Matemática I
Resumen para el examen final. FCAI, UNCuyo, 2026.
Cómo usarlo
- Leé la unidad una vez, con lápiz y hoja. Son 20 a 30 minutos.
- Apretá Tapar fórmulas. Decí o escribí cada fórmula y tocala para comprobar.
- Hacé Probate. Escribí tu respuesta antes de abrir la solución.
- Explicá en voz alta las Preguntas de mesa, como ante el tribunal del oral.
- Cerrá el resumen y pasá a los ejercicios de Practicá.
Los recuadros rojos marcan errores fáciles de cometer. Conviene repasarlos primero. Para el oral, usá el banco de Definiciones del final.
Cómo se conecta todo
| Unidad | Qué aporta | Dónde se vuelve a usar |
|---|---|---|
| U1 Matrices | Rango, inversa, determinante | En todas las demás |
| U2 Sistemas | Rouché-Fröbenius | Dependencia lineal, intersecciones, posiciones relativas |
| U3 Vectores | LD, base, productos | Rectas y planos: directores, normales, áreas |
| U4 Plano | Rectas y cónicas | Intersecciones con sistemas no lineales |
| U5 Espacio | Planos y rectas | Junta U1, U2 y U3 en un mismo ejercicio |
Dos hábitos
Dos hábitos para el escrito: justificar cada afirmación y verificar cada resultado.
Justificar: dato, teorema, conclusión
Toda afirmación lleva las tres partes. Escribí el resultado, nombrá la propiedad que usaste y cerrá con lo que te pidieron.
Respuesta completa: dependencia lineal de \(\vv u=\col{2}{3}{1},\ \vv v=\col{1}{0}{1},\ \vv w=\col{0}{3}{-1}\)
- Dato
- Planteo \(\alpha_1\vv u+\alpha_2\vv v+\alpha_3\vv w=\vv 0\). Es un sistema homogéneo cuya matriz \(A\) tiene a los vectores como columnas, y \(\det(A)=\begin{vmatrix}2&1&0\\3&0&3\\1&1&-1\end{vmatrix}=0\).
- Teorema
- Como \(\det(A)=0\), resulta \(r(A)\lt 3=n\). Por Rouché-Fröbenius el sistema es compatible indeterminado (al ser homogéneo no puede ser incompatible).
- Conclusión
- Existen escalares no todos nulos que anulan la combinación lineal, por lo tanto el conjunto es LD.
- Control
- \(\vv u=2\vv v+\vv w\), porque \(2\col{1}{0}{1}+\col{0}{3}{-1}=\col{2}{3}{1}\).
Verificar: dos minutos antes de entregar
| Si calculaste | Comprobá |
|---|---|
| Solución de un sistema | Reemplazá en las ecuaciones originales |
| Inversa | \(A\cdot A^{-1}=I\), al menos una fila |
| Determinante | Sumá los términos dos veces, o usá otro método |
| Adj o Cof a partir de \(A^{-1}\) | Calculá un cofactor a mano y comparalo |
| Conjunto LD | Mostrá la combinación lineal explícita |
| Producto vectorial | \((\vv u\times\vv v)\cdot\vv u=0\) y \((\vv u\times\vv v)\cdot\vv v=0\) |
| Punto de intersección | Reemplazá en las dos ecuaciones |
| Plano por tres puntos | Reemplazá los tres puntos en la ecuación |
U1 Matrices y determinantes
Las matrices ordenan datos. El determinante dice si una matriz cuadrada tiene inversa.
Tipos de matrices
En \(a_{ij}\), \(i\) es la fila y \(j\) la columna. Una matriz de \(m\) filas y \(n\) columnas es de orden \(m\times n\).
| Tipo | Condición |
|---|---|
| Fila | Una sola fila: orden \(1\times n\) |
| Columna | Una sola columna: orden \(m\times 1\) |
| Nula | \(a_{ij}=0\) para todo \(i\) y todo \(j\) |
| Transpuesta \(A^T\) | Se intercambian filas y columnas |
| Cuadrada | \(m=n\) |
| Diagonal | \(a_{ij}=0\ \ \forall i\neq j\) |
| Escalar | Diagonal con todos los \(a_{ii}=k\) |
| Identidad \(I\) | Escalar con \(k=1\) |
| Triangular superior | \(a_{ij}=0\ \ \forall i\gt j\) (ceros debajo de la diagonal) |
| Triangular inferior | \(a_{ij}=0\ \ \forall i\lt j\) (ceros arriba de la diagonal) |
| Simétrica | \(A=A^T\) |
| Antisimétrica | \(A=-A^T\) (diagonal de ceros) |
Operaciones
- Suma: solo entre matrices del mismo orden, elemento a elemento. La opuesta de \(A=(a_{ij})\) es \(-A=(-a_{ij})\).
- Producto: \(A_{m\times n}\cdot B_{n\times p}=C_{m\times p}\). El elemento \(c_{ij}\) es la fila \(i\) de \(A\) por la columna \(j\) de \(B\). No es conmutativo.
- Inversa: \(A\cdot A^{-1}=A^{-1}\cdot A=I\). Existe solo si \(A\) es cuadrada y \(\det(A)\neq 0\).
