Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
atemática atemática edio3º l Texto Matemática – Proyecto Nuevo xplor@ndo para 3er Año de ducación Media es una creación del Departamento de studios Pedagógicos de diciones SM – Chile. ste libro corresponde al Tercer Año de ducación Media y ha sido elaborado conforme al Marco Curricular vigente del Ministerio de ducación de Chile. © 2012 – diciones SM Chile S.A. Dirección editorial: Coyancura 2283, oficina 203 - Providencia, Santiago. Printed in Chile / Impreso en Chile ISBN 978-956-349-303-0 Depósito legal Nº 224.449 -mail: chile@ediciones-sm.cl Servicio de Atención al Cliente: 600 381 13 12 ste libro se terminó de imprimir en los talleres de Imprenta Maval, ubicados en Rivas 530. San Joaquín, Chile. Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización escrita de los titulares del Copyright, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución en ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo público. www.ediciones-sm.cl irección e itorial Arlette Sandoval spinoza Jefatura e itorial Georgina Giadrosic Reyes coor inación área MateMática Pablo Saavedra Rosas e ición Pablo Saavedra Rosas co-e ición Marco Linares Rodríguez ayu ante e e ición Pedro Rupin Gutierrez autoría Aldo Ramírez Marchant Ilich Aguayo scobar asesoría Pe agógica Gastón Guerrero Arcos Leonardo Medel Contreras corrección e estilo Alejandro Cisternas Ulloa irección e arte Carmen Gloria Robles Sepúlveda iseño e Porta a Verónica Duarte Matamala iseño y iagraMación María lena Nieto Flores Jennifer Contreras Vilches Rossana Allegro Valencia fotografía Archivos fotográficos SM Pro ucción Andrea Carrasco Zavala atemática l Texto Matemática 3° Medio del proyecto Nuevo xplorando fue creado pensando en brindarte la posibilidad de emplear contenidos matemáticos en distintos contextos para que logres comprenderlos a cabalidad. n él se propone el desarrollo explícito de habilidades y del pensamiento lógico a través de la resolución de problemas. ste proyecto incluye, junto con el Texto, un libro de actividades para que potencies la ejercitación de los contenidos vistos en clases y te familiarices con el formato de preguntas de la Prueba de Selección Universitaria (PSU), examen de carácter nacional que deberás rendir cuando egreses de 4° Medio. La unidad 1 del Texto considera rectas en el plano y sistemas de ecuaciones, previo al estudio de los números complejos y trigonometría, contenidos que se ven en las unidades 2 y 3, para los que se necesita dominar las representaciones en el plano cartesiano y la representación de vectores. Luego, en la unidad 4, se tratan las ecuaciones de segundo grado con una incógnita y la función cuadrática, cuyas soluciones son números complejos. Finalmente, la unidad 5 de probabilidades engloba todos los conceptos relacionados con funciones de probabilidad, de distribución, probabilidad condicional, distribución binomial, entre otros. Con este proyecto innovador de diciones SM, sumado a tu dedicación y al permanente apoyo de tu profesor o profesora, estamos seguros de que tu esfuerzo se verá recompensado. arco curricular arco curricular nidades Objetivos Fundamentales (OF) Contenidos Mínimos Obligatorios (CMO) 1 ectas en el plano 1. Comprender la Geometría cartesiana como un modelo para el tratamiento algebraico de los elementos y relaciones entre figuras geométricas. 2. stablecer la relación entre la representación gráfica de rectas en el plano cartesiano y los sistemas de ecuaciones a que dan origen. 1. Deducción de la distancia entre dos puntos en el plano cartesiano y su aplicación al cálculo de magnitudes lineales en figuras planas. 2. Descripción de la homotecia de figuras planas mediante el producto de un vector y un escalar, uso de un procesador geométrico para visualizar las relaciones que se producen al desplazar figuras homotéticas en el plano. Determinación de la ecuación de la recta que pasa por dos puntos. Deducción e interpretación de la pendiente y del intercepto de una recta con el eje de las ordenadas y la relación de estos valores con las distintas formas de la ecuación de la recta. Análisis gráfico de las soluciones de sistemas de dos ecuaciones lineales con dos incógnitas y su interpretación a partir de las posiciones relativas de rectas en el plano: condiciones analíticas del paralelismo, coincidencia y de la intersección entre rectas. 2 Números complejos y operatoria 1. Comprender que los números complejos constituyen un conjunto numérico en el que es posible resolver problemas que no tienen solución en los números reales, y reconocer su relación con los números naturales, números enteros, números racionales y números reales. 2. Aplicar procedimientos de cálculo de adiciones, sustracciones, multiplicaciones y divisiones de números complejos, formular conjeturas acerca de esos cálculos y demostrar algunas de sus propiedades. 1. Identificación de situaciones que muestran la necesidad de ampliar los números reales a los números complejos, caracterización de éstos últimos y de los problemas que permiten resolver. 2. Identificación de la unidad imaginaria como solución de la ecuación x2 + 1 = 0 y su utilización para expresar raíces cuadradas de números reales negativos. 3. xtensión de las nociones de adición, sustracción, multiplicación, división y potencia de los números reales a los números complejos y de procedimientos de cálculo de estas operaciones. . Formulación de conjeturas y demostración de propiedades relativas a los números complejos, en situaciones tales como: producto entre un número complejo y su conjugado; operaciones de adición, sustracción, multiplicación y división. 3 Trigonometría y números complejos 1. Aplicar procedimientos de cálculo de adiciones, sustracciones, multiplicaciones y divisiones de números complejos, formular conjeturas acerca de esos cálculos y demostrar algunas de sus propiedades. 1. Formulación de conjeturas y demostración de propiedades relativas a los números complejos, en situaciones tales como: producto entre un número complejo y su conjugado; operaciones de adición, sustracción, multiplicación, división y elevación a potencia con exponente racional de números complejos. ate ática 3° edio Nuevo explor@Ndo 5 uevo Explor@ndo Matemática atemática nidades Objetivos Fundamentales (OF) Contenidos Mínimos Obligatorios (CMO) 4 Función cuadrática y ecuación de segundo grado 1. Modelar situaciones o fenómenos cuyos modelos resultantes sean funciones cuadráticas. 2. Comprender que toda ecuación de segundo grado con coeficientes reales tiene raíces en el conjunto de los números complejos. 1. Representación y análisis gráfico de la función f(x) = ax2 + bx + c, para distintos valores de a, b y c. Discusión de las condiciones que debe cumplir la función cuadrática para que su gráfica interseque el eje X (ceros de la función). Uso de software para el análisis de las variaciones de la gráfica de la función cuadrática a partir de la modificación de los parámetros. 2. Resolución de ecuaciones de segundo grado con una incógnita por completación de cuadrados, por factorización o por inspección, con raíces reales o complejas. Interpretación de las soluciones y determinación de su pertenencia al conjunto de los números reales o complejos. 3. Deducción de la fórmula de la ecuación general de segundo grado y discusión de sus raíces y su relación con la función cuadrática. . Resolución de problemas asociados a ecuaciones de segundo grado con una incógnita. Análisis de la existencia y pertinencia de las soluciones de acuerdo al contexto en que se plantea el problema. 5. Modelamiento de situaciones o fenómenos asociados a funciones cuadráticas. 5 Probabilidades 1. Relacionar y aplicar los conceptosde variable aleatoria discreta, función de probabilidad y distribución de probabilidad, en diversas situaciones que involucran experimentos aleatorios. 2. Comparar el comportamiento de una variable aleatoria en forma teórica y experimental, considerando diversas situaciones o fenómenos. 3. Aplicar el concepto de modelo probabilístico para describir resultados de experimentos binomiales. . Comprender el concepto de probabilidad condicional y aplicarlo en diversas situaciones que involucren el cálculo de probabilidades. 5. Formular conjeturas, verificar para casos particulares, y demostrar proposiciones utilizando conceptos, propiedades o relaciones de los diversos temas trabajados en el nivel; y utilizar heurísticas para resolver problemas combinando, modificando o generalizando estrategias conocidas, fomentando la actitud reflexiva y crítica en la resolución de problemas. 1. Utilización de la función de probabilidad de una variable aleatoria discreta y establecimiento de la relación con la función de distribución. 2. xplorar la relación entre la distribución teórica de una variable aleatoria y la correspondiente gráfica de frecuencias, en experimentos aleatorios discretos, haciendo uso de simulaciones digitales. 3. Aplicación e interpretación gráfica de los conceptos de valor esperado, varianza y desviación típica o estándar de una variable aleatoria discreta. . Determinación de la distribución de una variable aleatoria discreta en contextos diversos y de la media, varianza y desviación típica a partir de esas distribuciones. 