OnlineMSchool
Aprendizaje de matemáticas online.
Estudiar matemáticas con nosotros. "¡Matemáticas – es fácil!"

Ángulo entre dos rectas

Encontrar el ángulo entre dos rectas

Ángulo entre dos rectas
Dos rectas se llaman secantes, si ellas tienen sólamente un punto en común. Este punto se denomina el punto de intersección de dos rectas. Las rectas se dividen por el punto de intersección en unos rayos que forman cuatro ángulos no llanos, entre los cuales dos pares de ángulos son verticales y cuatro pares son suplementarios. Si se sabe cuanto mide uno de los ángulos formados por las rectas que se intersecan, entonces es fácil determinar cuanto miden los demás ángulos. Si uno de los ángulos es recto, entonces los demás también son rectos y las rectas son perpendiculares.
Definición Ángulo entre dos rectas es el tamaño del menor de los ángulos formados por estas rectas.

Ángulo entre dos rectas en el plano

Ángulo entre dos rectas conociendo la ecuación de la pendiente

Si dos rectas se representan a partir de una ecuación con la pendiente

y = k1x + b1,
y = k2x + b2,

entonces se puede encontrar el ángulo entre ellas con ayuda de la fórmula:

tg γ = k1 - k21 + k1·k2

Si el denominador es igual a cero (1 + k1·k2 = 0), entonces las rectas son perpendiculares.

Ángulo entre dos rectas
Demostración. Si las rectas se representan a partir de unas ecuaciones con las pendientes, entonces es fácil encontrar los ángulos entre estas rectas y el eje OX

tg α = k1
tg β = k2

Por lo tanto es fácil encontrar el ángulo entre dos rectas

γ = α - β

tg γ = tg (α - β) = tg α - tg β1 + tg α ·tg β = k1 - k21 + k1·k2



Ángulo entre dos rectas a partir de los vectores directores de estas rectas

Ángulo entre dos rectas
Si a es el vector director de la primera recta y b es el vector director de la segunda recta, entonces con ayuda del producto escalar de vectores, es fácil encontrar el ángulo entre dos rectas:

cos φ = |a · b||a| · |b|

Si la ecuación de la recta se representa paramétricamente

x = l t + ay = m t + b

entonces el vector director se ve como {l; m}

Si la ecuación de la recta se representa como

A x + B y + C = 0

entonces para encontrar el vector director se puede utilizar dos puntos en la recta.
Por ejemplo, si C ≠ 0, A ≠ 0, C ≠ 0 , dado que x = 0 => y = -CB entonces el punto en la recta tiene las coordenadas K(0, -CB), dado que y = 0 => x = -CA entonces el punto en la recta tiene las coordenadas M(-CA, 0). Vector director KM = {-CA; CB}.

Si hay dada una ecuación canónica de la recta

x - x0 l = y - y0m

entonces el vector director se ve como {l; m}

Si hay dada una ecuación de la recta con la pendiente

y = kx + b

entonces para encontrar el vector director se puede utilizar dos puntos en la recta, por ejemplo, dado que x = 0 => y = b entonces el punto en la recta tiene las coordenadas K(0, b), dado que x = 1 => y = k + b entonces el punto en la recta tiene las coordenadas M(1, k + b). Vector director KM = {1; k}



Ángulo entre dos rectas a partir de de los vectores normales de estas rectas

Ángulo entre dos rectas
Si a es el vector normal de la primera recta y b es el vector normal de la segunda recta, entonces con ayuda del producto escalar de vectores, es fácil encontrar el ángulo entre dos rectas:

cos φ = |a · b||a| · |b|

Si la ecuación de la recta se representa como

A x + B y + C = 0

Entonces el vector normal se ve como {A; B}

Si hay dada una ecuación de la recta con la pendiente

y = kx + b

entonces el vector normal se ve como {1; -k}



Ángulo entre dos rectas a partir del vector director y el vector normal de estas rectas

Ángulo entre dos rectas
Si a es el vector director de la primera recta y b es el vector normal de la segunda recta, entonces con ayuda del producto escalar de vectores, es fácil de encontrar el ángulo entre dos rectas:

sin φ = |a · b||a| · |b|


Ejemplos de los ejercicios sobre el tema de encontrar el ángulo entre dos rectas en el plano

Ángulo entre dos rectas
Ejemplo 1. Encontrar el ángulo entre dos rectas y = 2x - 1 y y = -3x + 1.

