Sr Examen

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2x^2-y^2+2z^2-8x+6y-12z-10=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          
-10 - y  - 12*z - 8*x + 2*x  + 2*z  + 6*y = 0
$$2 x^{2} - 8 x - y^{2} + 6 y + 2 z^{2} - 12 z - 10 = 0$$
2*x^2 - 8*x - y^2 + 6*y + 2*z^2 - 12*z - 10 = 0
Método de invariantes
Se da la ecuación de superficie de 2 grado:
$$2 x^{2} - 8 x - y^{2} + 6 y + 2 z^{2} - 12 z - 10 = 0$$
Esta ecuación tiene la forma:
$$a_{11} x^{2} + 2 a_{12} x y + 2 a_{13} x z + 2 a_{14} x + a_{22} y^{2} + 2 a_{23} y z + 2 a_{24} y + a_{33} z^{2} + 2 a_{34} z + a_{44} = 0$$
donde
$$a_{11} = 2$$
$$a_{12} = 0$$
$$a_{13} = 0$$
$$a_{14} = -4$$
$$a_{22} = -1$$
$$a_{23} = 0$$
$$a_{24} = 3$$
$$a_{33} = 2$$
$$a_{34} = -6$$
$$a_{44} = -10$$
Las invariantes de esta ecuación al transformar las coordenadas son los determinantes:
$$I_{1} = a_{11} + a_{22} + a_{33}$$
     |a11  a12|   |a22  a23|   |a11  a13|
I2 = |        | + |        | + |        |
     |a12  a22|   |a23  a33|   |a13  a33|

$$I_{3} = \left|\begin{matrix}a_{11} & a_{12} & a_{13}\\a_{12} & a_{22} & a_{23}\\a_{13} & a_{23} & a_{33}\end{matrix}\right|$$
$$I_{4} = \left|\begin{matrix}a_{11} & a_{12} & a_{13} & a_{14}\\a_{12} & a_{22} & a_{23} & a_{24}\\a_{13} & a_{23} & a_{33} & a_{34}\\a_{14} & a_{24} & a_{34} & a_{44}\end{matrix}\right|$$
$$I{\left(\lambda \right)} = \left|\begin{matrix}a_{11} - \lambda & a_{12} & a_{13}\\a_{12} & a_{22} - \lambda & a_{23}\\a_{13} & a_{23} & a_{33} - \lambda\end{matrix}\right|$$
     |a11  a14|   |a22  a24|   |a33  a34|
K2 = |        | + |        | + |        |
     |a14  a44|   |a24  a44|   |a34  a44|

     |a11  a12  a14|   |a22  a23  a24|   |a11  a13  a14|
     |             |   |             |   |             |
K3 = |a12  a22  a24| + |a23  a33  a34| + |a13  a33  a34|
     |             |   |             |   |             |
     |a14  a24  a44|   |a24  a34  a44|   |a14  a34  a44|

sustituimos coeficientes
$$I_{1} = 3$$
     |2  0 |   |-1  0|   |2  0|
I2 = |     | + |     | + |    |
     |0  -1|   |0   2|   |0  2|

$$I_{3} = \left|\begin{matrix}2 & 0 & 0\\0 & -1 & 0\\0 & 0 & 2\end{matrix}\right|$$
$$I_{4} = \left|\begin{matrix}2 & 0 & 0 & -4\\0 & -1 & 0 & 3\\0 & 0 & 2 & -6\\-4 & 3 & -6 & -10\end{matrix}\right|$$
$$I{\left(\lambda \right)} = \left|\begin{matrix}2 - \lambda & 0 & 0\\0 & - \lambda - 1 & 0\\0 & 0 & 2 - \lambda\end{matrix}\right|$$
     |2   -4 |   |-1   3 |   |2   -6 |
K2 = |       | + |       | + |       |
     |-4  -10|   |3   -10|   |-6  -10|

     |2   0   -4 |   |-1  0    3 |   |2   0   -4 |
     |           |   |           |   |           |
K3 = |0   -1   3 | + |0   2   -6 | + |0   2   -6 |
     |           |   |           |   |           |
     |-4  3   -10|   |3   -6  -10|   |-4  -6  -10|

$$I_{1} = 3$$
$$I_{2} = 0$$
$$I_{3} = -4$$
$$I_{4} = 108$$
$$I{\left(\lambda \right)} = - \lambda^{3} + 3 \lambda^{2} - 4$$
$$K_{2} = -91$$
$$K_{3} = -88$$
Como
I3 != 0

entonces por razón de tipos de rectas:
hay que
Formulamos la ecuación característica para nuestra superficie:
$$- I_{1} \lambda^{2} + I_{2} \lambda - I_{3} + \lambda^{3} = 0$$
o
$$\lambda^{3} - 3 \lambda^{2} + 4 = 0$$
$$\lambda_{1} = -1$$
$$\lambda_{2} = 2$$
$$\lambda_{3} = 2$$
entonces la forma canónica de la ecuación será
$$\left(\tilde z^{2} \lambda_{3} + \left(\tilde x^{2} \lambda_{1} + \tilde y^{2} \lambda_{2}\right)\right) + \frac{I_{4}}{I_{3}} = 0$$
$$- \tilde x^{2} + 2 \tilde y^{2} + 2 \tilde z^{2} - 27 = 0$$
$$- \frac{\tilde x^{2}}{\left(\frac{1}{\frac{1}{9} \sqrt{3}}\right)^{2}} + \left(\frac{\tilde y^{2}}{\left(\frac{\frac{1}{2} \sqrt{2}}{\frac{1}{9} \sqrt{3}}\right)^{2}} + \frac{\tilde z^{2}}{\left(\frac{\frac{1}{2} \sqrt{2}}{\frac{1}{9} \sqrt{3}}\right)^{2}}\right) = 1$$
es la ecuación para el tipo hiperboloide unilateral
- está reducida a la forma canónica