5. Uso del modelo binomial para analizar situaciones o experimentos, cuyos resultados son dicotómicos: cara o sello, éxito o fracaso, o bien cero o uno. 6. Resolución de problemas, en diversos contextos, que implican el cálculo de probabilidades condicionales y sus propiedades. ÍNdice 6 uevo Explor@ndo NDICE Rectas en el plano nidad 10 Inicio de unidad. 12 Inicializando. 14 Geometría cartesiana. 16 Distancia entre dos puntos. 18 Punto medio de un segmento. 19 Magnitudes de figuras planas en el plano cartesiano. 22 Vectores en el plano. 23 Homotecia. 26 Desplazamiento de figuras homotéticas. 28 Analizando disco. 30 Pendiente de una recta. 33 cuación punto-punto de la recta. 35 cuación punto-pendiente de la recta. 36 cuación principal de la recta. 37 cuación general de la recta. 40 Analizando disco. 42 Relaciones geométricas entre rectas. 44 Sistemas de ecuaciones de primer grado con dos incógnitas. 45 Clasificación de un sistema de ecuaciones. 46 Interpretación de sistemas de ecuaciones. 48 Planteo y resolución de problemas. 50 Resolución de problemas. 52 Historial. 53 Cargando disco. 54 Verificando disco. 59 Cerrar sesión. Números complejos y operatoria2 nidad 60 Inicio de unidad. 62 Inicializando. 64 Conjuntos numéricos y ecuaciones. 66 Números complejos. 68 Igualdad y orden. 69 Representación de números complejos. 71 Valor absoluto de un número complejo. 74 Conjugado de un número complejo. 76 Analizando disco. 78 Ponderación de un número complejo. 80 Adición y sustracción de números complejos. 82 Multiplicación de números complejos. 84 División de números complejos. 86 Números complejos: operaciones y propiedades. 88 Resolución de problemas. 90 Historial. 91 Cargando disco. 92 Verificando disco. 97 Cerrar sesión. Trigonometría y números complejos3 nidad 98 Inicio de unidad. 100 Inicializando. 102 Razones trigonométricas. 104 Números complejos de argumentos principales 30º, 45º o 60º. 106 Relaciones trigonométricas. 109 Ángulos mayores que 360º. 110 Razones trigonométricas de adiciones y sustracciones de ángulos. 112 Razones trigonométricas del doble de un ángulo. 113 Razones trigonométricas de la mitad de un ángulo. 114 Tangente de un ángulo. 115 Arcotangente. 116 Analizando disco. 118 Forma trigonométrica de un número complejo. 120 Potencias de números complejos. 122 Raíces n-ésimas de un número complejo. 126 Resolución de problemas. 128 Historial. 129 Cargando disco. 130 Verificando disco. 135 Cerrar sesión. 136 Recopilando disco 1. ate ática 3° edio Nuevo explor@Ndo 7 uevo Explor@ndo Matemática Función cuadrática y ecuación de segundo grado4 nidad 144 Inicio de unidad. 146 Inicializando. 148 cuación de segundo grado con una incógnita. 150 Soluciones o raíces de una ecuación de segundo grado. 151 Resolución de ecuaciones de segundo grado mediante factorización. 154 Resolución de ecuaciones de segundo grado por completación de cuadrados. 155 Resolución mediante la fórmula general. 156 Analizando disco. 158 Discriminante de una ecuación de segundo grado. 160 Propiedades de las raíces de una ecuación de segundo grado. 162 Cambio de variable. 164 Aplicación de ecuaciones de segundo grado. 166 Analizando disco. 168 Función cuadrática. 170 Intersección con los ejes de coordenadas. 172 Máximo o mínimo de una función cuadrática. 174 Variación de parámetros. 178 Modelamiento de situaciones relacionadas con funciones cuadráticas. 180 Resolución de problemas. 182 Historial. 183 Cargando disco. 184 Verificando disco. 189 Cerrar sesión. Probabilidades nidad 190 Inicio de unidad. 192 Inicializando. 194 Función de probabilidad de una variable aleatoria discreta. 196 Gráfico de una función de probabilidad. 198 Función de distribución. 200 Gráfico de una función de distribución. 202 Analizando disco. 204 Valor esperado de una variable aleatoria discreta. 206 Varianza y desviación típica o estándar de una variable aleatoria discreta. 210 Simulación de experimentos aleatorios. 212 Analizando disco. 214 Probabilidad condicional. 216 ventos independientes. 217 Probabilidad de la intersección. 220 Distribución binomial. 221 Función de probabilidad de una distribución binomial. 224 Resolución de problemas. 226 Historial. 227 Cargando disco. 228 Verificando disco. 233 Cerrar sesión. 234 Recopilando disco 2. Para RABAR Cápsula de síntesis y formalización de contenidos conceptuales y procedimentales. Puedes revisar los avances obtenidos en el trabajo de la unidad a través de los indicadores de logro de tus aprendizajes en i estado. Mi ESTADO exploraNdo i texto 8 Actividad de mayor grado de dificultad o profundización del contenido o tarea. esafíate Orientación específica en la resolución de alguna tarea. Paso a paso coNografÍaI Explorando mi Texto Menu de inicio Para conocer los principales contenidos que vas a estudiar en la unidad, las metas de aprendizajes asociadas a ellos y las páginas donde se encuentran. Inicializando ( valuación inicial) Para diagnosticar el dominio de conceptos previos, necesarios para instalar los contenidos de la unidad. Incluye una sección de autoevaluación denominada Mi stado. Contenido Para desarrollar los contenidos en profundidad. stos se complementan con las secciones: Para Grabar, Ayuda, Ampliando Memoria, Desafíate, Paso a Paso y Advertencia. Resolución de problemas Para desarrollar el trabajo de habilidades. n ellas se propone una estrategia de resolución de problemas, explicitando la habilidad considerada. Finalmente, se plantea una serie de problemas para que el estudiante practique. uevo Explor@ndo Matemática Información cuyo objetivo es que el estudiante evite cometer errores frecuentes relacionados con un tipo de tarea o contenido. AYUDA Cápsula que aporta información para realizar una actividad determinada. Ampliando MEMORIA Información adicional cuyo objetivo es complementar el contendo entregado. Para que ingreses a esta página web, en la que encontrarás más recursos que reforzarán y ampliarán tus conocimientos. nuevoexplorando.edicionessm.cl 9 ate ática 3 edio Nuevo explor@Ndo Advertencia Analizando disco y Verificando disco ( valuación de proceso y final) Para evaluar los contenidos y habilidades trabajados hasta ese momento en la unidad. Constande preguntas con alternativas y de desarrollo, y consideran la sección de autoevaluación Mi stado. Historial (Síntesis) Para representar, en un organizador gráfico, los contenidos vistos en la unidad. Cerrar sesión Para conocer el nivel de logro alcanzado en la evaluación final y un modelo para autoevaluar el rendimiento logrado a lo largo de la unidad. Cargando disco (Síntesis) Para mostrar cómo resolver preguntas de suficiencia de datos, justificando paso a paso cada opción. Recopilando disco ( valuación semestral) Para evaluar integradamente con preguntas de alternativas contenidos que se han visto hasta ese momento en el Texto. ectas en el plano Unidad 1 3 4 ENÚ e inicio Qué aprenderás? Para qué? Dónde? álculo de distancia entre puntos del plano y magnitudes lineales. Analizar algebraicamente elementos geométricos. Páginas 14 a 21. Vectores y homotecia de figuras planas. Analizar relaciones entre figuras geométricas utilizando la geometría cartesiana. Páginas 22 a 29. Gráfico de rectas en el plano y análisis de sistemas de ecuaciones. Establecer la relación entre la representación gráfica de rectas en el plano cartesiano y los sistemas de ecuaciones. Páginas 30 a 39. uNidad 1 rectas eN el plaNo 0 A B R IR s e si ó n 43 5 uevoexplora do.edicio essm.cl huquicamata es la mina de cobre a rajo abierto más grande del mundo, y está ubicada en la Región de Antofagasta, 15 kilómetros al norte de alama. Aproximadamente, tiene 1.300 m de profundidad. Para transportar el mineral se utilizan enormes camiones de más de 7 metros de altura, que permiten cargar hasta 22.000 kilogramos de cobre. Un camión de ese tamaño y con esa carga no puede recorrer calles con mucha pendiente, por lo que el tránsito se realiza por un camino que rodea la mina varias veces. Así, el trayecto se efectúa en vías con poca pendiente, evitando las subidas empinadas y suavizando el desplazamiento de los camiones, por lo que se tardan más tiempo en salir de la mina. onsiderando la información, responde: 1. Explica lo que entiendes por "calles con mucha pendiente". 2. ¿A qué crees que se refiere el texto al señalar que una menor pendiente permite suavizar el desplazamiento de los camiones? 3. ¿Qué relación existe entre la longitud y la pendiente de los caminos de la mina? 4. ¿Qué otras situaciones conoces que puedes asociar al concepto de pendiente? ¿Tienen el mismo significado que el dado en el texto? ate ática 3° edio Nuevo explor@Ndo icializa do Evaluació i icial ee atentamente y luego resuelve los ejercicios. 1. epresenta en el plano cartesiano. a. Cuadrilátero ABCD de vértices: A(–5, 4), B(–3, 3), C(–3, 1) y D(–5, 0). b. Triángulo EFG de vértices: E(–5, –3), F(–4, 0) y G(–1, –1). c. Hexágono HIJKLM de vértices: H(0, 4), I(1, 2), J(3, 1), K(5, 2), L(5, 3) y M(3, 4) d. Pentágono NÑOPQ de vértices: N(1, –1), Ñ(0, –4), O(3, –3), P(4, –2) y Q(2, 0). 