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Prueba inicial (Análisis matemático)

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Academic year: 2018

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(1)

Evaluación

2

(2)
(3)

Índice

Prueba inicial (Álgebra lineal)

...

4

1. Matrices...

6

2. Determinantes ...

8

3. Sistemas de ecuaciones lineales ...

10

Prueba inicial (Geometría)

...

12

4. Vectores en el espacio ...

14

5. Planos y rectas en el espacio ...

16

6. Propiedades métricas ...

18

7. Lugares geométricos en el espacio ...

20

Prueba inicial (Análisis matemático)

...

22

8. Límites de sucesiones y de funciones ...

24

9. Continuidad ...

24

10. Derivadas ...

26

11. Funciones derivables ...

28

12. Representación de funciones...

30

13. Cálculo de primitivas ...

32

14. Integral definida ...

34

(4)

Prueba inicial (Álgebra lineal)

Nombre:

Curso:

Grupo:

Apellidos:

Fecha:

1.

Se consideran los polinomios P(x) =4x3+

4x2

3x 7 y D(x) =x2+

3x. Halla otros dos polinomios C(x) y R(x) para que se verifique la igualdad P(x) =D(x)C(x) +R(x) con grado(R(x)) < grado(D(x)).

2.

Efectúa y simplifica el resultado todo lo posible.

a) b)

3.

Resuelve las siguientes ecuaciones polinómicas.

a) b)

4.

La ecuación de segundo grado ax2

+bx+c =0 tiene sus coeficientes enteros, y sus raíces son:

Calcula los coeficientes enteros de la ecuación, a, b y c, más pequeños posibles en valor absoluto.

5.

Opera y simplifica todo lo que puedas las siguientes expresiones algebraicas.

a) b)

6.

Se sabe que una de las soluciones de la ecuación x2

8x +k =0 es x1=2. Determina k y la otra solución.

7.

El polinomio P(x) =x3+a x2+3x +b es divisible entre (x 2), y al dividirlo entre (x 1) su resto es 1.

Halla el valor numérico de P(x) en x =3.

8.

Se tiene un rectángulo de 40 cm de perímetro. Si se reduce el lado menor del rectángulo un 25% y se amplía el lado mayor un 150%, se obtiene otro rectángulo que tiene 12 cm2

más de área. ¿Cuál es su perímetro?

9.

La solución del sistema de ecuaciones lineales siguiente es S =(2, 5). Halla los valores de a y b.

Representa e interpreta gráficamente el sistema.

10.

Dos de las soluciones del sistema de ecuaciones son S1 =(1, 2, 3) y S2=(0, 2, 4).

Calcula otra solución distinta y trata de expresar cómo serían las infinitas soluciones de dicho sistema.

1 1.

Unos amigos consumen en un bar 3 refrescos y 5 cafés y por ello les cobran 13,50 €. Al día siguiente piden 4 refrescos y 2 cafés y les cobran 11 €. Un tercer día piden 5 refrescos y 3 cafés y al cobrarles 15 € reclaman la cuenta porque no están conformes. Plantea en términos de álgebra lineal el problema y justifica la reclama-ción que hacen.

x y z

x y z

x y z

+ =

+ + = − + =

2 0

6 2

⎧ ⎨ ⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪

3 2 26 0

7 23 0

x by

ax y

+ =

+ =

⎧ ⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪

2 1

3

5 2

12

2 3

4

x− + + − −x x

3(2x1)23(2x1) ( 2x+1)

x1 i x2 i

4 7

3

4 7

3

= + , =

x4 x+ =

3 2

1

5 0

⎛ ⎝

⎜⎜⎜⎜ ⎞⎟⎟⎟⎜⎜⎜⎜⎟⎟⎟

3(x1)(x+2)=3x6

x x

x

x x

x

x x

2 2

3

2 2

2 3

2 3

2

2 1

− −

+ +−

⋅ ⋅

( )

( )

1 1 1

1 1

x x x +x x +

⎛ ⎝

⎜⎜⎜⎜ ⎞⎟⎟⎟⎜⎜⎜⎜ ⎟⎟⎟⎞⎛⎜⎜⎜⎜⎟⎟⎟⎟

MA

TERIAL F

O

T

O

COPIABLE

(5)

Soluciones

1.

Se efectúa la división entera de polinomios P(x) : D(x) y resulta: Cociente: C(x) =4x −8. Resto: R(x) =21x−7.

2.

a)

b)

3.

a) solución doble.

b)

4.

La suma de las dos raíces es y el producto .

La forma canónica de la ecuación x2

mx+n =0 conduce a:

5.

a) b)

6.

7.

El polinomio es P(x) =x33x2+3x2, y el valor numérico pedido es P(3) =27 27 +9 2 =7.

8.

Se denotan por xe y los lados del rectángulo original. Se plantea el sistema:

Los lados del nuevo rectángulo son cm e cm, y su perímetro es 2 ⋅ 6 +2 ⋅18 =48 cm.

9.

La solución tiene que verificar todas las ecuaciones; por tanto

La solución de un sistema de ecuaciones lineales con dos incógnitas representa las coordenadas del punto de corte de las dos rectas que las ecuaciones determinan.

10.

Al restar las dos últimas se obtiene 2y =4 ⇒y =2.

Sumando las dos últimas se obtiene 2x+ 2z =8 =x+z = 4. Y como estas dos condiciones también las cumple la primera ecuación, todas las soluciones del sistema son de la forma S =(λ, 2, 4 −λ) para todo λ ∈ R. Otra solu-ción podría ser S =(5, 2, −1), si se da el valor 5 al parámetro λ.

1 1.

Suponiendo que los dos primeros días hicieran bien las cuentas y llamando x al precio de un refresco e yal precio de un café, el sistema que refleja el problema es:

La tercera ecuación no se verifica con los valores de las dos primeras. Luego el sistema es incompatible y, si las dos primeras cuentas están bien hechas, la tercera está necesariamente mal hecha, de ahí la reclamación.

2 1 3 5 2 12 2 3 4 7 7 12 x− + + − − = +x x x

3 5 13 5 4 2 11 5 3 15

12 20 54 1 x y x y x y x y + = + = + = ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⇔ + = , 2

2 6 33 5 3 15

14 21 12 6 33 5 3 x y x y y x y x y + = + = ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⇔ = + = + == ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⇔ = = + = ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ 15 15 2 5 3 15 y

x x y

, 3 2 2 5 26 0

2 7 5 23 0

10 20 2 ⋅ − − ⋅ + = ⋅ − + ⋅ − = ⎧ ⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪ ⇒ = ( ) ( ) b a b a==

⎧ ⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪ ⇒ = = ⎧ ⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪ 12 2 6 b a

y'= 3y = 2 18 x'= 3x =

4 6 2 2 40

3 4

3

2 12

20 9 8 9 x y

x y xy

x y xy xy + = = + ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪ ⇒ + = = + 66

20 96 20 20 96 ⎧ ⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪ ⇒ + = = ⎧ ⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪ ⇒ + = − = ⎧ ⎨ x y xy x y x( x)

⎪⎪⎪ ⎩⎪⎪ ⇒ = = ⎧ ⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪ x y 8 12 cm cm P P a b a b ( ) ( ) 2 0 1 1

