Math Problem Statement

Dados los siguientes planos determine cu ́ales son perpendiculares y cu ́ales son

paralelos, usar todas las combinaciones posibles entre los planos.

  1. 4x − y + 3z = 1

  2. 2x + 4y + 4z = 7

  3. 2x + 2y − 3z = 5

  4. 5x − 2y − 4z = 10

  5. −8x − 8y + 12z = 4

  6. −2x + y − 3z = 7

Solution

Para determinar si dos planos son paralelos o perpendiculares, analizaremos sus vectores normales. Recordemos que:

  1. Dos planos son paralelos si sus vectores normales son proporcionales (uno es un múltiplo escalar del otro).
  2. Dos planos son perpendiculares si el producto escalar de sus vectores normales es cero.

A continuación, determinamos el vector normal para cada uno de los planos dados.

Vectores normales de los planos

Dado un plano de la forma Ax+By+Cz=DAx + By + Cz = D, su vector normal es n=(A,B,C)\vec{n} = (A, B, C).

  1. 4xy+3z=14x - y + 3z = 1 tiene vector normal n1=(4,1,3)\vec{n_1} = (4, -1, 3).
  2. 2x+4y+4z=72x + 4y + 4z = 7 tiene vector normal n2=(2,4,4)\vec{n_2} = (2, 4, 4).
  3. 2x+2y3z=52x + 2y - 3z = 5 tiene vector normal n3=(2,2,3)\vec{n_3} = (2, 2, -3).
  4. 5x2y4z=105x - 2y - 4z = 10 tiene vector normal n4=(5,2,4)\vec{n_4} = (5, -2, -4).
  5. 8x8y+12z=4-8x - 8y + 12z = 4 tiene vector normal n5=(8,8,12)\vec{n_5} = (-8, -8, 12).
  6. 2x+y3z=7-2x + y - 3z = 7 tiene vector normal n6=(2,1,3)\vec{n_6} = (-2, 1, -3).

Verificación de paralelismo

Para verificar si dos planos son paralelos, debemos verificar si los vectores normales son proporcionales. Es decir, existen kRk \in \mathbb{R} tal que ni=knj\vec{n_i} = k \vec{n_j}.

  1. Comparando n2=(2,4,4)\vec{n_2} = (2, 4, 4) y n5=(8,8,12)\vec{n_5} = (-8, -8, 12): n2 y n5 no son proporcionales.\vec{n_2} \text{ y } \vec{n_5} \text{ no son proporcionales.}

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Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Vector Analysis
Plane Equations
Parallelism
Perpendicularity

Formulas

Plane normal vector from Ax + By + Cz = D as (A, B, C)
Parallel planes: vectors are scalar multiples
Perpendicular planes: dot product of vectors is zero

Theorems

Dot Product Theorem for Perpendicularity
Vector Proportionality for Parallelism

Suitable Grade Level

Grades 11-12