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Forma canónica/ 3x^2+y^2-6x-4y-2=0

3x^2+y^2-6x-4y-2=0 forma canónica

El profesor se sorprenderá mucho al ver tu solución correcta😉

v

Gráfico:

x: [, ]
y: [, ]
z: [, ]

Calidad:

 (Cantidad de puntos en el eje)

Tipo de trazado:

Solución

Ha introducido [src] 
      2                  2    
-2 + y  - 6*x - 4*y + 3*x  = 0
3x2−6x+y2−4y−2=03 x^{2} - 6 x + y^{2} - 4 y - 2 = 0 
3*x^2 - 6*x + y^2 - 4*y - 2 = 0
Solución detallada
Se da la ecuación de la línea de 2-o orden:
3x2−6x+y2−4y−2=03 x^{2} - 6 x + y^{2} - 4 y - 2 = 0
Esta ecuación tiene la forma:
a11x2+2a12xy+2a13x+a22y2+2a23y+a33=0a_{11} x^{2} + 2 a_{12} x y + 2 a_{13} x + a_{22} y^{2} + 2 a_{23} y + a_{33} = 0
donde
a11=3a_{11} = 3
a12=0a_{12} = 0
a13=−3a_{13} = -3
a22=1a_{22} = 1
a23=−2a_{23} = -2
a33=−2a_{33} = -2
Calculemos el determinante
Δ=∣a11a12a12a22∣\Delta = \left|\begin{matrix}a_{11} & a_{12}\\a_{12} & a_{22}\end{matrix}\right|
o, sustituimos
Δ=∣3001∣\Delta = \left|\begin{matrix}3 & 0\\0 & 1\end{matrix}\right|
Δ=3\Delta = 3
Como
Δ\Delta
no es igual a 0, entonces
hallamos el centro de coordenadas canónicas. Para eso resolvemos el sistema de ecuaciones
a11x0+a12y0+a13=0a_{11} x_{0} + a_{12} y_{0} + a_{13} = 0
a12x0+a22y0+a23=0a_{12} x_{0} + a_{22} y_{0} + a_{23} = 0
sustituimos coeficientes
3x0−3=03 x_{0} - 3 = 0
y0−2=0y_{0} - 2 = 0
entonces
x0=1x_{0} = 1
y0=2y_{0} = 2
Así pasamos a la ecuación en el sistema de coordenadas O'x'y'
a33′+a11x′2+2a12x′y′+a22y′2=0a'_{33} + a_{11} x'^{2} + 2 a_{12} x' y' + a_{22} y'^{2} = 0
donde
a33′=a13x0+a23y0+a33a'_{33} = a_{13} x_{0} + a_{23} y_{0} + a_{33}
o
a33′=−3x0−2y0−2a'_{33} = - 3 x_{0} - 2 y_{0} - 2
a33′=−9a'_{33} = -9
entonces la ecuación se transformará en
3x′2+y′2−9=03 x'^{2} + y'^{2} - 9 = 0
Esta ecuación es una elipsis
        2            2    
\tilde x     \tilde y     
---------- + --------- = 1
         2         2      
//  ___\\      / 1\       
||\/ 3 ||      \3 /       
||-----||                 
|\  3  /|                 
|-------|                 
\  1/3  /

- está reducida a la forma canónica
Centro de las coordenadas canónicas en el punto O
(1, 2)

Base de las coordenadas canónicas
e⃗1=(1, 0)\vec e_1 = \left( 1, \ 0\right)
e⃗2=(0, 1)\vec e_2 = \left( 0, \ 1\right)
Método de invariantes
Se da la ecuación de la línea de 2-o orden:
3x2−6x+y2−4y−2=03 x^{2} - 6 x + y^{2} - 4 y - 2 = 0
Esta ecuación tiene la forma:
a11x2+2a12xy+2a13x+a22y2+2a23y+a33=0a_{11} x^{2} + 2 a_{12} x y + 2 a_{13} x + a_{22} y^{2} + 2 a_{23} y + a_{33} = 0
donde
a11=3a_{11} = 3
a12=0a_{12} = 0
a13=−3a_{13} = -3
a22=1a_{22} = 1
a23=−2a_{23} = -2
a33=−2a_{33} = -2
Las invariantes de esta ecuación al transformar las coordenadas son los determinantes:
I1=a11+a22I_{1} = a_{11} + a_{22}
     |a11  a12|
I2 = |        |
     |a12  a22|

I3=∣a11a12a13a12a22a23a13a23a33∣I_{3} = \left|\begin{matrix}a_{11} & a_{12} & a_{13}\\a_{12} & a_{22} & a_{23}\\a_{13} & a_{23} & a_{33}\end{matrix}\right|
I(λ)=∣a11−λa12a12a22−λ∣I{\left(\lambda \right)} = \left|\begin{matrix}a_{11} - \lambda & a_{12}\\a_{12} & a_{22} - \lambda\end{matrix}\right|
     |a11  a13|   |a22  a23|
K2 = |        | + |        |
     |a13  a33|   |a23  a33|

sustituimos coeficientes
I1=4I_{1} = 4
     |3  0|
I2 = |    |
     |0  1|

I3=∣30−301−2−3−2−2∣I_{3} = \left|\begin{matrix}3 & 0 & -3\\0 & 1 & -2\\-3 & -2 & -2\end{matrix}\right|
I(λ)=∣3−λ001−λ∣I{\left(\lambda \right)} = \left|\begin{matrix}3 - \lambda & 0\\0 & 1 - \lambda\end{matrix}\right|
     |3   -3|   |1   -2|
K2 = |      | + |      |
     |-3  -2|   |-2  -2|

I1=4I_{1} = 4
I2=3I_{2} = 3
I3=−27I_{3} = -27
I(λ)=λ2−4λ+3I{\left(\lambda \right)} = \lambda^{2} - 4 \lambda + 3
K2=−21K_{2} = -21
Como
I2>0∧I1I3<0I_{2} > 0 \wedge I_{1} I_{3} < 0
entonces por razón de tipos de rectas:
esta ecuación tiene el tipo : elipsis
Formulamos la ecuación característica para nuestra línea:
−I1λ+I2+λ2=0- I_{1} \lambda + I_{2} + \lambda^{2} = 0
o
λ2−4λ+3=0\lambda^{2} - 4 \lambda + 3 = 0
λ1=3\lambda_{1} = 3
λ2=1\lambda_{2} = 1
entonces la forma canónica de la ecuación será
x~2λ1+y~2λ2+I3I2=0\tilde x^{2} \lambda_{1} + \tilde y^{2} \lambda_{2} + \frac{I_{3}}{I_{2}} = 0
o
3x~2+y~2−9=03 \tilde x^{2} + \tilde y^{2} - 9 = 0
        2            2    
\tilde x     \tilde y     
---------- + --------- = 1
         2         2      
//  ___\\      / 1\       
||\/ 3 ||      \3 /       
||-----||                 
|\  3  /|                 
|-------|                 
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- está reducida a la forma canónica
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