8 4 6 0

1 3 1

= = − ⎧ ⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪ ⇒ + + + = + + + = − ⎧ ⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪⎪ ⇔ + = − + = − ⎧ ⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪ ⇒ = − = − ⎧ ⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪ 4 14 5 3 2 a b a b a b

x1+x2 =8⇔ +2 x2 =8⇒x2=6, x x1 2 =k ⇔2 6⋅ =k ⇒ =k 12 3(2x1)23(2x1) ( 2x+ = −1) 12x+6

x2 8x x2 x 3

23

9 0 9 24 23 0

− + = ⇔ − + =

P= 4+ 7ii = + = 3 4 7 3 16 7 9 23 9 ⋅

S =4+ 7i+ − i = 3 4 7 3 8 3 x x x x − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟ + ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟ = ⇒ − = + 4 3 2 1 5 0 4 3 0 2 11

5 0 4 3 1 10 1 2 = ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪ ⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪⎪ ⇒ = = − ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪ ⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪⎪ x x

3 1 2 3 6 3 2 3 6 3 6 3 2 0 0 (x− )(x+ ) = x− ⇔ x + x− = x− ⇔ x = ⇒ =x x x x x x x x x

x x x

2 2 3 2 2 2 3 2 3 2 2 1 1 2 − − + + − − − − = + − ⋅ ⋅ ( ) ( ) ( )( )( −− + − + − + − =

1 3 2

3 1 1 2 1

2 3 )( )( ) ( )( )( )( )

x x

x x x x

1 1 1

1 1 xx x x x

⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟ + ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟ + − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜ ⎞ ⎠⎠ ⎟⎟⎟

⎟⎟ =1− 1+ −+1= − + + 1 1 1

2 2 2

2 x x x x x x

x x x x

x x

⋅ ⋅ ( )( )( )

( ++ =

− +

1

1 1 2 )

(x )( x ) x

O X

Y

1 1

(6)

A.

Utilizar las matrices en la representación

e interpretación de situaciones que conllevan datos estructurados en forma de tablas o grafos.

1.

Una factoría fabrica dos modelos de coche, M y N, en tres termina-ciones distintas: Berlina, Coupé y Familiar.

Del modelo Mproduce mensualmente 40 unidades de Berlina, 20 Cou-pés y 7 en versión Familiar, y del modelo N, 30 Berlinas, 12 Coupés y 7 de la versión Familiar.

La versión Berlina de cada modelo lleva 120 horas de mecánica y 45 de carrocería; la versión Coupé, 110 horas de mecánica y 60 de ca-rrocería, y la versión Familiar, 95 y 55 horas de mecánica y carrocería respectivamente.

a) Representa por medio de matrices la información anterior.

b) Calcula una matriz que exprese las horas de mecánica y carrocería empleadas mensualmente para cada uno de los modelos.

B.

Realizar sumas y productos de matrices entre sí y por números reales.

2.

Dadas las matrices: A= , B= y C= , calcula:

a) AC b)CtB c) A2

B2

2 3 1 1 4 3

− − − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

0 1 2 3 1 1 1 1 0

− − − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

1 1 0 2 1 1 3 0 1

− − ⎛

⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

C.

Realizar operaciones combinadas con matrices.

Resolver ecuaciones matriciales sencillas.

3.

Calcula una matriz cuadrada Xsabiendo que verifica XA2+BA=A2, siendo: , B= − −

− ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

0 0 2 0 2 0 2 0 0 A = − −

− ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

0 0 1 0 1 0 1 0 0

D.

Entender el concepto de rango de una matriz y saber calcularlo por el método de Gauss.

4.

Calcula el rango de la siguiente matriz:

A = −

− − − ⎛

⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜

⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟

1 2 3 4 5 2 3 1 1 2 2 4 6 8 10 1 5 4 5 2⎟⎟⎟⎟

E.

Calcular el rango de una matriz que depende de un parámetro.

5.

Calcula, en función de m, el rango de la siguiente matriz:

A m m

m m

=

− − − ⎛

⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

1 2 1 4 1 1

F.

Determinar si un conjunto de vectores fila o columna son linealmente dependientes o independientes.

6.

Dados los vectores de R3

: v1=(2, 3, 4), v2=(2, 1, 4) y v3=(1, 3, 2), se pide:

a) ¿Cuántos hay linealmente independientes entre ellos? ¿Por qué? b) ¿El vector v4=(2, 1, 3) depende linealmente de {v1, v2, v3}? ¿Por qué?

G.

Determinar si una matriz cuadrada es o no invertible mediante el cálculo de su rango.

7.

Razona si las siguientes matrices son invertibles y, en caso afirmativo, halla sus inversas:

, B= −− − −

⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

4 3 2 1 0 1 2 3 4 A =

⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

1 1 1 1 2 1 1 3 0

H.

Calcular la matriz inversa de una matriz dada a partir de la definición o por el método de Gauss-Jordan.

I.

Calcular el transformado de un punto por uno o varios movimientos.

8.

Halla el transformado del punto P(2, 2) por los siguientes movimientos consecutivos:

a) Un giro de 270°y centro el origen.

b) A continuación, una traslación de vector guía (1, −1). c) Por último, una simetría respecto del origen.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN

1

Evaluación

Matrices

MA

TERIAL F

O

T

O

COPIABLE

(7)

6.

a) El rango de los vectores v1=(2, 3, 4), v2=(2, 1, 4) y v3=(1, 3, 2) es igual al rango de la matriz A:

A =

El rango de dicha matriz es 2, ya que la 2.a y 3.a fi-las son proporcionales y la primera y segunda no lo son. Luego hay dos vectores linealmente indepen-dientes entre ellos.

b) Para determinar si v4=(2, 1, 3) depende linealmen-te de {v1, v2, v3}, basta con comprobar si el rango de {v1, v2, v4} es 2. Para ello se estudia el rango de la matriz A′.

A′ =

Luego el rango de esa matriz es 3, ya que es trian-gular con todos los elementos de la diagonal princi-pal distintos de cero. Por tanto, v4no depende lineal-mente de v1, v2y v3.

7.

Para determinar si A y Bson invertibles, se calculan sus rangos.

A =

, que es una matriz triangular

con elementos no nulos en la diagonal, luego rg(A) =3 y la matriz A es invertible. Se calcula su inversa por el método de Gauss-Jordan:

(A|I3) =

Luego A−1

= .

En la matriz Bse observa que F1= −F2+2F3. Por tan-to, las filas no son linealmente independientes, luego la matriz no es invertible.