2. Calcula el perímetro y el área de las siguientes figuras: a. Triángulo rectángulo ABC b. Cuadrado ABCD c. Rectángulo ABCD d. Triángulo isósceles ABC, de base AB C A B cm 5 cm D A C B 8 cm D A C B 10 cm 6 cm A C B 6 cm 4,5 cm 3. Identifica los vectores representados en el plano cartesiano. Luego, exprésalos como par ordenado y calcula su magnitud. Considera O el origen del plano. a. OA � : ; OA � = = b. OB � : ; OB � = = c. OC � : ; OC � = = d. OD � : ; OD � = = e. OE � : ; OE � = = f. OF � : ; OF � = = g. OG � : ; OG � = = 4. esuelve las siguientes ecuaciones: a. x 2 + 3 4 = x – 1 2 b. x + 3 2 –1= 2 – 2 – 3x 4 c. x + 3 + 3 = x x +7 – 3x 2 ) ) 5. Calcula el valor numérico de las siguientes expresiones, si p = –2, q = 3 y r = –3: a. p – 3q r – 4rp – 2r2 b. r – p q – r r + p – q + 4pq 2 2 2 ) ) c. q – r p + q p – r 2 3 –2 –3 –3 ) 1 2 3 4 5 X Y –4 2–5 1–3 3–2 4 5–1 –2 –4 –3 –5 –1 1–1 –1 –2 –3 –2–3 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 X Y B D C E A G F uNidad 1 rectas eN el plaNo 2 42 3 51 En estas actividades: ¿Qué te resultó más fácil? ¿Por qué? ¿Qué te resultó más difícil? ¿Por qué? ¿Reconoces los contenidos trabajados? ¿ uál de esos contenidos crees que debes repasar antes de continuar? Mi ESTADO 6. Analiza las siguientes figuras. Para construir la figura 1 se utilizó un pentágono regular y cinco triángulos isósceles congruentes, con los datos dados. Considera que el lado de cada cuadrado de la cuadrícula es de 1 cm de longitud. Área: 0,66 cm2 Perímetro: 4 cm Área: 1,72 cm2 Perímetro: 5 cm Figura 1 Figura 2 a. Calcula el perímetro y el área de la figura 1. b. Determina la razón de semejanza entre las figuras 1 y 2. c. A partir de la razón de semejanza, calcula el perímetro y el área de la figura 2. d. Traza las rectas que pasan por los vértices de la figura 1 y sus correspondientes de la figura 2. Extiéndelas lo que sea necesario y determina su punto de intersección. e. Sea P el punto de intersección de las rectas anteriores, A un vértice cualquiera de la figura 1 y A' uno de la figura 2, tal que A y A' pertenezcan a la misma recta. Aproxima el valor de las razones PA : AA' y PA : PA'. ¿Qué puedes concluir? 3 ate ática 3° edio Nuevo explor@Ndo Amplian o MEMORIA Antiguamente, el idioma en que se escribían los textos de ciencias era el latín, por lo que René Descartes era conocido como enatus Cartesius. Por esta razón se dice artesiano y no des artesiano. El lano cartesiano está determinado por dos rectas perpendiculares llamadas ejes de coordenadas, teniendo así cuatro cuadrantes, que se nombran en sentido antihorario, como se muestra en la figura. Uno de los ejes recibe el nombre de eje X o de las abscisas. El otro eje recibe el nombre de eje Y o eje de las ordenadas. El punto de intersección (O) de los ejes recibe el nombre de Origen y sus coor- denadas son (0, 0). X Y 1 2 3 4 –1 –1 4–2 –2 3–3 –3 2–4 –4 1 Cuarto cuadrante Primer cuadrante Tercer cuadrante Segundo cuadrante P Las coordenadas de cada punto se representan por el par ordenado (x, y), donde x (primera coordenada) corresponde a la abscisa, e y (segunda coordenada), a la ordenada. Así, en el dibujo está representado el punto P(4, –2). Para GRABAR eometría cartesiana René Descartes (1596-1650) fue un matemático, físico y filósofo francés. Revolucionó el estudio de la Geometría al introducir un sistema de coordenadas que se puede representar en el ya conocido plano cartesiano, en donde cada punto, según su posición, relaciona dos números. . Identifica las coordenadas de los vértices de los polígonos dibujados y escríbelas en la tabla. 2 3 4 5 6 7 8 9 1 X Y 1–1 –1 –2 –3 –4 –5 –2–3–4–5–6–7–8 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 A B C D E F G H J I Ñ O P N M K L Q R S unto (x, y) unto (x, y) unto (x, y) unto (x, y) unto (x, y) A E I M P B F J N Q C G K Ñ R D H L O S uNidad 1 rectas eN el plaNo 4 42 3 51 2. Analiza las siguientes tablas. Luego, complétalas. Para ello, reemplaza en cada regla de formación el valor dado de x. y = 2x + 2 x –2 –1 0 1 y y = –x + 3 x –1 0 1 2 y a. Representa en el plano cartesiano los puntos P(x, y), que se forman según los valores de cada tabla. Luego, une los puntos de cada tabla con una línea. b. ¿Qué rectas se forman? c. Las rectas mencionadas, ¿se intersecan? De ser así, ¿en qué punto? 3. Analiza el siguiente gráfico. Luego, completa la tabla y responde. unto A B C D E F G (x, y) a. ¿Qué relación existe entre las abscisas y las ordenadas de los puntos ubicados sobre la línea de color azul? b. ¿Cuál es la ordenada de los puntos ubicados sobre la línea de color verde? c. ¿Qué caracteriza a los puntos de la línea de color rojo? 4. Analiza si las siguientes proposiciones, con respecto al plano cartesiano, son verdaderas ofalsas. Luego, escribe V o F según corresponda. a. Los puntos P(1, 0), Q(0, 1) y O(0, 0) corresponden a los vértices de un triángulo equilátero. b. Si la ordenada de un punto P es mayor que cero y la abscisa es menor que cero, entonces P está en el tercer cuadrante. c. El punto R(x, y) está sobre el eje Y, si y solo si, y = 0. d. Si T(x, y) está en el primer cuadrante, entonces T'(x, –y) está en el tercer cuadrante. e. Al unir todos los puntos del plano, cuyas abscisas sean iguales que sus ordenadas, se obtiene una línea recta que pasa por el origen. f. Dos puntos son simétricos respecto del origen si sus abscisas y ordenadas son, respectivamente, inversos aditivos. 1 2 3 4 5 6 Y –1 –2 –3 –4 –5 –6 –2–3–4–5–6 1 2 3 4 5 6 X–1 1 2 3 4 5 6 Y –1 –2 –3 D E F G A B C –4 –5 –6 –2–3–4–5–6 1 2 3 4 5 6 X–1 5 ate ática 3° edio Nuevo explor@Ndo Distancia entre dos puntos Observa los puntos P(6, 5) y Q(1, 1) del plano cartesiano. Si se considera el triángulo rectán- gulo PQR y el teorema de Pitágoras, es posible determinar la distancia entre P y Q, denota- da como d(P, Q). Observa: Y X 4 5 1 1 –1 –1 –2 –2 2 2 3 4 5 6 3 4 5 6 7 d(P , Q ) RQ P ) ) ) ) ) d P, Q = d Q, R + d R, P = 6 – 1 + 5 – 1 = 5 + 4 = 25 + 16 = 41 2 2 2 2 2 2 2 Luego, como la distancia debe ser mayor o igual a cero, se calcula la raíz cuadrada de 41, obteniendo: )d P, Q = 41 ≈ 6,4 Sean P(x 1 , y 1 ) y Q(x 2 , y 2 ) dos puntos del plano cartesiano. La distancia entre ellos, denotada por d(P, Q), se calcula considerando un triángulo rectángulo y aplicando el teorema de Pitágoras, como se muestra: y 2 y x x 2 d(P, Q) y 2 – y x 2 – x Q(x 2 , y 2 ) P(x , y ) X Y ) ) )d P, Q = x – x + y – y2 2 2 1 2 1 Por ejemplo, para calcular la distancia en el plano cartesiano entre los puntos A(1, –6) y B(–5, 2), si x 1 = 1, y 1 = –6, x 2 = –5 e y 2 = 2, se tiene lo siguiente: ) ) ) ) ) d A, B = –5 – 1 + 2 – – 6 = –6 + 8 = 36 + 64 = 100 = 10 2 2 2 Por lo tanto, d(A, B) = 10 unidades del plano cartesiano. Observa que (–10)2 = 100; sin embargo, la distancia se representa con valores mayores o iguales a cero. Para GRABAR . Calcula la distancia entre los siguientes puntos: a. A(6, 3) y B(–1, 2) b. E 3 2 , – 4 y F(–2, –2) c. I 9 ,16 y J 10, 400 ) ) d. C 1 2 , 5 2 y D 1, – 7 2 e. G (–1, 3) y H (1, –3) f. ) )K 2 3, 5 y L 3 3, 5 Amplian o MEMORIA Teorema de Pitágoras Para todo triángulo rectángulo ABC: B AC a c b se cumple la siguiente igualdad: a2 + b2 = c2 Amplian o MEMORIA La distancia siempre es mayor o igual a cero. Por lo tanto: d(A, B) = d(B, A) Además, como en la fórmula para calcular distancias las diferencias están al cuadrado, resultará lo mismo calcular (x 2 – x 1 )2 que (x 1 – x 2 )2. Al momento de calcular distancias, debes tener cuidado en no considerar, por ejemplo, P(x 1 , y 2 ) y Q(x 2 , y 1 ) o P(x 2 , y 1 ) y Q(x 1 , y 2 ). Advertencia uNidad 1 rectas eN el plaNo 6 42 3 51 Amplian o MEMORIA El perímetro de un polígono corresponde a la longitud de su contorno. Se puede calcular sumando las longitudes de sus lados. 2. Calcula las distancias que se piden considerando los puntos dados. Y X1 1 –1 –1 –2–3–6 –5 –4 –2 –3 –4 –5 –6 2 2 3 4 5 6 3 4 5 6 E O H G C F D A B a. d(A, G) = b. d(B, C) = c. d(E, F) = d. d(O, D) = e. d(E, C) = f. d(H, C) = g. d(E, B) = 3. esuelve los siguientes problemas: a. ¿Cuál es el valor de x si d(B, A) = 10, con A(x, 5) y B(0, 5)? b. ¿Cuál es el valor de x – y si d(P, Q) = 5, con Q(x, 2) y P(y, –1)? c. ¿Cuál es el valor de x si d(P, Q) = 2 , con P(x, –10) y Q(x, 2x – 10)? d. Comprueba que el triángulo de vértices A(3, 8), B(–11, 3) y C(–8, –2) es isósceles. 4. Calcula el perímetro de los siguientes polígonos: Y X –1 6 A C B E F G H L I D 5 2 1 1–1–2–3–6–7 –5 –4 2 3 4 5 6 7J K 7 ate ática 3° edio Nuevo explor@Ndo Punto medio de un segmento Observa los puntos P(x 1 , y 1 ), Q(x 2 , y 2 ) y R(x 2 , y 1 ). Al unirlos, se forma un triángulo rectángulo de cate- tos R y QR, paralelos a los ejes de coordenadas. Además, PQ , PR y QR son puntos medios de los segmentos Q, R y QR, respectivamente. Como los puntos P y tienen la misma ordenada (y 1 ), la distancia entre ellos se puede calcular resolviendo la sustracción entre sus abscisas, es decir, PR = x 2 – x 1 . Luego: R = x – x R 2 = x – x 2 2 1 2 1 Al sumar este valor con el de la abscisa del punto P se obtiene la abscisa del punto medio del segmento PR ( PR ), es decir, + – 2 = + 2 1 2 1 1 2 . De manera similar, es posible obtener que la ordenada del punto medio del segmento QR ( QR ), está dada por + 2 1 2 . De esta manera, es posible concluir que el punto medio del segmento PQ está dado por: x + x 2 , y + y 2PQ 1 2 1 2 Sean P(x 1 , y 1 ) y Q(x 2 , y 2 ) dos puntos del plano cartesiano. Las coordenadas de PQ , unto medio del segmento PQ, se calculan como: x + x 2 , y + y 2PQ 1 2 1 2 Por ejemplo, el punto medio del segmento AB, tal que A(–2, ) y B( , 4), se calcula como: –2+ 3 2 , 3+ 4 2 = 1 2 , 7 2 AB AB Para GRABAR . Calcula las coordenadas del punto medio entre los siguientes puntos: a. A(4, 4) y B(6, –6) M AB = b. H(a, –b) y I(2a, 2b) M HI = 2. esuelve los siguientes problemas: a. ¿En qué punto se intersecan las