geometria espacio. problemas pau

110
Geometr Geometría Ana OpenMaths.com 1. ría alítica del Espacio. PAU .1.3.6 Ver 01:03 U 3/02/2010

Upload: miguel-perez

Post on 12-Mar-2016

247 views

Category:

Documents


6 download

DESCRIPTION

Problemas de vectores y Geometría del espacio propuestos en la PAU de Galicia. Están sin ordenar y con soluciones. Sus autores mis amigos Ana Fraga Vila y Sergio

TRANSCRIPT

Page 1: Geometria Espacio. Problemas PAU

GeometríaGeometría Analítica del Espacio. P

OpenMaths.com 1.1.3.6

Geometría

Geometría Analítica del Espacio. PAU

1.1.3.6 Ver 01:03/02/2010

AU

Ver 01:03/02/2010

Page 2: Geometria Espacio. Problemas PAU
Page 3: Geometria Espacio. Problemas PAU

NOTA

La clasificación decimal de todos los temas de este manual tienen implícito el comienzo 1.1.3.6 correspondiente a

1 SCIENCE

1.1 MATHEMATICS

1.1.3 GEOMETRY

1.1.3.6 GEOMETRÍA ANALÍTICA DEL ESPACIO

COPYRIGHT

Este material así como los applets, powerpoints, videos y archivos de sonidel asociados, puede ser distribuidel bajo los términos y condiciones definidos en Open Publication License versión 1.0 o posterior (La versión más reciente está disponible en http://www.opencontent.org/openpub/).

El contenidel está sujeto a constantes cambios sin previo aviso. Su fin es didáctico y solo pretende la universalización de la cultura. Está escrito en base a la colaboración de las miles de personas que componen nuestra comunidad OpenUepc. Se ha exigidel a los autores que referencien todas las fuentes utilizadas y figuran al final del texto. Cualquier distribución del mismo debe mencionar a OpenUepc como fuente.

Miguel Pérez Fontenla [email protected]

INDICE AUTORES

Iniciadel por: Miguel Pérez Fontenla

22/11/2009

Page 4: Geometria Espacio. Problemas PAU
Page 5: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 1

TABLA DE CONTENIDO

Page 6: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 2

Code Index Sequencial

Code decimal 1.1.3.6

Language Spanish

Name

Creation date 03/02/2010

Author Nicolas Bourbaki

Create by Ana Fraga Vila

Proposal in PAU Galicia,

Solution time 0:10:00

Dificultad (0-10) 5

Level (0-10) 6

Dadel el punto P=(2, 0, −1) y el plano α de ecuación: 3x + y − z − 1 = 0. Calcular:

1. Las ecuaciones paramétricas del plano β, paralelo a α y que contiene a P. 2. El punto Q simétrico a P, respecto el plano α.

Solución

Por ser paralelos los planos α y β, un vector característico del plano β es el vector (3, 1, −1) y su ecuación es:

0)1)(1()0(1)2(3 =+−+−+− zyx ⇔ 073 =−−+ zyx Haciendo el x = λ, y = µ, obtenemos las ecuaciones paramétricas del plano β.

−µ+λ=

µ=

λ=

73z

y

x

B. Para hallar el punto Q simétrico a P, respecto al plano α, realizaremos el siguiente proceso: Recta r perpendicular a α, que contiene a P. Punto M, intersección del plano α y la recta r. Cálculo de las coordenadas de Q, teniendo en cuenta que M es el punto medio del segmento PQ. Un vector de dirección de r es el vector normal n

(3, 1, −1) del plano α, por lo tanto

las ecuaciones paramétricas de r son:

r •

P

M

Q

α

Page 7: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 3

λ−−=

λ=

λ+=

1

32

z

y

x

Sustituyendo en la ecuación del plano se obtiene el valor de λ que dá el punto de intersección M. 3(2 + 3λ) + λ − (−1 − λ) − 1 = 0 ⇒ 6 + 9λ + λ + 1 + λ − 1 = 0 ⇒ 11λ + 6 = 0 ⇒

⇒ λ = 11

6−

Las coordenadas del punto M son:

−−−−

−+11

61,

11

6,

11

632 =

−−11

5,,11

6,

11

4

Si Q ),,,( 321 qqq

+−++=

−−

2

1,

2

0,

2

2

11

5,,11

6,

11

4 321 qqq

2

2

11

4 1q+= ⇒ 8 = 22 + 11 1q ⇒

11

141 −=q

−2

0

11

6 2q+= ⇒ −12 = 11 2q ⇒

11

122 −=q

−2

1

11

5 3q+−= ⇒ −10 = −11 + 11 3q ⇒

11

13 =q

El punto Q, simétrico a P, respecto ó plano α es: Q

−−11

1,

11

12,

11

14

Page 8: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 4

Code Index Sequencial

Code decimal 1.1.3.6

Language Spanish

Name

Creation date 03/02/2010

Author Nicolas Bourbaki

Create by Ana Fraga Vila

Proposal in PAU Galicia,

Solution time 0:10:00

Dificultad (0-10) 5

Level (0-10) 6

Determinar ell valor de λλλλ para que sean coplanarias as rectas r y s de ecuaciones:

====

λλλλ−−−−====

−−−−z

yxr

23

1:

αααα++++====αααα====αααα−−−−====

22

1:zyx

s

Neste caso, calcular o punto de corte de ámbalas dúas rectas y a ecuación xeral del plano que as contiene.

Unha determinación linear da recta r es r(A, )u, sendel )0,,1( λA y )1 ,2 ,3(u

Unha determinación linear da recta s es s(B, )v, sendel )2,0,1( B y )2 ,1 ,1(−v

As rectas r y s son coplanarias se rango 3),,( <vuAB

AB = (1 − 1, 0 − λ, 2 − 0) = (0, −λ, 2)

rango 3),,( <vuAB ⇒ rango

λ−

211

123

20

< 3 ⇒

211

123

20

λ−

= 0

Solución

B

A

s r π

vu

Page 9: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 5

211

123

20

λ−

= 10 + 7λ

10 + 7λ = 0 ⇒ λ = 7

10−

As rectas r y s son coplanarias se λ = 7

10−

Neste caso a ecuación da recta r es z

yx

=+

=−

27

10

3

1

Para hallar o punto de intersección de r y s, consideraremos un punto xenérico da recta s: (x, y, z) = (1 − α, α, 2 + 2α) y substituímos x, y, z, en la ecuación da recta r:

α+=+α

=−α−

2227

10

3

11 ⇒ α+=

+α=

α−22

14

107

3 ⇒ α+=

α−22

3 ⇒ α =

−7

6

Substituímos este valor nas ecuaciones paramétricas de s y obtenemos o punto de corte de ámbalas dúas rectas:

−+−

−−7

622,

7

6,

7

61 =

−7

2,

7

6,

7

13

Unha determinación del plano π que contiene as rectas r y s es π(B, ), vu

A ecuación xeral del plano pedidel es:

0

211

123

21

=

−− zyx

7

6−=α

Page 10: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 6

desenvolvendel este determinante polos elementos da primeira fila, resulta:

0)2(11

23

21

13)1(

21

12=−

−+

−−− zyx

0)2(57)1(3 =−+−− zyx

0105733 =−+−− zyx

013573 =−+− zyx

Dada a recta r, determinada polos puntos A=(−−−−2, 1, 3) y B=(−−−−1, 0 , 2). Calcular os puntos de r tales que su distancia ó punto C=(−−−−2, 3, 0) es de 4 unidades. Calcular a distancia del punto C á recta r.

Unha determinación da recta r es r(A, ),AB sendel AB = (−1 − (−2), 0 − 1, 2 − 3) =

(1, −1, −1)

As ecuaciones paramétricas da recta r son:

λ−=

λ−=

λ+−=

3

1

2

z

y

x

Un punto xenérico de r es P(−2 + λ, 1 − λ, 3 − λ)

A distancia de C(−2, 3, 0) a un punto calquera de r vén dadel por:

Dist (C, P) = =||CP 222 )3()31())2(2( λ−+−λ−+−−λ+− =

222 )3()2( λ−+−λ−+λ =

Solución

3

Page 11: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 7

= 222 6944 λ+λ−++λ+λ+λ = 1323 2 +λ−λ

Os puntos de r que distan 4 unidades de C verifican

1323 2 +λ−λ = 4 ⇒ 3λ2 − 2λ + 13 = 16 ⇒ 0323 2 =−λ−λ ⇒

⇒ ;3

101+=λ ;

3

101−=λ

Polo tanto, os puntos de r que distan 4 unidades de C son:

Para ,3

101+=λ

−−+−=

+−

+−

++−

3

108,

3

102,

3

105

3

1013,

3

1011,

3

1012

Para ,3

101−=λ

++−−=

−−

−−

−+−

3

108,

3

102,

3

105

3

1013,

3

1011,

3

1012

A distancia del punto C á recta r(A, )AB vén dadel por: dist (C, r) = ||

||

AB

ACAB ×

AC = (−2 − (−2), 3 − 1, 0 − 3) = (0, 2, −3)

|| ACAB× =

−−

20

11,

03

11,32

11= (5, 3, 2)

A B

C

d

r

Page 12: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 8

dist (C, r) = 222

222

)1()1(1

235

−+−+

++ =

3

38 =

338

u.

Dadas as rectas r y s de ecuaciones:

−−−−====

−−−−====

−−−−1

3

1

2

1: z

yxr

−−−−

====−−−−

====−−−−2

1

3

25:

zyxs

Estudiar a posición relativa de las dúas rectas

Hallar o plano paralelo ás dúas rectas y que equidista delas.

Unha determinación linear da recta r es r(A, )u, sendel A=(1, 1, 1) y ).1,3,2(=u

Unha determinación linear da recta s es s(B, )v, sendel B=(5, 2, 1) y ).2,3,1(=v

As rectas r y s son coplanarias se rango ( ,AB u,v) < 3 y crúzanse se rango ( ,AB u

,v)

=3.

Neste caso AB = (5 − 1, 2 − 1, 1 − 1) = (4, 1, 0).

Solución

4

A u

B

v

r s π

Page 13: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 9

rango ( ,AB u,v) = rango

231

132

014

= 3, pois

231

132

014

= 9 ≠ 0.

As rectas r y s non son coplanarias, es dicir, crúzanse.

Un vector normal del plano paralelo a ambas rectas es perpendicular ós vectores de dirección de ditas rectas, por lo tanto, terá a mesma dirección que o vector .vu

×

vu

× =

31

32,

12

21,

23

13 = (3, −3, 3).

Daquela un vector normal ó plano pedidel es (3, −3, 3) ou tamén n=(1, −1, 1).

A ecuación de dito plano es da siguiente forma:

π: x − y + z + D = 0

Para determinar D terase en cuenta que dist (A, π) = dist (B, π)

1)1(1

11122 +−+

++− D =

1)1(1

12522 +−+

++− D ⇒

3

4

3

1 DD +=

+ ⇒

−−=

+

+=

+

3

4

3

13

4

3

1

DD

DD

B

s

r

A π u

n

Page 14: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 10

Desta última igualdade dedúcese que: 1 + D = −4 − D ⇒ 2

5−=D

Polo tanto a ecuación del plano paralelo ás dúas rectas y que equidista delas es:

x − y + z − 25 = 0, ou ben, 2x − 2y + 2z − 5 = 0

Dados os planos ππππ: 4x + my + mz = 6 y ττττ: mx + y + z + 3 = 0 estudia su posición relativa segundel os valores de m. ¿Para que valor de m son ππππ y ττττ perpendiculares entre si?

Consideramos o sistema formadel polas ecuaciones dos planos π y τ.

=+++

=++

03

64

zymx

mzmyx ⇔

−=++

=++

3

64

zymx

mzmyx

As matrices del sistema son:

A =

11

4

m

mm A* =

− 3

6

11

4

m

mm

rango (A) = rango

11

4

m

mm = rango

1

4

m

m

1

4

m

m = 4 − m2; 4 − m2 = 0 ⇒ m = − 2; m = 2.

Solución

5

Page 15: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 11

Se m ≠ − 2; m ≠ 2 rango (A) = rango (A*) = 2. Os dous planos córtanse nunha recta.

Se m = −2

A =

−−

112

224 rango (A) = 1

A* =

−−

−−

3

6

112

224 rango (A*) = 1, por seren as dúas filas proporcionais.

Os dous planos son coincidentes.

Se m = 2

A =

112

224 rango (A) = 1

A* =

− 3

6

112

224 rango (A*) = 2, pois

31

62

− = −12 ≠ 0

Os dous planos son paralelos.

Os planos π y τ son perpendiculares se os seus vectores característicos son ortogonais.

Os vectores característicos dos planos π y τ son n=(4, m, m) y n′

=(m, 1, 1),

respectivamente.

π ⊥ τ ⇔ n ⊥ n′ ⇒ n

· n′ = 0 ⇒ (4, m, m) · (m, 1 ,1) = 0 ⇒ 4m + m + m = 0

⇒ 6m = 0 ⇒ m = 0

Page 16: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 12

Os planos son perpendiculares se m = 0.

Dados os puntos A=(3, 0, 0), B=(0, 0, 0), C=(0, 2, 0) y D=(1, 1, 2), determina o ángulo formadel por lo plano que pasa polos puntos A, B y C y a recta que pasa por C y D.

Un vector normal ou característico del plano π que pasa polos puntos A, B y C es o

vector BCBAn ×=

),0,0,3( =BA )0,2,0( =BC

),6,0,0( =× BCBA

Un vector de dirección da recta r que pasa polos puntos C y D es 2) ,1 ,1( −==CDv

Polo tanto:

Solución

6

A B

C

π

n

π

r n

v α

Page 17: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 13

sen = sen α = vn

vnvn

·|) ,( cos| = =

222 2)1(136

2·6)1(·01·0

+−+

+−+ =

6

2

Daquela, α = arc sen 6

2; α = 54º 44′ 8″

Considerar os puntos A=(1, 1, 0) y B=(0, 1, 2). Determinar os puntos C sobre a recta

(x, y, z) = (0, 1, 1) + t(1, 0, 1) situados a distancia 22 da recta que pasa por A y B.