8.

a) (2 2) =(2 −2) b) (2 −2) +(1 −1) =(3 −3) c) (3 −3) =(−3 3)

3 3 1 1 1 0 1 2 1

− − − − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

1 0 0 0 1 0 0 0 1

3 3 1 1 1 0 1 2 1

− − − − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟

F F F F F

1 1 3 3 3

→ + →−

⎯⎯⎯⎯⎯→

1 0 1 0 1 0 0 0 1

2 1 0 1 1 0 1 2 1

− − − − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟

F F F F F F

1 1 2 3 3 22

→ − → −

⎯⎯⎯⎯⎯⎯→

F F F F F F

2 2 1 3 3 1

→ − → −

⎯⎯⎯⎯⎯→ 01 11 01

0 2 1

1 0 0 1 1 0 1 0 1

− −− ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟ 0 1 1 −0

⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎞⎟⎟⎟⎟ − − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜⎜ 1 0⎞⎟⎟⎟⎟⎟

0 1 1 1 1 1 2 1 1 3 0

1 0 0 0 1 0 0 0 1

⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟

1 1 1 0 1 2 0 0 1

− ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟ F F C C 2 3 2 3 ↔ → ⎯⎯⎯⎯→

1 1 1 0 1 0 0 2 −1

⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

F F F

F F F

2 2 1 3 3 1

→ − → −

⎯⎯⎯⎯⎯→

1 1 1 1 2 1 1 3 0

⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

2 3 4 0 2 0 0 −0 −1

⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

F3→ −F3 F2

⎯⎯⎯⎯⎯→

2 3 4 0 2 0 0 2 1

− − − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

F F F

F23 F23 F11 → − → −

⎯⎯⎯⎯⎯→

2 3 4 2 1 4 2 1 3

⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

2 3 4 0 2 0 0 −3 0

⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

F F F

F F F

2 2 1 3 23 1

→ −

→ −

⎯⎯⎯⎯⎯⎯→

2 3 4 2 1 4 1 3 2

⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

Soluciones

1.

a) b) =

2.

a) AC =

b)CtB=

c) A2

B2=

3.

A2= =I

3

XA2+

BA=A2

XI3 +BA=I3⇒X=I3−BA

X=

4.

⇒rg(A) =3

5.

A =

Si m=2, rg(A) =1, ya que en ese caso los elementos de la primera y de la tercera fila son cero.

Si m ≠ 2, rg(A) =3, ya que en ese caso la matriz es triangular y tiene todos los elementos de la diagonal prin-cipal distintos de cero.

2 0 0

4 0 0 2 2

− − − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟ m m m m

F12F1F2

⎯⎯⎯⎯⎯→

1 2 0 4 0 0 2 2 m m m − − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

F3→ +F3 F1

⎯⎯⎯⎯⎯→

C3C3C1

⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ 1 24 00 1 2 m m m − − − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

1 2 1 4 1 1 m m m m − − − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

1 2 3 4 5 0 7 7 9 12 0 0 0 0 9 0 0 0 0 0

⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟ F F

F F F

3 4 3 3 2

↔ → +

⎯⎯⎯⎯⎯→

1 2 3 4 5 0 7 7 9 12 0 0 0 0 0 0 −7 −7 −9 −3

⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟⎟

F F F

F F F

F F F

2 2 1 3 3 1 4 4 1

2 2 → + → − → − ⎯⎯⎯⎯⎯⎯→

1 2 3 4 5 2 3 1 1 2 2 4 6 8 10 1 5 4 5 2

− − − − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟⎟

1 0 0 0 1 0 0 0 1

2 0 0 0 2 0 0 0 2

⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟− ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟ = − − − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0

0 1 0 0 0 1

⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟ Me Ca M N 7665 3385 5585 2455 ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎞⎟⎟⎟⎟

B C F M

N

40 20 7 30 12 7

⎛ ⎝

⎜⎜⎜ ⎞⎟⎟⎟⎟

40 20 7 30 12 7

120 45 110 60 95 55 ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎞⎟⎟⎟⎟⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟ − − − − − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

6 1 0 3 4 7 3 3 0

− −

− ⎛ ⎝

⎜⎜⎜ 1 7 5⎞⎟⎟⎟⎟

0 7 7 1 2 9 10 2 6 − − − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟ Me Ca B C F 120 45 110 60 95 55 ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

(8)

A.

Calcular determinantes de orden 2.

1.

Calcula los siguientes determinantes:

a b b a ,

( ) cos( ) ( ) cos( ) ,

log( ) log( ) log(

sen sen

α α

β β

4 4 2)) log(20)

B.

Calcular, mediante la regla de

Sarrus, determinantes de orden 3.

2.

Calcula los siguientes determinantes:

1 1 0 2 1 1 3 0 1

− −

, ac ba cb b c a

C.

Utilizar las propiedades de los determinantes en el cálculo de determinantes de orden mayor o igual a 3.

3.

a) Calcula, aplicando las propiedades de los determinantes:

b) Demuestra la igualdad: ba ba bcca

c c ab

a a b b c c 2

2 2

3 2 3 2 3 2

1 1 1

=

ab ac a b bc ab bc c ac

2 3 2

2 2

2 2

2

D.

Calcular el rango de una matriz mediante el uso de determinantes.

4.

Calcula el rango de las siguientes matrices:

B=

− − ⎛

⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜

⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟⎟

2 3 1 0 5 3 2 1 2 2 4 1 0 5 3 3 7 1 7 15 ⎟⎟⎟ A =

− − − − ⎛

⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

6 0 1 3 2 1 3 1 1 4 2 5

E.

Calcular el rango de una matriz que depende de un parámetro.

5.

a) Calcula, en función de x, el valor del siguiente determinante:

b) Calcula, en función de x, el rango de la matriz:

A x

x x

= − − − − − − ⎛

⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜

⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

− − − − − −

x x

x

F.

Comprobar mediante determinantes si una matriz cuadrada es invertible.

6.

Dada la matriz :

a) Halla los valores de a para los que la matriz Atiene inversa. b) Para a=2, calcula la inversa de A.

A a

a

= −

− ⎛

⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

1 0 1 0 3 4 1

G.

Utilizar los determinantes para calcular la inversa de una matriz cuadrada regular.

7.

Determina los valores de n para los que la matriz

es regular y calcula su inversa, en caso de que exista, para n = 0.

A n n n

n n n

= −+

+ +

⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟

1 1 0 1

2 2 1 2 1

G.

Resolver ecuaciones matriciales en cuyo planteamiento intervienen matrices regulares de orden menor o igual a 3.

8.

Resuelve la ecuación matricial AXB+C =0, siendo .

9.

Resuelve el sistema de ecuaciones matriciales

, donde A = − B .

− ⎛ ⎝

⎜⎜⎜ ⎞⎟⎟⎟⎟ = − − ⎛ ⎝

⎜⎜⎜ ⎞⎟⎟⎟⎟

2 1 1 3

0 3 1 1 y

3

2 2 X Y A X Y B

+ = − = ⎧

⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪

A= B C

− ⎛ ⎝

⎜⎜⎜ 1 3 ⎞⎟⎟⎟⎟ =⎛⎜⎜⎜ ⎟⎟⎟⎟ = −

2 1

14 8 2 1 3 5

1 3 6

, y

3 3 0 2

⎛ ⎝

⎜⎜⎜ ⎞⎟⎟⎟⎟

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN

2

Evaluación

Determinantes

b) a)

MA

TERIAL F

O

T

O

COPIABLE

(9)

5.

a)

b) Si x≠ −1, |A| ≠0 ⇒rg(A) =4. Si x= −1, |A| =0 ⇒rg(A) <4.

6.

a) Si a=1 o a =3, |A| =0; luego Ano es regular; en caso contrario sí lo es, y, por tanto, tiene inversa. b) Si a=2, |A| =1

7.