diagonales de un rectángulo de vértices A(–3, 1), B(–3, –2), C(2, –2) y D(2, 1)? b. Sean los puntos C(2, 3) y D(4, –3). Si D es el punto medio del segmento CE, ¿cuáles son las coordenadas del punto E? c. M y N son los puntos medios de los segmentos AB y CD, respectivamente. Si A(1, 2), B(5, 8), C(–2 ,–1) y D(3, 4), calcula la distancia entre M y N. Amplian o MEMORIA Ya que las líneas segmentadas son paralelas entre sí, es posible aplicar el teorema de Thales. Así, se verifica que, si PR y QR son puntos medios, PQ también lo es. Para el punto medio del segmento QR , escribiremos QR o bien M PR . AYUDA Y X y 2 Q(x 2 , y 2 ) R(x 2 , y 1 )P(x1, y1) y 1 x 1 x 2 PQ PR QR uNidad 1 rectas eN el plaNo 8 42 3 51 Magnitudes de figuras planas en el plano cartesiano Observa el triángulo representado en el plano cartesiano. Sus vértices son D(3, 6), E(1, 2) y F(5, 2). Entonces, su perímetro P, en unidades del plano cartesiano, se puede calcular como: Y X –1 7 6 5 4 3 2 1 –1 1 2 3 4 5 6 7 E G D F = d(D, E) + d(E, F) + d(F,D) = 20 + 4 + 20 = 2 20 + 4 ≈12,94 Como puedes observar, el triángulo DEF es isósceles de base F. El punto G(3, 2) es el punto medio de la base, entonces la altura h del triángulo es: h = d(D, G) = 4 Luego, el área A del triángulo DEF en unidades cuadradas del plano cartesiano se puede calcular como: = EF h 2 = 4 4 2 = 16 2 = 8 Para calcular el perímetro P, el área A u otra magnitud de algún polígono, puedes representarlo en el plano cartesiano. Luego, según lo que se deba calcular, será necesario: Identificar las coordenadas de los vértices del polígono representado en el plano. Aplicar la fórmula de distancia entre dos puntos. Determinar el punto medio de un segmento. Por ejemplo, para calcular la longitud de la transversal de gravedad (t C ) del triángulo de vértices A(–2, –2), B( , 1) y C(1, 5) se determina primero el punto medio entre A y B: 2+ 2 , 2 + 2 1 2 , 1 2 M 3 1 =M AB AB Luego: ) = 1– 1 2 + 5 + 1 2 = 1 2 + 11 2 = 122 4 ≈ 5,52 d(C, M AB 2 2 2 2 Entonces, la longitud de t C es, aproximadamente, 5,52 unidades de longitud. Y X 6 5 4 3 –2 –2 –3 –3 1 2 43 A B C t C Para GRABAR Recuerda que la transversal de gravedadserá considerada como el segmento que une un vértice del triángulo con el punto medio del lado opuesto a dicho vértice. Por lo tanto, todo triángulo tiene 3 transversales de gravedad. Además, las transversales de gravedad se intersecan en un punto llamado centro de gravedad. AYUDA 9 ate ática 3° edio Nuevo explor@Ndo . Analiza el siguiente enunciado y responde: Dado un triángulo de vértices A(–4, 1), B(2, –2) y C(3, 1). a. ¿Cuál es su área? b. ¿Cuál es la altura respecto a su vértice A? c. ¿Cuál es su perímetro? d. Calcula la distancia entre el origen del plano cartesiano y cada uno de los vértices que representan al triángulo ABC. 2. Analiza el siguiente enunciado y responde: Sea el cuadrilátero de vértices A(–5, 2), B(–3, –1), C(3, 3) y D(1, 6). a. ¿Cuál es el área del cuadrilátero? b. Considerando la pregunta anterior, determina una fórmula para calcular el área de cualquier cuadrilátero, dadas las coordenadas de sus vértices. uNidad 1 rectas eN el plaNo 20 42 3 51 3. Calcula la longitud de los lados de los siguientes pares de figuras. Luego, responde. a. Y X 6 5 4 –1 1–5 –4 –3 –2 –1–6 2 43 C B A F E D ABC DEF AB = DE = BC = EF = CA = FD = ¿Existe alguna relación entre los perímetros de los triángulos? Justifica. b. Y –3 –2 –1 –5 –2 –1 5 C D A F E G H B X ABCD EFGH AB = EF= BC = FG = CD = GH = DA = HE = ¿Existe alguna relación entre los perímetros de los cuadriláteros? Justifica. 4. Analiza las siguientes figuras. Luego, completa la tabla. Para esto, dibuja una figura semejante a partir del punto dado, que corresponderá a uno de sus vértices, y la razón de semejanza dada en la tabla. a. Y X 5 4 3 2 1 –2 –1 1–4 –3 –2 –1 2 4 5 63 B B' C A Razón de semejanza k = 2 untos untos A( , ) A'( , ) B( , ) B'( , ) C( , ) C'( , ) b. Y X 3 2 1 –3 –4 –2 –1 –5 –4 –3 –2 –1 5 A E D B A' C Razón de semejanza k = 0,5 untos untos A( , ) A'( , ) B( , ) B'( , ) C( , ) C'( , ) D( , ) D'( , ) E( , ) E'( , ) Dos figuras son semejantes si tienen la misma forma y las longitudes de sus lados correspondientes son proporcionales. La razón de semejanza es el cociente entre las longitudes de un par de lados correspondientes. AYUDA 2 ate ática 3° edio Nuevo explor@Ndo Vectores en el plano En Física, los vectores son utilizados para representar magnitudes que para ser definidas requieren de un módulo, una dirección y un sentido; por ejemplo, la velocidad, la fuerza y la aceleración. Geométricamente, un vector es representado por una flecha cuyos extre- mos pueden corresponder, entre otros, a los puntos de origen y final de desplazamiento de una partícula. Por otra parte, en Matemática, el concepto de vector en el plano está asociado a un par ordenado de números reales, que geométricamente también es representado por una flecha, pero cuyo extremo inicial es el origen del plano cartesiano. Si observas los vectores en el siguiente plano cartesiano, puedes ver que todos ellos tienen la misma dirección, pero además, es posible establecer relaciones entre sus módulos. Y X1 1 –1 –1 –2–3–6 –5 –4 –2 –3 –4 –5 –6 2 2 3 4 5 6 3 4 5 6 w � u s t = 1 4 w � � = 2 w � � = 1 2 w � � = 3 2 w � � Entre otras posibles relaciones. Cuando ocurra lo anterior, es decir, cuando un vector tenga la misma dirección que otro, diremos que uno es la ponderación del otro. Por ejemplo, en los vectores representados anteriormente se tiene que , t, u y v son ponderaciones de w � . Además, las relaciones de magnitudes dadas anteriormente serán denotadas por: = – 1 4 w t = –2w u= 1 2 w v = 3 2 w � � � � Al onderar un vector = (a, b) por un número real k, se obtiene • = w = (k • a, k • b) � , que es un vector cuya dirección es igual a la de , y su módulo está dado por • . Para GRABAR . Calcula las siguientes ponderaciones de los vectores dados. Luego, responde. a. • (2, 4) = b. 2 3 • (–6, 1) = c. –2 • (1, – ) = d. 1,5 • (– , 9) = e. 4 • (4, 2) = f. – • 9 , –1 = ¿Cuáles ponderaciones aumentaron el módulo del vector? Amplian o MEMORIA Un vector, dadas las coordenadas de sus puntos inicial y final, puede ser denotado por dos letras mayús- culas bajo una flecha, por ejemplo, por B � , donde A y B son dichos puntos; sin embargo, al ser el punto inicial de cada vector el origen del plano cartesiano, un vector será denotado por solo una letra minús- cula bajo una flecha. Por ejemplo: Y X b a a, b)v = uNidad 1 rectas eN el plaNo 22 42 3 51 Homotecia Observa el triángulo ABC. Se fija un origen O, y considerando los vértices de la figura como puntos finales, se dibujan los vectores OA � , OB � y OC � : B A C B A O C A continuación, se pondera cada vector por k = 2, generando A', B' y C', que determinan el triángulo A'B'C'. B A O C C' A' B' B A O C C' A' B' De esta forma, se construyó un triángulo A'B'C' semejante al triángulo ABC de razón k = 2. Se llama homotecia de centro en el punto O y razón k – {0} a la transformación que asocia a un punto P del plano un punto P' tal que � � P'= • P. La homotecia es denominada directa si k > 0; e inversa si k < 0. Además: El punto P' es el homotético de P según la homotecia dada. Los puntos P, P' y O son colineales (pertenecen a una misma recta). Una figura M' es la homotética de una figura M si todo punto de M tiene un homotético en M' según la misma homotecia. Para ello, se puede aplicar la homotecia sobre los vértices de la figura M y luego unirlos. Ejem lo 1: Dados los puntos O y A en el plano y k = : A O A � La homotecia de centro en O y k = asocia al punto A un punto A', tal que A' = • A � � : A' A O A � A' � Así, el punto A' es el homotético del punto A según una homotecia de centro en O y razón . Ejem lo 2: Las figuras M'' y M' son homotéticas de la figura M según la homotecia de centro en O y razón k = 2 y k = –1, respectivamente, ya que se construyeron a partir de los vértices homotéticos de M. A'' C''B'' B'C' A' O B A M'' M' M C Es decir: OA'' = 2OA; OB'' = 2OB; OC'' = 2OC � � � � � � OA' = –OA; OB' = –OB; OC' = –OC � � � � � � Para GRABAR 23 ate ática 3° edio Nuevo explor@Ndo . Calcula el punto homotético de cada punto dado, con centro en el origen y razón k. Luego, represéntalo en el mismo gráfico. a. A(–2, 2), k = 2; A’( , ) b. G(–3, 1), k = 0,5; G’( , ) c. B(–2, –1), k = –0,5; B’( , ) d. E(1, –2), k = –2; E’( , ) e. D(2, 0), k = 1,5; D’( , ) f. F(2, 2), k = –1; F’( , ) g. H(0, 3), k = –0,5; H’( , ) h. C(1, 4), k = –1; C’( , ) 2. Analiza las siguientes figuras. Luego, construye la figura homotética según el punto P y la razón dados. a. Homotecia de razón k = 2. Y X 5 4 3 2 1 –2 –3 –1 1–3 –2 –1 2 4 53 A P B C b. Homotecia de razón k = –0,5. Y X 4 3 2 1 –2 –1 1–4–5–6–7 –3 –2 –1 P D A B C –3 3. Analiza las homotecias, determina las coordenadas del centro y calcula la razón de homotecia. Para esto, puedes trazar rectas que contengan los vértices homotéticos. a. Y 7 6 5 1 –1 X 1 2 3–3–4–5–6–7 –2 –1 C' C A B A' B' b. –3 Y 2 5 4 3 –3 –1 –2 X 41 2 3 5 6–4 A D B C A' B' D' C' Y X 4 3 2 1 –2 –3 –4 –1 1–4 –3 –2 –1 2 43 H F D E B G A C uNidad 1 rectas eN el plaNo 24 42 3 51 4. Analiza la siguiente construcción. Luego, resuelve. Primero, se tiene un triángulo ABC con su centro de gravedad. Luego se dibujó un triángulo A'B'C' homotético con el centro de gravedad como centro de homotecia. B C E A D F G E B C A D F G B' C' A' a. A partir de