Sr Examen

Otras calculadoras

15x^2-16xy-15y^2+18sqrt(17)x+4sqrt(17)y+51=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                  ____          ____    
51 - 15*y  + 15*x  - 16*x*y + 4*y*\/ 17  + 18*x*\/ 17  = 0
$$15 x^{2} - 16 x y + 18 \sqrt{17} x - 15 y^{2} + 4 \sqrt{17} y + 51 = 0$$
15*x^2 - 16*x*y + 18*sqrt(17)*x - 15*y^2 + 4*sqrt(17)*y + 51 = 0
Solución detallada
Se da la ecuación de la línea de 2-o orden:
$$15 x^{2} - 16 x y + 18 \sqrt{17} x - 15 y^{2} + 4 \sqrt{17} y + 51 = 0$$
Esta ecuación tiene la forma:
$$a_{11} x^{2} + 2 a_{12} x y + 2 a_{13} x + a_{22} y^{2} + 2 a_{23} y + a_{33} = 0$$
donde
$$a_{11} = 15$$
$$a_{12} = -8$$
$$a_{13} = 9 \sqrt{17}$$
$$a_{22} = -15$$
$$a_{23} = 2 \sqrt{17}$$
$$a_{33} = 51$$
Calculemos el determinante
$$\Delta = \left|\begin{matrix}a_{11} & a_{12}\\a_{12} & a_{22}\end{matrix}\right|$$
o, sustituimos
$$\Delta = \left|\begin{matrix}15 & -8\\-8 & -15\end{matrix}\right|$$
$$\Delta = -289$$
Como
$$\Delta$$
no es igual a 0, entonces
hallamos el centro de coordenadas canónicas. Para eso resolvemos el sistema de ecuaciones
$$a_{11} x_{0} + a_{12} y_{0} + a_{13} = 0$$
$$a_{12} x_{0} + a_{22} y_{0} + a_{23} = 0$$
sustituimos coeficientes
$$15 x_{0} - 8 y_{0} + 9 \sqrt{17} = 0$$
$$- 8 x_{0} - 15 y_{0} + 2 \sqrt{17} = 0$$
entonces
$$x_{0} = - \frac{7 \sqrt{17}}{17}$$
$$y_{0} = \frac{6 \sqrt{17}}{17}$$
Así pasamos a la ecuación en el sistema de coordenadas O'x'y'
$$a'_{33} + a_{11} x'^{2} + 2 a_{12} x' y' + a_{22} y'^{2} = 0$$
donde
$$a'_{33} = a_{13} x_{0} + a_{23} y_{0} + a_{33}$$
o
$$a'_{33} = 9 \sqrt{17} x_{0} + 2 \sqrt{17} y_{0} + 51$$
$$a'_{33} = 0$$
entonces la ecuación se transformará en
$$15 x'^{2} - 16 x' y' - 15 y'^{2} = 0$$
Hacemos el giro del sistema de coordenadas obtenido al ángulo de φ
$$x' = \tilde x \cos{\left(\phi \right)} - \tilde y \sin{\left(\phi \right)}$$
$$y' = \tilde x \sin{\left(\phi \right)} + \tilde y \cos{\left(\phi \right)}$$
φ - se define de la fórmula
$$\cot{\left(2 \phi \right)} = \frac{a_{11} - a_{22}}{2 a_{12}}$$
sustituimos coeficientes
$$\cot{\left(2 \phi \right)} = - \frac{15}{8}$$
entonces
$$\phi = - \frac{\operatorname{acot}{\left(\frac{15}{8} \right)}}{2}$$
$$\sin{\left(2 \phi \right)} = - \frac{8}{17}$$
$$\cos{\left(2 \phi \right)} = \frac{15}{17}$$
$$\cos{\left(\phi \right)} = \sqrt{\frac{\cos{\left(2 \phi \right)}}{2} + \frac{1}{2}}$$
$$\sin{\left(\phi \right)} = \sqrt{1 - \cos^{2}{\left(\phi \right)}}$$
$$\cos{\left(\phi \right)} = \frac{4 \sqrt{17}}{17}$$
$$\sin{\left(\phi \right)} = - \frac{\sqrt{17}}{17}$$
sustituimos coeficientes
$$x' = \frac{4 \sqrt{17} \tilde x}{17} + \frac{\sqrt{17} \tilde y}{17}$$
$$y' = - \frac{\sqrt{17} \tilde x}{17} + \frac{4 \sqrt{17} \tilde y}{17}$$
entonces la ecuación se transformará de
$$15 x'^{2} - 16 x' y' - 15 y'^{2} = 0$$
en
$$- 15 \left(- \frac{\sqrt{17} \tilde x}{17} + \frac{4 \sqrt{17} \tilde y}{17}\right)^{2} - 16 \left(- \frac{\sqrt{17} \tilde x}{17} + \frac{4 \sqrt{17} \tilde y}{17}\right) \left(\frac{4 \sqrt{17} \tilde x}{17} + \frac{\sqrt{17} \tilde y}{17}\right) + 15 \left(\frac{4 \sqrt{17} \tilde x}{17} + \frac{\sqrt{17} \tilde y}{17}\right)^{2} = 0$$
simplificamos
$$17 \tilde x^{2} - 17 \tilde y^{2} = 0$$
Esta ecuación es una hipérbola degenerada
$$\frac{\tilde x^{2}}{\left(\frac{\sqrt{17}}{17}\right)^{2}} - \frac{\tilde y^{2}}{\left(\frac{\sqrt{17}}{17}\right)^{2}} = 0$$
- está reducida a la forma canónica
Centro de las coordenadas canónicas en el punto O
      ____      ____ 
 -7*\/ 17   6*\/ 17  
(---------, --------)
     17        17    

