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36x^2+16y^2-9z^2-144x+96y+288=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           
288 - 144*x - 9*z  + 16*y  + 36*x  + 96*y = 0
$$36 x^{2} - 144 x + 16 y^{2} + 96 y - 9 z^{2} + 288 = 0$$
36*x^2 - 144*x + 16*y^2 + 96*y - 9*z^2 + 288 = 0
Método de invariantes
Se da la ecuación de superficie de 2 grado:
$$36 x^{2} - 144 x + 16 y^{2} + 96 y - 9 z^{2} + 288 = 0$$
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
$$a_{11} = 36$$
$$a_{12} = 0$$
$$a_{13} = 0$$
$$a_{14} = -72$$
$$a_{22} = 16$$
$$a_{23} = 0$$
$$a_{24} = 48$$
$$a_{33} = -9$$
$$a_{34} = 0$$
$$a_{44} = 288$$
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
$$I_{1} = 43$$
     |36  0 |   |16  0 |   |36  0 |
I2 = |      | + |      | + |      |
     |0   16|   |0   -9|   |0   -9|

$$I_{3} = \left|\begin{matrix}36 & 0 & 0\\0 & 16 & 0\\0 & 0 & -9\end{matrix}\right|$$
$$I_{4} = \left|\begin{matrix}36 & 0 & 0 & -72\\0 & 16 & 0 & 48\\0 & 0 & -9 & 0\\-72 & 48 & 0 & 288\end{matrix}\right|$$
$$I{\left(\lambda \right)} = \left|\begin{matrix}36 - \lambda & 0 & 0\\0 & 16 - \lambda & 0\\0 & 0 & - \lambda - 9\end{matrix}\right|$$
     |36   -72|   |16  48 |   |-9   0 |
K2 = |        | + |       | + |       |
     |-72  288|   |48  288|   |0   288|

     |36   0   -72|   |16  0   48 |   |36   0   -72|
     |            |   |           |   |            |
K3 = | 0   16  48 | + |0   -9   0 | + | 0   -9   0 |
     |            |   |           |   |            |
     |-72  48  288|   |48  0   288|   |-72  0   288|

$$I_{1} = 43$$
$$I_{2} = 108$$
$$I_{3} = -5184$$
$$I_{4} = 0$$
$$I{\left(\lambda \right)} = - \lambda^{3} + 43 \lambda^{2} - 108 \lambda - 5184$$
$$K_{2} = 4896$$
$$K_{3} = -67392$$
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
$$\lambda^{3} - 43 \lambda^{2} + 108 \lambda + 5184 = 0$$
$$\lambda_{1} = 36$$
$$\lambda_{2} = 16$$
$$\lambda_{3} = -9$$
entonces la forma canónica de la ecuación será
$$\left(\tilde z^{2} \lambda_{3} + \left(\tilde x^{2} \lambda_{1} + \tilde y^{2} \lambda_{2}\right)\right) + \frac{I_{4}}{I_{3}} = 0$$
$$36 \tilde x^{2} + 16 \tilde y^{2} - 9 \tilde z^{2} = 0$$
$$- \frac{\tilde z^{2}}{\left(\frac{1}{3}\right)^{2}} + \left(\frac{\tilde x^{2}}{\left(\frac{1}{6}\right)^{2}} + \frac{\tilde y^{2}}{\left(\frac{1}{4}\right)^{2}}\right) = 0$$
es la ecuación para el tipo cono
- está reducida a la forma canónica