A distancia de C á recta que pasa polos puntos A y B vén dada por:

| |

| |

AB

ACABd

×=

Por ser C un punto da recta r: (x, y, z) = (0, 1, 1) + t(1, 0, 1), as súas coordenadas son da forma C=(t, 1, 1 + t).

AB = (0 − 1, 1 − 1, 2 − 0) = (−1, 0, 2)

Solución

7

A B

C

d

),( πr

Page 18: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 14

AC = (t − 1, 1 − 1, 1 + t − 0) = (t − 1, 0, 1 + t)

AB × AC = )0 ,13 ,0(01

01 ,

11

12 ,

10

20−=

−+

+t

tttt

5

13

20)1(

0)13(0222

222 −=

++−

+−+=

ttd

Os puntos da recta r que distan 22 da recta que pasa por A y B verifican:

225

13=

−t ⇒

−=−

=−

225

13

225

13

t

t

⇒ 10213

10213

−=−

=−

t

t ⇒

3

1021

3

1021

−=

+=

t

t

Os puntos pedidos son:

Se ,31021+

=t

++=

++

+=

3

1024 ,1 ,

3

1021

3

10211 ,1 ,

3

10211C

Se ,31021−

=t

−−=

−+

−=

3

1024 ,1 ,

3

1021

3

10211 ,1 ,

3

10212C

Comprobar que o punto P=(1, 1, −−−−1) pertence á recta r ≡≡≡≡ y non está no plano ππππ ≡≡≡≡ x −−−− 2y + 3z = 1.

Determinar o outro punto de r a igual distancia de ππππ que P.

8

−−−−====

====++++

1

32

z

yx

Page 19: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 15

Vexamos se as coordenadas del punto P verifican ou non as ecuaciones da recta y a ecuación del plano.

−=−

=+

11

31 1 · 2;

− 2 · 1 + 3 (−1) = − 4 ≠ 1

Co que se comproba que P pertence á recta r y non está no plano π.

A distancia de P ó plano π es:

14

5

14

5

3)2(1

1)1(3121),(

222=

−=

+−+

−−+⋅−=πPd

Escribimos as ecuaciones paramétricas da recta r:

−=

−=≡

1

23

z

xyr , se x = λ

−=

λ−=

λ=

1

23

z

y

x

Un punto xenérico da recta r es: C=(λ, 3 − 2λ, −1)

A distancia de C a π es:

14

105

14

1346

14

1)1(3)23(2),(

−λ=

−−λ+−λ=

−−+λ−−λ=πCd

Achemos os valores de λ, tales que:

Solución

Page 20: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 16

14

5

14

105=

−λ ⇒

−=−λ

=−λ

14

5

14

10514

5

14

105

−=−λ

=−λ

5105

5105 ⇒

1

3

Se λ = 3 obtenemos o punto (3, 3 − 2 · 3, −1) = (3, −3, −1) que es o punto pedido

Se λ = 1 obtenemos o punto (1, 3 − 2 · 1, −1) = (1, 1, −1) que es o punto dadel P.

Calcular o valor del parámetro k para que o triángulo de vértices A = (1, −−−−5, k), B = (3, k, −−−−1) y C = (k, −−−−5−−−−k, 2) sexa rectángulo en A. Calcular su área.

Para que o triángulo sexa rectángulo en A, os vectores AB e AC teñen que ser ortogonais.

)1,5,2()1),5(,13( kkkkAB −−+=−−−−−=

)2,,1()2),5(5,1( kkkkkkAC −−−=−−−−−−=

Solución

9

A

C

B

Page 21: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 17

AB ⊥ AC ⇔ AB · AC = 0 ⇒ 0)2,,1(·)1,5,2( =−−−−−+ kkkkk ⇒

⇒ 2(k – 1) + (k + 5)(− k) + (−1 − k)(2 − k) = 0 ⇒ 2k – 2 − k2 − 5 k + k2 − k − 2 =

0 ⇒

⇒ −4k − 4 = 0 ⇒ k = −1

O triángulo es rectángulo en A se k = −1

Se k = −1 as coordenadas dos vectores AB y AC son: )0,4,2(=AB y

)3,1,2(−=AC

A área del triángulo vén dada por: 2

| · ||)(Área

AC|ABABC =

20042 222 =++=AB ; 1431)2( 222 =++−=AC

702

702

2

280

2

14 · 20)(Área ====ABC u2

Comprobar que os puntos (1, −−−−1, 2), (2, 2, −−−−3) y (1, 1, 0) non están aliñados. Determinar a distancia da orixe de coordenadas ó plano que pasa por estes tres puntos.

Solución

10

A

B C

Page 22: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 18

Os puntos A=(1, −1, 2), B=(2, 2, −3) y C=(1, 1, 0) non están aliñados se os vectores

AB y AC teñen distinta dirección.

)5,3,1()23),1(2,12( −=−−−−−=AB , )2,2,0()20),1(1,11( −=−−−−=AC

Os vectores AB y AC son linearmente independentes, y por lo tanto, teñen distinta dirección, pois:

rango AB( , )AC = rango

220

531 = 2, xa que o menor 02

20

31≠=

Deste xeito queda probadel que os puntos A, B y C non están aliñados.

Para determinar o plano π que contiene ós puntos A, B y C, tomamos un punto

calquera deles, por exemplo, A, y os vectores AB y AC , es dicir, π (A, AB , AC )

A ecuación xeral del plano es:

0

220

531

211

=

−+− zyx

desenvolvendel este determinante polos elementos da primeira fila, resulta:

0)2(20

31)1(

20

51)1(

22

53=−++

−−−

−zyx

0)2(2)1)(2()1(4 =−++−−− zyx

06224 =−++ zyx

032 =−++ zyx

A distancia da orixe a este plano vén dada por:

Page 23: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 19

d(O, π) = 222 112

3

++

−=

6

3− =

6

3 u

Considerar o punto P ≡≡≡≡ (4, 2, −−−−8) y maila recta l ≡≡≡≡ (1, 5, 1) + λλλλ · (4, 1, −−−−1), λλλλ ∈∈∈∈ R.

a) Determinar a distancia del punto P á recta l mediante o siguiente procedemento:

- Tomar un punto Q, en l, de xeito que o vector QP forme un ángulo αααα co vector di- rector da recta, .v

- Observar que a distancia de P a Q varía segundel variamos αααα, sendel a máis curta candel o ángulo es recto.

- Escribe a condición de ortogonalidade para os vectores QP y v para

determinar o punto Q, y calcula a distancia pedida como ó módulo del vector .QP

b) Utilizar o métodel presentadel en a) para determinar a distancia entre as rectas:

r ≡≡≡≡ (9, −−−−1, 0) + ρρρρ · (−−−−4, 1, 1), ρρρρ ∈∈∈∈ R y s ≡≡≡≡ (−−−−1, 0, 13) + σσσσ · (2, 1, −−−−2), σσσσ ∈∈∈∈ R.

a) Para calcular a distancia entre P y a recta l, calculamos a distancia de P a Q, sendel Q o pé da perpendicular trazada desde P á recta l.

Por ser Q un punto da recta l, as súas coordenadas son da forma Q = (1+ 4λ, 5 + λ , 1 − λ), con λ ∈ R.

Solución

11

α

P

Q l

Page 24: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 20

O vectorQP es: )9,3,43( λ+−λ−−λ−=QP

Calculemos as coordenadas del punto Q coa condición de que o vector QP sexa perpendicular ó vector director, v

, da recta l.

vQP

⊥ ⇔ 0 · =vQP

0 · =vQP

⇔ 0)1 1, (4, · )9,3,43( =−λ+−λ−−λ− ⇔

0931612 =λ−+λ−−λ− ⇒

⇒ 01818 =λ− ⇒ 1=λ

Se 1=λ , obtenemos Q = (5, 6, 0) y )8,4,1( −−−=QP .

Daquela, dist(P, l) = 981)8()4()1(|| 222 ==−+−+−=QP u.

b) Para calcular a distancia entre as rectas r y s, calculamos a distancia entre os puntos P y P′ que son os puntos de corte de las rectas r y s coa perpendicular común.

Por ser P un punto da recta r, as súas coordenadas son da forma:

(9 − 4ρ, −1 + ρ , ρ)

Por ser P′ un punto da recta s, as súas coordenadas son da forma:

(−1+ 2σ, σ , 13 − 2σ)

O vector )213,1,2410( σ+ρ+−σ−ρ+−σ−ρ−=′PP es perpendicular ó vector director da recta r, ),1,1,4(−=u

e ó vector director da recta s, ),2,1,2( −=v

por

lo tanto:

0)2 1, ,2( · )213,1,2410( ·

01) 1, ,4( · )213,1,2410( ·

=−σ+ρ+−σ−ρ+−σ−ρ−=′

=−σ+ρ+−σ−ρ+−σ−ρ−=′

vPP

uPP

P

P′

r

s

Page 25: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 21

⇒ 0422614820

0213181640

=σ−ρ−+σ−ρ+−σ−ρ−

=σ+ρ+−σ−ρ+−σ+ρ+− ⇒

09945

091854

=σ−ρ−

=σ+ρ+− ⇒

⇒ 5

62

−=σ−ρ−

=σ+ρ ⇒

4

1

Para estes valores obtenemos )4,4,2( −−−=′PP

En consecuencia dist (r, s) = dist ),( PP′ = || PP′ =

636)4()4()2( 222 ==−+−+− u

Considerar o prisma (non recto) de base triangular determinadel polos vectores

0) 0, ,3(====OA , 0) 4, ,0(====OC y 4) 2, ,0(====OD [ver figura]. Completalo a un prisma de base rectangular OABC y tapadeira DEFG.

a) Determinar as coordenadas dos puntos B, E, F y G. Debuxar a figura resultante.

b) Determinar as coordenadas del punto medio M, do

segmento ,DF y calcular a área del triángulo que

este punto determina con A y mais C.

c) Determinar un punto P no segmento EG que con A

y C forme un triángulo isóscele. ¿Que relación exis-

te entre su área y a del triángulo del apartadel b)?

a)

Solución

12

x

O

A

C

E

D G

y

z

0

A

C

E

D G

y

z

x

B

F

M

Page 26: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 22

0), 4, (3,0) 4, (0,0) 0, 3,( =+=+= OCOAOB B = (3, 4, 0)

4), 2, (3,4) 2, (0,0) 0, 3,( =+=+= ODOAOE y = (3, 2, 4)

4), 6, (3,4) 2, (0,0) 4, 3,( =+=+= ODOBOF F = (3, 6, 4)

4), 6, (0,4) 2, (0,0) 4, ,0( =+=+= ODOCOG G = (0, 6, 4)

b)

=

+++= 4 ,4 ,

2

3

2

44 ,

2

62 ,

2

30M

,4 4, ,2

304 ,04 ,3

2

3

−=

−−−=AM ( ) 0) 4, ,3(00 ,04 ,30 −=−−−=AC

)6 ,12 ,16(43

42/3 ,

30

2/34 ,

04

44−−=

−=× ACAM

1094362

16)12()16(

2

1)( Área 222 ==+−+−=AMC u2.

c) Unha determinación da recta que pasa por y e G, es ) ,( EGEr sendel

)0,4,3()44,26,30( −=−−−=EG

por lo tanto, )0,4,3()4,2,3(),,( : −λ+=zyxr

O punto P pedidel pertence á recta r, daquela as súas coordenadas son da forma:

)4,42,33( λ+λ−

Por outra parte, para que con A y C forme un triángulo isóscele, ten que verificarse que:

||2

1)( Área ACAMAMC ×=

Page 27: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 23

) ,() ,( PCdPAd = ⇔ |||| CPAP =

),4,42,3( λ+λ−=AP )4,42,33( λ+−λ−=CP

|||| CPAP = ⇔ 222222 4)42()33(4)42()3( +λ+−+λ−=+λ++λ− ⇒

⇒ 1616164918916161649 2222 +λ+λ−+λ+λ−=+λ+λ++λ ⇒

⇒ 9161816 =λ+λ+λ ⇒ 50λ = 9 ⇒ 50

9=λ

O punto pedidel es: P es

=

+− 4,50

136,

50

1234,

50

942,

50

933

Todos os triángulos de base AC y que teñen o outro vértice sobre a recta que pasa por y e G teñen a mesma área, pois a altura es a mesma en todos eles, por ser paralelos AC y EG.

En consecuencia a área del triángulo ADC es igual á área del apartadel b) pois os puntos M y P son puntos del segmento EG.

NOTA: Ademais del punto P, existen outros dous puntos P1 y P2 no segmento EG que con A y C determinan un triángulo isóscele. Para achalos basta con impoñer as condicións:

|||| 1 ACAP = y |||| 2 CACP =

Os puntos P = (−−−−1, 3, 4) y Q = (5, 3, −−−−2) son simétricos res-

pecto dun plano. Determinar a ecuación deste plano.

[Dous puntos son simétricos respecto dun plano se o segmento

que determinan corta perpendicularmente ó plano nun punto

13 P

Q

Page 28: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 24

que es o punto medio de P y Q]

O plano pedido, π, es o plano mediador del segmento .PQ .

Un vector normal de dito plano es o vector PQ

( ) )6,0,6(42,33),1(5 −=−−−−−=PQ

Daquela tamén es un vector normal del plano π o vector ).1,0,1( −=n

Un punto del plano π es o punto M, punto medio del segmento .PQ

As coordenadas de M son )1,3,2(2

24,

2

33,

2

51=

−++−=M

A ecuación del plano π que ten como vector normal o vector )1,0,1( −=n

es:

π: x − z + D = 0

Como o punto )1,3,2(=M pertence ó plano π, verificase: 2 − 1 + D = 0 ⇒ D =

−1

A ecuación del plano pedidel es x − z − 1 = 0

a) Describir a figura xeométrica (rexión) del espacio formada polas solucións del sistema:

====++++++++

−−−−====++++++++−−−−

====++++−−−−

278

155

3339

zyx

zyx

zyx

Solución

14

Page 29: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 25

b) Demostrar que hai infinitas solucións que teñen as tres coordenadas positivas.

a) O sistema dadel es equivalente ó sistema:

=++

−=++−

=+−

278

1 55

1 3

zyx

zyx

zyx

Formamos as matrices del sistema: a matriz dos coeficientes A y a matriz ampliada

A*.

