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miércoles, 23 de mayo de 2012

Historia


ANTECEDENTES HISTORICOS DE LA GEOMETRIA ANALITICA.

 

Para comenzar la geometría comenzó como la ciencia de medidas de las extensiones. La palabra geometría proviene del griego y su significado es Geo= Tierra y Metrón= Medida.
De esa forma las primeras cosas que aprendieron a medirse con la Geometría  fueron la extensión de una línea, las rectas o las curvas y con un volumen limitado por superficies, pero al poco tiempo, los griegos le adquirieron un sentido más general para establecer relaciones. 


Estas eran de dos clases:

·        Relaciones de posición las cuales son enunciadas por proposiciones como: “La recta D es paralela a la recta D”

·        Relaciones métricas, como por ejemplo “El segmento AC es el triple del segmento BC”.

Pero los griegos tenían que desarrollar un método para saber si lo que hacían tenía bases sólidas y que no quedaran dudas del desarrollo del método, por lo cual empezaron a utilizar un método que más adelante se convirtió en el método matemático por excelencia, estamos hablando de la demostración.

Los matemáticos que empezaron a utilizar la geometría (como Rene Descartes) buscaban reunir conjunto de teoremas enlazados mediante cadenas de razonamiento o ecuaciones largas, que es lo que actualmente utilizamos.

Existen varias teorías deductivas de la geometría analítica entre las cuales se encuentran:

1.     Geometría  no euclídea: Para esta geometría no es válida el axioma de paralelismo de Euclides.
2.     Geometría Proyectiva: En la cual los objetos son los espacios proyectivos.
3.     Geometría euclidiana: En esta se aplican las leyes plasmadas por Euclides, se rige por sus teoremas.


Padres de la geometría analítica

RENE DESCARTES

 
Fue un filósofo, matemático y físico francés que nació el 31 de marzo de 1596 la Haye Francia y falleció el 11 de febrero de 1650 en Suecia.
Es considerado el padre de la filosofía actual y creo una revolución científica. Era conocido también como Cartesius (en latín), formulo el famoso principio “pienso luego existo” la cual fue la base del racionalismo occidental.
La mayoría de las obras que escribió estaban en latín, idioma utilizado frecuentemente en la antigüedad, ya que era la lengua internacional del conocimiento.
En la Física está considerado como el creador del mecanismo y en matemáticas es el creador de la geometría analítica, dando a conocer su libro llamada Le Géométrie en 1637, traducido al español como la geometría, ( su modelo fue el método matemático (la demostración) ya que quería cambiar el modelo aristotélico que se había estado utilizando durante toda la edad media.


PIERRE DE FERMAT

 
Nacido el 17 de agosto de 1601 en Francia y fallecido el 12 de Enero de 1665 fue un jurista y matemático apodado “El príncipe de los aficionados”.
Fermat fue junto con René Descartes uno de los principales matemáticos de la primera mitad del siglo XVII. Descubrió el cálculo diferencial antes que Newton y Leibniz, fue cofundador de la teoría de probabilidades junto a Blaise Pascal y Descartes y descubrió el principio fundamental de la geometría analítica, pero sin embargo es más reconocido por sus aportaciones a la teoría de números y es uno de los pocos matemáticos que cuentan con un asteroide que tiene su nombre.


 SIR ISAAC NEWTON


Nació el 4 de enero de 1642 en Lincolnshire, Inglaterra y Falleció en 1727. Fue hijo prematuro, su madre le tenía previsto un futuro como granjero, pero sus padres se sorprendieron por su talento por lo cual lo enviaron a la universidad de Cambridge y trabajo para pagarse sus estudios. En esa universidad fue donde obtuvo conocimientos y principios científicos de mediados del siglo XVII con las innovaciones de Galileo y Descartes.
Se le considera el protagonista principal de la revolución científica del siglo XVII y el padre de la mecánica moderna, así como también fue descubridor del cálculo integral junto con Leibniz y formulo el teorema del binomio.


LEIBNIZ


Leibniz nació exactamente 50 años después de Descartes: él nació en 1646 y murió el 1716. Nació en Leipzig y murió en Hannover. Es una figura particularmente compleja y sumamente interesante.
Fue matemático uno de los grandes matemáticos de la historia su gran descubrimiento es el Cálculo Infinitesimal, que llamó Calcul de l'infinement petit. Es un descubrimiento que se hizo paralelamente a lo de Newton; Newton llamó a su descubrimiento Método de las Fluxiones. Ha habido una disputa sobre la prioridad del descubrimiento, parece que no hubo prioridad por parte de ninguno: fue un descubrimiento simultáneo en formas distintas y además las notaciones eran diferentes: la de Leibniz es la que ha prevalecido -aproximadamente es la que se conserva, a lo largo de la historia en el Cálculo Infinitesimal.




Ecuación vectorial de la recta


Primero veremos lo que es la ecuación  vectorial, la ecuación que ocuparemos es la que se muestra en la imegen.


Esta ecuación la iremos resolviendo paso a paso.Bueno para resolver o deducir la ecuación vectorial de la recta tenemos que se necesita un punto conocido, por el que pasa la recta (p1,p2).


Vector directo, se denomina vector directo a cualquiera de los infinitos de los vectores  que tienen la misma dirección que nuestra recta.

Por ejemplo si a mi me dicen que tengo una recta que pasa por el punto p, y V es un vector director, es decir que la recta si pasa por ese punto y V es  un vector director .


