Sr Examen

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x^2-5y^2+z^2+4xy+2xz+4yz+3(2^(1/2))x-3(2^(1/2))z+12=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         ___                 ___                    
12 + x  + z  - 5*y  - 3*z*\/ 2  + 2*x*z + 3*x*\/ 2  + 4*x*y + 4*y*z = 0
$$x^{2} + 4 x y + 2 x z + 3 \sqrt{2} x - 5 y^{2} + 4 y z + z^{2} - 3 \sqrt{2} z + 12 = 0$$
x^2 + 4*x*y + 2*x*z + 3*sqrt(2)*x - 5*y^2 + 4*y*z + z^2 - 3*sqrt(2)*z + 12 = 0
Método de invariantes
Se da la ecuación de superficie de 2 grado:
$$x^{2} + 4 x y + 2 x z + 3 \sqrt{2} x - 5 y^{2} + 4 y z + z^{2} - 3 \sqrt{2} z + 12 = 0$$
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
$$a_{11} = 1$$
$$a_{12} = 2$$
$$a_{13} = 1$$
$$a_{14} = \frac{3 \sqrt{2}}{2}$$
$$a_{22} = -5$$
$$a_{23} = 2$$
$$a_{24} = 0$$
$$a_{33} = 1$$
$$a_{34} = - \frac{3 \sqrt{2}}{2}$$
$$a_{44} = 12$$
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
$$I_{1} = -3$$
     |1  2 |   |-5  2|   |1  1|
I2 = |     | + |     | + |    |
     |2  -5|   |2   1|   |1  1|

$$I_{3} = \left|\begin{matrix}1 & 2 & 1\\2 & -5 & 2\\1 & 2 & 1\end{matrix}\right|$$
$$I_{4} = \left|\begin{matrix}1 & 2 & 1 & \frac{3 \sqrt{2}}{2}\\2 & -5 & 2 & 0\\1 & 2 & 1 & - \frac{3 \sqrt{2}}{2}\\\frac{3 \sqrt{2}}{2} & 0 & - \frac{3 \sqrt{2}}{2} & 12\end{matrix}\right|$$
$$I{\left(\lambda \right)} = \left|\begin{matrix}1 - \lambda & 2 & 1\\2 & - \lambda - 5 & 2\\1 & 2 & 1 - \lambda\end{matrix}\right|$$
     |             ___|              |               ___|
     |         3*\/ 2 |              |          -3*\/ 2 |
     |   1     -------|              |   1      --------|
     |            2   |   |-5  0 |   |             2    |
K2 = |                | + |      | + |                  |
     |    ___         |   |0   12|   |     ___          |
     |3*\/ 2          |              |-3*\/ 2           |
     |-------    12   |              |--------     12   |
     |   2            |              |   2              |

                                                         |                       ___ |
                                                         |                   3*\/ 2  |
     |                 ___|   |-5     2         0    |   |   1        1      ------- |
     |             3*\/ 2 |   |                      |   |                      2    |
     |   1     2   -------|   |                   ___|   |                           |
     |                2   |   |              -3*\/ 2 |   |                        ___|
     |                    |   |2      1      --------|   |                   -3*\/ 2 |
K3 = |   2     -5     0   | + |                 2    | + |   1        1      --------|
     |                    |   |                      |   |                      2    |
     |    ___             |   |         ___          |   |                           |
     |3*\/ 2              |   |    -3*\/ 2           |   |    ___       ___          |
     |-------  0     12   |   |0   --------     12   |   |3*\/ 2   -3*\/ 2           |
     |   2                |   |       2              |   |-------  --------     12   |
                                                         |   2        2              |
                                                         

$$I_{1} = -3$$
$$I_{2} = -18$$
$$I_{3} = 0$$
$$I_{4} = 162$$
$$I{\left(\lambda \right)} = - \lambda^{3} - 3 \lambda^{2} + 18 \lambda$$
$$K_{2} = -45$$
$$K_{3} = -189$$
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
$$\lambda^{3} + 3 \lambda^{2} - 18 \lambda = 0$$
$$\lambda_{1} = 3$$
$$\lambda_{2} = -6$$
$$\lambda_{3} = 0$$
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
$$- \tilde z 2 \sqrt{\frac{\left(-1\right) I_{4}}{I_{2}}} + \left(\tilde x^{2} \lambda_{1} + \tilde y^{2} \lambda_{2}\right) = 0$$
$$3 \tilde x^{2} - 6 \tilde y^{2} + 6 \tilde z = 0$$
y
$$3 \tilde x^{2} - 6 \tilde y^{2} - 6 \tilde z = 0$$
        2           2                 
\tilde x    \tilde y                  
--------- - --------- + 2*\tilde z = 0
    1          1/2                    

y
        2           2                 
\tilde x    \tilde y                  
--------- - --------- - 2*\tilde z = 0
    1          1/2                    

es la ecuación para el tipo paraboloide hiperbólico
- está reducida a la forma canónica