=

781

155

113

A

−−

=

2

1

1

781

155

113

*A

0

781

155

113

|| =−

=A

Rango (A) = 2, pois 01055

13≠=

O rango de A* tamén es 2, pois a 4ª columna = 1ª columna + 2ª columna − 3ª columna.

Como rango (A) = rango (A*) = 2 o sistema es compatible indeterminadel y ten un número simplemente infinito de solucións, por lo que o conxunto de solucións del sistema están sobre unha recta.

O sistema dadel es equivalente ó sistema formadel pola primeira y segunda ecuaciones (co-

rrespondentes ás filas del menor 55

13

− que nos da o rango de A y A*),

Solución

Page 30: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 26

considerandel co- mo incógnitas principias x y y (das que os coeficientes son as columnas de dito menor).

=++

−=++−

=+−

278

1 55

1 3

zyx

zyx

zyx

−=++−

=+−

155

1 3

zyx

zyx ⇔

−−=+−

−=−

zyx

zyx

155

1 3

Facendel z = k

−−=+−

−=−

kyx

kyx

155

1 3

Aplicandel a regra de Cramer, obtenemos:

5

32

10

64

5 5

13

5 1

11

kkk

k

x−

=−

=

−−

−−

= ; 5

41

10

82

5 5

13

1 5

13

kkk

k

y−

=−

=

−−−

= : z =

k

A figura xeométrica del espacio formada polas solucións del sistema es unha recta de ecua- cións paramétricas:

=

−=

−=

kz

ky

kx

5

4

5

15

3

5

2

b) Vexamos para que valores de k, se verifica que as tres coordenadas son positivas,

Page 31: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 27

05

5

5

2>− k ⇒

3

2<k ; 0

4

1

5

1>− k ⇒

4

1<k ; k > 0

En consecuencia para valores de k, tales que 4

10 << k , as solucións teñen as tres

coorde- nadas positivas, por lo tanto, hai infinitas solucións deste tipo.

Page 32: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 28

LOXSE

Determinar o ángulo que forman a recta r y o plano ππππ de ecuaciones:

16226: ====−−−−++++ππππ zyx zyx

r −−−−====−−−−====−−−−

133

2:

(Loxse. Xuño 1995)

Un vector normal ou característico del plano π es: )2,2,6( −=n

Un vector de dirección da recta r es: ),1,1,3( −=v

pois,

zyx

r −=−=−

133

2: ⇔

1

1

1

3

3

2:

−−

=−

=− zyx

r

Polo tanto,

14411

22=

Daquela, α = arcsen 1 = 90º.

Aínda que esta es a forma xeral de resolver o problema para determinar o ángulo que forman unha recta y un plano, neste caso non son necesarios os cálculos anteriores, xa que observamos que o vector de dirección da recta, )1 1, ,3( −=v

y o vector

característico del plano, )2 2, ,6( −=n

, son paralelos, logo xa podiamos afirmar que recta y plano son perpendiculares y por lo tanto α = 90º.

1

Solución

α π

n r

v

=−++−++

−−++====π

222222 )2(26)1(13

2)( · )1(2 · 16 · 3

||||

· |),(cos|αsen ),(sen

nv

nvnvr

Page 33: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 29

Dados os vectores )0,1,2(====u

y ),1,0,1( −−−−====w

hallar outro vector v que

dependa linearmente dos dous anteriores.

(Loxse. Xuño 1995)

Un vector depende linearmente doutros dous se es combinación lineal deles. Daquela o vector v

será calquera combinación linear de u

y w. Por exemplo:

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

Dados os planos 0532 ====−−−−−−−−++++ zyx y ,02 ====++++++++++++ DCzByx determinar os valores de B, C y D para que:

i) Os planos sean paralelos sen puntos en común.

ii) Os planos coincidan.

iii) Os planos se corten nunha recta.

(Loxse. Setembro 1995)

Estudiemos o sistema formadel polas ecuaciones de ambos planos:

=+++

=−−+

02

0532

DCzByx

zyx

As matrices del sistema son:

M =

CB2

321 M* =

−−

DCB2

5321

i) Os planos son paralelos y sen puntos en común se:

rango (M) = 1 y rango (M*) = 2 ⇒ DCB

532

2

1 −≠

−== ⇒

10

6

4

−≠

−=

=

D

C

B

Solución

3

2

Solución

Page 34: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 30

ii) Os planos son coincidentes se:

rango (M) = rango (M*) = 1 ⇒ DCB

53221 −

=−

== ⇒

10

6

4

−=

−=

=

D

C

B

iii) Os planos córtanse nunha recta se:

rango (M) = rango (M*) = 2

O rango es 2 se B ≠ 4, se C ≠ −6 ou en ambos casos á vez, podendel tomar D

calquera valor.

Analícese a dependencia ou independencia linear dos vectores u=(1, 0, 1), v

=(2,

1, −−−−3) y w=(3, 4, −−−−17)

(Loxse. Setembro 1995)

Para analizar a dependencia linear dos vectores wvu

e , estudiemos o rango da matriz A formada por ditos vectores.

−=

1743

312

101

A

Como 0=A , rango (A) < 3, en consecuencia, os vectores son linearmente

dependentes.

5

Solución 4

Page 35: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 31

Dados os vectores u=(1, −−−−1, 2) y v

=(3, 1, −−−−1). Hallar o conxunto de vectores que

sendel perpendiculares a u pertenzan ó plano xeradel por u

y .v

(Loxse. Xuño 1996)

Se un vector w pertence ó plano xeradel polos vectores u

y ,v verifica: w

= λu

+ µ

v y se es perpendicular a u

, cumpre: u

· w = 0.

En consecuencia:

w = λ(1, −1, 2) + µ(3, 1, −1) = (λ, −λ, 2λ) + (3µ, µ, −µ) = (λ + 3µ, −λ + µ, 2λ − µ)

u· w = 0 ⇒ (1, −1, 2) · (λ + 3µ, −λ + µ, 2λ − µ) = 0 ⇒

⇒ 1 · (λ + 3µ) + (−1)( −λ + µ) + 2( 2λ − µ) = 0 ⇒

⇒ λ + 3µ + λ − µ + 4λ − 2µ = 0 ⇒ 6λ = 0 ⇒ λ = 0

O conxunto de vectores pedidos es da forma (3µ, µ, −µ), con µ ∈ R

Calcular a distancia da orixe ó plano que contiene os puntos A=(−−−−1, 0, 3), B=(2, 1, −−−−1) y C=(−−−−3, 2, 0). Calcular o volume del tetraedro con vértices neses tres puntos y en la orixe.

(Loxse. Xuño 1996)

Solución

Solución

6

A B

C X

Page 36: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 32

O plano que contiene os puntos A, B y C queda determinadel por un calquera deles,

por exemplo A, y polos vectores AB y AC , es dicir, unha determinación linear del

plano es π (A, AB , AC )

AB = (2−(−1), 1−0, −1−3) = (3, 1,−4), AC = (−3−(−1), 2−0, 0−3) = (−2, 2, −3)

Se X(x, y, z) es un punto xenérico de dito plano, verifícase:

rango ( ,AX ,AB AC ) = 2

Polo tanto, a ecuación del plano determinadel polos tres puntos es:

0

322

413

31

=

−−

−+ zyx

desenvolvendel este determinante polos elementos da primeira fila, resulta:

022

13)3(

32

43

32

41)1( =

−−+

−−

−−

−+ zyx

0)3(8)17()1(5 =−+−−+ zyx

0198175 =−++ zyx

A distancia da orixe ó plano es:

dist (O, π) = 222 8175

19

++

− =

378

19− =

378

19 u

Page 37: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 33

O volume del tetraedro es:

V(OABC) = OCOBOA ,,[6

1] =

023

112

301

6

1

= 6

1919·

6

1= u3

A. Dados catro puntos de R3, ¿que condición deben cumprir para que estean no mesmo plano (sean coplanarios)? Razoar a resposta.

B. Calcular a distancia del punto P=(−−−−1, 0, 2) ó plano que contiene os puntos Q=(−−−−1, 1, 0), R=(0, 0, 2) y S=(1, −−−−2, −−−−2)

(Loxse. Setembro 1996)

A. Sean os puntos A, B, C y D.

Os catro puntos están no mesmo plano se os vectores AB , AC y AD son coplanarios, es dicir, son linearmente dependentes, por lo tanto, ten que verificarse que:

rango ),,( ADACAB < 3 ⇔ det ),,( ADACAB = 0

B. Tendel tres puntos non aliñados, para determinar o plano que os contiene, tomamos

un punto calquera deles, por exemplo Q, y os vectores QR y QS , es dicir, unha

determinación del plano π (Q, ,QR QS )

Solución

7

A B

D C

Page 38: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 34

QR = (0 − (−1), 0 − 1, 2 − 0) = (1, −1, 2) QS = (1 − (−1), −2 − 1, −2 − 0) = (2,

−3, −2)

Se X(x, y, z) es un punto xenérico de dito plano, verifícase:

rango ( ,QX ,QR QS ) = 2

Polo tanto, a ecuación del plano π determinadel polos tres puntos es:

0

232

211

11

=

−−

−+ zyx

desenvolvendel este determinante polos elementos da primeira fila, obtenemos:

032

11

22

21)1(

23

21)1( =

−+

−−−

−−

−+ zyx

0)1()1)(6()1(8 =−+−−−+ zyx

0268 =+−+ zyx

A distancia del punto P ó plano π es:

d(P, π) = 222 )1(68

220·6)1(·8

−++

+−+−=

101

8− =

101

8u

A. Dadel o plano Ax + By + Cz + D = 0 con vectores directores u

e v. ¿Que

ángulo forman os vectores w=(A, B, C) y o producto vectorial de u

e v?

B. Hallar a ecuación xeral del plano ππππ que pasa por lo punto P=(3, −−−−2, 5) y es perpendicular ós planos 1ππππ e .2ππππ

====++++++++−−−−ππππ

====++++−−−−ππππ

442:

225:

2

1

zyx

zyx

(Loxse. Setembro 1996)

Solución

8

Page 39: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 35

A. Os vectores w= (A, B, C) y vu

× son dous vectores perpendiculares ó plano, por

lo que o ángulo que forman es 0º ou 180º.

B. Os vectores )2,1,5(1 −=n

y )1,4,2(2 −=n

son vectores normais ós planos 1π e

2π , respectivamente.

Un vector normal ou característico n del plano π es o vector ,21 nnn

×=

perpendicular ós vectores 1n y 2n.

21 nnn

×= =(5, −1, 2) × (−2, 4, 1) =

42

15,

21

52,14

21 = (−9, −9, 18)

En lugar del vector (−9, −9, 18) pódese tomar como vector normal de π calquera outro proporcional a el, como por exemplo, o vector (1, 1, −2)

A ecuación del plano π que ten como vector característico o vector (1, 1, −2) es:

x + y − 2z + D = 0

Por pasar dito plano por lo punto P(3, −2, 5) cúmprese:

3 + (−2) − 2 · 5 + D = 0 ⇒ D = 9

En consecuencia, a ecuación xeral del plano π es: x + y − 2z + 9 = 0

Page 40: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 36

Calcular o valor de αααα para que sean paralelos a recta r y o plano ππππ de

ecuaciones:

====−−−−++++

−−−−====−−−−

2

132:

zyx

yxr 5: ====++++−−−−ααααππππ zyx

¿Existe algún valor de αααα tal que r y ππππ son perpendiculares?

(Loxse. Xuño 1997)

a)

Unha recta y un plano son paralelos se, y só se o vector de dirección da recta y o vector ca- racterístico del plano son ortogonais. Neste caso r y π son paralelos se v

· n = 0,

sendel v o

vector de dirección da recta r y n o vector normal ou característico del plano π.

v = (2, −3, 0) × (1, 1, −1) =

n= (α, −1, 1)

por lo tanto,

r // π ⇔ nv ⊥ ⇔ 0 · =nv

⇔ (3, 2, 5) · (α, −1, 1) = 0 ⇒ 3α + 2 · (−1) + 5 ·

1= 0 ⇒

⇒ 3α − 2 + 5 = 0 ⇒ ⇒ α = −1

A recta r y o plano π son paralelos se α = −1

Solución

9

5) 2, ,3(11

32,11

20,11

03=

−−

v

n

π

r

Page 41: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 37

b)

Unha recta y un plano son perpendiculares, se y só se o vector de dirección da recta y o vector característico del plano son paralelos, es dicir, rango .1),( =nv

Neste caso:

Rango 211

523 rango),( =

−α=nv

, para calquera valor de α, xa que

0711

52≠=

−,

entón non existe ningún valor de α para o que r y π sean perpendiculares.

Calcular a ecuación da elipse de focos 1F =(3, 0) y 2F =(−−−−3, 0) y que pasa por lo punto (0, 4)

(Loxse. Xuño 1997)

A ecuación reducida da elipse es: 12

2

2

2

=+b

y

a

x

Por pasar por lo punto (0, 4) verifícase 2

24

b= 1 ⇒ 2b = 24 = 16

Como c = 3 y tendel en cuenta que 222 cba += ⇒ 2534 222 =+=a

v

n

π

r

Solución

10

F2(−3, 0) F1(3, 0)

a b

c

Page 42: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 38

A ecuación da elipse es: 11625

22

=+yx

Calcular a área del triángulo con vértices os puntos de intersección del plano

ππππ: 2x + y + 3z −−−− 6 = 0

cos eixes de coordenadas.