Si ⇒la matriz es regular. Si n =0, |A| =1, y se tiene:

8.

3

2 2

7 2 2

7 6

2 3

1 2 1 2

X Y A X Y B

X A B Y A E E E E + = − = ⎧ ⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪ ⇒ = + = − +

BB

X A B

Y A B

X ⎧ ⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪ ⇒ = + = − ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪ ⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪⎪ = 2 7 1 7 6 2 7 2 ( ) ( ) − − − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎞⎟⎟⎟⎟ + −⎛⎜⎜⎜ ⎟⎟⎟⎟ ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ = − 1 1 3 0 3 1 1 4 7 8 8 7 4 7 8 7 1 7 2 1 1 3 − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ = − − ⎛ ⎝ ⎜

Y ⎜⎜⎜

⎠ ⎟⎟⎟⎟ − − − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎞⎟⎟⎟⎟ ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ = −

6 0 3 1 1 2 7 17 7 5 7 3 7 ⎛⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟

AX B C AX B C X A B C

X − + = ⇒ = − ⇒ = − = − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎞⎟⎟⎟⎟ − − 0 1 3 2 1 1 1 1 ( ) 4

4 8 2 1 3 5

1 3 6 3 0 2

− ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎞⎟⎟⎟⎟ −⎛ − ⎝ ⎜⎜⎜ ⎞⎟⎟⎟⎟ ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ = = = − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ − − ⎛ 1 7 3 7 2 7 1 7

13 5 8 2 3 7

⎝⎝ ⎜⎜⎜ ⎞⎟⎟⎟⎟ = − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟

1 2 13 7 4 1 23

7 ⎟⎟⎟

A = A

− ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟ ⇒ = − ⎛ ⎝ ⎜ −

1 1 0 0 1 0 0 1 1

1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 ⎜⎜⎜⎜ ⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

n≠ −1 A ≠ 3, ⏐ ⏐ 0

⏐ ⏐A n n n n n n

n

= −+

+ + = +

1 1 0 1 2 2 1 2 1

3 1

A = − A

− ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟ ⇒ = − − − − −

1 0 1 0 2 3 4 1 2

7 1 2 12 2 3

8 1 − − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟ 1 2

⏐ ⏐=A a a

a a 1 0 1

0 3 4 1 4 3 2 − − = − + −

1 1 1 1 1 1 1 1 1

2 0 3

− − = ≠ ⇒rg( )A =

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 0 1 2

4 1 2 1 3 1 − − − − − − = + + + + x x x x F F F F

F F 22

0 0 1 2 0 0 0 1 13 x x x + + = =( + )

Soluciones

1.

2.

3.

a) b)

4.

a) b) 6 0

2 1 6 0 2

6 0 1 2 1 3 1 4 2

12 8 1 72

53 = ≠ ⇒ − − − = − − − − − = = ≠ rg( ) ( ) A 0

0⇒rg( )A =3

= − − − − = − ⇒ − 2 3

3 2 13 0 2

2 3 1 3 2 1 4 1 0

21 3

2 3 1

rg( ) rg( ) A A 0 0 3 2 1 2 4 1 0 5 3 7 1 7

0

2 3 1 5 3 2 1 2 4 1 0 3 3 7 1 15

0 − − = − − − = ⇒

, rg( )A ==3 a a bc

b b ca c c ab abc

a a abc b b bca c c F a F b F 2 2 2 3 2 3 2 3 1 2 1 = · · · 3 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 1 1 1 1 1 1 c cab abc abc a a b b c c a a b b c c = = =

ab ac a b bc ab bc c ac

abc bb cc aa b c a

a b 2 3 2 2 2 2 3 2 2 2 2 2 2 2 2 = =

= cc2 1 2 3 a b c2 2 2 2 1 1

2 1 2 3

= −

a b c c a b b c a

a b c cab bca abc

a b c abc

= + + − + + = = + + −

3 3 3

3 3 3 3

( )

1 1 0 2 1 1 3 0 1

1 3 2 6

− = − − − = −

log( ) log( )

log( ) log( ) log( ) log( ) log( ) 4 4

2 20 = 4 ⋅ 20 − 4 ⋅⋅

⋅ ⋅

log( )

log log( )

2 4 20

4 2 10 1

=

= = =

sen( ) cos( )

sen( ) cos( ) sen( ) cos( ) cos( ) sen

α α β β = α β − α (( ) sen( ) β α β = = − a b

b a =ab = a+b ab 2 2 ( )( )

9.

(10)

A.

Resolver sistemas de ecuaciones lineales por el método de Gauss.

1.

Resuelve por el método de Gauss los siguientes sistemas de ecua-ciones lineales:

a) b)

x y z t x y z t x y z t

− + − = + − + = − + − = − ⎧

⎨ ⎪⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪

2 1

2 3 5

6 7 4 2 2 3 11

5 3 14

4 4 3

x y z x y z x y z

+ + = + + = − − = ⎧

⎨ ⎪⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪

B.

Expresar matricialmente un sistema de ecuaciones lineales y, si es posible, resolverlo utilizando la matriz inversa de la matriz de coeficientes.

2.

Expresa matricialmente el siguiente sistema de ecuaciones lineales y resuélvelo, si es posible, por el método de la matriz inversa:

2 2

3 4 2

3 5

x y z x y z x y z

+ − = − + + = + + = − ⎧

⎨ ⎪⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪

C.

Resolver, mediante la regla de Cramer, sistemas

de ecuaciones lineales de tres ecuaciones con tres incógnitas.

3.

Resuelve por el método de Cramer el siguiente sistema:

x y z x y z

x y z

− + = + + = − + + = ⎧

⎨ ⎪⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪

3

2 8

2 14

D.

Determinar, tanto por Gauss como aplicando el teorema de Rouché, la compatibilidad de sistemas de ecuaciones lineales, y resolverlos en el caso de ser compatibles.

4.

Sabiendo que el sistema de ecuaciones representado por la siguiente ecuación matricial tiene un número infinito de soluciones, halla el va-lor de k.

2 1 9 1 2 3 2 1 3

− − − ⎛

⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟ ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟

x y z ⎟⎟⎟

= ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟

7 1 k

E.

Resolver sistemas homogéneos.

5.

Halla todos los valores de k para los cuales el siguiente sistema de ecuaciones tiene soluciones diferentes de (0, 0, 0) y calcula el con-junto de soluciones.

2 2 0

0 0 x y kz x z kx y z

− + = + =

+ + = ⎧

⎨ ⎪⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪

F.

Determinar la posición relativa de dos rectas en el plano.

6.

Estudia las posiciones relativas de los siguientes pares de rectas: a) b) s x y

s x y :

:

− + = ′ − + = − ⎧

⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪

1 1 r x y

r x y :

:

− = ′ − = ⎧

⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪

2 7

2 7

G.

Discutir y resolver sistemas de ecuaciones lineales dependientes de un parámetro.

7.

Discute y resuelve los siguientes sistemas de ecuaciones lineales:

a) b) c)

3 1

2 4 1 x y x y x y

− = + = − = ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪

( ) ( ) ( )

1 1

1 1

+ + − = + + = − ⎧

⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪

a x a y a ax a y a x y z a

x a y z a x y a z

+ + = + + + = + + + = ⎧

⎨ ⎪⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪

( ) ( )

1 2

1 0

H.

