Sr Examen

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-4x^2-4y^2-18z^2-4xy+8xz-8yz=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                            
- 18*z  - 4*x  - 4*y  - 8*y*z - 4*x*y + 8*x*z = 0
4x24xy+8xz4y28yz18z2=0- 4 x^{2} - 4 x y + 8 x z - 4 y^{2} - 8 y z - 18 z^{2} = 0
-4*x^2 - 4*x*y + 8*x*z - 4*y^2 - 8*y*z - 18*z^2 = 0
Método de invariantes
Se da la ecuación de superficie de 2 grado:
4x24xy+8xz4y28yz18z2=0- 4 x^{2} - 4 x y + 8 x z - 4 y^{2} - 8 y z - 18 z^{2} = 0
Esta ecuación tiene la forma:
a11x2+2a12xy+2a13xz+2a14x+a22y2+2a23yz+2a24y+a33z2+2a34z+a44=0a_{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
a11=4a_{11} = -4
a12=2a_{12} = -2
a13=4a_{13} = 4
a14=0a_{14} = 0
a22=4a_{22} = -4
a23=4a_{23} = -4
a24=0a_{24} = 0
a33=18a_{33} = -18
a34=0a_{34} = 0
a44=0a_{44} = 0
Las invariantes de esta ecuación al transformar las coordenadas son los determinantes:
I1=a11+a22+a33I_{1} = a_{11} + a_{22} + a_{33}
     |a11  a12|   |a22  a23|   |a11  a13|
I2 = |        | + |        | + |        |
     |a12  a22|   |a23  a33|   |a13  a33|

I3=a11a12a13a12a22a23a13a23a33I_{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|
I4=a11a12a13a14a12a22a23a24a13a23a33a34a14a24a34a44I_{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(λ)=a11λa12a13a12a22λa23a13a23a33λI{\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
I1=26I_{1} = -26
     |-4  -2|   |-4  -4 |   |-4   4 |
I2 = |      | + |       | + |       |
     |-2  -4|   |-4  -18|   |4   -18|

I3=4242444418I_{3} = \left|\begin{matrix}-4 & -2 & 4\\-2 & -4 & -4\\4 & -4 & -18\end{matrix}\right|
I4=42402440441800000I_{4} = \left|\begin{matrix}-4 & -2 & 4 & 0\\-2 & -4 & -4 & 0\\4 & -4 & -18 & 0\\0 & 0 & 0 & 0\end{matrix}\right|
I(λ)=λ4242λ4444λ18I{\left(\lambda \right)} = \left|\begin{matrix}- \lambda - 4 & -2 & 4\\-2 & - \lambda - 4 & -4\\4 & -4 & - \lambda - 18\end{matrix}\right|
     |-4  0|   |-4  0|   |-18  0|
K2 = |     | + |     | + |      |
     |0   0|   |0   0|   | 0   0|

     |-4  -2  0|   |-4  -4   0|   |-4   4   0|
     |         |   |          |   |          |
K3 = |-2  -4  0| + |-4  -18  0| + |4   -18  0|
     |         |   |          |   |          |
     |0   0   0|   |0    0   0|   |0    0   0|

I1=26I_{1} = -26
I2=124I_{2} = 124
I3=24I_{3} = -24
I4=0I_{4} = 0
I(λ)=λ326λ2124λ24I{\left(\lambda \right)} = - \lambda^{3} - 26 \lambda^{2} - 124 \lambda - 24
K2=0K_{2} = 0
K3=0K_{3} = 0
Como
I3 != 0

entonces por razón de tipos de rectas:
hay que
Formulamos la ecuación característica para nuestra superficie:
I1λ2+I2λI3+λ3=0- I_{1} \lambda^{2} + I_{2} \lambda - I_{3} + \lambda^{3} = 0
o
λ3+26λ2+124λ+24=0\lambda^{3} + 26 \lambda^{2} + 124 \lambda + 24 = 0
λ1=6\lambda_{1} = -6
λ2=1046\lambda_{2} = -10 - 4 \sqrt{6}
λ3=10+46\lambda_{3} = -10 + 4 \sqrt{6}
entonces la forma canónica de la ecuación será
(z~2λ3+(x~2λ1+y~2λ2))+I4I3=0\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
6x~2+y~2(1046)+z~2(10+46)=0- 6 \tilde x^{2} + \tilde y^{2} \left(-10 - 4 \sqrt{6}\right) + \tilde z^{2} \left(-10 + 4 \sqrt{6}\right) = 0
z~2(11046)2+(x~2(66)2+y~2(146+10)2)=0\frac{\tilde z^{2}}{\left(\frac{1}{\sqrt{10 - 4 \sqrt{6}}}\right)^{2}} + \left(\frac{\tilde x^{2}}{\left(\frac{\sqrt{6}}{6}\right)^{2}} + \frac{\tilde y^{2}}{\left(\frac{1}{\sqrt{4 \sqrt{6} + 10}}\right)^{2}}\right) = 0
es la ecuación para el tipo cono imaginario
- está reducida a la forma canónica