(Loxse. Setembro 1997)

Achamos a intersección del plano cos eixes de coordenadas:

Intersección con OX y = 0, z = 0 ⇒ 2x − 6 = 0 ⇒ x = 3 A(3, 0, 0)

Intersección con OY x = 0, z = 0 ⇒ y − 6 = 0 ⇒ y = 6 B(0, 6, 0)

Intersección con OZ x = 0, y = 0 ⇒ 3z − 6 = 0 ⇒ z = 2 C(0, 0, 2)

Tendel en cuenta a interpretación xeométrica del producto vectorial, a área del triángulo de vértices os puntos A, B y C es:

= 2

1AB| × AC |

Solución

11

A B

C

Área (ABC)

Page 43: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 39

AB = (0 − 3, 6 − 0, 0 − 0) = (−3, 6, 0), AC = (0 − 3, 0 − 0, 2 − 0) = (−3, 0, 2)

AB × AC =

03

63,32

30,

20

06 = (12, 6, 18)

=2

1AB| × AC | = 222 18612

2

1++ = 504

2

1 = 126 u2

A. ¿Pode ser unha recta perpendicular a unha recta dun plano sen que o sexa ó plano? Razoar a resposta.

B. Determinar αααα y ββββ para que os planos 1ππππ : 6x −−−− ααααy + 4z + 9 = 0 y 2ππππ : 9x −−−−3y + ββββz −−−− ββββ = 0 sean paralelos.

(Loxse. Setembro 1997)

A.

Por exemplo, a recta s, que pertence ó mesmo plano que a recta r, es perpendicular a ela, sen embargo non es perpendicular ó plano π. por lo tanto, unha recta si pode ser perpendicular a unha recta dun plano, sen ser perpendicular a dito plano.

B. Para que os planos sean paralelos, ten que verificarse que os vectores característicos )4,,6(1 α−=n

y ),,3,9(2 β−=n

perpendiculares a 1π e ,2π respectivamente, han de ter a mesma dirección. Neste caso:

β

=−

α−=

4

39

6 ⇒

β=

−α−

=

4

9

639

6

⇒ 6

2

Solución

12

r

s π

Área (ABC)

Page 44: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 40

Para α = 2 y β = 6, as ecuaciones dos planos 1π y 2π son:

09426:1 =++−π zyx y .06639:2 =−+−π zyx

Estes dous planos son paralelos, pois: 6

9

6

4

3

2

9

6

−≠=

−=

Calcular os puntos da recta r que pasa polos puntos P=(−−−−1, 2, 3) y Q=(3, 5, 0), y tales que a distancia ó punto C=(−−−−1, 0, 1) es de 12 unidades.

(Loxse. Xuño 1998)

Unha determinación linear da recta r es r(P, PQ ) sendo:

P=(−1, 2 ,3); PQ = (3 − (−1), 5 − 2, 0 − 3) = (4, 3, −3)

As ecuaciones paramétricas de r son:

λ−=

λ+=

λ+−=

33

32

41

z

y

x

Un punto xenérico de r es )33,32,41( λ−λ+λ+−

Os puntos desta recta que distan 12 unidades de C=(−1, 0, 1) verifican:

222 )133()32())1(41( −λ−+λ++−−λ+− = 12 ⇒

Solución

13

Page 45: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 41

⇒ 222 )32()32()4( λ−+λ++λ = 12 ⇒ 222 9124912416 λ+λ−+λ+λ++λ =

144 ⇒

⇒ 234λ = 136 ⇒ 2λ = 4 ⇒ λ = 2; λ = −2

Polo tanto, sustituyendo estes dous valores en )33,32,41( λ−λ+λ+− obtenemos:

Para λ = 2, (−1 + 4 · 2, 2 + 3 · 2, 3 − 3 · 2) = (7, 8, −3)

Para λ = −2, (−1 + 4 · (−2), 2 + 3 · (−2), 3 − 3 · (−2)) = (−9,−4, 9)

Os puntos de r que distan 12 unidades de C son: (7, 8, −3) y (−9, −4, 9)

Estudiar a posición relativa de las rectas

r ≡≡≡≡

−−−−++++

========−−−−2

1

23

zyx y s ≡≡≡≡ (x, y, z) = (−−−−3, 1, 0) + λλλλ(−−−−1, 2, 1)

Calcular o punto de r máis próximo á recta s.

(Loxse. Xuño 1998)

Unha determinación linear da recta r es r(A, )u, sendel A=(3, 0, −1) y u

=(1, 2, −2)

Unha determinación linear da recta s es s(B, )v, sendel B=(−3, 1, 0) y v

=(−1, 2, 1)

Se rango ( ,AB ,u )v = 3, as rectas crúzanse.

Se rango ( ,AB ,u )v < 3, as rectas son coplanarias.

AB = (−3 − 3, 1 − 0, 0 − (−1)) = (−6, 1, 1)

Solución

14

Page 46: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 42

rango ( ,AB ,u

)v = rango

121

221

116

= 3, pois

121

221

116

= −31 ≠ 0

As rectas r y s crúzanse.

O punto de r máis próximo a s es o da perpendicular común.

Para hallar dito punto, calculamos a intersección da recta r

co plano π que contiene a recta s y ten como vector de

dirección o vector u × vque es perpendicular ós vectores

de dirección de las rectas r y s, u y v, respectivamente.

vu

× =

−−

−−

21

21,11

12,12

22 = (6, 1, 4)

Plano π:

Unha determinación linear deste plano es π(B, ), vuv

×

Polo tanto, a ecuación del plano es:

0

416

121

13

=−

−+ zyx

desenvolvendel este determinante polos elementos da primeira fila, obtenemos:

016

21

46

11)1(

41

12)3( =

−+

−−−+ zyx

0)13()1)(10()3(7 =−+−−−+ zyx

01113107 =+−+ zyx

Intersección de r y π:

A

B

r

s

u

v

π

Page 47: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 43

Un punto xenérico da recta r es (3 + µ, 2µ, −1 −2µ). O que pertence ó plano π verifica:

7(3 + µ) + 10 (2µ) − 13(−1 − 2µ) + 11 = 0 ⇒ 21+ 7µ + 20µ + 13 + 26µ + 11 = 0 ⇒

⇒ 53µ = −45 ⇒ µ = 53

45−

O punto pedidel es:

−−−

−+53

4521,

53

452,

53

453 =

−53

37,

53

90,

53

114

Outra forma de calcular este punto es a siguiente:

O punto de r máis próximo de s es o da perpendicular común.

Sean P y P’ os puntos de corte de las rectas r y s coa perpendicular

común.

Por ser P un punto da recta r, as súas coordenadas son da forma:

(3 + µ, 2µ, −1 − 2µ)

Por ser P′ un punto da recta s, as súas coordenadas son da forma:

(−3 − λ, 1 + 2λ, λ)

O vector 'PP = (−6 − λ − µ, 1 + 2λ − 2µ, 1 + λ + 2µ) es perpendicular a u = (1, 2,

−2) y ),1,2,1(−=v

por lo tanto:

01 · )21( 2 · )221( 1)( · )6( 0 · '

02)( · )21( 2 · )221( 1 · )6( 0 · '

=µ+λ++µ−λ++−µ−λ−−⇒=

=−µ+λ++µ−λ++µ−λ−−⇒=

vPP

uPP

=+µ−λ

=−µ−λ

096

069 ⇒

53

45−=µ

r

s

P

P′

Page 48: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 44

O punto pedidel P es:

−−−

−+53

4521,

53

452,

53

453 =

−53

37,

53

90,

53

114

¿Os puntos P=(3, 1, 1), Q=(1, 1, 0), R=(−−−−3, 3, −−−−1) y S=(2, 2, 1) son coplanarios?

(Loxse. Setembro 1998)

Os puntos P, Q, R y S son coplanarios se os vectores son linearmente

dependentes, es dicir, se rango 3),,( <PSPRPQ

PQ = (1 −3, 1 −1, 0 −1) = ( −2, 0, −1)

PR = (−3 −3, 3 −1, −1 −1) = ( −6, 2, −2)

PS = (2 −3, 2 −1, 1 −1) = ( −1, 1, 0)

rango ),,( PSPRPQ = rango 2

011

226

102

=

−−

−−

, xa que 0426

02≠−=

− y

0

011

226

102

=

−−

−−

Solución

15

P

Q

R

S

PSPRPQ e ,

Page 49: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 45

Os vectores PSPRPQ e , son linearmente dependentes, así pois, os catro puntos P, Q, R y S son coplanarios.

A. ¿Cal es a forma xeral dos planos paralelos ó plano OXY? Razoar a resposta. B. Hallar a ecuación xeral del plano ππππ que pasa por A=(1, 1, 1) y contiene a recta

r, dada por:

αααα−−−−====

αααα−−−−−−−−====

αααα++++====

2

1

2

z

y

x

(Loxse. Setembro 1998)

A.

Un vector normal dun plano paralelo ó plano OXY es o vector (0, 0, 1), por lo tanto, a ecuación xeral de dito plano es:

0x + 0y + 1z + D = 0 ⇒ z + D = 0

A forma xeral dos planos paralelos ó plano OXY

es:

z + D = 0

B.

Solución

16

P

A

r π u

Y

X

Z

O

π

1u

2u

3u

Page 50: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 46

Un punto da recta r es P(2, −1, 0) y un vector director es u=(1, −1, −2)

O plano π que pasa por lo punto A y contiene a recta r, queda determinadel por A y

polos vectores directores u y PA , es dicir, unha determinación linear del

plano es π(A, ,u )PA

PA = (1 − 2, 1 − (−1), 1 − 0) = (−1, 2, 1)

por lo tanto, a ecuación xeral del plano es:

0

1 2 1

21 1

111

=

−−

−−− zyx

desenvolvendel este determinante polos elementos da primeira fila, resulta:

021

11)1(

11

21)1(

12

21)1( =

−−+

−−−

−−− zyx

0)1()1)(1()1(3 =−+−−−− zyx

053 =−++ zyx

17

Page 51: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 47

Hallar a ecuación xeral del plano determinadel polos puntos A=(1, 1, 1), B=(−−−−2, 0, −−−−1) y C=(1, −−−−2, 0). Calcular o volume del tetraedro que limita cos planos cartesianos.

(Loxse. Xuño 1999)

Dados tres puntos non aliñados, para determinar o plano que os contiene, tomamos un

punto calquera deles, por exemplo A, y os vectores AB y AC , es dicir, unha

determinación linear del plano es π(A, ,AB AC )

AB = (−2 − 1, 0 − 1, −1 − 1) = (−3, −1,−2), AC = (1 − 1, −2 − 1, 0 − 1) = (0, −3,

−1)

Se X(x, y, z) es un punto xenérico de dito plano, verifícase:

rango ( ,AX ,AB AC ) = 2

Polo tanto, a ecuación xeral del plano determinadel polos tres puntos es:

0

130

213

111

=

−−

−−−

−−− zyx

desenvolvendel este determinante polos elementos da primeira fila, resulta:

030

13)1(

10

23)1(

13

21)1( =

−−−+

−−−−

−−

−−− zyx

Solución

A B

C X

Page 52: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 48

0)1(9)1(3)1(5 =−+−−−− zyx

01935 =−+−− zyx

Achamos os vértices del tetraedro y para iso calculamos a intersección dos planos:

x = 0, y = 0, z = 0 punto de intersección O=(0, 0, 0)

x = 0, y = 0, 01935 =−+−− zyx punto de intersección P=(0, 0, 1/9)

x = 0, z = 0, 01935 =−+−− zyx punto de intersección Q=(0, −1/3, 0)

y = 0, z = 0, 01935 =−+−− zyx punto de intersección R=(−1/5, 0, 0)

O volume del tetraedro de vértices os puntos O, P, Q, y R es:

[ ]810

1

810

1

135

1

6

1

005/1

03/10

9/100

6

1 , ,

6

1)( =−=

−=

−== OROQOPOPQRV

u3

Estudiar a posición relativa de las rectas r y s, y calcular o ángulo que forman

========

−−−−432

1:

zyxr s :

λλλλ++++====

λλλλ++++====

λλλλ++++====

34

23

3

z

y

x

(Loxse. Xuño 1999)

Unha determinación linear da recta r es r(A, )u sendel A=(1, 0, 0) y u

=(2, 3, 4)

Unha determinación linear da recta s es s(B, )v sendel B=(3, 3, 4) y v

=(1, 2, 3)

Se rango AB( , ,u )v= 3, as rectas crúzanse.

Solución

18

Page 53: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 49

Se rango AB( , ,u )v< 3, as rectas son coplanarias.

AB = (3 − 1, 3 − 0, 4 − 0) = (2, 3, 4)

rango AB( , ,u )v= rango 2

321

432

432

=

, xa que 0121

32≠= y 0

321

432

432

=

As rectas r y s son coplanarias.

Como rango ,(u

)v= 2, pois ,01

21

32≠= as rectas córtanse.

cos α = cos ),(∧sr =

406

20

1429

20

321432

3 · 42 · 31 · 2

· |),(cos|

222222==

++++

++==

vu

vuvu

O ángulo que forman as rectas r y s es: α = 6º 58′ 57″

Calcular o conxunto de puntos de R3 que están á mesma distancia dos puntos )5,2,1(−−−−====P y Q = (−−−−3, 4, 1). ¿A que distancia se atopa o punto P de dito

conxunto? (Loxse. Setembro 1999)

Se X(x, y, z) es un punto de R3 que está á mesma distancia dos puntos P y Q, verifica:

Solución

19

Page 54: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 50

d(P, X) = d(Q, X) ⇔

222222 )1()4()3()5()2()1( −+−++=−+−++ zyxzyx ⇒

⇒ 222222 )1()4()3()5()2()1( −+−++=−+−++ zyxzyx ⇒

121689625104412 222222 +−++−+++=+−++−+++ zzyyxxzzyyxx ⇒

⇒ 04844 =−+− zyx ⇒ x − y + 2z − 1 = 0

Así pois, o conxunto de puntos de R3 que están á mesma distancia dos puntos P y Q es o plano π: x − y + 2z − 1 = 0. Este plano chámase plano mediador del segmento PQ y es o plano que corta ó segmento PQ perpendicularmente por lo punto medio.

A distancia del punto P ó plano π es:

d(P, π) = 66

6

2)1(1

11021222

==+−+

−+−− u.