Problemas con matrices: rotulá filas y columnas, comprobá que los órdenes permitan el producto e interpretá el resultado con una oración. Si el producto da una matriz \(1\times 1\), como \(B_{1\times 4}\cdot A_{4\times 1}=\left(\tfrac{31}{2}\right)\), se lee como un número: 15,5 horas.
Escalonar y rango
- Escalonada: la cantidad de ceros antes del primer elemento no nulo crece fila a fila. Ese primer elemento se llama distinguido.
- Reducida: además, cada distinguido vale 1 y es el único no nulo de su columna.
- Operaciones elementales: intercambiar filas, multiplicar una fila por \(k\neq 0\), sumar a una fila un múltiplo de otra.
- Rango \(r(A)\): cantidad de filas no nulas de cualquier forma escalonada.
- Inversa por Gauss-Jordan: \((A\mid I)\sim(I\mid A^{-1})\).
Hoja resuelta: inversa de \(A=\begin{pmatrix}1&2\\3&5\end{pmatrix}\)
\[\left(\begin{array}{cc|cc}1&2&1&0\\3&5&0&1\end{array}\right)\sim\left(\begin{array}{cc|cc}1&2&1&0\\0&-1&-3&1\end{array}\right)\sim\left(\begin{array}{cc|cc}1&0&-5&2\\0&-1&-3&1\end{array}\right)\sim\left(\begin{array}{cc|cc}1&0&-5&2\\0&1&3&-1\end{array}\right)\]Operaciones: \(F_2\to F_2-3F_1\), luego \(F_1\to F_1+2F_2\), luego \(F_2\to -F_2\).
Control: \(\begin{pmatrix}1&2\\3&5\end{pmatrix}\begin{pmatrix}-5&2\\3&-1\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}1&0\\0&1\end{pmatrix}\).
Determinantes: cómo se calculan
- Orden 2: \(\begin{vmatrix}a&b\\c&d\end{vmatrix}=ad-bc\).
- Orden 3: regla de Sarrus.
- Laplace: \(\det(A)=a_{i1}c_{i1}+a_{i2}c_{i2}+\dots+a_{in}c_{in}\). Elegí la fila o columna con más ceros.
- Reducción por filas: llevá a forma triangular sumando múltiplos de filas y multiplicá la diagonal.
Menor, cofactor y adjunta
| Objeto | Definición |
|---|---|
| Matriz complementaria \(M_{ij}\) | \(A\) sin la fila \(i\) y sin la columna \(j\) |
| Menor \(m_{ij}\) | \(m_{ij}=\det(M_{ij})\) |
| Cofactor \(c_{ij}\) | \(c_{ij}=(-1)^{i+j}\,m_{ij}\) |
| Adjunta | \(\mathrm{Adj}(A)=\mathrm{Cof}(A)^T\) |
| Inversa por adjunta | \(A^{-1}=\dfrac{1}{\det(A)}\,\mathrm{Adj}(A)\), o sea \(\mathrm{Adj}(A)=\det(A)\cdot A^{-1}\) |
Propiedades del determinante
| Situación | Resultado |
|---|---|
| Transpuesta | \(\det(A^T)=\det(A)\) |
| Fila o columna de ceros | \(\det(A)=0\) |
| Dos filas proporcionales | \(\det(A)=0\) |
| Producto | \(\det(A\cdot B)=\det(A)\cdot\det(B)\) |
| Suma | \(\det(A+B)\neq\det(A)+\det(B)\) en general |
| Potencia | \(\det(A^n)=\det(A)^n\) |
| Inversa | \(\det(A^{-1})=\dfrac{1}{\det(A)}\) |
| Una fila por \(k\) | El determinante queda multiplicado por \(k\) |
| Toda la matriz por \(k\), orden \(n\) | \(\det(kA)=k^n\det(A)\) |
| Intercambiar dos filas | Cambia de signo |
| Sumar a una fila un múltiplo de otra | No cambia |
| Matriz triangular | Producto de la diagonal principal |
Hoja resuelta: adjunta y cofactores
Sarrus en \(A=\begin{pmatrix}2&3&-2\\1&4&1\\2&1&-3\end{pmatrix}\): \(\ -24+6-2+16-2+9=3\).
\[\mathrm{Adj}(A)=3\cdot A^{-1}=\begin{pmatrix}-13&7&11\\5&-2&-4\\-7&4&5\end{pmatrix}\qquad\mathrm{Cof}(A)=\mathrm{Adj}(A)^T=\begin{pmatrix}-13&5&-7\\7&-2&4\\11&-4&5\end{pmatrix}\]Control de 20 segundos: \(c_{11}=\begin{vmatrix}4&1\\1&-3\end{vmatrix}=-13\). Coincide. Con el signo del determinante equivocado daría \(+13\), y el error salta solo.
Probate
\(A\) es \(3\times 2\) y \(B\) es \(2\times 4\). ¿Existe \(A\cdot B\)? ¿Y \(B\cdot A\)?
\(A\) es de orden 3 con \(\det(A)=2\). Calculá \(\det(3A)\), \(\det(A^{-1})\) y \(\det(2A^{-1})\).
