Sr Examen

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11x^2+9y^2+0z^2-6xy-2x+6y+20z+11=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                   
11 - 2*x + 6*y + 9*y  + 11*x  + 20*z - 6*x*y = 0
$$11 x^{2} - 6 x y - 2 x + 9 y^{2} + 6 y + 20 z + 11 = 0$$
11*x^2 - 6*x*y - 2*x + 9*y^2 + 6*y + 20*z + 11 = 0
Método de invariantes
Se da la ecuación de superficie de 2 grado:
$$11 x^{2} - 6 x y - 2 x + 9 y^{2} + 6 y + 20 z + 11 = 0$$
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
$$a_{11} = 11$$
$$a_{12} = -3$$
$$a_{13} = 0$$
$$a_{14} = -1$$
$$a_{22} = 9$$
$$a_{23} = 0$$
$$a_{24} = 3$$
$$a_{33} = 0$$
$$a_{34} = 10$$
$$a_{44} = 11$$
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
$$I_{1} = 20$$
     |11  -3|   |9  0|   |11  0|
I2 = |      | + |    | + |     |
     |-3  9 |   |0  0|   |0   0|

$$I_{3} = \left|\begin{matrix}11 & -3 & 0\\-3 & 9 & 0\\0 & 0 & 0\end{matrix}\right|$$
$$I_{4} = \left|\begin{matrix}11 & -3 & 0 & -1\\-3 & 9 & 0 & 3\\0 & 0 & 0 & 10\\-1 & 3 & 10 & 11\end{matrix}\right|$$
$$I{\left(\lambda \right)} = \left|\begin{matrix}11 - \lambda & -3 & 0\\-3 & 9 - \lambda & 0\\0 & 0 & - \lambda\end{matrix}\right|$$
     |11  -1|   |9  3 |   |0   10|
K2 = |      | + |     | + |      |
     |-1  11|   |3  11|   |10  11|

     |11  -3  -1|   |9  0   3 |   |11  0   -1|
     |          |   |         |   |          |
K3 = |-3  9   3 | + |0  0   10| + |0   0   10|
     |          |   |         |   |          |
     |-1  3   11|   |3  10  11|   |-1  10  11|

$$I_{1} = 20$$
$$I_{2} = 90$$
$$I_{3} = 0$$
$$I_{4} = -9000$$
$$I{\left(\lambda \right)} = - \lambda^{3} + 20 \lambda^{2} - 90 \lambda$$
$$K_{2} = 110$$
$$K_{3} = -1100$$
Como
$$I_{3} = 0 \wedge I_{2} \neq 0 \wedge I_{4} \neq 0$$
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
$$\lambda^{3} - 20 \lambda^{2} + 90 \lambda = 0$$
$$\lambda_{1} = 10 - \sqrt{10}$$
$$\lambda_{2} = \sqrt{10} + 10$$
$$\lambda_{3} = 0$$
entonces la forma canónica de la ecuación será
$$\tilde z 2 \sqrt{\frac{\left(-1\right) I_{4}}{I_{2}}} + \left(\tilde x^{2} \lambda_{1} + \tilde y^{2} \lambda_{2}\right) = 0$$
y
$$- \tilde z 2 \sqrt{\frac{\left(-1\right) I_{4}}{I_{2}}} + \left(\tilde x^{2} \lambda_{1} + \tilde y^{2} \lambda_{2}\right) = 0$$
$$\tilde x^{2} \left(10 - \sqrt{10}\right) + \tilde y^{2} \left(\sqrt{10} + 10\right) + 20 \tilde z = 0$$
y
$$\tilde x^{2} \left(10 - \sqrt{10}\right) + \tilde y^{2} \left(\sqrt{10} + 10\right) - 20 \tilde z = 0$$
$$2 \tilde z + \left(\frac{\tilde x^{2}}{10 \frac{1}{10 - \sqrt{10}}} + \frac{\tilde y^{2}}{10 \frac{1}{\sqrt{10} + 10}}\right) = 0$$
y
$$- 2 \tilde z + \left(\frac{\tilde x^{2}}{10 \frac{1}{10 - \sqrt{10}}} + \frac{\tilde y^{2}}{10 \frac{1}{\sqrt{10} + 10}}\right) = 0$$
es la ecuación para el tipo paraboloide elíptico
- está reducida a la forma canónica