los siguientes triángulos, construye triángulos homotéticos para cada uno según una homotecia, con centro en su centro de gravedad, de razón 0,5. B C DAG E F H I b. Considerando una homotecia de razón 1,5 y centro en los incentros, construye triángulos homotéticos para cada uno de los siguientes triángulos dados. A G F B HDC IE 5. Calcula los perímetros de los siguientes cuadrados según los datos entregados, considerando que son figuras homotéticas de centro en O. OB = 4 cm. La razón de homotecia entre EFGH e IJKL es 1,8. FJ = 6 cm. A 2 cm O E I F J B D H L G K C 25 ate ática 3° edio Nuevo explor@Ndo Desplazamiento de figuras homotéticas Uno de los programas que permiten construir y analizar homotecias es GeoGebra. Este programa es de libre acceso, y lo puedes descargar e instalar con fines educativos en tu equipo o en tu colegio. A continuación se utilizará para construir una homotecia: Paso 1: Para crear un polígono utilizamos la herramienta . Para ello, haz clic sobre el área de trabajo, definiendo en orden los vértices del polígono que quieras construir. Para terminar, haz clic nuevamente sobre el primer vértice. Paso 4: Se abrirá una ventana en la que debes ingresar la razón de homotecia. Escribe el número correspondiente y haz clic en OK. Paso 2: La herramienta permite dibujar un punto, que utilizaremos como centro de homotecia. Para esto, haz clic en la ubicación donde desees que esté el punto. Paso 5: Haz clic en Vista y luego en Vista Algebrai a. Se despliega una barra al lado izquierdo que te permite ver las coordenadas de los vértices de la figura inicial y de la figura homotética. Paso 3: La herramienta te permite construir una homotecia a partir de un centro y una razón. Para ello, haz clic sobre la figura a la que quieres aplicar la homotecia, y luego sobre el punto que se usará como centro de homotecia. uNidad 1 rectas eN el plaNo 26 42 3 51 . Determina, utilizando GeoGebra, las coordenadas de los vértices de la figura que resulta al aplicar la homotecia de razón k y centro P a cada figura. a. k = 1,5, P(–5, 1). Triángulo de vértices A(–3, –3), B(–1, –2) y C(0, –4). b. k = –0,5, P(1, 1). Rectángulo de vértices A(6, 6), B(3, 6), C(3, 2) y D(6, 2). c. k = 2, P(4, 3). Pentágono regular en el que un par de vértices consecutivos son A(3, –2) y B(5, –2). d. k = –1, P(2, 5). Polígono de vértices A(2, 7), B(1, 6), C(2, 3) y D(3, 6). 2. Analiza la siguiente construcción en GeoGebra. Luego, realiza las actividades. a. Mueve el centro de homotecia F. Para esto, haz clic sobre el punto F y arrástralo. ¿Qué ocurre con la forma y el tamaño del polígono A'B'C'D'E'? b. Mueve el vértice A. ¿Qué ocurre con la figura homotética? Para cambiar la razón de homotecia, haz clic en la figura homotética, de modo que quede seleccionada. Luego, con el botón derecho selecciona propiedades del objeto. Verás la siguiente ventana: En el ejemplo, el valor –1,5 es la razón de homotecia. Si deseas cambiar el valor, escribe uno nuevo y repite el proceso para cada vértice. c. Cambia la razón de homotecia anterior por 2; 1; 0,5; 1; –0,5 y –1. ¿Qué puedes observar? 27 ate ática 3° edio Nuevo explor@Ndo aliza do disco Evaluació de proceso I. ee atentamente y marca la alternativa correcta. Plano cartesiano 1. A partir del siguiente gráfico, se puede afirmar que: –3 –2 1 2 3 3 2 1 –1 –2 –3 –1 Y X D CB A A. A y D tienen iguales abscisas. B. La ordenada y la abscisa de A son iguales. C. C y D tienen iguales ordenadas. D. B y C tienen iguales ordenadas. E. Al multiplicar por 2 las coordenadas de B, se obtienen las de D. 2. ¿Cuál de los siguientes puntos tiene ordenada mayor que cero y abscisa menor que cero? A. P B. Q C. R D. S E. T 3. Si el punto P(a, b) se ubica en el tercer cuadrante, ¿en qué cuadrante se ubica el punto Q(a, –b)? A. En el primer cuadrante. B. En el segundo cuadrante. C. En el tercer cuadrante. D. En el cuarto cuadrante. E. No se puede determinar. 4. Sean A(x, y) y B(–x, –y) dos puntos del plano cartesiano. ¿Cuál(es) de las siguientes proposiciones es (son) verdadera(s)? I. A pertenece al primer cuadrante y B al tercero. II. A y B están en cuadrantes distintos. III. A y B son simétricos con respecto al origen. A. Solo I B. Solo I y II C. Solo I y III D. Solo II y III E. I, II y III Y S X Q R P T Distancia entre dos puntos, punto medio y magnitudes 5. ¿Cuál de los siguientes puntos se encuentra más cerca del origen del plano cartesiano? A. P(3, 3) B. Q(–4, 2) C. R(5, 1) D. S(6, 0) E. T(–2, 4) 6. especto de los puntos A(3, –3) y B(0, 3), ¿cuál(es) de las siguientes proposiciones es (son) verdadera(s)? I. Están a la misma distancia de O(0, 0). II. El punto medio de B es AB (1,5; 0). III. d(A, B) = 9 5 A. Solo I B. Solo II C. Solo III D. Solo I y II E. Solo II y III 7. Si los puntos A y B equidistan del origen O del plano cartesiano, entonces siempre es verdadero que: A. d(A, O) < d(A, B). B. El punto medio de B es O. C. d(A, O) + d(B, O) d(A, B). D. El triángulo AOB es equilátero. E. A y B están en cuadrantes distintos. 8. Si AB (–2, 1) y A(2, 3), entonces las coordenadas del punto B son: A. (0, 2) B. (0, 4) C. (4, 1) D. (–2, 5) E. (–6, –1) 9. ¿Cuál es la longitud, en unidades del plano cartesiano, de la transversal de gravedad D del triángulo ABC? A. 2,25 B. 3 C. 4 D. 21,25 E. 21,25 X A C D B Y 1 2 3 4 5 6 7 5 4 3 2 1 uNidad 1 rectas eN el plaNo 28 42 3 51 10. especto de los puntos A(1, 1) y B(5, 5), ¿cuál(es) de las siguientes proposiciones es (son) verdadera(s)? I. d(A, B) = 4 unidades del plano cartesiano. II. El punto medio de B es AB (3, 3). III. d(O, B) – d(O, A) = 4 unidades del plano. A. Solo I B. Solo II C. Solo I y II D. Solo I y III E. I, II y III 11. El perímetro, en unidades del plano cartesiano, del triángulo ABC es: X B C A Y 1 2 3 4 5 6 5 4 3 2 1 A. 10 B. 10 C. 14 D. 0 + 3 + 7 E. 40 Vectores y homotecia 12. De los siguientes vectores, ¿cuál(es) tiene(n) el mismo módulo que (2, –3)? A. s B. t C. w � D. t y E. s , t y II. Resuelve los problemas. 13. ¿Cuál es el punto homotético al vértice Q(–3, 2) de una figura que se le aplicó una homotecia de centro P(–1, 1) y razón 2? 14. El punto P’(8, 2) es el homotético de P(–7, –3) con razón –1,5. ¿Cuál es el centro de la homotecia? 15. Marca cuál(es) de las siguientes transformaciones podría(n) representar una homotecia: I. II. III. 16. Marca el centro de la siguiente homotecia: Y X 5 4 3 2 1 1–2 –1 2 43 4 3 2 1 –1 –2 –3 –4 –3 –2 –1 1 2 3 4 Y X w t v Anota el nivel de logro de tus aprendizajes hasta ahora, según las categorías de desempeño dadas: 1. Por lograr; 2. Medianamente logrado; 3. Logrado. Identifiqué y ubiqué puntos en el plano cartesiano. (Preguntas 1, 2, 3 y 4) alculé la distancia entre dos puntos para resolver proble- mas que involucran punto medio de un segmento y cálculo de longitudes. (Preguntas 5, 6, 7, 8, 9, 10 y 11) alculé el módulo de un vector. (Pregunta 12) Apliqué homotecias e identifiqué el centro de una homotecia. (Preguntas 13, 14, 15 y 16) Mi ESTADO 29 ate ática 3° edio Nuevo explor@Ndo Pendiente de una recta Una recta en el plano cartesiano es posible definirla como un conjunto infinito de puntos, tales que si se consideran dos cualesquiera de ellos, la razón entre la diferencia de sus or- denadas y la diferencia de sus abscisas es constante. Este valor se conoce como pendiente de la recta. La endiente m de una recta corresponde a la razón entre el cambio de la ordenada y el cambio de la abscisa. La pendiente de una recta que contiene los puntos A(x 1 , y 1 ) y B(x 2 , y 2 ) se calcula como: = y – y x – x ; con x ≠ x AB 2 1 2 1 2 1 �� Si x 2 = x 1 , la recta se llama vertical y la pendiente no está definida. Y X B A y 2 y 1 x 1 x 2 y 2 – y 1 Cambio ordenadas Cambio abscisas x 2 – x 1 Para GRABAR . Analiza la información.Luego, responde. m < 0 m no está definidam = 0m > 0 Recta oblicua Y X Recta oblicua Y X Recta vertical Y X Recta horizontal Y X Sean A(–1, 1), B(0, 3), C(1, 1), D(1, –1) y E(0, 0). a. Determina si m = 0, m < 0, m > 0 o si m no está definida. AB �� DA �� EB �� AC �� BC �� AE �� b. Dibuja en el plano cartesiano las rectas B �� , C �� , A �� , C �� , B �� y E �� . Luego, clasifícalas en oblicuas, verticales u horizontales. Y X 1 –1 1–1–2–3–4–5–6–7 –2 –3 –4 –5 2 3 4 5 2 3 4 5 6 7 Amplian o MEMORIA Una recta puede tener pendiente cero si la diferencia de sus ordenadas es cero y la de sus abscisas, distinta de cero. Es decir, cuando es una recta horizontal. Por otra parte, para una recta vertical no está definida la pendiente. Amplian o MEMORIA En la fórmula del cálculo de la pendiente de una recta que contiene a los puntos A(x 1 , y 1 ) y B(x 2 , y 2 ) también puede considerarse: = y – y x – xAB 1 2 1 2 �� uNidad 1 rectas eN el plaNo 30 42 3 51 2. Calcula la pendiente de la recta que contiene los pares de puntos dados. a. A(2, –8) y B(–4, 11) AB �� = b. C(–1, 6) y D(10, –11) CD �� = c. E(–2, 8) y F(2, –10) EF �� = d. G(4, –9) y H(8, –9) GH �� = e. I(8, 11) y J(–11, –8) m IJ � = f. K(6, 3) y L(10, 1) m KL �� = 3. Calcula las pendientes de las rectas representadas en el siguiente plano cartesiano. Luego responde. X 4 3 2 1 –1 –2 Y –3 –2 –1 1 2 3 4 5 C B D E A F G L 4 L 3 L2 L L 6 L 5 m AD ��� = AB �� = AC �� = AE �� = m AF �� = m AG �� = a. ¿Cuál es la relación entre las pendientes de las rectas L 1 , L 2 y L 3 ? b. ¿Cuál es la recta de mayor pendiente? c. ¿Cuáles de las rectas tienen pendiente menor que cero? d. ¿Qué ángulo se forma al intersecarse L 6 y L 3 ? ¿Qué relación tienen sus pendientes? 