Solución: Utilicemos la fórmula de encontrar el ángulo entre dos rectas con los vectores directores conocidos:

tg γ = k1 - k21 + k1·k2 = 2 - (-3)1 + 2·(-3) = 5-5 = 1

Resultado. γ = 45°

Ángulo entre dos rectas
Ejemplo 2. Encontrar el ángulo entre dos rectas y = 2x - 1 y x = 2t + 1y = t.

Solución: Utilicemos la fórmula de encontrar el ángulo entre dos rectas con los vectores directores conocidos.

Para la primera recta el vector director {1; 2}, para la segunda recta el vector director {2; 1}

cos φ = |1 · 2 + 2 · 1|12 + 22 · 22 + 12 = 45 · 5 = 0.8

Resultado. φ ≈ 36.87°

Ángulo entre dos rectas
Ejemplo 3 Encontrar el ángulo entre dos rectas 2x + 3y = 0 y x - 23 = y4.

Solución: Para resolver este problema se puede hallar los vectores directores y encontrar el ángulo a partir de los vectores directores o convertir la ecuación en una ecuación con la pendiente y encontrar el ángulo a partir de las pendientes.

Reduzcamos las ecuaciones dadas a las ecuaciones con la pendiente.

2x + 3y = 0 => y = -23x   (k1 = -23)

x - 23 = y4 => y = 43x - 83   (k2 = 43)

tg γ = k1 - k21 + k1·k2 = -23 - 431 + (-2343 = -631 - 89 = 18

Resultado. γ ≈ 86.82°


Ángulo entre dos rectas en el espacio

Si a es el vector director de la primera recta y b es el vector director de la segunda recta, entonces con ayuda del producto escalar de vectores, es fácil de encontrar el ángulo entre dos rectas:

cos φ = |a · b||a| · |b|

Si hay dada una ecuación canónica de la recta

x - x0 l = y - y0m = z - z0n

entonces el vector director se ve como {l; m; n}

Si la ecuación de la recta se representa paramétricamente

x = l t + ay = m t + bz = n t + c

entonces el vector director se ve como {l; m; n}

Ejemplo 4. Encontrar el ángulo entre dos rectas x = 2t + 1y = tz = -t - 1 y x = t + 2y = -2t + 1z = 1.

Solución: Ya que las rectas se representan paramétricamente, entonces {2; 1; -1} es el vector director de la primera recta, {1; -2; 0} es el vector director de la segunda recta.

cos φ = |2 · 1 + 1 · (-2) + (-1) · 0|22 + 12 + (-1)2 · 12 + (-2)2 + 02 = 06 · 5 = 0

Resultado. φ = 90°

Ejemplo 5 Encontrar el ángulo entre dos rectas x - 23 = y4 = z - 35 y -x - 22 = 1 - 3y = 3z - 52.

Solución: Para resolver este ejercicio vamos a encontrar los vectores directores de estas rectas.

La ecuación de la primera recta se representa en la forma canónica, por eso el vector director {3; 4; 5}.

Reduzcamos la segunda ecuación a la forma canónica.

-x - 22 = x - 2-2

1 - 3y = 1 + y-1/3 = y - 1/3-1/3

3z - 52 = z - 5/32/3

Se ha obtenido la ecuación de la segunda recta en la forma canónica

x - 2-2 = y - 1/3-1/3 = z - 5/32/3

{-2; -13; 23} - el vector director de la segunda recta.

cos φ = 3·(-2) + 4·(-13) + 5·2332 + 42 + 52 · (-2)2 + (-13)2 + (23)2 = -6 - 43 + 1039 + 16 + 25 · 4 + 19 + 49 = -450 · 41/9 = 12582 = 682205

Resultado. φ ≈ 74.63°

Dejar comentario

0
Follow OnlineMSchool on