P Q

π

Page 55: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 51

Considérese, no plano, o triángulo de vértices: A = (2, 0), B = (0, 1) y C = (−−−−3, −−−−2). Calcular os ángulos y a área deste triángulo

(Loxse. Setembro 1999)

Consideremos os vectores:

)1,2()01,20( −=−−=AB )1,2( −=BA

)2,5()02,23( −−=−−−−=AC )2,5(=CA

)3,3()12,03( −−=−−−−=BC )3,3(=CB

145

8

295

8

)2()5(1)2(

)2(·1)5(·2

||·||

·),(cosˆcos

2222==

−+−+−

−+−−===

ACAB

ACABACABA

90

3

185

3

)3()3()1(2

)3(·)1()3(·2

||·||

·),(cosˆcos

2222

−=

−=

−+−−+

−−+−===

BCBA

BCBABCBAB

522

21

1829

21

3325

3·23·5

||·||

·),(cosˆcos

2222==

++

+===

CBCA

CBCACBCAC

145

8ˆcos =A ⇒⇒⇒⇒ 9512º48ˆ ′′′=A ; 90

3ˆcos−

=B ⇒⇒⇒⇒ 662º108ˆ ′′′=B ;

Solución

20

A = (2, 0)

B = (0, 1)

C = (−3, −2)

h

Page 56: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 52

Área (ABC)

522

21ˆcos =C ⇒⇒⇒⇒ 5511º23ˆ ′′′=C

A área dun triángulo es: hb · 2

1Área =

Neste caso, podemos tomar como base o ladel AC.

29|| == ACb

h = CCB ˆsen|| = )55" 11' º23(sen 18

A área del triángulo es: = )55" 11' (23ºsen 18292

1= 4,5 u2.

Acha o volume del tetraedro de vértices o punto P = (1, 1, 1) y os puntos de corte del plano ππππ : 2x + 3y + z −−−− 12 = 0 cos eixes coordenados. Acha tamén o punto de corte del plano ππππ y a recta, perpendicular a ππππ, que pasa por lo punto P.

(Loxse. Xuño 2000)

a) Achamos a intersección del plano π cos eixes coordenados.

Intersección con OX: y = 0, z = 0 ⇒ 2x – 12 = 0 ⇒ x = 6. A = (6, 0, 0)

Intersección con OY: x = 0, z = 0 ⇒ 3y – 12 = 0 ⇒ y = 4. B = (0, 4, 0)

Intersección con OZ: x = 0, y = 0 ⇒ z – 12 = 0 ⇒ z = 12. C = (0, 0, 12)

O volume del tetraedro de vértices P, A, B y C es:

Solución

21

Page 57: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 53

[ ] 24144 · 6

1

1111

131

115

6

1 , ,

6

1)( ==

−−

−−

−−

== PCPBPAPABCV u3.

b)

A recta r perpendicular π que pasa por lo punto P=(1, 1,

1) ten como vector de dirección o vector normal ou

característico del plano π, ),1,3,2(=n

por lo tanto as

ecuaciones paramétricas de dita recta son:

λ+=

λ+=

λ+=

1

31

21

z

y

x

O punto pedidel M, es un punto da recta r, por lo tanto es da forma ),1,31,21( λ+λ+λ+M y

como M tamén pertence ó plano π, cúmprese que:

0121)31(3)21(2 =−λ++λ++λ+ ⇒ 01219342 =−λ++λ++λ+ ⇒

7

3=λ

As coordenadas del punto M son

=

+++7

10,

7

16,

7

13

7

31,

7

3 · 31,

7

3 · 21

Determina as ecuaciones vectorial, paramétricas y xeral del plano determinadel polos puntos A = (1, 0 , 0), B = (2, −−−−1, 2) y C = (5, −−−−1, 1). Acha a distancia del punto P = (2, 7, 3) ó plano.

(Loxse. Xuño 2000)

22

Solución

A B

C X

P

M

v

n

Page 58: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 54

Dados tres puntos non aliñados, para determinar o plano que os contiene, tomamos un

punto calquera deles, por exemplo A, y os vectores AB y AC , es dicir, unha

determinación linear del plano es π(A, ,AB AC )

)2,1,1()02,01,12( −=−−−−=AB , )1,1,4()01,01,15( −=−−−−=AC

Ecuación vectorial

)1,1,4()2,1,1()0,0,1(),,( −µ+−λ+=zyx

Ecuaciones paramétricas

µ+λ=

µ−λ−=

µ+λ+=

2

4 1

z

y

x

Ecuación xeral

114

211

1

− zyx

= 0

desenvolvendel este determinante polos elementos da primeira fila, resulta:

014

11

14

21

11

21)1( =

−+−

−− zyx

Page 59: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 55

x − 1 − (−7) y + 3z = 0

x +7y +3z –1 = 0

A distancia del punto P ó plano π es:

dist (P, π) = 5959

59

371

13 · 37 · 72222

==++

−++ u

Calcule α para que os puntos A = (1, 1, 1), B = (3, 0, 2), C = (5, −2, 2) y D = (2, 1, α)

sean coplanarios. Calcule a área del polígono ABCD.

(Loxse. Setembro 2000)

Os puntos A, B, C y D son coplanarios se os vectores ,AB AC y CD son linearmente

dependentes, es dicir, rango 3),,( <ADACAB

23

Solución

A B

C

D

Page 60: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 56

)1,1,2()12,10,13( −=−−−=AB

)1,3,4()12,12,15( −=−−−−=AC

)1,0,1()1,11,12( −α=−α−−=AD

Consideremos a matriz formada polas coordenadas dos tres vectores.

−α

=

101

134

112

M

42|| +α−=M

O rango da matriz M es menor que 3, se y só se, 0|| =M

0|| =M ⇒ 042 =+α− ⇒ 2=α

Polo tanto, os puntos A, B, C y D son coplanarios se α = 2.

Neste caso os puntos B, C y D están aliñados, pois, os vectores CB y CD son linearmente dependentes. En efecto:

)0,2,2()22),2(0,53( −=−−−−=CB

)0,3,3()22),2(1,52( −=−−−−=CD

A área del polígono ABCD es a área del triángulo ACD.

A C

D B

Page 61: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 57

Tendel en cuenta a interpretación xeométrica del producto vectorial:

sendo: )1,3,4( −=AC , )1,0,1(=AD

)3,3,3(01

34,11

41,10

13−−=

−−=× ADAC

Dadel o plano ,63:1 ====++++αααα++++ππππ zyx calcule α para que a recta r que pasa por lo punto

)2,1,1(====P y es perpendicular a este plano ( 1ππππ ) sexa paralela ó plano .3:2 ====−−−−ππππ yx

Calcule a distancia da recta r á orixe.

(Loxse. Setembro 2000)

24

Solución

π2

π1

P(1, 1, 2) r

1n

2n

||2

1)(Área ADACACD ×=

2222 u 32

327

2

13)3()3(

2

1||

2

1)(Área ==+−+−=×= ADACACD

Page 62: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 58

Se unha recta es perpendicular a un plano, un vector de dirección da recta es o vector normal ou característico del plano, por lo tanto, un vector de dirección da recta r es

1). , ,3(1 α=n

Se unha recta es paralela a un plano, o vector de dirección da recta y o vector característico del plano 1π son ortogonais, logo se )0,1,1(2 −=n

es o vector

característico del plano 2π , verifícase:

r // 2π ⇔

3 03 00 · 1)1( · 1 · 3 0 · 2121 =α⇒=α−⇒=+−α+⇔=⇔⊥ nnnn

A distancia da orixe a recta r vén dada por:

||

||),(

1

1

n

POnrOd

×

=

),2 ,1 ,1( −−−=PO 1) 3, ,3(1 =n

P r

O

1n

d

Page 63: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 59

)0,5,5(11

33 ,

12

31 ,

21

131 −=

−−−−−−=× POn

5005)5(|| 2221 =++−=× POn

19133|| 2221 =++=n

Logo, u. 19

50

19

50),( ==rOd

A. ¿En que posición relativa poden estar tres planos no espacio que non teñen

ningún punto en común? B. Determine a posición relativa dos planos 432 : ====++++−−−−ππππ zyx ,

012 : ====++++++++++++σσσσ zyx y 0642 : ====−−−−++++−−−−ϕϕϕϕ zyx

(Loxse. Xuño 2001)

A. Sean os planos: 0:1 =+++π DCzByAx

0:2 =′+′+′+′π DzCyBxA

0:3 =′′+′′+′′+′′π DzCyBxA

Os planos non teñen ningún punto en común ós tres se o sistema formadel polas súas ecuaciones es incompatible.

As matrices dos coeficientes y ampliada del sistema son:

′′′′′′

′′′=

CBA

CBA

CBA

M ,

′′

′′′′′′

′′′=

D

D

D

CBA

CBA

CBA

M *

25

Solución

Page 64: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 60

Se rango (M) ≠ rango (M*), o sistema es incompatible.

Segundel os valores dos rangos de M y M* preséntanse os siguientes casos:

I) Se rango (M) = 2 ≠ rango (M*) = 3, pódense dar dúas posicións:

a) Os planos córtanse dous a dous formandel unha superficie prismática.

b) Dous planos son paralelos y secantes ó terceiro

II) Se rango (M) = 1 ≠ rango (M*) = 2, pode ocorrer:

a) Os tres son planos paralelos

b) Dous planos coincidentes y outro paralelo a eles

B. Consideramos o sistema formadel polas ecuaciones dos tres planos

Page 65: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 61

=−+−

−=++

=+−

0642

1 2

432

zyx

zyx

zyx

Formamos as matrices del sistema

−−

=

642

112

321

M

−−

=

0

1

4

642

112

321

*M

0|| =M , pois a primeira y terceira filas son proporcionais

rango (M) = 2 , xa que 0512

21≠=

− y 0|| =M

rango (M*) = 3 , pois 040

042

112

421

≠=

Como rango (M) = 2 ≠ rango (M*) = 3, o sistema es incompatible. Non existe ningún punto común ós tres planos. Neste caso trátase de dous planos paralelos y outro incidente con eles. Os planos π y ϕ son paralelos y secantes a σ

Determine o ángulo que forma a recta r, que pasa por lo punto (1, −1, 0) y ten como

vector director 1) 0, ,2(−−−−====v

, y a recta s, de ecuación: 24

6

4

7 zyx====

++++====

−−−−

(Loxse. Xuño 2001)

26

Solución

π

ϕ σ

Page 66: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 62

Un vector director da recta r es 1) 0, ,2(−=v

Un vector director da recta s es 2) 4, ,4(=w

Polo tanto,

cos α = = =++++−

++−==

222222 24410)2(

2 · 14 · 04 · 2

|| ||

· |)w ,(cos|

wv

wvv

5

1

365

6=

−=

En consecuencia, o ángulo pedidel es α = arccos 5

1; α = 63º 26′ 6″

A. Sean u

y v

dous vectores. Comprobe que se 0))(( ====−−−−++++ vuvu

entón vu

==== .

B. Calcule os vectores unitarios que sean perpendiculares ós vectores )1,4,3(−−−−====u

y )0,1,2(−−−−====v

.

(Loxse. Setembro 2001)

A. 22

)2()1())(( vuvvuuvvvuuvuuvuvu

−=−=−−+=−+

(1) Aplicandel a propiedade distributiva del producto escalar respecto á suma de vectores

(2) Tendel en cuenta que o producto escalar es conmutativo vuuv

=

por lo tanto,

0))(( =−+ vuvu

⇒ 022

=− vu

⇒ 22

vu

= ⇒ vu

=

B. Os vectores vu

× y uv

× son perpendiculares ós vectores u y v.

cos (r, s)

27

Solución

Page 67: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 63

( )5,2,112

43,

20

31,

01

14−−=

−=× vu

305)2()1( 222 =+−+−=×vu

Como uv

× = vu

×− y vu

× = uv

× , os vectores unitarios pedidos son:

−−

30

5,

30

2,

30

1 y

30

5,

30

2,

30

1

Calcule a distancia entre as rectas r y s, onde r ten por ecuaciones (r : x = 3y = 5z) y a

recta s pasa polos puntos A = (1, 1, 1) y B = (1, 2, −3)

(Loxse. Setembro 2001)

As ecuaciones continuas da recta r : x = 3y = 5z son:

3515:

zyxr ==

Unha determinación linear desta recta es ),,( uOr sendel O = (0, 0, 0) y )3,5,15(=u

Unha determinación linear da recta s es ),,( vAs sendel A = (1, 1, 1) y

)4,1,0( −== ABv

As rectas r y s crúzanse, pois

3

410

3515

111

rango),,( rango =

=vuOA

, xa que 052

410

3515

111

≠=

28

Solución

Page 68: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 64

A distancia entre dúas rectas que se cruzan vén dada pola expresión d(r, s) =

v u

v ,u ,OA

×|][|

52|][| =v ,u ,OA

)15 ,60 ,23(10

515 ,

04

153 ,

41

35−=

−−=× vu

354.41560)23( 222 =++−=× vu

Logo,

d(r, s) = 354.4

52|][|=

× v u

v ,u ,OA

u.

Page 69: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 65

Page 70: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 66

COU CS INTEGRALES a) Calcular a ecuación da recta tanxente á curva 23 ++++++++==== xxy no seu punto de inflexión. b) Calcular a área limitada pola curva y as rectas y = 2 y x = 2.

a) Calculamos en que punto a función 23 ++= xxy ten un punto de inflexión.

13 2 +=′ xy

xy 6=′′

6=′′′y

0=′′y ⇔ 06 =x ⇒ x = 0

En x = 0, 0=′′y y 0≠′′′y

A curva ten un punto de inflexión en (0, 2)

A recta tanxente neste punto es: )0)(0(2 −′=− xfy

y ′ no punto de abscisa x = 0 es igual a 1.

