Les vencimos

1º Bachillerato Matemáticas I · Ciencias y Tecnología

Lección 21 · Matemáticas I

Problemas con coordenadas: medio, distancia y alineación

Saber del curso (Decreto 40/2022, BOCyL): resolución de problemas relativos a objetos geométricos del plano representados con coordenadas cartesianas.

Objetivos

Explicación

Punto medio y distancia

El punto medio de (x1, y1) y (x2, y2) es ((x1 + x2)/2, (y1 + y2)/2).

La distancia es √((x2 − x1)2 + (y2 − y1)2).

M será el punto medio. Se promedia cada coordenada; no se suman y se dejan sin dividir.

Alineación

Tres puntos A, B y C están alineados cuando el vector AB y el vector AC son proporcionales. Con coordenadas, el determinante

(xB − xA)(yC − yA) − (xC − xA)(yB − yA)

vale 0. Si no vale 0, no están en la misma recta.

Distancia de un punto a una recta

Si la recta es ax + by + c = 0 y el punto es (x0, y0),

distancia = |ax0 + by0 + c| / √(a2 + b2).

Las barras | | son valor absoluto: la distancia no sale negativa. El denominador es el módulo del vector (a, b), normal a la recta.

Ejemplo 1 · Medio, distancia y alineación

A(1, 2), B(4, 6) y C(7, 10).

  1. Medio de A y B: ((1 + 4)/2, (2 + 6)/2) = (5/2, 4).
  2. Distancia AB: √((3)2 + (4)2) = √(9 + 16) = √25 = 5.
  3. Alineación de A, B y C: (4 − 1)(10 − 2) − (7 − 1)(6 − 2) = 3·8 − 6·4 = 24 − 24 = 0. Están alineados.

D(4, 2) no lo está con A y B: (4 − 1)(2 − 2) − (4 − 1)(6 − 2) = 3·0 − 3·4 = −12, que no es 0.

Ejemplo 2 · Distancia del punto (0, 4) a la recta

La recta de A y B, en forma general: de y = (4/3)x + 2/3 se llega a 3y = 4x + 2, o sea 4x − 3y + 2 = 0. Comprueba A: 4·1 − 3·2 + 2 = 4 − 6 + 2 = 0. Y B: 4·4 − 3·6 + 2 = 16 − 18 + 2 = 0.

Distancia de (0, 4) a esa recta:

|4·0 − 3·4 + 2| / √(16 + 9) = |−12 + 2| / √25 = 10/5 = 2.

El pie de la perpendicular es (8/5, 14/5). Está en la recta: 4·(8/5) − 3·(14/5) + 2 = (32 − 42 + 10)/5 = 0/5 = 0. Y la distancia del punto al pie es √((8/5)2 + (−6/5)2) = √(64/25 + 36/25) = √(100/25) = √4 = 2. Coincide.

Error típico

El punto medio de (1, 2) y (4, 6) no es (5, 8). Eso es la suma sin dividir entre 2. El medio es (5/2, 4).

En la distancia a la recta, dividir entre a + b = 4 + (−3) = 1, o entre 4 + 3 = 7, en vez de entre √(16 + 9) = 5. Con el 5 sale 2; con un 7 saldría 10/7, que no es la longitud del segmento perpendicular.

Figura

A, B y C alineados, el medio M(5/2, 4), y el segmento perpendicular desde (0, 4) hasta el pie, de longitud 2.

Puntos alineados y distancia 2 a la recta La recta pasa por (1, 2), (2,5, 4), (4, 6) y (7, 10). Desde (0, 4) baja una perpendicular de longitud 2 hasta (1,6, 2,8). A B C M (0, 4) 2
Práctica · ¿alineado? ¿a qué distancia?

A(1, 2) y B(4, 6) están fijos. Mueve C y verás si el determinante es 0 y a qué distancia está C de la recta 4x − 3y + 2 = 0.

Medio de A y B: (5/2, 4). Distancia 5. C(7, 10) da determinante 0. De (0, 4) a la recta hay distancia 2.

Se guarda solo en este navegador (bach1-mates-i-L21).

Por qué funciona

Por qué: el determinante cero es la proporcionalidad

AB = (3, 4) y AC = (6, 8) = 2·(3, 4). Por eso 3·8 − 6·4 = 0. Con D(4, 2) el vector AD = (3, 0) no es múltiplo de (3, 4), y el determinante sale −12.

Por qué: el denominador es 5

El vector normal (4, −3) mide √(16 + 9) = 5, el mismo 5 de la distancia AB, porque (3, 4) y (4, −3) son perpendiculares y del mismo módulo: 3·4 + 4·(−3) = 12 − 12 = 0.

Por qué: el pie confirma el 2

Si el pie (8/5, 14/5) está en la recta y dista 2 de (0, 4), la fórmula no puede estar dando otro número. Las dos cuentas —la del valor absoluto y la del segmento— cierran en 2.

Resolución

Escribe el razonamiento completo. Si necesitas un boceto, dibújalo en el lienzo de esta misma página.

Cierre

Medio (5/2, 4), distancia 5, A-B-C alineados porque el determinante es 0, y distancia 2 del punto (0, 4) a la recta 4x − 3y + 2 = 0, confirmada en el pie.

Reto

El punto (4, 2)

Calcula la distancia de D(4, 2) a la recta 4x − 3y + 2 = 0 y el determinante de alineación con A y B. Uno de los dos resultados ya está en la lección; el otro lo haces tú y debe salirte un racional sencillo.

reto_id: bach1-mates-i-L21