Base de las coordenadas canónicas
$$\vec e_1 = \left( \frac{4 \sqrt{17}}{17}, \ - \frac{\sqrt{17}}{17}\right)$$
$$\vec e_2 = \left( \frac{\sqrt{17}}{17}, \ \frac{4 \sqrt{17}}{17}\right)$$
Método de invariantes
Se da la ecuación de la línea de 2-o orden:
$$15 x^{2} - 16 x y + 18 \sqrt{17} x - 15 y^{2} + 4 \sqrt{17} y + 51 = 0$$
Esta ecuación tiene la forma:
$$a_{11} x^{2} + 2 a_{12} x y + 2 a_{13} x + a_{22} y^{2} + 2 a_{23} y + a_{33} = 0$$
donde
$$a_{11} = 15$$
$$a_{12} = -8$$
$$a_{13} = 9 \sqrt{17}$$
$$a_{22} = -15$$
$$a_{23} = 2 \sqrt{17}$$
$$a_{33} = 51$$
Las invariantes de esta ecuación al transformar las coordenadas son los determinantes:
$$I_{1} = a_{11} + a_{22}$$
     |a11  a12|
I2 = |        |
     |a12  a22|

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

sustituimos coeficientes
$$I_{1} = 0$$
     |15  -8 |
I2 = |       |
     |-8  -15|

$$I_{3} = \left|\begin{matrix}15 & -8 & 9 \sqrt{17}\\-8 & -15 & 2 \sqrt{17}\\9 \sqrt{17} & 2 \sqrt{17} & 51\end{matrix}\right|$$
$$I{\left(\lambda \right)} = \left|\begin{matrix}15 - \lambda & -8\\-8 & - \lambda - 15\end{matrix}\right|$$
     |              ____|   |              ____|
     |   15     9*\/ 17 |   |  -15     2*\/ 17 |
K2 = |                  | + |                  |
     |    ____          |   |    ____          |
     |9*\/ 17      51   |   |2*\/ 17      51   |

$$I_{1} = 0$$
$$I_{2} = -289$$
$$I_{3} = 0$$
$$I{\left(\lambda \right)} = \lambda^{2} - 289$$
$$K_{2} = -1445$$
Como
$$I_{3} = 0 \wedge I_{2} < 0$$
entonces por razón de tipos de rectas:
esta ecuación tiene el tipo : hipérbola degenerada
Formulamos la ecuación característica para nuestra línea:
$$- I_{1} \lambda + I_{2} + \lambda^{2} = 0$$
o
$$\lambda^{2} - 289 = 0$$
$$\lambda_{1} = -17$$
$$\lambda_{2} = 17$$
entonces la forma canónica de la ecuación será
$$\tilde x^{2} \lambda_{1} + \tilde y^{2} \lambda_{2} + \frac{I_{3}}{I_{2}} = 0$$
o
$$- 17 \tilde x^{2} + 17 \tilde y^{2} = 0$$
$$\frac{\tilde x^{2}}{\left(\frac{\sqrt{17}}{17}\right)^{2}} - \frac{\tilde y^{2}}{\left(\frac{\sqrt{17}}{17}\right)^{2}} = 0$$
- está reducida a la forma canónica