Un determinante de orden 3 vale 5. ¿Cuánto vale si le sumás \(2F_1\) a \(F_2\)? ¿Si multiplicás \(F_1\) por 2? ¿Si intercambiás \(F_1\) y \(F_2\)?
Hallá \(c_{23}\) de \(\begin{pmatrix}1&2&3\\0&4&5\\1&0&6\end{pmatrix}\).
Rango de \(\begin{pmatrix}1&2&3\\2&4&6\\1&0&1\end{pmatrix}\).
Inversa de \(\begin{pmatrix}2&1\\5&3\end{pmatrix}\).
Preguntas de mesa
¿Qué es el rango de una matriz?
¿Cuándo una matriz admite inversa?
¿Por qué \(\det(A^{-1})=1/\det(A)\)?
¿Por qué \(\det(kA)=k^n\det(A)\)?
¿Qué diferencia hay entre menor y cofactor?
Practicá: TP1a ej. 10 y 11. TP1b ej. 5 y 7, Opcional 2.
U2 Sistemas de ecuaciones
Casi todos los ejercicios de la materia terminan en un sistema. Saber clasificarlo es la mitad del trabajo.
Clasificación y Rouché-Fröbenius
\(A\) es la matriz de coeficientes, \(A'=(A\mid B)\) la ampliada y \(n\) la cantidad de incógnitas.
| Rangos | Tipo | Soluciones |
|---|---|---|
| \(r(A)=r(A')=n\) | SCD | Una sola |
| \(r(A)=r(A')\lt n\) | SCI | Infinitas, con \(n-r\) parámetros |
| \(r(A)\neq r(A')\) | SI | Ninguna: \(S=\varnothing\) |
Con dos incógnitas cada ecuación es una recta, así que el sistema también se resuelve gráficamente:
| Las rectas son | Tipo | Solución |
|---|---|---|
| Secantes | SCD | El punto de corte |
| Coincidentes | SCI | Todos los puntos de la recta |
| Paralelas | SI | \(S=\varnothing\) |
Forma matricial
Métodos
| Método | Cuándo sirve | Cómo |
|---|---|---|
| Gauss | Siempre | Escalonás \(A'\) y sustituís hacia atrás |
| Gauss-Jordan | Siempre | Llevás \(A'\) a la forma reducida y leés la solución |
| Matricial | \(A\) cuadrada, \(\det(A)\neq 0\) | \(X=A^{-1}\cdot B\) |
| Cramer | \(A\) cuadrada, \(\det(A)\neq 0\) | \(x_j=\dfrac{\det(A_j)}{\det(A)}\), con \(A_j\) igual a \(A\) pero con la columna \(j\) reemplazada por \(B\) |
Homogéneos y sistemas de Cramer
- Homogéneo: \(B=0\). Siempre es compatible, porque tiene al menos la solución trivial.
- Con \(r=n\) es SCD y la única solución es la trivial. Con \(r\lt n\) es SCI.
- Homogéneo con más incógnitas que ecuaciones: \(r\leq m\lt n\), así que siempre es SCI.
- Sistema de Cramer: \(n\) ecuaciones, \(n\) incógnitas y \(\det(A)\neq 0\). Siempre tiene solución única.
- Si \(\det(A)=0\) en un sistema cuadrado, no hay solución única. Puede ser SCI o SI, y decide Rouché.
Hoja resuelta: sistema compatible indeterminado
\[\begin{cases}x+y-z=2\\2x-y+z=1\\3x=3\end{cases}\qquad\left(\begin{array}{ccc|c}1&1&-1&2\\2&-1&1&1\\3&0&0&3\end{array}\right)\sim\left(\begin{array}{ccc|c}1&1&-1&2\\0&-3&3&-3\\0&0&0&0\end{array}\right)\]\(r(A)=r(A')=2\lt 3\): SCI con 1 parámetro. De la segunda fila, \(y-z=1\). Con \(z=t\): \(y=1+t\) y \(x=1\).
\[S=\{(x;y;z)\in\R^3:(x;y;z)=(1;\,1+t;\,t),\ t\in\R\}\]Control: \(1+(1+t)-t=2\), \(\ 2-(1+t)+t=1\), \(\ 3\cdot 1=3\).
Sistemas con parámetro \(k\)
- Calculá \(\det(A)\) en función de \(k\).
- Igualá a cero para hallar los valores críticos.
- Para \(k\) distinto de los críticos, el sistema es SCD.
- Reemplazá cada valor crítico, escaloná \(A'\) y aplicá Rouché.
Hoja resuelta: clasificá según \(k\)
\[\begin{cases}x+y+z=1\\x+2y+3z=2\\x+3y+kz=3\end{cases}\qquad\det(A)=k-5\]Si \(k\neq 5\): SCD. Si \(k=5\):
\[\left(\begin{array}{ccc|c}1&1&1&1\\1&2&3&2\\1&3&5&3\end{array}\right)\sim\left(\begin{array}{ccc|c}1&1&1&1\\0&1&2&1\\0&0&0&0\end{array}\right)\]\(r(A)=r(A')=2\lt 3\): SCI. Si el último término independiente fuera 4 en lugar de 3, quedaría \(r(A')=3\neq r(A)\) y sería SI.