Solución

Page 71: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 67

Polo tanto y = x + 2 es a recta tanxente no punto de inflexión (0, 2)

b) Achamos os puntos de corte de las gráficas de las funcións 23 ++= xxy y y = 2 resolvendel o sistema:

=

++=

2

23

y

xxy

223 =++ xx ⇒ 03 =+ xx ⇒ 0)1( 2 =+xx ⇒ x = 0

A área pedida es:

[ ] 62

2

4

2

24)(2)2(

242

0

242

0

32

0

3 =+=

+=+=−++= ∫∫xx

dxxxdxxxA u2.

a) Representar a rexión limitada polas gráficas de 24)( xxf −−−−==== y .2)( ++++==== xxg b) Calcular su área.

a) A gráfica da función 24)( xxf −= es unha parábola que ten o vértice no punto (0, 4) y corta

o eixe OX nos puntos de abscisas x = −2 y x = 2.

A gráfica da función )(xg = x + 2 es unha recta que pasa polos puntos (−2, 0) y (0, 2)

A rexión limitada polas gráficas es a rexión sombreada:

2

Solución

g(x) = x + 2

f (x) = 4 − x2 − 2 1

Page 72: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 68

b) Achamos as abscisas dos puntos de corte da parábola y a recta resolvendel o

sistema:

+=

−=

xy

xy

2

4 2

x + 2 = 4 − x2 ⇔ x 2 + x − 2 = 0 ⇒ x = −2; x = 1

A área pedida es:

[ ] =

−−=−−=+−−=

−−− ∫∫

1

2

321

2

21

2

2

322 )2()2()4(

xxxdxxxdxxxA

.u 2

9

3

)2(

2

)2()2(2

3

1

2

12 2

3232

=

−−

−−−−−−=

Dada a función

3 4 se 28

42 se 12

2 se 322

>>>>

≤≤≤≤<<<<−−−−

≤≤≤≤++++−−−−

xx

xx

xxx

====)(xf

Page 73: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 69

Calcular:

a) Intervalos de crecemento y decrecemento, asíntotas.

b) Área del recinto limitadel pola gráfica de ),(xf o eixe horizontal y as rectas x = 1 y .3====x

a) O dominio de definición da función es .R

A función )(xf es continua en todel o seu dominio.

Intervalos de crecemento y decrecemento Estudiemos a derivada primeira

En x = 2 es derivable, pois 2)2()2( =′=′ +− ff

En x = 4 non es derivable, pois 4/7)4(2)4( −=′≠=′ +− ff

Vexamos se para algún valor de x, 0)( =′ xf , tendel en cuenta que só no intervalo

(−∞, 2) po de ser 0)( =′ xf .

0)( =′ xf ⇒ 2x − 2 = 0 ⇒ x = 1

x (−∞, 1) 1 (1, 2) 2 (2, 4) 4 (4, +∞) )(xf ′ − 0 + 2 + − )(xf decrece 2 crece 3 crece 7 decrece

A función es crecente no intervalo (1, 4) y decrecente en (−∞, 1) ∪ (4, +∞)

Asíntotas

Solución

4 se 28

42 se 2

2 se 22

2>−

<<

≤−

xx

x

xx

=′ )(xf

Page 74: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 70

Soamente pode haber asíntotas no intervalo (4, +∞) pois nos outros a función vén definida por funcións polinómicas que non teñen asíntotas.

A recta y = 0 es unha asíntota horizontal pola dereita, xa que 028

=∞+→ x

limx

b) O recinto limitadel pola gráfica da función ),(xf o eixe horizontal y as rectas

1=x y 3=x es o recinto sombreado:

A área pedida es:

[ ] =−+

+−=−++−= ∫ ∫

3

22

2

1

232

1

3

2

2 33

)12()32( xxxxx

dxxdxxxA

( )3

1922331 · 31

3

12 · 32

3

2 2223

23

=−−−+

+−−+−= u2.

Dada a función

>>>>++++

≤≤≤≤++++−−−−====

3 si 3

5

3 si 82)(

2

xx

xxx

xf

a) Determinar: cortes cos eixes, intervalos de crecemento y decrecemento y asíntotas.

b) Calcular a área limitada pola gráfica da función, o eixe Y y a recta y = 8.

4

Solución

1

2

3

Page 75: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 71

O dominio de definición da función es .R

A función )(xf es continua en todel o seu dominio.

a) Cortes cos eixes

Punto de corte co eixe OY: x = 0 ⇒ 0=y ; (0, 0)

Puntos de corte co eixe OX:

Se 0=y :

i) 082 2 =+− xx ⇔ 0)4(2 =−− xx ⇒ x = 0; x = 4; A solución x = 4 non es válida

pois non pertence ó intervalo de definición (−∞, 3]. Un punto de corte es (0, 0)

ii) 03

5 =+x

⇔ 5x + 3 = 0 ⇒ 5

3−=x . Esta solución hai que rexeitala

pois non

pertence ó intervalo de definición (3, +∞)

O único punto de corte cos eixes es o punto (0, 0)

Intervalos de crecemento y decrecemento

Estudiemos su derivada

>−

<+−=′

3 si 3

3 si 84)(

2x

x

xx

xf

En x = 3 non es derivable, pois 3/1)3(4)3( −=′≠−=′ +− ff

0)( =′ xf ⇒ 084 =+− x ⇒ x = 2

x (−∞, 2) 2 (2, 3) 3 (3, +∞)

)(xf ′ + 0 − −

)(xf crecente 8 decrecente 6 decrecente

Page 76: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 72

A función es crecente en (−∞, 2) y decrecente en (2, +∞). Ten un máximo en (2,

8)

Asíntotas

Para valores de x ≤ 3, non hai asíntotas, pois, trátase dunha función polinómica.

A recta y = 5 es unha asíntota horizontal pola dereita, xa que

53

5lím)(lím =

+=∞+→∞+→ x

xfxx

.

Non ten asíntotas verticais

b) No punto (2, 8) a función ten un máximo pois pasa de crecente a decrecente.Tendel en cuenta que a función pasa por lo punto (0, 0) su gráfica es:

A área limitada pola gráfica da función, o eixe Y y a recta y = 8 es a área del recinto sombrea-do.

[ ]∫ +−−=2

0

2 )82(8 dxxxA =3

1616

3

16164

3

28

2

0

23

=−+=

−+ x

xx u2.

y = 8

0

y = 5

2

Page 77: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 73

a) Representar a rexión limitada polas gráficas de 342 ++++−−−−==== xxy y

.342 −−−−++++−−−−==== xxy b) Calcular su área.

a) As funcións 342 +−= xxy y 342 −+−= xxy son funcións opostas, por lo tanto as súas gráficas son simétricas respecto ó eixe OX

A gráfica da función y = x2 − 4x + 3 es unha parábola.

Calculamos o vértice.

y′ = 2x − 4;

y′ = 0 ⇔ 2x − 4 = 0 ⇒ x = 2.

O vértice es o punto (2, −1)

Achamos os puntos de corte da gráfica co eixe OX.

x2 − 4x + 3 = 0 ⇒ x = 1; x = 3. Corta o eixe OX nos puntos (1, 0) y (3, 0) A gráfica da función y = −x2 + 4x − 3 es unha parábola de vértice no punto (2, 1) y corta o eixe OX nos puntos (1, 0) y (3, 0)

A rexión limitada polas gráficas es a rexión sombreada:

b) Como o recinto es simétrico con respecto ó eixe OX, a área es:

5

Solución

y = x2 − 4x + 3

y = −x2 + 4x − 3

1 3

Page 78: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 74

=

−+−=−+−= ∫

3

1

3

1

23

2 323

2)34(2 xxx

dxxxA

=

−+−−−+−= 1 · 31 · 2

3

13 · 33 · 2

3

32 2

32

3

3

8

3

42 =

u2

Calcular a área del recinto sombreadel da figura, sa- bendel que está limitadel por: i) unha función polinómica de grao dous que ten o

punto máximo en (0, 1) y pasa por lo punto (1, 0), e por

ii) unha recta de pendente 1 que pasa por lo punto (1, 0)

A ecuación da parábola es da forma .12 += axy

Por pasar por lo punto (1, 0), 11 · 0 2 += a ⇒ a = −1

A ecuación da parábola es: 12 +−= xy

A ecuación da recta es: y − 0 = 1(x − 1) ⇒ y = x − 1.

A área pedida es:

[ ] =

+−−=+−−=−−+−=

−−− ∫∫

1

2

231

2

21

2

2 223

)2()1()1( xxx

dxxxdxxxA

2

92)( · 2

2

)2(

3

)2(1 · 2

2

1

3

1 2323

=

−+

−−

−−−+−−= u2.

6

Solución

(1, 0) X

Y

(0, 2)

(−−−−2, 0)

(0, 1) Y

(1, 0) X

Page 79: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 75

Calcular a área da rexión sombreada da figura, sabendel

que: i) O ladel esquerdel corresponde a unha recta de penden- te 1 que pasa por lo punto (0, 2)

ii) O ladel dereito corresponde á gráfica dunha función po- linómica de grao dous que ten o punto mínimo en (1, 0) e pasa por lo punto (0, 2)

A ecuación da recta que ten de pendente 1 y pasa por lo punto (0, 2) es y = x + 2.

Unha función polinómica de grao dous es ,)( 2 cbxaxxf ++= con a ≠ 0

baxxf +=′ 2)(

A función pedida ten o punto mínimo en (1, 0), daquela:

0)1( =f ⇒ 01 · 1 · 2 =++ cba ⇒ 0=++ cba

0)1( =′f ⇒ 01 · 2 =+ ba ⇒ 02 =+ ba

O punto (0, 2) tamén pertence á gráfica, por lo tanto:

2)0( =f ⇒ 2 0 · 0 · 2 =++ cba ⇒ c = 2.

Resolvendel o sistema:

=

=+

=++

2

0 2

0

c

ba

cba

2

4

2

=

−=

=

c

b

a

A función polinómica es 242)( 2 +−= xxxf

7

Solución

(0, 2) Y

A1 A2

Page 80: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 76

A área da rexión sombreada es:

=

+−+=+−+=+= ∫

1

0

23

1

0

221 22

3

22)242(2 · 2

2

1xx

xdxxxAAA

3

8

3

221 · 21 · 2

3

1 · 22 2

3

=+=+−+= u2

Page 81: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 77

LOXSE CS INTEGRALES

a) Representar graficamente a rexión limitada polas curvas:

)(xf = x2 −−−− 4x + 3, )(xg = −−−−x2 + 2x + 3

e o eixe OX.

b) Calcular su área. (Loxse. Xuño 1995)

a) A gráfica da función 34)( 2 +−= xxxf es unha parábola.

Calculamos o vértice.

42)( −=′ xxf ; 0)( =′ xf ⇔ 042 =−x ⇒ x = 2.

Como 02)2( >=′′f , para x = 2 hai un mínimo.

O vértice es o punto (2, −1) Achamos os puntos de corte cos eixes.

Se x = 0 ⇒ y = 3. Corta o eixe OY no punto (0, 3)

Se y = 0 ⇒ x2 − 4x + 3 = 0 ⇒ x = 1, x = 3. Corta o eixe OX nos puntos (1, 0) y (3, 0)

A gráfica da función 32)( 2 ++−= xxxg tamén es unha parábola.

22)( +−=′ xxg ; 0)( =′ xg ⇔ 022 =+− x ⇒ x = 1.

Solución

Page 82: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 78

Como 02)1( <−=′′g , para x = 1 hai un máximo.

O vértice es o punto (1, 4) Achamos os puntos de corte cos eixes.

Se x = 0 ⇒ y = 3. Corta o eixe OY no punto (0, 3)

Se y = 0 ⇒ −x2 + 2x + 3 = 0 ⇒ x = −1, x = 3. Corta o eixe OX nos puntos (−1, 0) y (3, 0) A rexión limitada polas curvas y o eixe OX es a sombreada en la siguiente figura:

b) A área pedida es a suma de las áreas 1A y 2A , es dicir, a área del recinto limitadel pola gráfica da función 32)( 2 ++−= xxxg y o eixe OX.

=

++−=++−=

−−∫

3

1

23

3

1

2 33

)32( xxx

dxxxA

3

321)( · 3)1(

3

)1(3 · 33

3

3 23

23

=

−+−+

−−−

++−= u2.

)(xg = −x2 + 2x + 3

A1

A2

−−−−1

)(xf = x2 −4x + 3

Page 83: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 79

a) A parábola y = a(x2 −−−− 2x), con a > 0, delimita co eixe OX un recinto de 12

unidades de superficie. Calcular o valor de a.

b) ¿Cal es o intervalo no que a función )23()( 2 ++++−−−−==== xxexfx toma valores

negativos? Xustifíquese a resposta.

(Loxse. Xuño 1996)

a) Achamos as abscisas dos puntos de corte da parábola y = a(x2 − 2x) co eixe OX. y = 0 ⇒ a(x2 − 2x) = 0 ⇒ x2 − 2x = 0 ⇒ x = 0, x = 2 Como a > 0, a gráfica da parábola es da forma: por lo tanto, a área de rexión limitada pola parábola y o eixe OX es

∫ −−=2

0

2 )2( dxxxaA

Tendel en cuenta o enunciadel del problema ∫ =−−2

0

2 12)2( dxxxa

Calculamos ∫ −2

0

2 )2( dxxxa

aaxx

adxxxadxxxa3

44

3

8

3)2()2(

2

0

23

2

0

22

0

2 −=

−=

−=−=− ∫∫

Daquela, ∫ =−−2

0

2 12)2( dxxxa ⇒

9 123

4 12

3

4=⇒=⇒=

−− aaa

b) O dominio de definición da función )(xf es R.

2

Solución

0 2

Page 84: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 80

Temos que resolver a inecuación 0)( <xf ⇔ 0)23( 2 <+− xxe x

Calculemos os valores de x, para os que se anula a función: 0)( =xf ⇔ 0)23( 2 =+− xxe x ⇒ 0232 =+− xx , xa que 0>xe para

todel x ∈ R As solucións da ecuación 0232 =+− xx son x = 1 y x = 2

Estes puntos dividen o dominio de f en intervalos. Estudiemos o signo de f en ditos intervalos,

x −∞ 1 2 +∞ )(xf + 0 − 0 +

A función )23()( 2 +−= xxexf x toma valores negativos no intervalo (1, 2)

Dada a función:

>>>>

≤≤≤≤++++====

2 se 10

2 se 1)(

2

xx

xx

xf

calcular a área delimitada polsu gráfica, o eixo x y as rectas x = 1 y x = 3.