4. Analiza si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. Para ello, escribe V o F según corresponda. a. La pendiente de la recta que contiene a los puntos R(0, 3) y S(9, 3) es cero. b. Una recta que tiene pendiente m = 0 siempre contiene al origen O(0, 0). c. La recta que contiene a los puntos P(0, 7) y Q(7, 0) tiene pendiente m = 7. d. Si una recta contiene a los puntos C(a, b) y D(a + 1, b – 1), entonces tiene pendiente menor que cero. e. Si una recta tiene pendiente m = 1, entonces puede contener a los puntos U(3, 2) y V(4, 1). 3 ate ática 3° edio Nuevo explor@Ndo 5. esuelve los siguientes problemas. a. El tiempo t empleado por un avión en recorrer una distancia d, con rapidez constante v, se presenta en la siguiente tabla: Tiempo (h) 1 2 4 5 6 Distancia (km) 650 1. 00 1.950 2.600 .250 .900 Representa los datos en un gráfico, y determina la pendiente de la recta que contie- ne a los puntos. ¿Cuál es la rapidez del avión? ¿Qué relación existe entre la pendien- te y la rapidez? b. Dibuja una recta que contenga al origen del plano cartesiano y que forme un ángulo de 45° con el eje X positivo. Determina gráficamente tres puntos que estén contenidos en ella. ¿Qué característica tienen dichos puntos? Haz lo mismo con una recta que forme un ángulo de 135°. c. Determina la medida de los ángulos interiores de un triángulo cuyos vértices son A(2, 4), B(4, 4) y C(4, 2). ¿A qué tipo de triángulo corresponde? d. El siguiente gráfico muestra el precio de un producto en el tiempo. El eje Y representa el precio y el eje X los meses de venta: Y 2. 1. 3. 4. 5. 6. X1 2 3 4 5 6 7 8 ¿En qué período creció más rápidamente el precio?, ¿en qué período decreció con mayor rapidez? Justifica. 6. Calcula la pendiente de las rectas L 1 , L 2 y L 3 a partir de la siguiente homotecia. Y X 5 4 3 2 –1 –2 –3 –4 –1 1–2–3–4–5–6–7 2 4 5 6 7 B' C' A' O L L 2 L 3A B C La rapidez v, se calcula según la distancia d y el tiempo t: v = d t AYUDA uNidad 1 rectas eN el plaNo 32 42 3 51 Ecuación punto-punto de la recta Observa el siguiente gráfico. En él ha sido representada una recta no vertical, de la que se conocen los puntos P 2 (x 2 , y 2 ) y P 1 (x 1 , y 1 ). Además, P(x, y) es un punto cualquiera de ella. Si se consideran los segmentos PP y PP1 1 2 sus respectivas pendientes son: Y y 1 y y 2 Xx1 x x2 P 2 P P 1 m = y – y x – x y m = y – y x – xPP 1 1 PP 2 1 2 1 1 1 2 Además, como ambos segmentos pertenecen a la recta, sus pendientes son iguales. Luego: y – y x – x = y – y x – x 1 1 2 1 2 1 De la igualdad, es posible determinar que: y – y = y – y x – x x – x1 2 1 2 1 1 ) Si en lugar de PP y PP1 1 2 se hubiera considerado P P y PP2 1 2 , se tendría: y – y = y – y x – x x – x2 2 1 2 1 2 ) Ambas fórmulas permiten determinar la ecuación de una recta, dados dos puntos de ella; conocida como ecuación punto-punto. Los puntos A, B y C son colineales, es decir, pertenecen a una misma recta, si: m = m AB BC �� �� AYUDA Amplian o MEMORIA La ecuación punto-punto no permite determinar la ecuación de rectas verticales. Los puntos que pertenecen a una recta vertical tienen la misma abscisa. Por lo tanto, la ecuación de esta recta es L: x = c. Si los puntos P 1 (x 1 , y 1 ) y P 2 (x 2 , y 2 ) pertenecen a la recta L, entonces la ecuación de dicha recta se expresa como: L : y – y = y – y x – x (x – x ); x ≠ x1 2 1 2 1 1 2 1 La que se conoce como ecuación unto- unto de la recta. Ejem lo: Si A(2, –4) y B(1, 2) pertenecen a la recta L, entonces: L : y – (– 4) = 2 – (– 4) 1– 2 (x – 2) L : y + 4 = –6x + 12 L : y = –6x + 8 Para GRABAR . Determina la ecuación de la recta que contiene los puntos A y B dados. a. A(1, 4) y B(–2, 3) b. A(2, 0) y B(–2, –3) c. A(–2, –5) y B(0, 3) d. A(0, 4) y B(0, 3) e. A(–1, 4) y B(–2, 3) f. A(1, 8) y B(–2, 4) 33 ate ática 3° edio Nuevo explor@Ndo 2. Analiza el siguiente gráfico, determina las ecuaciones de las rectas representadas en él y responde. 5 4 3 2 1 –1 –2 –3 –4 –5 –5 –4 –3 –2 –1 1 2 3 4 5 L L 2 L 6 L 5 L 4 L 3 X Y L 1 : L 2 : L 3 : L 4 : L 5 : L 6 : ¿Qué relación observas entre las rectas L 1 y L 2 ? ¿Y entre las rectas L 5 y L 6 ? ¿Cuál es la relación entre sus pendientes? 3. esuelve los siguientes problemas. a. ¿Cuál es la ecuación de la recta L, si el punto medio entre A(–4, 0) y B(0, 6), y el origen del plano cartesiano pertenecen a ella? b. Sea L una recta, tal que A(5, 1) y B(–2, –3) son dos puntos de ella. ¿Cuál debe ser el valor de t para que el punto C(1 + t, 2t) también pertenezca a L? c. Determina la ecuación de la recta formada por los puntos que equidistan de A(–5, 2) y B(2, 1). d. Determina la ecuación de la recta que corta al eje Y, en el punto P(0, –4) y al eje X en Q(2, 0). uNidad 1 rectas eN el plaNo 34 42 3 51 Ecuación punto-pendiente de la recta La pendiente m de la recta que contiene los puntos P 1 (x 1 , y 1 ) y P 2 (x 2 , y 2 ) es: = y – y x – x 2 1 2 1 Si la reemplazamos en la ecuación punto-punto de la recta obtenida en la página 33: – =m(x – x )1 1 , se determina la ecuación de una recta, dada su pendiente y un punto que pertenezca a ella. Si P 1 (x 1 , y 1 ) pertenece a la recta L, de pendiente m, entonces la ecuación de la recta, está dada por: : y – y =m(x – x )1 1 La que se conoce como ecuación unto- endiente de la recta. Ejem lo: Si L es una recta con pendiente m = 2 y el punto A(2, 1) pertenece a ella, entonces: L: y – 1 = 2(x – 2) L: y = 2x – Para GRABAR . Determina en cada caso la ecuación de la recta, dada su pendiente m y un punto A. a. m = 1 y A(2, 4) b. m = –1 y A(2, 4) c. m = 3 y A(1, 2) d. m = 2 y A(1, 2) e. m = 1 2 y A(4, 6) f. m = 1 3 y A(2, 4) g. m = 3 5 y A(–2, 1) h. m = 0 y A(1, 2) i. m = 0 y A(3, 0) 2. Analiza el siguiente gráfico. Luego, completa la tabla. X Y4 –1 –2 –3 –42 –4 –3 –2 –1 1 2 3 4O 1 3 L L 5 L 2 L 3 L 4 Recta ertenecen a la recta endiente m Ecuación de la recta (x 1, y 1 ) (x 2, y 2 ) L 1 L 2 L L 4 L 5 Amplian o MEMORIA Un punto P(x 1 , y 1 ) pertenece a una recta L si satisface la ecuación que la determina. Por ejemplo, el punto P(2, 5) pertenece a la recta L : y = x – 1, ya que: 5 = . 2 – 1 = 6 – 1 = 5 35 ate ática 3° edio Nuevo explor@Ndo Ecuación principal de la recta Si en la ecuación punto-pendiente de la recta L: y – y 1 = m(x – x 1 ) se despeja la variable y, se obtiene: y = mx – mx 1 + y 1 Considerando –mx 1 + y 1 = n, se tiene: L: y = mx + n Para GRABAR La ecuación rinci al de una recta L es de la forma: L: y = mx + n con m, n , donde m es la pendiente de L y n es denominado coeficiente de osición de la recta. Ejem lo: La ecuación principal de la recta L de pendiente que contiene al punto A(1, 2) es: L: y = x – 1 Su coeficiente de posición es –1. . Calcula la pendiente m y el coeficiente de posición n de las siguientes rectas. a. y + 3 = 2(x – 6) m = , n = b. y – 2 = –3(x + 1) m = , n = c. y + 0,2 = 0,3(x – 1) m = , n = d. y – 1 2 = 3 2 x + 1 4 m = , n = e. y + 3 4 = –2 x – 3 5 m = , n = f. y – 3 = 3x m = , n = 2. Determina la ecuación de la recta con pendiente m y coeficiente de posición n. a. m = 2 y n = 3 b. m = –3 y n = 0 c. m = 1 y n = 1 d. m = 0 y n = –2 e. m = 2 3 y n = – 4 3 f. m = 0 y n = 0 2. Analiza las rectas. Luego, escribe V o F según corresponda. X Y5 4 3 2 1 –1 –2 –3 –4 –3 –2 –1 1 2 3 4O L L 5 L 2 L 6 L 3 L 4 a. Los coeficientes de posición de las rectas L 1 y L 2 son iguales. b. La pendiente de la recta L 6 es mayor que la de la recta L 1 . c. El coeficiente de posición de la recta L 3 es mayor que el de L 5 . d. Las pendientes de las rectas L 1 y L 2 son distintas. e. La pendiente de la recta L 4 es mayor que la de la recta L 3 . f. La pendiente y el coeficiente de la recta L 5 son iguales. Amplian o MEMORIA Sea L la recta de ecuación: L: y = mx + n El coeficiente de posición n, es la ordenada del punto de intersección entre L y el eje Y. Por lo tanto, la recta corta al eje Y en el punto P(0, n). Por ejemplo, la recta de ecuación y = –1,7x + 2 corta al eje Y en el punto (0, 2). 4 3 2 1 –1 –1 1 2 3–2 L Y X uNidad 1 rectas eN el plaNo 36 42 3 51 Ecuación general de la recta Considera la ecuación principal de una recta de pendiente m = – 2 3 y coeficiente de posición n = 2. Luego, de ella es posible obtener una ecuación de primer grado con dos incógnitas, conocida como ecuación general de dicha recta: y = – 2 3 x + 2 3y = –2x + 6 2x + 3y – 6 = 0 Para GRABAR La ecuación de primer grado con dos incógnitas, de la forma: Ax + By + C = 0 Con A, B y C , donde A y B no ambos nulos, representa una recta, y recibe el nombre de ecuación general de la recta. Ejem lo: Las siguientes expresiones representan una recta, y son equivalentes: 5x – 2y + 1= 0 y = 5 2 x + 1 2 ⇔ . Analiza los gráficos, que son ejemplos de cada tipo de recta. Luego, determina si las ecuaciones planteadas corresponden a rectas horizontales, verticales u oblicuas. L 3 es una recta oblicua. Su ecuación general es: Ax + By + C = 0 Se tiene A ≠ 0 y B ≠ 0. O Y X L 3 – C A – C B L 2 es una recta vertical. Su ecuación general es: Ax + C = 0 Se tiene B = 0. O Y X L 2 – C A L 1 es una recta horizontal. Su ecuación general es: By + C = 0 Se tiene A = 0. Y X L – C B O a. 3x + 2y – 9 = 0 b. 2x – 9 = 3y c. 2y + 12 = 0 d. y – x = 1 e. 4x – 15 = 0 f. 2x + 3y = 0 Si y = mx + n es la ecuación principal de una recta, y Ax + By + C = 0 es su ecuación general, entonces: m = – A B n = – C B ∧ Amplian o MEMORIA 37 ate ática 3° edio Nuevo explor@Ndo 