Plantear y resolver problemas que den lugar a sistemas de ecuaciones lineales.

8.

Una empresa dispone de 27 200 € para subvencionar una semana de estancia en uno de los tres balnearios A, By Ca 100 de sus emple-ados. Tras analizar el número de solicitudes para cada uno de los bal-nearios, se ha decidido subvencionar con 400 € a cada uno de los que acudan al A, con 160 € a los que vayan al B y con 200 € a los que soliciten el C. Si la cantidad total asignada para los que van al balneario A es cinco veces mayor que la asignada para el B, ¿cuán-tos empleados van a cada balneario?

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN

3

Evaluación

Sistemas de ecuaciones lineales

MA

TERIAL F

O

T

O

COPIABLE

(11)

6.

Se calculan los rangos de la matriz de coeficientes y la ampliada:

a) . El sistema es compatible determinado y las rectas son secantes.

b)

. El sistema es in-compatible y las rectas son paralelas.

7.

a)

Si a≠0, rg(A) =rg(A*) =3 =n.o

de incógnitas. Es un SCD con solución x=a, y =1, z = −1.

Si a = 0, es un SCI con las siguientes soluciones:

b)

Si , rg(A) = rg(A*) =2 = n.o

de incógnitas. Es un SCD con solución , .

Si :

,

El sistema es incompatible; no tiene solución.

c) ,

Si a=5, rg(A) =2 =rg(A*) =n.o incógnitas. Es un SCD con solución x=2, y =1.

Si a≠ 5, rg(A) =2 ≠rg(A*) =3. Es un sistema in-compatible; no tiene solución.

8.

El enunciado da lugar al siguiente sistema de 3 ecua-ciones lineales con 3 incógnitas, donde x, y, zson el nú-mero de empleados que van a cada uno de los bal-nearios A, By C, respectivamente.

x y z

x y z

x y + + = + + = = ⋅ ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪ ⎪ ⎩ 100

400 160 200 27 200 400 5 160

⎪⎪⎪⎪ ⎪ ⇒ ⇒ + + = + + = − = ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪ ⇒

x y z x y z x y

100 10 4 5 680

2 0 xx y z = = = ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪ 40 20 40 3 1

1 2 4 1 1 1

3 15 − − = − + a a 2 1

1 −4 9 0

− − = − ≠ 2 3 4 3 1 3 1 3 2 3 4 3

2 4 1 x y x y x y x − = − − + = − ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪ ⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪⎪ ⇒ − = − − ++ = − ⎧ ⎨ ⎪⎪

⎩⎪⎪ 2y 4

2 4 1 −2 0

− =

3 1

1 − = ≠2 7 0 a= −1

3 y a = − + 1 3 1 x a a = − + 3 1 3 1 a≠ −1

3

1 1

1 3 1

+ −

+ = +

a a

a a a

x y z x y z x y z

x y z + + = + + = + + = ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪ ⇒ = − −= = ⎧ ⎨ 0 0 0 λ μ λ μ ⎪⎪⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪

1 1 1 1 1 1 1 1 1

2 + + = a a a

−1 11 1 =0⇒rg( )A =1

− −11 11 = ≠2 0⇒rg( *)A =2 1 2

2 −−1 =3≠0⇒rg( )A =rg( *)A =2

Soluciones

1.

a)

b)

2.

3.

4.

Para que el sistema sea compatible indeterminado (infi-nitas soluciones), es necesario que el rango de la matriz ampliada sea 2, y para ello se necesita que:

Por tanto, k=5.

5.

Para que el sistema homogéneo tenga soluciones dis-tintas de la trivial, debe ser compatible indeterminado, y para ello se necesita que rg(A) <3, es decir, |A| = 0.

Si k=0, el sistema es compatible indeterminado y, por tanto, tiene infinitas soluciones, que son:

2 2 0 0 0 x y x z y z x y x z x − = + = + = ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪ ⇒ = = − ⎧ ⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪ ⇒ = λ xx z = − = ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪ λ λ 2 2 1 0 1

1 1 0 0 − = − = ⇒ = k k k k

2 1 7 1 2 1 2 1

0 5 25 0 5

= ⇒ − = ⇒ =

k

k k

1 1 1 2 1 1 1 2 1

7 1 7

3 1 1 8 1 1 14 2 1

1

− = =

= −

, x ,

y = z

− = =

− =

1 7

1 3 1 2 8 1 1 14 1

3 1 7

1 1 3 2 1 8 1 2 14

7 , = − − − − − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟⎟ 1 5 4 5 1 2 5 3 5 1 1 1 1⎟⎟⎟⎟⎟

− − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟ = − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟ 2 2 5 7 7 9⎟⎟⎟⇒

= = − = ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪ x y z 7 7 9 2 1 1

3 4 1 1 3 1

− ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟ ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟ x y z = = − − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟⇒ ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟ ⎟= 2 2 5 2 x y z 1 1 1 3 4 1 1 3 1

2 2 5 1 − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟ − ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ − ⎟⎟⎟⎟⎟= → = + − + = + − ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ → = − + = +

x y z t

y z t

x

y 1 2

3 5 3 5

8 5 2 5 3 5 λ μ λ −− = = ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪⎪ 3 5 μ λ μ z t

E E E x y z

y z z

3 3 3 1

5 3 14 7 5 17

2 → − ⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ −+ − + = −= − = − ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪⎪ ⎩⎩ ⎪⎪⎪ ⎪ ⇒ == = ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪ x y z 3 1 2

x y z t x y z t x y z t

E − + − = + − + = − + − =− ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪ 2 1

2 3 5

6 7 4 2

2→→ −

→ −

⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ − +− + =− = −

E E

E E E x y z t

y z t y

2 1 3 1 3

2

2 1 5 5 3 3 5 5zz+ =t

⎧ ⎨ ⎪⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪

⎪ 3 3

2 3 11 5 3 14 4 4 3

1 2 2

x y z x y z x y z

E E E + + = + + = − − = ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪ ↔ → → − → − ⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ − −+ + = −= − E E

E E E x y z

y z

2 1 3 3 1

2

4 5 3 14

7 5 17 21yyz= −

⎧ ⎨ ⎪⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪

⎪ 16 53

(12)

Prueba inicial (Geometría)

Nombre:

Curso:

Grupo:

Apellidos:

Fecha:

1.

Tomando como base de V2, que es una base ortonormal, indica las coordenadas de los vectores

repre-sentados en la figura y calcula sus módulos.

2.

Se consideran , vectores libres de V2. Efectúa las siguientes operaciones:

a) b) c)

3.

¿Cuál es el vector director de la recta que pasa por los puntos A(2, 3) y B(1, 1)? Escribe las ecuaciones paramétricas, la general y la explícita de la recta, y determina su pendiente y su ordenada en el origen.

4.

La ecuación en forma paramétrica corresponde a una cónica. Elimina el parámetro t(para ello ten en cuenta la propiedad fundamental de trigonometría) y obtén la ecuación implícita para identificar la cónica. Represéntala gráficamente e indica sus elementos característicos.

5.