(Loxse. Setembro 2000)

A área pedida es a sombreada en la siguiente figura:

3

Solución

1 2 3

Page 85: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 81

[ ] =+

+=++= ∫ ∫

32

2

1

2

1

3

2

32 ln10

3

10)1( xx

xdx

xdxxA

=−+−−+ )2ln3(ln1013

12

3

8

= 39,72

3ln10

3

10≈+ u2.

a) Dada a función cbxxxf ++++++++−−−−==== 2)( , calcúlense os valores b y c se esa función pasa por lo punto (1, 4) y neste punto a ecuación da recta tanxente es y = 4.

b) Calcúlese a área comprendida entre a función 32)( 2 ++++++++−−−−==== xxxf y a recta

1++++==== xy

(Loxse. Xuño 2001)

a) cbxxxf ++−= 2)(

bxxf +−=′ 2)(

Por pasar por lo punto (1, 4), 4)1( =f y se en x = 1 a tanxente es y = 4, quere dicir que a pendente da recta tanxente nese punto es cero, logo 0)1( =′f .

=⇒=+−⇒=′

=+⇒=++−⇒=

2 01 · 2 0)1(

5 41 · 1 4)1( 2

bbf

cbcbf ⇒

3

2

=

=

c

b

A función pedida es 32)( 2 ++−= xxxf

b) Representamos graficamente o recinto limitadel pola parábola 32)( 2 ++−= xxxf y a recta .1+= xy

A parábola 32)( 2 ++−= xxxf ten o vértice no punto (1, 4) y corta os eixes nos puntos (0, 3), (−1, 0) y (3, 0) A recta 1+= xy pasa polos puntos (0, 1) y (−1, 0)

A rexión limitada por ambas gráficas es a sombreada en la siguiente figura:

4

Solución

−1 2

Page 86: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 82

Achamos os puntos de corte de las gráficas resolvendel o sistema:

+=

++−=

1

322

xy

xxy ⇒ 1322 +=++− xxx ⇒ 022 =++− xx ⇒ x = −1, x

= 2

A área comprendida entre ambas funcións es:

[ ] =

++−=++−=+−++−= ∫∫ −

−−

2

1

2

1

2322

1

2 223

)2()1()32( xxx

dxxxdxxxxA

29

1)( · 22)1(

3)1(

2 · 222

32 2323

=

−+

−+

−−−++− u2.

COU CN INTEGRALES

Calcular o valor da integral

∫∫∫∫e

dxxx1

3 )(Ln

Calculamos unha primitiva de dxxx )(Ln3∫ , utilizandel o métodel de integración por

partes.

Solución

Page 87: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 83

Facendel u = Ln (x) du = dxx

1

dv = x3dx v = 4

4x

dxxx )(Ln3∫ = 4

)(Ln4 xx− dx

x

x 1·

4

4

∫ = 4

)(Ln4 xx− dxx∫ 3

4

1 =

4

)(Ln4 xx− 16

4x

Daquela

∫e

dxxx1

3 )(Ln = e

xxx

1

44

164

)(Ln

− =

−−−16

1

4

)1(Ln1

164

)(Ln 4444eee

= 16

13 4 +e

Calcula dxxxx

xx∫∫∫∫ −−−−−−−−++++

++++++++

842

166523

2

Achamos as raíces del denominador 842 23 −−+ xxx ⇒⇒⇒⇒ x = 2; x = −2 (dobre)

Polo tanto 223 )2)(2(842 +−=−−+ xxxxx

Descompoñendel en fraccións simples

2

Solución

Page 88: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 84

2

2

)2)(2(

1665

+−

++

xx

xx =

2)2(22 ++

++

− x

C

x

B

x

A =

2

2

)2)(2(

)2()2)(2()2(

+−

−++−++

xx

xCxxBxA ⇒⇒⇒⇒

⇒ )2()2)(2()2(1665 22 −++−++=++ xCxxBxAxx

Para x = 2 48 = 16A ⇒⇒⇒⇒ A = 3

Para x = −−−−2 24 = −−−−4C ⇒⇒⇒⇒ C = −−−−6

Para x = 0 16 = 12 −−−−4B + 12 ⇒⇒⇒⇒ B = 2 Polo tanto,

∫ −−+

++dx

xxx

xx

842

166523

2

= dxxxx∫

+−

++

+− 2)2(

62

22

3 =

= ∫ ∫ ∫ −+−+

+−

dxxx

dx

x

dx 2)2(62

22

3 = 3 ln | x − 2 | + 2 ln | x + 2 | − 6 1

)2( 1

−+ −x

+ C

=

= 3 ln | x − 2 | + 2 ln | x + 2 | +2

6

+x + C

A. Ó calcular a área dun recinto por unha integral definida, ¿depende da primitiva que se utilice? Razoar a resposta.

B. Calcular a integral definida: dxxx

∫∫∫∫3

2 4)nl(

1

A. O cálculo da área dun recinto es independente da primitiva elixida, xa que

∫b

adxxf )( = [ ]b

aCxF +)( = CbFCaF −−+ )()( = )()( bFaF − = [ ]baxF )(

3

Solución

Page 89: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 85

B. dxxx

∫3

2 4)nl(

1= dx

xx∫ −3

2

4 1)nl( =

3

2

3

3

)(ln

−x=

3

23)nl(

1

3

1

x=

−−

33 )2nl(

1

)3nl(

1

3

1≈

≈ 0,7495.

Calcular a área da superficie limitada polas curvas 42 −−−−==== xy y .82 2 ++++−−−−==== xy

Representar graficamente a figura resultante.

As gráficas de las funcións 42 −= xy y 82 2 +−= xy son parábolas.

A parábola 42 −= xy ten o vértice no punto (0, −4) y corta o eixe OX nos puntos (−2, 0) e (2, 0)

A parábola 82 2 +−= xy ten o vértice no punto (0, 8) y corta o eixe OX nos puntos

(−2, 0) e (2, 0).

A gráfica da figura resultante es:

Solución

4

−2 2

y = −2x2 + 8

y = x2 − 4

Page 90: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 86

A área da superficie a calcular es a correspondente á zona sombreada.

Dada a simetría da figura, basta hallar a área entre 0 y 2, y multiplicala por 2.

[ ] [ ] 1612)123()4()82(2

0

2

0

322

0

221 =+−=+−=−−+−= ∫∫ xxdxxdxxxA

A área pedida es: 32 16 · 22 1 === AA u2.

Calcular a área del recinto limitadel pola parábola 2y2 = x − 2, o eixo de abscisas

y a tan-xente á parábola paralela á recta 2y = x − 3. Facer un debuxo del recinto

descrito.

Temos que hallar o punto no que a tanxente á parábola es paralela á recta 2

3

2

1−= xy .

Para iso calculamos o punto no que a derivada y ′ vale .2

1

Solución

5

Page 91: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 87

A

P

B C

3/2 2 5/2

Derivandel implicitamente en la ecuación da parábola temos 4yy′ = 1, logo y

y4

1=′ .

Polo tanto a pendente da tanxente no punto ),( 00 yxP buscadel es 04

1

ym = , de onde:

2

1

4

1

0

=y

⇒ 2

10 =y

Sustituyendo en 2y2 = x − 2, temos 2 ·4

1 = 20 −x ⇒

2

50 =x

O punto de tanxencia es

2

1,

2

5P

A ecuación da recta tanxente á parábola no punto P es:

−=−2

5

2

1

2

1xy ⇒

4

3

2

1−= xy

Achemos o punto no que esta recta corta o eixe OX:

Se y = 0 ⇒ 04

3

2

1=−x ⇒ x =

2

3. O punto de corte es

0 ,2

3A

A parábola ten o vértice no punto B(2, 0)

O debuxo del recinto es:

A área del recinto pedidel es a diferencia entre a área del triángulo ACP y a área del

recinto PBC.

Page 92: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 88

A = área (ACP) − área (PBC) = 22

1·1

− ∫−2/5

2 2

2dx

x =

4

1 − ∫

−2/5

2

2

1

2

2dx

x =

= 4

1 − 2 ∫

−2/5

2

2

1

2

2

2

1dx

x =

4

1 − 2

2

5

2

2

3

232

2

−x

= 4

1 −

2

5

2

3

2

2

3

4

−x=

= 4

1 −

3

2

22

5

3

4

−= 4

1 −

3

4

1

3

4

= 4

1 −

3

2

1

3

4

= 4

1 −

3

4· 8

1 =

4

1 −

6

1= 12

1

u2.

Dada a función f definida por

≤≤≤≤<<<<−−−−

≤≤≤≤≤≤≤≤====

21 1

10 1 )(

xx

xxf

constrúese unha nova función [[[[ ]]]]fa mediante:

se ,20 0 ≤≤≤≤≤≤≤≤ x entón [[[[ ]]]] )( 0xfa =área delimitada por lo grafo de f co eixe OX y

mailas rectas x = 0 y .0xx ====

a) Comprobar que a función [[[[ ]]]],fa así definida, es continua.

b) Se se repetise a construcción para a función [[[[ ]]]],fa razoar que a función obtida

[[[[ ]]]][[[[ ]]]]faa sería derivable

Solución

6

Page 93: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 89

A función 0)( >xf no intervalo [0, 2], daquela a función a[f] está definida da

siguiente forma:

a[f]

≤<−+

≤≤=

∫∫

∫0

0

1 0

1

0

0 0

0

21 se )1(1

10 se 1)(

x

x

xdxxdx

xdx

x

Tendel en cuenta que:

[ ] 00 0

0 01 xxdxx x ==∫

2

)1(1

2

)1(1 )1(1

20

11

21

0

0

0 −+=

−+=−+ ∫∫

xxdxxdx

xx

A función a[f] es: a[f]

≤<−

+

≤≤=

21 se 2

)1(1

10 se

)(0

20

00

0x

x

xx

x

A función a[f] tamén se pode determinar dunha forma sinxela graficamente:

Se ,10 0 ≤≤ x a[f] )( 0x es a área dun rectángulo de base 0x y altura 1. 001 1· xxA ==

Se ,21 0 ≤< x a[f] )( 0x es igual ,32 AAA += sendel 2A a área dun cadradel de ladel 1:

1122 ==A e 3A a área dun triángulo rectángulo isóscele de catetos :10 −x

2

)1( 20

3

−=x

A , por lo tanto, 2

)1(1

20 −

+=x

A

a) A función a[f] es continua en [0, 1) y (1, 2] pois está definida, en ditos intervalos, por funcións polinómicas. Estudiemos se es continua en 10 =x

a[f] 1)1( =

0x 1 0x 2

1 1

Page 94: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 90

−→ 10

limx

a[f] 1lim)( 01

00

==−→xx

x

+→ 10

limx

a[f] 12

)1(1lim)(

20

10

0

=

−+=

+→

xx

x

Daquela a función a[f] es continua en ,10 =x por lo que es continua en todel o seu

dominio

b) A función a[f] )( 0x > 0 ∀ 0x ∈ [0, 2]

Se a[f] es continua en [0, 2] y [ ][ ]faa es a función definida [ ] dttfax

∫0

0)(

[ ]2,00 ∈∀x entón [ ][ ]faa es derivable en (0, 2) como consecuencia del teorema

fundamental del cálculo integral.

LOXSE CN INTEGRALES Resolver: ∫∫∫∫ ++++

dxx

x22 )(1

∫∫∫∫ ++++dx

e

ex

x

1

3

(Loxse. Xuño 1995)

Cxdxx

xdx

x

x+=

+=

+ ∫∫ 22222

arctg2

1

)(1

2

2

1

)(1

( ) Cedxe

edx

e

e x

x

x

x

x

++=+

=+ ∫∫ 1ln3

13

1

3

2

1

Solución

Page 95: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 91

Resolver ∫∫∫∫ ++++ dxexx)34( 2

(Loxse. Setembro 1995)

Aplicandel o métodel de integración por partes:

34 2 += xu dxxdu 8=

dxedv x= xev =

∫ + dxex x)34( 2 = xex )34( 2 + − ∫ dxxe x8

Volvendel a integrar por partes:

xu = dxdu =

dxedv x= xev =

∫ + dxex x)34( 2 = xex )34( 2 + − 8[ dxexe xx ∫− ] = xex )34( 2 + − 8xex+8ex + C =

= xexx )8834( 2 +−+ + C = xexx )1184( 2 +− + C

Calcúlese a área del recinto limitadel polas gráficas de las funcións

xxxf 5)( 2 −−−−==== y ,3)( 2xxxg −−−−====

entre os seus puntos de corte.

(Loxse. Setembro 1995)

Solución

Solución

3

y = x2 − 5x

Page 96: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 92

Achamos as abscisas dos puntos de corte de las parábolas resolvendel o sistema:

−=

−=2

2

3

5

xxy

xxy

x2 − 5x = 3x − x2 ⇔ 2x2 − 8x = 0 ⇒ x = 0; x = 4

A área pedida es:

[ ]∫ −−−=4

0

22 )5()3( dxxxxxA = ∫ +−4

0

2 )82( dxxx =4

0

23

43

2

+− x

x=

= 3

644·4

3

4·2 23

=+− u2

Calcular a área del recinto limitadel pola parábola x2 = 2y, o eixe de ordenadas y

a tanxente á parábola de pendente −1. Facer un debuxo deste recinto.

(Loxse. Xuño 1996)

Solución

4

Page 97: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 93

Achemos a tanxente á parábola de pendente −1

En primeiro lugar hai que determinar o punto de tanxencia, que es aquel no que a

derivada da función 2

2

1xy = vale −1

Tendel en cuenta que y ′ = x, a derivada es igual a −1 no punto de abscisa x = −1

O punto de tanxencia es

−2

1,1 y a ecuación da tanxente á parábola nese punto es:

[ ])1(12

1−−−=− xy ⇒

2

1−−= xy

A parábola 2

2

1xy = ten o vértice no punto (0, 0)

O debuxo del recinto es:

A área del recinto es:

A = dxxx∫−

−−−0

1

2

2

1

2

1= dxxx∫−

++0

1

2

2

1

2

1 =

0

1

23

226−

++xxx

=

= −

−+

−+

−2)1(

2)1(

6)1( 23

= 6

1 u2.

