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Sean A=(1,2,−2) y B=(3,−2,−2). Hallar todos los planos que contienen a A y a B y que cortan al eje z en un punto C tal que el triángulo ABC es rectángulo en C.
Ver solución (sin revisar)
Paso 1: el punto C. Está en el eje z, así que C=(0,0,c). El triángulo es rectángulo en C si CA⋅CB=0:
(1,2,−2−c)⋅(3,−2,−2−c)=3−4+(2+c)2=0⇒(c+2)2=1.
Entonces c=−1 o c=−3: hay dos puntos posibles, C1=(0,0,−1) y C2=(0,0,−3).
Paso 2: el plano por A, B y cada C. Usamos AB=(2,−4,0).
Con C1: AC1=(−1,−2,1) y (2,−4,0)×(−1,−2,1)=(−4,−2,−8), paralelo a (2,1,4). Plano 2x+y+4z=d con C1: d=−4.
Con C2: AC2=(−1,−2,−1) y (2,−4,0)×(−1,−2,−1)=(4,2,−8), paralelo a (2,1,−4). Plano 2x+y−4z=d con C2: d=12.
Verificación.
2x+y+4z=−4: A da 2+2−8=−4, B da 6−2−8=−4, C1 da −4.
2x+y−4z=12: A da 2+2+8=12, B da 6−2+8=12, C2 da 12.
En los dos el coeficiente de z no es cero, así que cortan al eje z en un único punto (que es el C correspondiente).
Respuesta: los planos son 2x+y+4z=−4 y 2x+y−4z=12.
Sean A=1k110−311−1 y B=42100k21−1. Hallar todos los valores de k∈R para los cuales el sistema Ax=0 tiene una única solución y el sistema Ax=Bx tiene infinitas soluciones.
Ver solución (sin revisar)
Condición 1:Ax=0 tiene solución única si y solo si detA=0.
Sean S={x∈R4∣x1+ax2−2x3+x4=0} y T=⟨(2,3,−1,2),(1,−2,2,−1)⟩. Hallar, si es posible, a∈R y un subespacio W de R4 tales que (S∩W)⊕T=S y S+W=R4.
Ver solución (sin revisar)
Paso 1: el valor de a. Si (S∩W)⊕T=S, entonces T⊆S. Reemplazamos los generadores de T en la ecuación de S:
(2,3,−1,2): 2+3a+2+2=0⇒a=−2.
(1,−2,2,−1): 1−2a−4−1=0⇒a=−2.
Coinciden, así que a=−2 (con otro valor es imposible) y S={x1−2x2−2x3+x4=0}, de dimensión 3.
Paso 2: qué tiene que cumplir W. Como dimS=3 y dimT=2, necesitamos que S∩W tenga dimensión 1, generado por un vector de S que no esté en T. Y para que S+W=R4, W tiene que tener algún vector fuera de S.
Paso 3: proponer W. Tomamos s=(2,1,0,0)∈S (pues 2−2=0) y e=(1,0,0,0)∈/S:
W=⟨(2,1,0,0),(1,0,0,0)⟩.
Verificación.
S∩W: un vector de W es α(2,1,0,0)+β(1,0,0,0)=(2α+β,α,0,0); está en S si 2α+β−2α=β=0. Entonces S∩W=⟨(2,1,0,0)⟩.
(2,1,0,0)∈/T: si α(2,3,−1,2)+β(1,−2,2,−1) tuviera tercera y cuarta coordenada nulas, −α+2β=0 y 2α−β=0 dan α=β=0. Entonces la suma ⟨(2,1,0,0)⟩+T es directa, tiene dimensión 3 y está dentro de S, así que es S.
S+W contiene a S (dimensión 3) y a (1,0,0,0)∈/S, así que tiene dimensión 4: es R4.
Respuesta:a=−2 y, por ejemplo, W=⟨(2,1,0,0),(1,0,0,0)⟩ (hay otras respuestas válidas).
Sean B={(1,1,1);(0,2,1);v} base de R3, w=(4,4,3) y z=(3,5,0). Sabiendo que las coordenadas de w en la base B son (w)B=(3,1,−1), hallar v y las coordenadas de z en la base B.