Problemas de aplicación
Definí las incógnitas con sus unidades, escribí una ecuación por dato, resolvé, verificá contra el enunciado y respondé con una oración.
Probate
\(r(A)=2\), \(r(A')=3\), \(n=3\). ¿Qué tipo de sistema es?
\(r(A)=r(A')=2\), \(n=3\). ¿Qué tipo es y cuántos parámetros tiene?
Un homogéneo de 2 ecuaciones con 3 incógnitas, ¿siempre, a veces o nunca es incompatible?
Resolvé por Cramer: \(2x+y=5\), \(\ x-y=1\).
En un sistema \(3\times 3\) con \(\det(A)=0\), ¿qué podés asegurar?
¿Para qué \(k\) es SCD y para cuál SCI el sistema \(x+ky=1\), \(\ 2x+4y=2\)?
Preguntas de mesa
Enunciá el teorema de Rouché-Fröbenius.
¿Por qué un sistema homogéneo nunca es incompatible?
¿Qué son sistemas equivalentes?
¿Por qué \(X=A^{-1}\cdot B\) y qué hace falta para usarlo?
¿Qué significa geométricamente un sistema de 3 incógnitas?
Practicá: TP2 ej. 4, 5, 8 y 9, Opcional 2, 3 y 8.
U3 Vectores y espacios vectoriales
Dos partes: combinación lineal, dependencia y base se resuelven con sistemas. Norma y productos se resuelven con fórmulas.
Por espacio, en esta página algunos vectores van en fila, como \(\vv u=(2;-1;3)\). En el examen escribilos en columna, como en las diapositivas.
Lo básico
| Vector de \(a\) a \(b\) | \(\vv{ab}=b-a\) |
| Suma | Componente a componente. Gráficamente, regla del paralelogramo o de la poligonal |
| Producto por escalar | \(k\cdot(x;y;z)=(kx;ky;kz)\) |
| Norma | \(\nr{\vv u}=\sqrt{x^2+y^2+z^2}\) |
| Versor asociado, o normalizar \(\vv u\) | \(\check u=\dfrac{1}{\nr{\vv u}}\cdot\vv u\) |
| Espacio vectorial | Conjunto no vacío con adición y producto por escalar que cumplen 10 axiomas |
Combinación lineal y dependencia
- Combinación lineal: \(\vv v\) es CL de \(\vv{u_1},\dots,\vv{u_n}\) si existen escalares con \(\vv v=\alpha_1\vv{u_1}+\dots+\alpha_n\vv{u_n}\). Para saberlo planteás ese sistema: si es compatible, es CL.
- LI: la única combinación lineal que da \(\vv 0\) es la de todos los escalares nulos.
- LD: existe una combinación que da \(\vv 0\) con algún escalar no nulo. Equivale a que uno sea CL de los demás.
Método: planteá \(\alpha_1\vv{u_1}+\dots+\alpha_n\vv{u_n}=\vv 0\), armá el sistema homogéneo con los vectores como columnas y aplicá Rouché. Con \(r=n\) son LI y con \(r\lt n\) son LD. Si son \(n\) vectores de \(\R^n\), alcanza el determinante: \(\det\neq 0\) es LI y \(\det=0\) es LD.
| Caso | Conclusión |
|---|---|
| Más de 2 vectores de \(\R^2\) | Siempre LD |
| Más de 3 vectores de \(\R^3\) | Siempre LD |
| Dos vectores | LD si y solo si son proporcionales |
| Tres vectores de \(\R^3\) | LD si y solo si son coplanares |
| Conjunto con el vector nulo | Siempre LD |
Sistema generador, base y dimensión
- Sistema generador (SG): todo vector de \(V\) es CL de los vectores del conjunto. Se prueba con un vector genérico \((x;y;z)\): tiene que dar compatible siempre. En \(\R^n\) equivale a \(r(A)=n\).
- Menos de \(n\) vectores nunca generan \(\R^n\). Con más de \(n\), depende del rango.
- Base: conjunto LI que además es SG.
- Dimensión: cantidad de vectores de cualquier base. \(\dim\R^2=2\), \(\dim\R^3=3\).
- Un conjunto de \(n\) vectores LI de \(\R^n\) ya es base.
- Base canónica o estándar: en \(\R^2\), \(\vec\imath=(1;0)\) y \(\vec\jmath=(0;1)\). En \(\R^3\), \(\vec\imath=(1;0;0)\), \(\vec\jmath=(0;1;0)\) y \(\vec k=(0;0;1)\).