La recta tiene que ser esa que tenemos dibujada, si tenemos un punto, y tenemos un vector director podemos localizar la recta, y por equipolencia(igualdad)se traslada el vector a la recta , así como en la imagen, lo tenemos en esa posición, empieza el razonamiento.  A partir de un punto y del vector director que he movido a esa recta, empieza el razonamiento, de los infinitos puntos no conocidos que tenemos en esa recta, voy a llamar "X" a un punto cualquiera, lo situó en esa posición, coordenadas del punto "X" serán (x ,y), recordamos "X" simboliza cualquiera de los puntos de la recta no conocidos.

Nos planteamos el siguiente esquema de vectores, unimos el origen con el punto "P" y tenemos un vector.

Voy a unir el punto "P "con el punto "X"y obtendremos este vector.

Voy a unir el origen con el punto "X". Esto es utilizando el método de unir el final de uno con el origen de otro.

Razonamiento matemático suma de vectores gráficamente, utilizando ley del paralelogramo, o el método de unir el final de uno con el origen de otro, aplicando el segundo es un fácil de entender. Tenemos el vector Ox =OP + PX que es una combinación lineal en la que hemos expresado el vector OX respecto de OP y PX .

Segundo razonamiento el vector px que en términos matemáticos es el vector de posición si se fijan va a equivaler un cierto número de veces ese vector "V "el vector, repetimos el vector "PX" lo podemos sustituir por un numero multiplicado por "V", en este caso lo puse fácil fíjense que el vector "PX"  es 3 veces el vector "V".




 Si el punto estuviera antes equivaldría 2 veces "V".

Si el punto estuviera antes equivaldría 2 veces "V" y si estuviera antes del punto “P” equivaldría "–V", es decir siempre el vector px  se puede sustituir un número real "T" multiplicado por el vector directo de "V".

Curiosidad es que el "T"se denomina parámetro y recuerden que es un número real el número de veces que el vector "PX" contiene ese vector director en este caso 3.

  La nueva expresión matemáticas quedarías OX= OP T V  y esa expresión recibe el nombre de ecuación vectorial de la recta.


Solo quedaría, expresarla ecuación vectorial que expresaremos según sus funciones,Restamos el punto  X menos el punto "O", restamos las coordenadas del punto "X", entonces seria x - 0 y nos quedaría cero, y la  segunda "y-0, nos daría cero.

Y también restamos los componentes de vector "OP" con el origen,componentes del vector "OP" , P1 – 0"  nos daría "P1", y "P2 – 0" nos daría "P2".

Mas "T"que representa cualquier número real número de veces que el vector director está contenido en el vector "PX" componentes de "V" (v1,v2), y ya con eso podemos resolver la ecuación vectorial expresada según sus funciones, Recuerden, (x,y) es el resultado de la resta entre las coordenadas del origen y el punto "X",y (p1,p2) es la resta entre las coordenadas del origen y el punto "P",luego ira +"T"  que seria el numero de veces que entra el Vector director "V" en la recta "PX" y los componentes de del Vector director que serian (v1,v2) y todo esto para obtener la ecuación vectorial expresada según sus funciones.

Resumen nosotros sabemos que si me dan un punto que pasa por la recta y me dan un vector director en este caso el punto es "P" y el vector director es "V", sabemos localizar la recta y mediante este esquema llegamos a esa expresión matemáticas expresamos sus componentes ecuación vectorial de la recta, y nada mas queda saber interpretar los componentes de la ecuación.

(x,y)simboliza las coordenadas de cualquiera de los infinitos puntos de esa recta

(p1,p2) las coordenadas del punto conocido por donde pasa  la recta

"T"    toma infinitos valores cualquier numero real

(V1,v1)componentes del vector director

y esto seria la ecuación vectorial de la recta


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Nivel 3



Posiciones de dos rectas

Dos rectas en el plano
Secantes

Dos rectas son secantes si sólo tienen un punto en común.
Son las rectas que se cruzan en un punto



Dos rectas son coincidentes si tienen todos los puntos son comunes.
Dos rectas son coincidentes si tienen todos los puntos son comunes.
Dos rectas son coincidentes si tienen todos los puntos son comunes.
Rectas definidas por un punto y un vector

Rectas definidas por un punto y un vector



Posición
r
r'
Cruzadas
3
4
Secantes
3
3
Paralelos
2
3
Coincidentes
2
2





Paralelas


Dos rectas son paralelas si no tienen ningún punto en común.
El sistema de ecuaciones formado por las dos rectas no tiene solución.

Coincidentes




El sistema de ecuaciones formado por las dos rectas tiene infinitas soluciones.





El sistema de ecuaciones formado por las dos rectas tiene infinitas soluciones.




Si la recta r viene determinada por   y la recta s por  y  , la posición relativa de r y s viene dada por la posición de 

Si  hay dos posibilidades:

1. Rectas coincidentes si 


2. Rectas paralelas si  .


Sihay otras dos posibilidades:

3. Rectas secantes si 







4. Rectas que se cruzan si 
Rectas definidas por sus ecuaciones implicitas
rango de la matriz ampliada.
Las posiciones relativas de dos rectas vienen dada por la siguiente tabla:





Ejemplos




En primer lugar se pasan las ecuaciones continuas a ecuaciones implícitas.





En primer lugar se pasan las ecuaciones continuas a ecuaciones implícitas.







Hallamos el rango de la matriz de los coeficientes.
Determinamos el rango de la matriz ampliada. 


Comparamos los rangos
Las dos rectas se cruzan.


Las dos rectas son secantes.

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