2. Determina la ecuación principal y general de las rectas representadas, cuando sea posible. Y X L 4 L 3 L 1 5 2 –1 –1–2–3 3–4 2 5–5 1 4 –3 4 1 –2 –4 –5 3 L 2 L 5 L 6 a. L 1 : ; L 1 : b. L 2 : ; L 2 : c. L 3 : ; L 3 : d. L 4 : ; L 4 : e. L 5 : ; L 5 : f. L 6 : ; L 6 : 3. Analiza la información. Para ello considera la recta , que corta a los ejes de coordenadas en los puntos P(a, 0) y Q(0, b). b a L Y X Utilizando la ecuación punto-punto, se tiene: – 0= b – 0 0 – a (x – a) = – b a (x – a) b a x + =b Dividiendo la última ecuación por b, se obtiene: a + y b =1 Para GRABAR La ecuación de una recta que corta a los ejes X e Y en los puntos P(a, 0) y Q(0, b) es: a + y b =1 (a, b ≠ 0) Esta ecuación recibe el nombre de ecuación canónica de la recta. Ejem lo: Sea la ecuación general de la recta L: 2x + y – 4 = 0, se tiene que: 2x + y = 4 / : 4 Entonces, la ecuación canónica es: : x 2 + y 4 =1 4. Analiza el gráfico y completa la tabla. X Y 4 3 2 1 –1 –2 –3 –4 1–2–4 2–1–3 3 4 L 2 L 4 L 3 L 1 Recta Ecuación general Ecuación canónica L 1 L 2 L L 4 Amplian o MEMORIA Una recta, cuya ecuación general es de la forma: L: Ax + By = 0 Es decir, con C = 0, corresponde a una recta que contiene al origen del plano cartesiano. Un recta que pasa por el origen no tiene ecuación canónica, ya que en ese caso a = b = 0. AYUDA uNidad 1 rectas eN el plaNo 38 42 3 51 5. Analiza las ecuaciones. Luego, escríbelas en su forma canónica y represéntalas gráficamente en el plano dibujado. a. L 1 : 2x + 4y = 8; L 1 : b. L 2 : 6x – 3y = 12; L 2 : c. L 3 : –x + y – 1 = 0; L 3 : d. L 4 : –8x – 4y = 4; L 4 : e. L 5 : 3x – 4y – 2 = 0; L 5 : f. L 6 : –4x + 5y = 8; L 6 : g. L 7 : 3x + y – 3 = 0; L 7 : Y X 5 2 –1 –1–2–3 3–4 2 5–5 1 4 –3 4 1 –2 –4 –5 3 6. Analiza la siguiente tabla. Luego, completa a partir de los datos entregados. Recta Ecuación principal Ecuación general Ecuación canónica –5x + y = 1 4x + y = 2 4 3 x y = 4 – x + y = x 5 + y 10 = 1 2 7. esuelve los problemas en tu cuaderno. a. ¿Cuál es la ecuación general de la recta que corta al eje X en el punto P(4, 0) y tiene pendiente m = 1? b. ¿Para qué valor de k la recta cuya ecuación está dada por L: 2x + 2y + k = 1 contiene al origen del plano cartesiano? c. ¿Para qué valor de k la recta cuya ecuación está dada por L: (k + 1)x + 2y + 1 = 0 tiene pendiente m = 3? d. La recta cuya ecuación está dada por L: y + p = 2(x + 2), contiene al punto R(1, –1). ¿Cuál es el valor de p que cumple esta condición? e. La recta cuya ecuación es L: Ax + By + C = 0 corta a los ejes de coordenadas en los puntos S(–2, 0) y T(0, 4). ¿Cuáles son los valores de A, B y C que cumplen esta condición? f. Si en la ecuación canónica de la recta L, se tiene que a = 2 y pasa por el punto S(–1, –3), ¿cuáles son su pendiente y su coeficiente de posición? Si a ≠ 0, se cumple que: x = x 1 AYUDA 39 ate ática 3° edio Nuevo explor@Ndo aliza do disco Evaluació de proceso I. ee atentamente y marca la alternativa correcta. Pendiente de una recta 1. Según el gráfico, ¿cuál es la pendiente de la recta �� B? 2 1 2 3 X YA B –2 A. 2 B. 0,5 C. –0,5 D. –2 E. –1 2. m 1 , m 2 y m 3 son las pendientes de L 1 , L 2 y L 3 , respectivamente. 5 4 3 2 1 L 2 L 3 L 1 –1 –1 1 2 3 4 X Y Se puede afirmar que: A. m 1 = m 3 B. m 2 < m 3 C. m 1 > m 2 > m 3 D. m 3 = –m 1 E. m 2 < 0 3. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera? A. Toda recta con pendiente m = 0 contiene a (0, 0). B. Una recta que contiene a los puntos P(0, 2) y Q(2, 0) tiene pendiente positiva. C. Una recta con pendiente m = 0 es vertical. D. Si una recta no corta al eje X, tiene pendiente m = 0. E. Una recta que contiene al origen del plano cartesiano siempre es oblicua. Ecuación de la recta 4. especto de la recta de ecuación y – 1 = –x – 1, es verdadero que: I. tiene pendiente m = –1. II. contieneal punto H(1, 1). III. es una recta oblicua. A. Solo I B. Solo I y II C. Solo I y III D. Solo II y III E. I, II y III 5. Según el gráfico, ¿cuál es la ecuación de la recta dibujada? X Y 1 2 3 4 –1–2–3 –1 1 2 3 4 L A. – 3= –5(x + 2) B. + 2= – 1 5 (x – 3) C. – 3= – 1 5 (x + 2) D. + 2= –5(x – 3) E. + 3= 1 5 (x – 2) 6. ¿Cuál de las siguientes ecuaciones representa una recta con pendiente 2, y que contiene a P(–2, 2)? A. y – 2 = 2(x – 2) B. y + 2 = 2(x – 2) C. y + 2 = 2x + 2 D. y – 2 = 2(x + 2) E. y + 2 = 2x – 2 uNidad 1 rectas eN el plaNo 40 42 3 51 7. Si la ecuación de la recta L es y = kx + 6 y el punto P(–3, 3) pertenece a ella, ¿cuál es el valor de k? A. –1 B. 9 C. 1 D. –9 E. –12 Formas de la ecuación de la recta 8. La recta L tiene pendiente m = 2 y coeficiente de posición n = 1. ¿Cuál es su ecuación principal? A. y = 2x + 1 B. y = 2x – 1 C. y = x – 2 D. y = x + 2 E. x 2 + 1 2 9. ¿Cuál es la ecuación de la recta representada en el gráfico? A. = 2 3 x – 2 B. = 2 3 x + 2 C. x 3 + y 2 =1 D. y = 3x – 2 E. y = –2x + 3 10. ¿Cuál es la pendiente de la recta cuya ecuación es 3x + 6y – 1 = 0? A. 2 B. 2 C. –1 D. –2 E. 1 2 II. Resuelve los problemas. 11. Si los puntos T(2, 0) y U(0, –3) pertenecen a la recta L, ¿cuál es su ecuación general? 12. Determina la pendiente de la recta del ejercicio anterior. 13. Determina las ecuaciones y las pendientes de las rectas dibujadas. 3 2 1 1 3 4 –1 –1–2 –2 L 3 L 2 L 1 L 4 L 5 X Y 14. Se tiene que y = 3x. Si la variable x aumenta al doble, ¿qué ocurre con la variable y? 15. Determina, sin utilizar la fórmula de pendiente de una recta, cuál de las siguientes ecuaciones representa la recta que tiene mayor pendiente. Explica cómo lo hiciste. A. y = 2x + 5 B. y = 2x – 5 C. 6x – y – 10 = 0 D. 6x + y + 10 = 0 E. y = 2x –3 –2 –1 1 1 2 –1–2 2 3 4 X Y Anota el nivel de logro de tus aprendizajes hasta ahora según las categorías de desempeño dadas: 1. Por lograr; 2. Medianamente logrado; 3. Logrado. alculé y comparé pendientes de rectas. (Preguntas 1, 2, 10, 12 y 15) Identifiqué tipos de rectas según su pendiente. (Preguntas 3 y 4) Relacioné gráficos con las ecuaciones de rectas. (Preguntas 5 y 9) Determiné la ecuación de una recta dados dos de sus puntos. (Preguntas 11, 13 y 14) Determiné la ecuación de una recta dado un punto y su pen- diente. (Preguntas 6, 7 y 8) Mi ESTADO 4 ate ática 3° edio Nuevo explor@Ndo En la clasificación realizada, las rectas verticales son excluídas, ya que se entenderá que no tienen pendiente y toda la clasificación está relacionada con las pendientes de las rectas. Sin embargo, todas las rectas verticales son paralelas entre sí y una recta vertical y una horizontal siempre son perpendiculares entre sí. AYUDA . Analiza las rectas L 1 : 2x + 3y – 6 = 0, L 2 : = 3 2 x –1, L 3 : y = 1,5x y L 4 : = – 2 3 x + 2 . Luego, responde en tu cuaderno. a. ¿Es cierto que las rectas L 1 y L 2 son perpendiculares? Justifica tu respuesta. b. ¿Qué rectas son paralelas entre sí? Justifica tu respuesta. c. ¿Es cierto que las rectas L 2 y L 3 son perpendiculares? Justifica tu respuesta. d. ¿Cómo se relacionan las rectas L 1 y L 4 ? Relaciones geométricas entre rectas Observa las siguientes rectas: ¿Qué relaciones hay entre ellas? Para responder esta pregunta, considera que la pendiente de una recta describe su dirección. Dos rectas no verticales en el plano cartesiano, L 1 y L 2 , pueden ser: Paralelas: Tienen igual pendiente y distinto coeficiente de posición. No se intersecan. X Y y = m 2 x + n 2 y = m 1 x + n 1 L 1 L 2 L 1 // L 2 ⇔ m 1 = m 2 Secantes: Sus pendientes son distintas. Se intersecan en un solo punto. X Y L 2 L1 y = m 1 x + n 1 y = m 2 x + n 2 m 1 ≠ m 2 Coincidentes: Tienen igual pendiente e igual coeficiente de posición. Se intersecan en todos sus puntos. X Y y = m 2 x + n 2 y = m 1 x + n 1 L 2 L 1 L 1 = L 2 ⇔ m 1 = m 2 , n 1 = n 2 Per endiculares: Se intersecan en un solo punto, formando cuatro ángulos rectos. X Y y = m 2 x + n 2 y = m 1 x + n 1L2 L 1 L 1 ⊥ L 2 ⇔ m 1 · m2 = –1 Para GRABAR uNidad 1 rectas eN el plaNo 42 42 3 51 2. Analiza la figura. Luego, responde. 1 2 3 4 5 6 7 8 –1 –3 –2 –1 1 2 3 4 5 6 A D CB X Y a. ¿Es cierto que las rectas D y BC �� �� son paralelas? Justifica. b. ¿Es cierto que las rectas B yDC �� �� son rectas paralelas? Justifica. 3. esuelve los siguientes problemas. a. Si las rectas L 1 : 4x + (2k – 3)y – 2 = 0 y L 2 : 2x + 3y – 6 = 0 son paralelas, ¿cuál es el valor de k? b. ¿Cuál es la ecuación de la recta L 3 que contiene al punto P(–3, 4) y es perpendicu- lar a la recta L 4 : y = 3x + 9? c. Los puntos A(1, 1), B(5, 1), C(6, 3) y D(2, 3) representan los vértices de un cuadriláte- ro en el plano cartesiano. ¿Qué tipo de cuadrilátero es? d. Si las rectas L 5 : 3x – y + a = 0 y L 6 : (b – 5)x – y – 2 = 0 son coincidentes, ¿cuáles son los valores de a y de b? e. Si los vértices de un triángulo ABC, rectángulo en A, son A(0, 0), B(1, 2) y C(2k + 6, 5), ¿cuál es el valor de k? 4. Analiza la siguiente homotecia de centro O y razón –0,5. Luego, responde. X Y 6 7 5 4 3 2 1 –1 –1 1 2 3 4 5–2–3–4–5–6 A E D' C' B' A'E' O DC B a. ¿Son paralelas las rectas que contienen a los segmentos AE y A'E'? b. ¿Son perpendiculares las rectas que contienen a los segmentos D'E' y A'E'? c. Si E // CD �� �� , ¿se cumple que 'E' // C'D' ��� ��� ? d. Considera los segmentos CC' y BB'. ¿Son secantes? En caso de serlo, ¿en qué punto se intersecan? 