Los tres productos
| Producto | Fórmula | Da | Para qué sirve |
|---|---|---|---|
| Escalar | \(\vv u\cdot\vv v=xx'+yy'+zz'\) \(=\nr{\vv u}\nr{\vv v}\cos\theta\) | Número | Ángulo. \(\vv u\cdot\vv v=0\) ortogonales, \(\gt 0\) agudo, \(\lt 0\) obtuso |
| Vectorial | \(\vv u\times\vv v=\begin{vmatrix}\vec\imath&\vec\jmath&\vec k\\x&y&z\\x'&y'&z'\end{vmatrix}\) | Vector | Ortogonal a ambos. \(\nr{\vv u\times\vv v}\) es el área del paralelogramo, la mitad es la del triángulo. Da \(\vv 0\) si son paralelos |
| Mixto | \(\vv u\cdot(\vv v\times\vv w)=\det(\vv u,\vv v,\vv w)\) | Número | Su valor absoluto es el volumen del paralelepípedo. Da 0 si son coplanares |
Ángulo: \(\theta=\arccos\dfrac{\vv u\cdot\vv v}{\nr{\vv u}\nr{\vv v}}\), con \(0^\circ\leq\theta\leq 180^\circ\). Relación útil: \(\nr{\vv u}^2=\vv u\cdot\vv u\).
Aplicaciones en física: el producto escalar da el trabajo \(W=\vv F\cdot\vv d\) y el flujo de campo eléctrico. El vectorial da el momento de una fuerza y la fuerza magnética sobre una carga en movimiento.
Hoja resuelta: ángulo, área y volumen
\(\vv u=(3;-1;2)\), \(\ \vv v=(2;1;0)\), \(\ \vv w=(-2;4;5)\).
\(\vv u\cdot\vv v=6-1+0=5\neq 0\): no son ortogonales.
\(\cos\theta=\dfrac{5}{\sqrt{14}\sqrt 5}\), entonces \(\theta\approx 53^\circ\,18'\,2{,}8''\).
\(\vv u\times\vv v=(-2;4;5)\), así que el área es \(\sqrt{45}\approx 6{,}7\ u^2\).
Volumen: \(|(\vv u\times\vv v)\cdot\vv w|=|4+16+25|=45\ u^3\).
Probate
¿\((3;6)\) y \((-1;-2)\) son LD?
Analizá \(\{(1;2;3),(4;5;6),(7;8;9)\}\).
Versor de \((2;-1;2)\).
¿\(\{(1;0;1),(0;1;1)\}\) es base de \(\R^3\)?
Área del triángulo de vértices \(a=(3;0;0)\), \(b=(0;0;2)\), \(c=(0;5;0)\).
Tres vectores de \(\R^2\), ¿siempre, a veces o nunca son SG?
Preguntas de mesa
Definí vectores linealmente independientes.
¿Qué significa que tres vectores de \(\R^3\) den determinante nulo?
¿Qué es una base y qué es la dimensión?
¿Por qué \(\nr{\vv u\times\vv v}\) es el área del paralelogramo?
¿Qué interpreta el producto mixto?
Practicá: TP3 ej. 6 y 7, Opcional 3, 5 y 8.
U4 Geometría del plano
Una recta con seis formas de escribirse y cuatro cónicas. Casi todo se reduce a completar cuadrados y leer elementos.
Distancia y punto medio
La recta
Dado un punto \(p_0=(x_0;y_0)\) y un vector director \(\vv u=(\alpha;\beta)\):
| Forma | Ecuación | Qué se lee |
|---|---|---|
| Vectorial | \(\binom{x}{y}=\binom{x_0}{y_0}+t\binom{\alpha}{\beta}\) | Punto y director |
| Paramétricas | \(x=x_0+t\alpha,\quad y=y_0+t\beta\) | Punto y director |
| Simétrica | \(\dfrac{x-x_0}{\alpha}=\dfrac{y-y_0}{\beta}\) | Punto y director |
| General | \(ax+by+c=0\) | Director \(\vv u=(-b;a)\) |
| Explícita | \(y=mx+h\) | Pendiente \(m=-\dfrac ab=\dfrac\beta\alpha=\tan\theta\). Ordenada al origen \(h\) |
| Segmentaria | \(\dfrac xA+\dfrac yB=1\) | Corta los ejes en \((A;0)\) y \((0;B)\) |
- Si \(a=0\), la recta es horizontal: \(y=\) constante.
- Si \(b=0\), es vertical: \(x=\) constante, con pendiente infinita.
- Si \(c=0\), pasa por el origen.
- Paralelas: \(m_1=m_2\). Perpendiculares: \(m_1\cdot m_2=-1\), o \(\vv{u_1}\cdot\vv{u_2}=0\).
- Con un punto y la pendiente: \(y-y_0=m(x-x_0)\). Con dos puntos \(a\) y \(b\), el director es \(\vv{ab}\).
- El vector \((a;b)\) es perpendicular a la recta \(ax+by+c=0\). Por eso, una recta perpendicular a la dirección de \((3;1)\) se escribe directo como \(3x+y+c=0\).
