Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

Manuel Veloso
Cofundador
11 de febrero 2025

Ejercicios resueltos

1. Dada la recta Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones, el punto Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones y un plano Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones:

a) Calcula el punto Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones de la recta Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones que verifica Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones.

b) Se sabe que Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones y que Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones. Determina la ecuación del plano Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones.

Solución

a) Calcula el punto Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones de la recta Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones que verifica Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones.

Como el punto Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones pertenece a la recta Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones, tendrá que cumplir sus ecuaciones. Pasamos la recta de general a paramétricas y expresamos el punto en función de las ecuaciones de la recta.

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

Imponemos la condición de distancia:
 

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones
Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones
Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones
Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones
Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

El punto es:

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

b) Se sabe que Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones y que Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones. Determina la ecuación del plano Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones.

De la condición de distancias podemos razonar que la mínima distancia entre el punto P y el plano es igual a la distancia entre los puntos, por tanto, el vector Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones es un vector perpendicular al plano (la mínima distancia siempre es la perpendicular).

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones
Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

Sustituyendo el vector normal en la ecuación general del plano:

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

Sustituimos el punto Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones para calcular D:

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

La ecuación final del plano es:

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

 

2. Sea el punto Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones perteneciente a un plano Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones. Calcula:

a) La ecuación del plano Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones sabiendo que Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones pertenece a la recta perpendicular a Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones que pasa por el punto A.

b) La ecuación de un plano paralelo a Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones y que esté a distancia 3 unidades del mismo.

Solución

a) La ecuación del plano Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones sabiendo que Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones pertenece a la recta perpendicular a que pasa por el punto A.

El vector Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones es perpendicular al plano , por tanto, equivale a su vector normal.

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

Sustituimos las coordenadas en la ecuación general del plano:

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

Sustituimos el punto que pertenece al plano para calcular D:

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

La ecuación del plano será:

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

b) La ecuación de un plano paralelo a y que esté a distancia 3 unidades del mismo.

Buscamos la ecuación de un plano paralelo a . Si son paralelos, su vector normal será el mismo, solo cambia la constante

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

Sabemos que ambos planos son paralelos y están a una distancia de 3 unidades. Por tanto, la distancia del punto Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones) al plano vale tres:

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones
Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones
Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones
Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

Deshacemos el valor absoluto:

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones
Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

La ecuación del plano puede ser:

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones
Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

 

3. Considere el plano Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones y el punto Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones:

a) Un punto Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones en el plano tal que la recta determinada por Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones y Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones sea perpendicular al plano Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones.

b) Los puntos Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones en la recta Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones tales que la distancia de Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones a Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones sea el doble de la distancia de Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones a Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

Solución

a) Un punto Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones en el plano Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones tal que la recta Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones determinada por Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones y Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones sea perpendicular al plano Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones.

Siendo la recta perpendicular al plano, el vector normal del plano es el vector director de la recta:

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

Por tanto, la ecuación de la recta Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones es:

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

b) Los puntos en la recta tales que la distancia de a sea el doble de la distancia de a

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones
Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones
Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

Imponemos la condición de distancia que nos indica en el enunciado. Si los puntos pertenecen a la recta seguirán la forma de sus ecuaciones.

Calculamos la distancia del punto al plano:

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

Calculamos la distancia del punto al plano:

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

Igualamos:

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones
Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones
Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones
Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

Los puntos son:

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones
Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

 

4. Calcular la distancia del origen de coordenadas al plano Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones sabiendo que pasa por los puntos Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones.

Solución

Calculamos la ecuación del plano Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones, a partir del punto A y de los vectores directores Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones
Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones
Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones
Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones
Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones

Calculamos la distancia del plano al origen de coordenadas Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones.

Ejercicios resueltos de distancias en tres dimensiones