Sr Examen

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3x^2+3y^2-2z^2+2xy+3x+y-2z+1=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            
1 + y - 2*z - 2*z  + 3*x + 3*x  + 3*y  + 2*x*y = 0
$$3 x^{2} + 2 x y + 3 x + 3 y^{2} + y - 2 z^{2} - 2 z + 1 = 0$$
3*x^2 + 2*x*y + 3*x + 3*y^2 + y - 2*z^2 - 2*z + 1 = 0
Método de invariantes
Se da la ecuación de superficie de 2 grado:
$$3 x^{2} + 2 x y + 3 x + 3 y^{2} + y - 2 z^{2} - 2 z + 1 = 0$$
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
$$a_{11} = 3$$
$$a_{12} = 1$$
$$a_{13} = 0$$
$$a_{14} = \frac{3}{2}$$
$$a_{22} = 3$$
$$a_{23} = 0$$
$$a_{24} = \frac{1}{2}$$
$$a_{33} = -2$$
$$a_{34} = -1$$
$$a_{44} = 1$$
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
$$I_{1} = 4$$
     |3  1|   |3  0 |   |3  0 |
I2 = |    | + |     | + |     |
     |1  3|   |0  -2|   |0  -2|

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

     | 3    1   3/2|   | 3   0   1/2|   | 3   0   3/2|
     |             |   |            |   |            |
K3 = | 1    3   1/2| + | 0   -2  -1 | + | 0   -2  -1 |
     |             |   |            |   |            |
     |3/2  1/2   1 |   |1/2  -1   1 |   |3/2  -1   1 |

$$I_{1} = 4$$
$$I_{2} = -4$$
$$I_{3} = -16$$
$$I_{4} = -12$$
$$I{\left(\lambda \right)} = - \lambda^{3} + 4 \lambda^{2} + 4 \lambda - 16$$
$$K_{2} = \frac{1}{2}$$
$$K_{3} = -11$$
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
$$\lambda^{3} - 4 \lambda^{2} - 4 \lambda + 16 = 0$$
$$\lambda_{1} = 4$$
$$\lambda_{2} = 2$$
$$\lambda_{3} = -2$$
entonces la forma canónica de la ecuación será
$$\left(\tilde z^{2} \lambda_{3} + \left(\tilde x^{2} \lambda_{1} + \tilde y^{2} \lambda_{2}\right)\right) + \frac{I_{4}}{I_{3}} = 0$$
$$4 \tilde x^{2} + 2 \tilde y^{2} - 2 \tilde z^{2} + \frac{3}{4} = 0$$
$$- \frac{\tilde z^{2}}{\left(\frac{\frac{1}{2} \sqrt{2}}{\frac{2}{3} \sqrt{3}}\right)^{2}} + \left(\frac{\tilde x^{2}}{\left(\frac{1}{2 \frac{2 \sqrt{3}}{3}}\right)^{2}} + \frac{\tilde y^{2}}{\left(\frac{\frac{1}{2} \sqrt{2}}{\frac{2}{3} \sqrt{3}}\right)^{2}}\right) = -1$$
es la ecuación para el tipo hiperboloide bilateral
- está reducida a la forma canónica