Qué cónica es
En la ecuación general \(Ax^2+By^2+Dx+Ey+F=0\):
| Coeficientes | Cónica | Definición como lugar geométrico |
|---|---|---|
| \(A=B\) | Circunferencia | \(d(p;c)=r\) |
| Mismo signo, \(A\neq B\) | Elipse | \(d(p;F_1)+d(p;F_2)=2a\) |
| \(A=0\) o \(B=0\) | Parábola | \(d(p;F)=d(p;\text{directriz})\) |
| Signos distintos | Hipérbola | \(|d(p;F_1)-d(p;F_2)|=2a\) |
Cada cónica se escribe de tres maneras, y los enunciados las piden por su nombre:
| Ecuación | Qué es | Ejemplo: elipse |
|---|---|---|
| Canónica | Centro o vértice en el origen | \(\dfrac{x^2}{a^2}+\dfrac{y^2}{b^2}=1\) |
| Ordinaria | Centro o vértice en \((h;k)\), ejes paralelos a los coordenados | \(\dfrac{(x-h)^2}{a^2}+\dfrac{(y-k)^2}{b^2}=1\) |
| General o implícita | La ordinaria desarrollada e igualada a cero | \(Ax^2+By^2+Dx+Ey+F=0\) |
Si piden hallar un lugar geométrico, planteá la igualdad de distancias de la definición y desarrollá.
Circunferencia
Al completar cuadrados, si el segundo miembro da positivo es una circunferencia real, si da cero es un punto y si da negativo es imaginaria.
Si es tangente a una recta, el radio es la distancia del centro a esa recta. Se halla con la perpendicular por el centro, su intersección con la recta y la distancia entre esos dos puntos.
Elipse
\(a\gt b\gt 0\),
\(c^2=a^2-b^2\),
\(\varepsilon=\dfrac ca\), con \(0\lt\varepsilon\lt 1\).
\(a^2\) es siempre el denominador mayor. Su posición dice hacia dónde va el eje focal. El triángulo marcado muestra por qué \(a^2=b^2+c^2\).
Eje mayor \(A_1A_2=2a\), eje menor \(B_1B_2=2b\) y distancia focal \(F_1F_2=2c\).
| Elemento | Eje focal horizontal | Eje focal vertical |
|---|---|---|
| Ecuación | \(\dfrac{(x-h)^2}{a^2}+\dfrac{(y-k)^2}{b^2}=1\) | \(\dfrac{(x-h)^2}{b^2}+\dfrac{(y-k)^2}{a^2}=1\) |
| Vértices principales | \((h\pm a;\,k)\) | \((h;\,k\pm a)\) |
| Vértices secundarios | \((h;\,k\pm b)\) | \((h\pm b;\,k)\) |
| Focos | \((h\pm c;\,k)\) | \((h;\,k\pm c)\) |
| Eje focal | \(y=k\) | \(x=h\) |
Parábola
\(p=d(F;\text{directriz})\gt 0\).
El vértice \(V=(h;k)\) está a \(\dfrac p2\) del foco y a \(\dfrac p2\) de la directriz.
La variable al cuadrado dice el eje de simetría: si es \(y^2\), la parábola abre hacia los costados. Las líneas de trazos muestran que \(P\) está a igual distancia de \(F\) y de la directriz.
El lado recto es la cuerda que pasa por el foco, perpendicular al eje focal, y mide \(2p\).
| Ecuación | Abre hacia | Foco | Directriz | Eje focal |
|---|---|---|---|---|
| \((y-k)^2=2p(x-h)\) | Derecha | \((h+\frac p2;\,k)\) | \(x=h-\frac p2\) | \(y=k\) |
| \((y-k)^2=-2p(x-h)\) | Izquierda | \((h-\frac p2;\,k)\) | \(x=h+\frac p2\) | \(y=k\) |
| \((x-h)^2=2p(y-k)\) | Arriba | \((h;\,k+\frac p2)\) | \(y=k-\frac p2\) | \(x=h\) |
| \((x-h)^2=-2p(y-k)\) | Abajo | \((h;\,k-\frac p2)\) | \(y=k+\frac p2\) | \(x=h\) |
Hipérbola
\(c^2=a^2+b^2\),
\(\varepsilon=\dfrac ca\gt 1\).
\(a^2\) va siempre debajo del término positivo, aunque sea el denominador menor. La diagonal del rectángulo mide \(c\) y las asíntotas pasan por el centro y por sus esquinas.
Eje transverso \(V_1V_2=2a\) y eje conjugado \(B_1B_2=2b\).
| Elemento | Eje focal horizontal | Eje focal vertical |
|---|---|---|
| Ecuación | \(\dfrac{(x-h)^2}{a^2}-\dfrac{(y-k)^2}{b^2}=1\) | \(\dfrac{(y-k)^2}{a^2}-\dfrac{(x-h)^2}{b^2}=1\) |
| Vértices | \((h\pm a;\,k)\) | \((h;\,k\pm a)\) |
| Vértices imaginarios | \((h;\,k\pm b)\) | \((h\pm b;\,k)\) |
| Focos | \((h\pm c;\,k)\) | \((h;\,k\pm c)\) |
| Asíntotas | \(y-k=\pm\dfrac ba(x-h)\) | \(y-k=\pm\dfrac ab(x-h)\) |
| Eje focal | \(y=k\) | \(x=h\) |
Completar cuadrados
- Agrupá los términos en \(x\) y los términos en \(y\).
- Sacá factor común el coeficiente de \(x^2\) y el de \(y^2\).
- Completá dentro de cada paréntesis, restando lo que agregaste.
- Pasá los números al segundo miembro.