Las rectas r: x+ 3y 2 =0 y s: 2x+7y 3 =0 determinan un ángulo. a) Halla el vértice de dicho ángulo.

b) Indica los vectores directores de las dos rectas.

c) Calcula el seno y el coseno del ángulo que forman.

6.

Justifica que el punto P(3, 5) pertenece a la bisectriz del ángulo determinado por las rectas r: 4x + 3y = 6 y s: 3x+4y 8 =0.

7.

Calcula la ecuación general de la mediatriz del segmento cuyos extremos son los puntos de coordenadas A(3, 6) y B(5, 10).

8.

Determina razonadamente cuáles de los puntos A(11, 4), B(10, 2), C(2, 6) son interiores a la elipse de ecua-ción 25x2

+169y2

4225 =0.

9.

Identifica y representa el conjunto de puntos del plano X(3 2λ, 1 + λ) con λ ∈ [3, 5].

10.

Las rectas de ecuación 3x 8y +23 =0, 7x y 17 =0, 4x+7y +13 = 0 definen un triángulo. Determina:

a) Las coordenadas de sus vértices.

b) La longitud de sus lados.

c) Su área.

d) Las coordenadas del baricentro.

11.

Representa el lugar geométrico de los puntos del plano X(1 t, 4 +t2

).

Hay dos puntos de dicho lugar geométrico cuya segunda coordenada es 29; ¿cuál es su primera coordenada?

12.

Halla la ecuación del lugar geométrico de los puntos del plano cuya distancia al punto A(2, 5) es el triple de la distancia al punto B(2, 3). Identifica el lugar geométrico hallado.

x t

y t

= = ⎪⎪ ⎩⎪⎪

4 2

cos sen

u v⋅ + ⋅ −v w wu

3w v 2u

( )

(

)

2u3v+w

u =( ,3 1), v = −( 4 2, ) y w =( ,0 4)

b d

a

c

O X

Y

i j

i j,

{ }

MA

TERIAL F

O

T

O

COPIABLE

(13)

Soluciones

1

1.

1

2.

a)

b) c)

1

3.

. La ecuación de la recta en forma paramétrica es .

En forma general:

La ecuación explícita es . Por tanto, la pendiente es y la ordenada en el origen es .

1

4.

Se despejan . Como sen2t +cos2t =1, se obtiene: . Se trata de una elipse de ejes 2a=8, 2b=4, y como , los focos son .

1

5.

a)

b)

c)

1

6.

. Como la distancia a las dos rectas es la misma, se puede asegurar que Ppertenece a la bisectriz.

1

7.

1

8.

Si la ecuación de la elipse es f(x, y) =0, los puntos interiores verifican que f(x, y) <0, y los exteriores, f(x, y) >0. Con el punto A(11, −4) resulta 25 ⋅(11)2 +169 (4)24225 =1504 >0. Es exterior.

Con el punto B(−10, 4) resulta 25 ⋅(−10)2+

169 ⋅(2)2

4225 = −1049 <0. Es interior. Con el punto C(2, 6) resulta 25 ⋅(2)2

+169 ⋅(6)2

−4225 =1959 >0. Es exterior.

1

9.

Las ecuaciones paramétricas corresponden a un segmento de la recta

cuyos extremos se obtienen para λ = −3 ⇒A(9, −2) y para

λ = 5 ⇒B(−7, 6).

10.

a) Se resuelven los sistemas tomando las ecuaciones de dos en dos: A(2, −3), B(3, 4), C(−5, 1). b)

c) u2

d) Baricentro:

11.

. Para y=29, t= ±5 ⇒x1= −4, x2=6.

12.

Es una circunferencia de centro C(2, 4) y radio r =3.

d X A( , )=3d X B( , )⇒ (x−2)2+ +(y 5)2=3 (x−2)2+ −(y 3)2⇒ +x2 y

y2 x y 4 8 11 0

− − + =

x t

y t

t x

y x x x

= − = + ⎧

⎨ ⎪⎪

⎩⎪⎪ ⇒

= −

= + − = − + ⎧

⎨ ⎪⎪ ⎩

1 4

1

4 1 2 5

2 2 2

( )

⎪⎪⎪

G 2 3 5 3

3 4 1

3 0

2 3

+ − − + + ⎛

⎝ ⎜⎜⎜ ⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟ =

⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟

, ,

|AB| |AC| |CB

= 12+72 = 50 =5 2 = −72+42 = 65

, ( ) ,

| = 82+32 = 73 S = 1AB AC⋅ = = + =

2

1

2 1 7 4 7 1 24 49

5

| | |( , ) ( , )⋅ | | | 33

2 r x

y : = −

= + ⎧ ⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪

3 2 1

λ λ

d X A( , )=d X B( , )⇒ (x+3)2+(y−6)2 = (x−5)2+(y−10)2 ⇒

x2+6x+ +9 y2−12y+36= x2−10x+25+y2−20y+10016x+8y880=02x+ −y 10=0

d P r( , )= ⋅ − + ⋅ −( ) , d P s( , ) ( )

+ = =

⋅ − + ⋅ −

4 3 3 5 6 4 3

3 5

3 3 4 5 8 2 2

3 3 4

3 5 2 2

+ =

cosα = u v⋅ = + = , senα= −cos α = u v

| || |

21 2 10 53

23

530 1

2 11 529 530

1 530

− =

u = −( 3 1, ), v = −( 7 2, ) x y

x y

x

y V

+ = + = ⎧

⎨ ⎪⎪

⎩⎪⎪ ⇒

= = − ⎧ ⎨ ⎪⎪

⎩⎪⎪ ⇒ −

3 2 2 7 3

5

1 ( ,5 1)

F( 12 0, ), F′ −( 12 0, )

x y x y

4 2 1 16 4 1 2 2

2 2

⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟ +

⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟

⎟⎟ = ⇔ + =

sent y cost: cost = x, sent = y

4 2

n = −5 3 m= −2

3 y = −2x

3 5 3

x y

x y

− − =

+ + + =

2 3

3

2 2 3 5 0

x y

= − = − + ⎧

⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪

2 3 3 2

λ λ

u = AB= − = − − −b a ( 1, 1) ( ,2 − = −3) ( 3 2, )

u v⋅ + ⋅v ww u⋅ = −( 14)+ − + = −( 8) 4 18 3w v 2u 0 12 10 4 48

( )

(

)

=( ,− ) (⋅ − , )= −

2u−3v+w =2 3( ,− − −1) 3( 4 2, )+( ,0 − =4) ( ,6 − +2) (12,−6))+( ,0 − =4) (18,−12)

b = − −( 3, 4), | |b = 25 =5, c =( ,9 2), | |c = 85, d=( ,3 3), || |d = 18 =3 2

a=2i −6j =( ,2 −6), | |a = + 22+ −( 6)2 = 40 =2 10

O X

Y

1 1

O B

A X Y

1 1

O X

Y

1 2

c = a2−b2 = − = 16 4 12

(14)

A.

Expresar un vector como combinación lineal de otros vectores dados.

1.

En el cubo de la figura,Mes el punto medio de . Expresa los vectores como combina-ción lineal de los vectores .

2.

