípedo de aristas b, e y a .
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