- Dividí para que el segundo miembro sea 1, salvo en la parábola y la circunferencia.
Hoja resuelta: una hipérbola con todos sus elementos
\[-\tfrac14x^2+y^2-\tfrac32x-4y-\tfrac94=0\] \[-\tfrac14(x^2+6x)+(y^2-4y)-\tfrac94=0\] \[-\tfrac14\left[(x+3)^2-9\right]+(y-2)^2-4-\tfrac94=0\] \[-\tfrac14(x+3)^2+(y-2)^2=4\quad\Longrightarrow\quad\frac{(y-2)^2}{4}-\frac{(x+3)^2}{16}=1\]El término positivo es el de \(y\), así que el eje focal es vertical: \(x=-3\). Centro \(C=(-3;2)\), \(a=2\), \(b=4\), \(c=\sqrt{20}=2\sqrt5\).
Vértices \((-3;4)\) y \((-3;0)\). Focos \((-3;\,2\pm 2\sqrt5)\). Vértices imaginarios \((1;2)\) y \((-7;2)\).
Asíntotas \(y-2=\pm\tfrac12(x+3)\). Excentricidad \(\varepsilon=\sqrt5\approx 2{,}24\).
Intersección de recta y cónica
- Despejá \(y\) de la recta, o usá sus paramétricas.
- Reemplazá en la cónica y llegá a una cuadrática.
- Discriminante positivo: dos puntos. Cero: un punto, recta tangente. Negativo: no se cortan.
- Calculá la otra coordenada con la recta y verificá en la cónica.
Para cortar con los ejes, reemplazá \(y=0\) para el eje \(x\), y \(x=0\) para el eje \(y\).
Hoja resuelta: recta y circunferencia
Circunferencia \(3x^2+3y^2+12x-6y+3=0\). Dividida por 3 queda \(x^2+y^2+4x-2y+1=0\). Recta \(\mathcal R:\ \frac{x+3}{1}=\frac{y+2}{1}\), o sea \(y=x+1\).
\[x^2+(x+1)^2+4x-2(x+1)+1=0\quad\Longrightarrow\quad 2x^2+4x=0\]\(x=0\) o \(x=-2\). Los puntos son \((0;1)\) y \((-2;-1)\).
Con los ejes: \(y=0\) da \(x^2+4x+1=0\), o sea \(x=-2\pm\sqrt3\). Y \(x=0\) da \((y-1)^2=0\), o sea \(y=1\): la circunferencia es tangente al eje \(y\).
Probate
Recta por \((1;2)\) y \((3;6)\), en forma explícita y general.
Recta perpendicular a \(y=3x+1\) por \((0;2)\).
Elementos de \(\dfrac{x^2}{25}+\dfrac{y^2}{9}=1\).
¿Qué cónica es \(4x^2-y^2+8x+2y+1=0\)?
Elementos de \((y-1)^2=8(x-2)\).
Elementos de \(\dfrac{x^2}{9}-\dfrac{y^2}{16}=1\).
Centro y radio de \(x^2+y^2-4x+6y-3=0\).
Preguntas de mesa
Definí elipse, parábola e hipérbola como lugares geométricos.
¿Qué mide la excentricidad?
¿Por qué en la elipse \(a^2=b^2+c^2\)?
¿Por qué dos rectas perpendiculares cumplen \(m_1m_2=-1\)?
Practicá: TP4a Opcional 10. TP4b ej. 8 y 12. TP4c ej. 7 y 13, Opcional 6 y 8.
U5 Geometría del espacio
Usa lo que ya sabés: producto vectorial para el normal, producto mixto para coplanaridad y Rouché para las intersecciones.
Distancia y punto medio
Son las de \(\R^2\) con una coordenada más:
El plano
Un plano queda determinado por un punto y dos directores LI, por tres puntos no alineados, o por un punto y un vector normal.
| Forma | Ecuación |
|---|---|
| Vectorial | \(\vv{om}=\vv{op_0}+t\,\vv u+t'\,\vv v\) |
| Paramétricas | \(x=x_0+t\alpha+t'\alpha',\ \ y=y_0+t\beta+t'\beta',\ \ z=z_0+t\gamma+t'\gamma'\) |
| Normal | \(A(x-x_0)+B(y-y_0)+C(z-z_0)=0\) |
| General o implícita | \(Ax+By+Cz+D=0\), con normal \(\vv n=(A;B;C)\) |
Si tenés dos directores, el normal sale de \(\vv n=\vv u\times\vv v\). La condición de fondo es que \(\vv{p_0m},\vv u,\vv v\) sean LD, o sea que su determinante sea cero.
Hoja resuelta: plano por \(a=(1;0;2)\), \(b=(2;1;0)\), \(c=(0;1;1)\)
Directores: \(\vv{ab}=(1;1;-2)\) y \(\vv{ac}=(-1;1;-1)\).
Normal: \(\vv n=\vv{ab}\times\vv{ac}=(1;3;2)\).
Con el punto \(a\): \(1(x-1)+3(y-0)+2(z-2)=0\), que da \(x+3y+2z-5=0\).
Control: \(a\): \(1+0+4-5=0\). \(\ b\): \(2+3+0-5=0\). \(\ c\): \(0+3+2-5=0\).