El vector es combinación lineal de los

a=OA b, =OByd=OD AF GE FO DM

, , y

BF

a= − −( 2, 11 1, )

B.

Determinar la dependencia o independencia lineal de un conjunto de vectores.

3.

Sabiendo que los vectores son linealmente independientes, justifica que los vectores son linealmente de-pendientes y que los vectores son linealmente independientes.

4.

¿Para qué valores del parámetro k los vectores (1, k, 1), (k, 1, 1) y (1, 1, k) son linealmente dependientes?

uv v, −w y w+u

uv v, −w y wu

u v, y w

C.

Multiplicar escalarmente dos vectores tanto en la forma geométrica como en la analítica.

5.

El lado del hexágono regular de la figura mide . Cal-cula los productos escalares

.

yEB CF

AB AC AB BD BA BC ⋅ , ⋅ , ⋅ 3

D.

Determinar condiciones de ortogonalidad de dos vectores dependientes de un parámetro.

7.

Halla dos vectores ortogonales a =(−1, −2, 4) y a =(1, 1, −2) de módulo .

8.

Se consideran los vectores =(−2k, k, 5) y =(1, 1, −1). Calcula el valor del parámetro k para que los vectores y sean ortogonales.

v

u+2v

v

u

y

x 20

E.

Saber hallar el ángulo de dos vectores y determinar vectores ortogonales a uno dado.

9.

Halla tres vectores unitarios, ortogonales al vector = (−3, 5, 1), de modo que los tres tengan distinta dirección. Comprueba que son lineal-mente dependientes.

10.

Dados los vectores =(−3, 5, 1), =(2, −3, 5) y =(4, 1, 1), cal-cula el ángulo que forman las siguientes parejas de vectores: y ,

y , y , c b c a+b y ca

a

b

a

a

c

b

a

F.

Calcular correctamente productos vectoriales y productos mixtos con unos vectores conocidos.

G.

Aplicar el producto vectorial para determinar una dirección ortogonal al plano vectorial V2

determinado por dos vectores.

14.

Con los vectores =(1, 1, −2) y =(2, −1, 0) se determina un es-pacio vectorial de dimensión 2 (plano vectorial V2

). Calcula un vector que sea base de un espacio vectorial de dimensión 1 (recta vecto-rial V1

) de manera que los espacios V2 y V1

sean ortogonales. Demuestra que el vector hallado es ortogonal a todos los vectores

, (λ, μ ∈R).

15.

Sean . V2 es el espacio

vectorial de base es el espacio vectorial de base { }. Comprueba que todos los vectores de V2

son ortogonales a los de V1 . Demuestra que los espacios vectoriales y

son ortogonales.

w

w

v

u

V1={y=λw}

V2 = x = u+ v { α β}

w { ,u v}.V1

xuv

u = −( 2 2 1, , ), v =( ,1−4 3, ), y w =(10 7 6, , )

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN

4

Evaluación

Vectores en el espacio

G

C F E

B M

A O

D

E

B A

F

D

C

6.

Si y se tienen los vectores calcula: y el coseno del án-gulo que forman a y b .

a b a a⋅ , ⋅ , ⏐ ⏐b

a = +x 2y b, =3xy,

xx =2, xy = −1 y yy =3,

vectores b=( ,2 −3 5, )yc=( , , )4 1k. ¿Cuál es el valor de k?

11.

Dados los vectores , halla: a) b) c) d) e)

12.

Demuestra que para todo .

13.

El producto mixto de los vectores y

=(k, 2, −1) es 2009. ¿Cuál es el valor de k?

z

[ , , ]x y z

x = −( 1 0 3, , ),y = − −( 2, 3 1, ), u v, ∈V3 (u+v)×(uv)= × −u ( 2v)

x× ×(y z)⏐ ⏐(x× ×y) z

x× ×(y z) (x× ×y) z

x= −( 4 3 0, , ),y=( ,1−3 3, ),z=( ,5 − −2, 1)

MA

TERIAL F

O

T

O

COPIABLE

(15)

Soluciones

1.

2.

3.

a) , luego los vectores son linealmente dependientes.

b) Si

. Como son linealmente independientes, se tiene que

, cuya única solución es la trivial, α = 0,

β =0, γ =0; luego los tres vectores pedidos son li-nealmente independientes.

4.

Se anula si k=1 o k= −2. Para estos valores de k, los vectores son linealmente dependientes.

5.

La longitud de la diagonal AC es igual al doble de la apotema, es decir, y la longitud de la diagonal

EB es el doble del lado, .

6.

7.

Se normaliza y se multiplica por el mó-dulo deseado.

=9 2 6⋅ − − + =⋅( 1) 3 27⇒ =+⏐ ⏐b b b = 27=3 3

± ×

× = ± ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟

⎟⎟ = ±

(

)

x y

x y 20 0 2 20

5 20

5 0 4 2

, , , ,

x× =y ( , , )0 2 1

cosα = a b = − = − a b

⋅ ⏐ ⏐⏐ ⏐

5 10 27

30 18

a b⋅ = +(x 2y) (⋅3x− =y) 3(x x⋅ )+5(x y⋅ )−2(yy)=

b b⋅ =(3xy) (⋅ 3xy)=9(x x⋅ )−6(x y⋅ )+(yyy)=

= +2 4⋅(− +1) 4 3⋅ =10

a a⋅ =(x+2y) (⋅ x+2y)=(x x⋅ )+4(x y⋅ )+4(yyy)=

=3 2⋅ +5⋅(− −1) 2 3⋅ = −5 EB CF

⋅ =2 3 2 3⋅ ⋅cos120º= −6 AB BD

⋅ = 3 3⋅ ⋅cos90º=0 BA BC

⋅ = 3⋅ 3⋅ 120 = −3

2 cos º AB AC AB AC

⋅ =⏐ ⏐ ⋅ ⏐ ⏐ ⋅cosα= 3 3⋅ ⋅cos30º==9 2 2 3

AF =AO +OB +BF=−OA +OB +OD==− + +a b d

2 3 2 3

⋅ =

1 1 1 1 1 1

0 3 3 2 0 12 2 0 k

k k

k k k k

= ⇔ − − = ⇔ − −( ) ( + )= α γ

β α γ β

+ = − = − = ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪

0 0 0

(α+γ)u+(β α− )v+(γ β− )w=0 u v, yw

α(uv)+β(vw)+γ(w+u)= ⇒0 1(uv)+1(vw)+1(wu)=0 DM DF FB b d b d

= +1 = + − = −

2

1 2

1 2 ( )

FO =FB+BO = − −d b

GE GF FD DE a b a a b

= + + = + − + =( ) 2 −

x y

k 2

3 5

4 1

2

− ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟+

⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟= −−−

⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎜⎜⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟⎟⎟⇒

+ = − − + = −

+ =

11 1

2 4 2 3 11

5 1

x y x y x ky

⎧⎧ ⎨ ⎪⎪⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪

⇒ = = − = ⎧ ⎨ ⎪⎪⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪

x y k

3 2

7 Basta comprobar que son x y z, ,

10.

8.

9.

Se hallan tres vectores cualesquiera ortogonales al vector y se normalizan. Por ejemplo:

linealmente dependientes:

11.