43 ate ática 3° edio Nuevo explor@Ndo Algebraicamente, un sistema de dos ecuaciones de rimer grado con dos incógnitas (x e y) se puede representar como: x +by = e cx + dy = f Con a, b, c, d , denominados coeficientes del sistema, y e, f , llamados términos inde endientes. Ejem lo: En el sistema: x + 4y = –6 –3x – 5y =7 los coeficientes son 2, 4, – y –5, y los términos independientes son –6 y 7. Para GRABAR Sistemas de ecuaciones de primer grado con dos incógnitas Cuando se tiene un conjunto de ecuaciones con las mismas incógnitas, de modo que todas ellas deben ser resueltas simultáneamente, se dirá que conforman un sistema de ecuaciones. En este texto se estudiarán sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas. . Analiza la siguiente resolución. Luego, determina si el punto dado en cada caso es solución del sistema de ecuaciones propuesto. Resolver el sistema x + 4y = –6 –3x – 5y =7 consiste en determinar un valor para x y uno para y que satisfagan simultáneamente ambas ecuaciones. En este caso, si se considera x = 1 e y = –2, en ambas ecuaciones se tiene que la igualdad se cumple: 2x + 4y = 2 · 1 + 4 · (–2) = 2 – 8 = –6 – x – 5x = – · 1 – 5 · (–2) = – + 10 = 7 Luego, x = 1 e y = –2 es la solución del sistema; la que puede ser escrita como el par ordenado (1, –2). Así, al representar gráficamente el sistema, el punto de intersección de ambas rectas, de coordenadas (1, –2), corresponde a la solución del sistema. a. x – 3y =11 x – 2y = –1 b. x – 7y = – 49 5x – y = –14 c. + 6y = –19 – – 2y =7 d. x + y = –4 x + y =7 P(5, 3) P(0, 7) P(–7, –2) P(–5, 6) 2. Analiza las siguientes homotecias. Luego, comprueba que el centro de cada una es solución del sistema formado por las rectas AA' y BB'. a. –4–5 –4 X Y F D' C' B' A' E' L 2 D C 2 2 3 4 5 6 7 B L 1 A E b. –1 Y C' B' A' L 2 3 4 2 1 5 B A C O L 1 –5 –4 –3–6 X–2 –1 1 2 3 uNidad 1 rectas eN el plaNo 44 42 3 51 Clasificación de un sistema de ecuaciones A partir de un sistema de ecuaciones de primer grado con dos incógnitas, que gráfica- mente representan rectas, es posible escribir cada ecuación en su forma principal. x +by = e cx + dy = f y = –b x + e b m = – b , n = e b y = – c d x + f d m = – c d , n = f d 1 1 2 2 Así, es posible comparar sus pendientes y determinar si las rectas son paralelas, perpendiculares, secantes o coincidentes, es decir, si se intersecan o no y en cuántos puntos. Esto permite adelantar si el sistema de ecuaciones tiene una, infinitas o no tiene solución. Un sistema de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas puede ser representado por dos rectas, y su solución corresponde a las coordenadas del punto de intersección de dichas rectas. Pendientes distintas ≠ – a b ≠ – c d ad≠bc 1 2 Pendientes iguales = – a b = – c d ad=bc 1 2 Si las rectas no son paralelas, necesariamente se intersecan en un único punto. P(x 1 , y 1 ) El sistema de ecuaciones tiene una única solución, y es llamado com atible determinado. ad ≠ bc Igual coeficiente de osición Distinto coeficiente de osición = e b = f d ed=bf 1 2 Si las rectas son coinciden- tes, tienen infinitos puntos en común. Por lo tanto, el sistema tie- ne infinitas soluciones, y es llamado com atible inde- terminado. d= bc ed=bf∧ ≠ e b ≠ f d ed≠bf 1 2 Si las rectas son paralelas no se intersecan. Por lo tanto, el sistema no tiene solución, y es llamado incom atible. d= bc ed≠bf∧ . Analiza los siguientes sistemas de ecuaciones y clasifícalos entre "compatible deter- minado", "compatible indeterminado" e "incompatible". a. x – 3y = x + 4y =7 b. – 3y = –2 3 – 9y = 6 c. – y = 0 2 – 2y =1 d. x – 3y = –2 –3x – y = 0 e. x – 3y = 2 –3x + y =7 f. x – y = – 6x – 3y = –6 Para GRABAR Si ambas ecuaciones representan rectas verticales, entonces el sistema no tiene solución. Si solo una de las ecuaciones representa una recta vertical, entonces el sistema tiene una única solución. Si las ecuaciones representan rectas verticales coincidentes, entonces el sistema tiene infinitas soluciones. Amplian o MEMORIA 45 ate ática 3° edio Nuevo explor@Ndo . Aplica algún método de resolución para determinar de qué tipo es cada sistema de ecuaciones. a. + 5y = 8 2 + 3y =10 b. x + 6y =1 6x + 9y = 5 c. 12x + 9y = 42 4x 3y = 14 d. x + 21y = 28 x + 3y = 4 e. x – 5y = 6 4x +10y = 5 f. x +15y =12 5x + 25y = 20 Interpretación de sistemas de ecuaciones Considera el sistema x + 3y =18 12x + 9y = 5 . Utilizando el método de redu ión, se tiene: x + 3y =18 12x + 9y = 5 (–3) –12x – 9y = –5 12x + 9y = 5 0 = 0 + La igualdad obtenida no implica valores para las incógnitas del sistema de ecuaciones. Esto ocurre al resolver un sistema de ecuaciones compatible indeterminado. Por lo tanto, el sistema tiene infinitas soluciones. Considera ahora el sistema x + 3y =18 8x + 6y = 0 . Utilizando el método de iguala ión, despejando en cada ecuación la variable y, se tiene: x + 3y =18 8x + 6y = 0 3y =18 – x 6y = 0 – 8x y = 18 – x 3 y = 0 – 8x 6 0 – 8x 6 = 18 – x 3 3 0 – 8x = 6 18 – x 120 – 2 x =108 – 2 x 120 =108 ) ) Claramente, se obtuvo una proposición falsa, ya que 120 ≠ 108. Cuando se parte de algo verdadero y se llega a algo falso, se trata de una contradicción. Esto ocurre al resolver un sistema de ecuaciones incompatible. Por lo tanto, el sistema no tiene solución. Para resolver sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas, además de representarlo gráficamente, puedes utilizar otros métodos, entre ellos, el de reducción, de igualación, de sustitución o el de Cramer. Al resolver un sistema de dos ecuaciones de primer grado con una incógnita, puedes determinar de qué tipo es, y con ello, analizar si tiene infinitas soluciones, solo una o no tiene solución: Cuando se obtenga una igualdad, el sistema de ecuaciones es com atible indeterminado. Por lo tanto, tendrá infinitas soluciones. Cuando se obtenga una contradicción, el sistema de ecuaciones es incom atible. Por lo tanto, no tendrá solución. Cuando se obtenga un valor único para cada incógnita, el sistema es com atible determi- nado. Para GRABAR • El método de reducción consiste en operar una o ambas ecuaciones, de manera que los coeficientes de una incógnita sean inversos aditivos, para que al sumarlos se anulen y se pueda determinar el valor de la otra incógnita. • El método de igualación consiste en despejar una de las incógnitas de ambas ecuaciones y luego, igualar las expresiones resultantes para determinar el valor de la otra incógnita. • El método de sustitución consiste en despejar una de las incógnitas de una ecuación y reemplazarla en la otra, para determinar el valor de una de las incógnitas. • El método de Cramer consiste en operar los coeficientes numéricos del sistema. En todos los métodos, para determinar el valor de la segunda incógnita se puede reemplazar el valor de la variable encontrada, en una de las ecuaciones, y resolver la ecuación resultante. AYUDA Busca ejemplos resueltos de sistemas de ecuaciones, en los que se aplique cada método descrito. Luego, resuelve los sistemas pro- puestos utilizando dos métodos. Desafíate uNidad 1 rectas eN el plaNo 46 42 3 51 2. esuelve los siguientes sistemas de ecuaciones y clasifícalos según corresponda. a. 2x + y = 1 3x 4y = 2 b. 2x + y = 1 4x 2y = 2 c. 2x y = 1 8x 4y = 2 d. x + y = –1 3x – 2y = –1 e. 0x + 2y = 8 5x + y = 4 f. x – 9y = 4 12x – 6y = –1 g. – 6y = 0 – 5y = 0 h. – 3y =1 – 3y = 0 i. x – 4y = –6 16x – y = –3 j. x – 2y = –6 x – 4y =12 k. x – 2y = –6 12x – 6y = –18 l. 2x – 4y = –8 27x – 9y = – 8 3. Analiza los siguientes sistemas. Luego, determina qué condiciones debe cumplir k para que tengan una única solución. a. x + y = –1 x – y = 2 b. + 6y = –1 k – 4y = 2 c. x + y =1 x + y =1 d. x – y = 4 kx + y =k 4. Analiza los siguientes sistemas. Luego, determina qué condiciones debe cumplir k para que tengan infinitas soluciones. a. x + y =1 x + y =1 b. x + 9y = –2 –8x +18y = c. x + 4y = 6 25x + y =15 d. x – y = 4 kx + y =k 47 ate ática 3° edio Nuevo explor@Ndo Planteo y resolución de problemas Muchas situaciones o problemas pueden ser modelados o resueltos mediante el planteo y resolución de sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas. Observa un ejemplo: La suma de las edades de un padre y su hija es 37 y su diferencia es 29. ¿Cuál es la edad de cada uno? Sea x: edad del padre e y: edad de la hija. Entonces, se tiene que: • La suma de las edades es 37 y puede ser modelada por: x + y = 37. • La diferencia de las edades es 29 y puede ser modelada por x – y = 29. Luego, se tiene el sistema x + y = 37 x – y = 29 , que al ser resuelto, se obtiene como solución x = 33 e y = 4. Finalmente, contextualizando estos valores a la situación, se tiene que el padre tiene 33 años y la hija 4. Para resolver un problema mediante el planteo y resolución de un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas considera lo siguiente: Comprender el enunciado. Identificar las incógnitas. Expresar en lenguaje algebraico. Plantear el sistema de ecuaciones. Resolver el sistema de ecuaciones. Analizar la pertinencia de la solución. Comprobar la solución. Responder la pregunta del problema. Ejem lo: Un terreno de forma rectangular tiene un perímetro de 200 m. Si su largo es el triple de su ancho, ¿cuál es su largo y cuál su ancho? Sea x: el largo e y: el ancho. Entonces, se tiene que: El perímetro del terreno es 200 m: 2x + 2y = 200. Su largo es el triple de su ancho: x = y. Luego, se tiene el sistema 2x + 2y = 200 x = y , que al ser resuelto, se obtiene como solución x = 75 e y = 25. Finalmente, contextualizando estos valores a la situación, se tiene que el largo del terreno de forma rectangular es 75 m; mientras que el ancho
Compartir