2

1−−= xy

−1

2

2xy =

Page 98: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 94

Calcular o punto x ∈ [0, 5] no que a función:

∫∫∫∫ ++++

−−−−====

xdt

t

txf

0 24

2)(

alcanza o mínimo en dito intervalo

(Loxse. Setembro 1996)

Como a función integrandel es unha función continua en R, aplicandel o teorema fundamental del cálculo integral, cúmprese que a función derivada de )(xf es:

24

2)(

x

xxf

+

−=′

0)( =′ xf ⇒ x − 2 = 0 ⇒ x = 2

( )22

2

4

2)2(4)(

x

xxxxf

+

−−+=′′ =

( )22

2

4

44

x

xx

+

−+

Como 08

1)2( >=′′f , a función )(xf ten un mínimo relativo no punto de abscisa x =

2. Daquela, o valor pedidel es x = 2.

A. Sábese que ∫∫∫∫ ====b

adxxf 0)( . ¿Pódese asegurar que a = b? Razoar a

resposta.

B. Calcular, utilizandel a regra de Barrow, a integral ∫∫∫∫−−−−−−−−

3

31 dxx

(Loxse. Xuño 1997)

Solución

5

6

Page 99: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 95

3 −3

A. Non se pode asegurar, pois, se consideramos, por exemplo, a función f (x) = x,

verifícase: xa que:

02

)1(

2

1

2

221

1

21

1=

−−=

=

−−∫

xdxx

A función xxf =)( es unha función impar, y as funcións impares teñen os recintos simétricos respecto á orixe de coordenadas, nos que a integral toma valores opostos, por lo que su su- ma es 0.

Neste exemplo a gráfica es:

B.

+−=−=

1

11)(

x

xxxf

se

se

1

1

<

x

x

∫−−

3

3|1| dxx = ∫∫ −++−

3

1

1

3)1()1( dxxdxx =

3

1

21

3

2

22

−+

+−

xx

xx

=

=

−−−+

−+

−−−+− 1

21

323

)3(2)3(

121 2222

= 10

Solución

−1 1

∫−=

1

10dxx

Page 100: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 96

Calcular as siguientes integrais

A. ∫∫∫∫ dxx

x3ens

osc B. ∫∫∫∫ dxxnl

(Loxse. Setembro 1997)

A. dxx

x∫ 3sen

cos = dxxx∫ − cossen 3 = C

x+

2

sen 2

= Cx

+−2sen2

1

B. ∫ dxxln

Integrandel por partes,

u = ln x du = dxx

1

dv = dx v = x

∫ dxxln = x ln x − ∫ dxx

x1

= x ln x − ∫dx = x ln x − x + C

A. Sexa f unha función continua positiva tal que 1 ≤≤≤≤ ≤≤≤≤ 2. ¿Pódese asegurar que

)(xf ≥≥≥≥ 1, para todel x ∈∈∈∈ [0, 1]? Razoar a resposta.

B. Calcular a integral

∫∫∫∫2/

4/)(cos

ππππ

ππππdxxx

(Loxse. Xuño 1998)

7

Solución

8

Solución

∫∫∫∫1

0)( dxxf

Page 101: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 97

A. Non se pode asegurar.

Por exemplo, sexa a función 3,03)( 2 += xxf

[ ] 3,13,013,0)3,03(1

0

1

032 =+=+=+∫ xxdxx

A función )(xf é continua y positiva y 2)(11

0≤≤ ∫ dxxf

Sen embargo 3,0)0( =f , por lo que non se pode asegurar que 1)( ≥xf no

intervalo [0, 1]

B. Calculamos unha primitiva de ∫ dxxx )(cos , utilizandel o métodel de integración

por partes.

Facendo

u = x du = dx

dv = cos (x) dx v = sen (x)

∫ dxxx )(cos = x sen (x) − ∫ dxx)(sen = x sen (x) + cos (x) + C

∫π

π

2/

4/)(cos dxxx = [ ] 2/

4/)(cos)(sen ππ+ xxx =

0,3 1

1 0

Page 102: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 98

=

π+

ππ−

π+

ππ4

cos4

sen42

cos2

sen2

= 2

2

2

2

42−

π−

π=

8

2424 −π−π

Calcular as siguientes integrais:

A. ∫∫∫∫ ++++ 22 x

dx B. ∫∫∫∫ dxxx )(sen

(Loxse. Setembro 1998)

A. Cx

dxxx

dx

x

dx

x

dx+=

+

=

+

=

+

=+ ∫ ∫∫∫ 2

arctg2

2

21

2

1

2

2

21

2

1

21

2

1

2 2222

B. ∫ dxxx )(sen

Integrandel por partes,

xu = dxdu =

dxxdv )(sen= )(cos xv −=

∫∫ ∫ =+−=−−−= dxxxxdxxxxdxxx )(cos)(cos)(cos)(cos)(sen

Cxxx ++−= )(sen)(cos

Tendel en cuenta que a función f (x) = 2x3 −−−− 3x2 + αααα toma valores positivos y negativos. Hallar o valor de αααα de forma que a área da rexión limitada por lo eixe OX, a recta x = −−−−1, a recta x = 2 y a curva y = f (x) = 2x3 −−−− 3x2 + αααα quede dividida por lo eixe OX en dúas partes con igual área.

9

Solución

10

Page 103: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 99

(Loxse. Xuño 1999)

Se a área da rexión que queda por debaixo del eixe OX es igual á área da rexión que queda por enriba, verificase:

0)32(2

1

23∫−=α+− dxxx

2

33)1()1(

2

)1(22

2

2

2)32( 3

43

42

1

342

1

23 −α=

−α+−−

−−α+−=

α+−=α+−

−−∫ xx

xdxxx

Polo tanto, 0 )32(2

1

23 =+−∫−dxxx α ⇒ 0

2

33 =−α ⇒

2

1=α

Calcular a área del recinto limitadel polas gráficas de las siguientes curvas: xy = 1, y = x2, .3====x Facer un debuxo del recinto descrito.

(Loxse. Setembro 1999)

A gráfica da función y = x2 es unha parábola de vértice no punto (0, 0), a gráfica da función 1=xy es unha hipérbole equilátera y a gráfica de x = 3 es unha recta paralela ó eixe OY.

O recinto descrito no problema es a rexión sombreada en la siguiente figura:

Solución

11

Solución

y = x2

xy = 1

x = 3

Page 104: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 100

Achamos o punto de corte da parábola y da hipérbole resolvendel o sistema:

=

=2

1

xy

xy

Obtendo: x3 = 1 ⇒ x = 1

A área del recinto es:

57,73ln3

261ln

3

13ln

3

3ln

3

1 333

1

33

1

2 ≈−=

−−−=

−=

−= ∫ xx

dxx

xA u2.

Sexa ∫∫∫∫====x

dtt

xf1

1)( , y sean a, b ∈∈∈∈ R+. Demostra que ).()() · ( bfafbaf ++++====

(Loxse. Xuño 2000)

[ ] xx

tdtt

xf 11|| ln

1)( == ∫ = ln x − ln 1 = ln x.

Polo tanto,

).()(lnln) · (ln ) · ( bfafbababaf +=+==

Solución

12

13

Page 105: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 101

A. Se f es unha función continua en [a, b], ¿pode ser Razoe a resposta cun exemplo.

B. Calcule dxxx∫∫∫∫ ++++3

0

21

(Loxse. Setembro 2000)

A. Pode ser, por exemplo, a función xxf cos)( = es continua en [0, π] y cumpre:

[ ] 0sen cos 00== ππ

∫ xdxx

Neste exemplo a gráfica es:

B.

( ) ( ) ( ) =

+=

+

=+=+ ∫∫3

0

2/32

3

0

2/323

0

2/123

0

2 13

1

2

31

2

112

2

11 x

xdxxxdxxx

( ) ( )3

77 ·

3

114

3

11)3(1

3

1 2/32/32/32 ==−=

−+=

Solución

?0)(∫∫∫∫ ====b

adttf

14

0 π/2 π

Page 106: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 102

Sabendel que )(xP es un polinomio de terceiro grao cun punto de inflexión en (1, 0) y con 24)1( ====′′′′′′′′′′′′P onde, ademais, a tanxente ó polinomio nese punto es horizontal, calcule:

∫∫∫∫1

0)( dxxP

(Loxse. Xuño 2001)

Unha función polinómica de terceiro grao es da forma:

,)( 23 dcxbxaxxP +++= con a ≠ 0

Polo tanto,

cbxaxxP ++=′ 23)( 2

baxxP 26)( +=′′

axP 6)( =′′′

Neste caso, por ser 24)1( =′′′P ⇒ 246 =a

Se a función ten un punto de inflexión en (1, 0), es preciso que a función pase por (1,

0), es dicir, que 0)1( =P y que 0)1( =′′P .

Se ademais a tanxente en dito punto es horizontal, entón 0)1( =′P

=⇒=⇒=′′′

=+⇒=+⇒=′′

=++⇒=++⇒=′

=+++⇒=+++⇒=

4 246a 24)1(

026 021 · 6 0)1(

023 01 · 21 · 3 0)1(

0 01 · 1 · 1 · 0)1(2

23

aP

babaP

cbacbaP

dcbadcbaP

4

12

12

4

=

−=

=

−=

a

b

c

d

O polinomio )(xP es 412124)( 23 −+−= xxxxP

[ ] 1 1 · 4 - 1 · 61 · 41464)412124(1

0

1

0

23423 −=+−=−+−=−+−∫ xxxxdxxxx

Solución

Page 107: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 103

Dadas 2

||)(

xxxf

−−−−==== y

>>>>

≤≤≤≤====

0

0 3)(

2xx

xxxg , calcule ∫∫∫∫ −−−−

0

1

2 ))(( dxxfgx fg (

denota a composición desas funcións)

(Loxse. Xuño 2001)

>−

≤−−

=−

=0 se

2

0 se 2

)(

2

||)(

xxx

xxx

xxxf ⇒

>

≤=

0 se 0

0 se )(

x

xxxf

En consecuencia,

[ ] 0 se 0

0 se 3)())((

>

≤==

x

xxxfgxfg

Polo tanto:

4

3

4

)1(3

4

333 · ))(( ·

0

1

40

1

430

1

20

1

2 −=

−−=

=== ∫∫∫ −

−−−

xdxxdxxxdxxfgx

Sean f y g dúas funcións continuas, definidas no intervalo [a, b], que verifican

que ∫∫∫∫∫∫∫∫ ====b

a

b

agf . Demostre que existen αααα, ββββ ∈∈∈∈ [a, b] tales que ).()( ββββ====αααα gf

(Loxse. Setembro 2001)

Tendel en cuenta o teorema del valor medio del cálculo integral:

Solución

15

Solución

16

Page 108: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 104

Se f es continua no intervalo [a, b], existe α ∈ [a, b], tal que ∫ −α=b

aabfdxxf ))(()(

Se g es continua no intervalo [a, b], existe β ∈ [a, b], tal que ∫ −β=b

aabfdxxg ))(()(

Daquela,

∫∫ =b

a

b

adxxgdxxf )()( ⇒ ))(())(( abgabf −β=−α ⇒ )()( β=α gf

En consecuencia, existen α, β ∈ [a, b], tales que )()( β=α gf

Videos youtube ht tp : / /www.youtube.com/watch?v=vfFuEx9_HIE ht tp : / /www.youtube.com/watch?v=KYxsiW9n5Mk&feature=related En inglés h t tp : / /www.youtube.com/watch?v=-DO9jX6nmSQ Pol iedros ht tp : / /www.youtube.com/watch?v=dz91XQuMYYE&feature=related Baricentro con geogebra ht tp : / /www.youtube.com/watch?v=cp7ASke_VRY&feature=related h t tp : / /www.video-shqip .net /GeoGebra-Puntos-y-Pol igonos__RPmdFsTdw_k.html Muy bien con animaciones ht tp : / /www.mathopenref .com/tocs /coordpoints toc.html ht tp : / /www.mygeometryteacher .com/ Con applets con coordenadas espaciales h t tp : / /www.univie .ac.at / fu ture .media/moe/galer ie .h tml ht tp : / /www.univie .ac.at / fu ture .media/moe/galer ie /geom1/geom1.html ht tp : / /www.univie .ac.at / fu ture .media/moe/galer ie /geom2/geom2.html Pdfs ***** ht tp : / /www.pdf-search-engine.com/analyt ic-geometry-pdf .h tml ht tp : / /www.pdf-search-engine.com/m%C3%89tr icos-pdf .html

Page 109: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 105

Curiosa presentacion 3D http://images.google.es/imgres?imgurl=http://www.f-lohmueller.de/pov_tut/a_geo/a_geo_01.jpg&imgrefurl=http://www.f-lohmueller.de/pov_tut/a_geo/a_geo10e.htm&usg=__wejU36Ghpyo-2CBvLkRreNky-H8=&h=360&w=480&sz=29&hl=es&start=21&um=1&tbnid=bvCQ_2tRrH84IM:&tbnh=97&tbnw=129&prev=/images%3Fq%3Danalytical%2Bgeometry%2Bspace%26gbv%3D2%26ndsp%3D18%26hl%3Des%26sa%3DN%26start%3D18%26um%3D1

Page 110: Geometria Espacio. Problemas PAU

+

| LOXSE 106

Uℕℤℚ∊ℝℂℙℐΩ⇐⇒⇔⇏∊∉∈∅⇾≈≔⇎≡ℤ≤≥≲≳≴≵≮≯∀⇒∊≠∅⊂⟇·∊∃ A⨯Bεαβηθλµξσφφδεε

·∅U∩∪∼∿⊂⊃⊆⊇⊄⋂⋃⊅∧∨U⤳≮≠|∂∆√±∞ǀǁƟƩǃξχ∘H⊕⊗⊛⋅♯⨁⨂×