12.

13.

14.

luego es ortogonal a todos ellos.

15.

Para comprobarlo se toma un vector cualquiera de V2, por ejemplo y se multiplica escalar-mente por otro vector de V1, por ejemplo,

.

Para demostrarlo, se toma el caso general:

( ) ( ) ( · ) ( ) ( )

λ μ α λα μ α λα μ α

u+ v w= u w + v w =

= + ⋅

⋅ ⋅

⋅0 00=0

( ,0 −6 7, ) (⋅−30,−21,−18)= +0 126−126=0

u +2v =( ,0 −6 7, )

(u+ × + = × − × + × − × =v) (u v) (u u) (u v) (v u) (v v)=

a

(u+2v)⋅v= ⇒ − + + + − = ⇒ =0 2k 2 k 2 3 0 k 1

−3w = −( 30,− −21 18, )

w x⋅ =w⋅(λuv)=λ(w u⋅ )+μ(w v⋅ )=λ⋅0+μ⋅0=0

w = × =v u ( ,2 4 3, )

− − −

− = ⇒ − = ⇒ =

1 0 3 2 3 1 2 1

2009 9 13 2009 674 3 k

k k

= −0 (u×v)−(u×v)− = −0 2(u×v)= × −u ( 2v)

x× ×(y z)⏐= 392+522+ −( 91)2= 12506

⏐(x× × =y) z⏐ 62+542+ −( 78)2= 9036 [ , , ]x y z =12

x×(y×z)=(39 52, ,−91) (x×y)× =z ( ,6 54,−78)

cosφ=( − ) ( + ) φ

− + =

c a a b c a a b

⋅ ⏐ ⏐⏐ ⏐

15

65 41 1066 54º ' cosγ = b c = ⇒γ ≈ º '

b c

⋅ ⏐ ⏐⏐ ⏐

10

38 18 67 31 cosβ= a c· = − ⇒ ≈β º '

a c

⏐ ⏐⏐ ⏐

6

35 18 103 50 cosα= a b = − ⇒α ≈ º '

a b

⋅ ⏐ ⏐⏐ ⏐

16

35 38 116 1 5 3 0 1 0 3 0 1 5

15 15 0

− = − + =

z z

⏐ ⏐=

− ⎛

⎝ ⎜⎜⎜ ⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟

0 1 26

5 26 , ,

x x

y y

⏐ ⏐= ⏐ ⏐ ⎛

⎝ ⎜⎜⎜ ⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟ =

5 34

3 34 0

1 10 0

3 10 , , , , ,

⎝⎝ ⎜⎜⎜ ⎜

⎞ ⎠ ⎟⎟⎟ ⎟⎟

x =( , , ),5 3 0 y =( , , ),1 0 3 z =( , ,0 1−5)

u+2v = −( 2k+2,k+2 3, )

(16)

A.

Dividir un segmento en partes iguales.

1.

Determina cuatro puntos, P1, P2, P3 y P4, que dividan al segmento de extremos A(7, −3, 8) y B(−8, 2, −2) en cinco partes iguales.

2.

Si M(3, 5, −1) es el punto medio del segmento ABy B(10, 6, 3), ¿cuál es A?

B.

Hallar las coordenadas del baricentro de un triángulo.

3.

Los vértices de un triángulo son A(1, 2, 3), B(7, 0, −4) y C(−2, 4, −2). Determina: a) Las coordenadas del punto medio, M, del lado AB.

b) Las coordenadas del baricentro, G, del triángulo. c) ¿Qué relación hay entre los vectores CG y GM?

C.

Conocer y saber hallar las distintas ecuaciones de una recta, pasar de unas a otras y determinar con ellas puntos de la recta y su vector director.

4.

Expresa de forma paramétrica, continua e implícita la ecuación de la recta que pasa por el punto A(−2, 3, 1) y tiene la dirección del vec-tor =(1, 1, 2).

5.

Dada la recta de ecuación , determina: a) Sus ecuaciones paramétricas.

b) Las coordenadas de un punto de la recta y de su vector director.

x y z x+ −− − = −y z =

⎧ ⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪

2 7

2 1

u

D.

Saber determinar un plano de distintas formas y saber hallar en cada caso su ecuación.

6.

Calcula la ecuación general del plano que contiene a los puntos

A(0, −1, 5), B(2, 1, −1) y C(1, 2, 1).

7.

Halla la ecuación del plano que contiene a la recta r: =

=z −3 y al punto P(6, 5, −2).

x+ = y

2 5 2

E.

Hallar la ecuación de un plano del que se conoce un punto y la dirección del vector normal.

8.

Los vectores directores de un plano son =(1, −1, 5) y =(0, 2, −3), y A(3, 3, 3) es un punto del mismo. Halla el vector normal del plano, y con él y el punto A, la ecuación general del plano.

9.

Halla la ecuación del plano que corta perpendicularmente a la recta

r: (1 − λ, 2λ, 3 + λ) y pasa por el origen de coordenadas.

v

u

F.

Saber hallar proyecciones de puntos sobre rectas

y de puntos y rectas sobre planos.

10.

Calcula la longitud del segmento AB′ que se obtiene al proyectar el segmento de extremos A(2, −2, 2) y B(−3, 8, −1) sobre el plano

π: x +yz +5 =0.

11.

Halla la proyección del punto P(5, 2, 2) sobre la recta

r: x+2 = .

12.

Determina las ecuaciones paramétricas de la proyección ortogonal del eje X sobre el plano xy −3z −5 =0.

y z 0

3 2

= −

G.

Resolver problemas

de paralelismo, perpendicularidad e intersección de rectas y planos.

13.

Halla la ecuación de la recta paralela a los planos π: 3xy+z= −4,

σ: x +y = 0 y que pasa por el punto A(5, 4, 3). Expresa la ecua-ción en forma continua.

14.

Determina la ecuación de la recta que pasa por P(1, 0, −1) y corta perpendicularmente a la recta s: .

x y z

= − = + = − + ⎧

⎨ ⎪⎪⎪⎪ ⎩ ⎪⎪⎪ ⎪

3 1 2

3

λ λ

λ

H.

Efectuar el estudio de la posición relativa entre dos rectas, entre una recta y un plano, y entre dos o tres planos.

15.

Las rectas de ecuaciones r1: y r2: se cortan en un punto P. Halla las coordenadas de Py la ecuación del plano que contiene a las dos rectas.

16.

Se considera la recta r: y el plano π: x+7 −z=n. Estudia su posición relativa según los valores de los parámetros my

n, es decir:

a) ¿Para qué valores de m se cortan?

b) ¿Para qué valores de m y n está la recta contenida en el plano? c) ¿Para qué valores de m y n son paralelos?

d) ¿Para qué valores de m y n se cortan en el punto P(1, 1, 4)?

x my z x++ − = −y + =z

⎧ ⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪

1 2

y z x z

− = − − = ⎧

⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪

2 1 2 1 x y z

x y z

− − = − − + − = ⎧

⎨ ⎪⎪ ⎩⎪⎪

4

2 3

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN

5

Evaluación

Planos y rectas en el espacio

MA

TERIAL F

O

T

O

COPIABLE

Referencias

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