Planos especiales
Si falta una variable, el plano es paralelo al eje de esa variable.
| Ecuación | Es paralelo a |
|---|---|
| \(Cz+D=0\) | Plano XY |
| \(Ax+D=0\) | Plano YZ |
| \(By+D=0\) | Plano XZ |
| \(Ax+By+D=0\) | Eje Z |
| \(Ax+Cz+D=0\) | Eje Y |
| \(By+Cz+D=0\) | Eje X |
La recta
Una recta queda determinada por un punto \(p_0\) y un director \(\vv u=(\alpha;\beta;\gamma)\).
| Forma | Ecuación |
|---|---|
| Vectorial | \(\vv{om}=\vv{op_0}+t\,\vv u\) |
| Paramétricas | \(x=x_0+t\alpha,\ \ y=y_0+t\beta,\ \ z=z_0+t\gamma\) |
| Simétricas | \(\dfrac{x-x_0}{\alpha}=\dfrac{y-y_0}{\beta}=\dfrac{z-z_0}{\gamma}\) |
| Cartesianas | Dos planos no paralelos: \(\begin{cases}Ax+By+Cz+D=0\\A'x+B'y+C'z+D'=0\end{cases}\) |
- Con la recta como dos planos, el director es \(\vv u=\vv{n_1}\times\vv{n_2}\).
- Si una componente del director es cero, esa fracción no existe: por ejemplo, con \(\gamma=0\) se escribe \(z=z_0\) aparte.
- Recta perpendicular a un plano: usás \(\vv n\) como director. Plano perpendicular a una recta: usás \(\vv u\) como normal.
- Tres puntos están alineados si \(\vv{ab}\) y \(\vv{ac}\) son LD.
Hoja resuelta: de dos planos a paramétricas
\[\mathcal R:\begin{cases}x+y-z=1\\2x-y+z=2\end{cases}\]Director: \((1;1;-1)\times(2;-1;1)=(0;-3;-3)\). Sirve el proporcional \(\vv u=(0;1;1)\).
Punto: con \(z=0\) queda \(x+y=1\) y \(2x-y=2\), que da \((1;0;0)\).
Paramétricas: \(x=1\), \(\ y=t\), \(\ z=t\). Control: \(1+t-t=1\) y \(2-t+t=2\).
Posiciones relativas: recta y plano
Compará el director \(\vv u\) con el normal \(\vv n\).
| Criterio | Posición | \(\mathcal R\cap\mathcal P\) | |
|---|---|---|---|
| \(\vv u\cdot\vv n=0\) y \(p_0\in\mathcal P\) | Incluida | \(\mathcal R\) | |
| \(\vv u\cdot\vv n=0\) y \(p_0\notin\mathcal P\) | Paralela disjunta | \(\varnothing\) | |
| \(\vv u\cdot\vv n\neq 0\) | Secante | Un punto: reemplazá las paramétricas en el plano |
Hoja resuelta: recta y plano secantes
\(\mathcal R:\ \vv{om}=(1;2;0)+t(2;-1;1)\) y \(\mathcal P:\ x+2y+z-3=0\).
\(\vv u\cdot\vv n=2-2+1=1\neq 0\): secantes.
Reemplazo: \((1+2t)+2(2-t)+t-3=0\), que da \(t=-2\). El punto es \(m=(-3;4;-2)\).
Control: \(-3+8-2-3=0\).
Posiciones relativas: dos planos
Compará los normales.
| Criterio | Posición | \(\mathcal P_1\cap\mathcal P_2\) | |
|---|---|---|---|
| \(\vv{n_1},\vv{n_2}\) LD, con un punto común | Coincidentes | El plano | |
| \(\vv{n_1},\vv{n_2}\) LD, sin puntos comunes | Paralelos disjuntos | \(\varnothing\) | |
| \(\vv{n_1},\vv{n_2}\) LI | Secantes | Una recta |
Posiciones relativas: dos rectas
Primero compará los directores. Si son LI, mirá el producto mixto con \(\vv{a_1a_2}\), que une un punto de cada recta.
| Criterio | Posición | \(\mathcal R_1\cap\mathcal R_2\) | |
|---|---|---|---|
| \(\vv{u_1},\vv{u_2}\) LD y \(a_1\in\mathcal R_2\) | Coincidentes | La recta | |
| \(\vv{u_1},\vv{u_2}\) LD y \(a_1\notin\mathcal R_2\) | Paralelas disjuntas | \(\varnothing\) | |
| \(\vv{u_1},\vv{u_2}\) LI y \(\vv{u_1},\vv{u_2},\vv{a_1a_2}\) LD | Secantes | Un punto | |
| \(\vv{u_1},\vv{u_2},\vv{a_1a_2}\) LI | Alabeadas | \(\varnothing\) |
Hoja resuelta: secantes o alabeadas
\(\mathcal R_1\): \(a_1=(1;0;0)\), \(\vv{u_1}=(1;1;0)\). \(\ \mathcal R_2\): \(a_2=(0;0;1)\), \(\vv{u_2}=(0;1;1)\).
Los directores no son proporcionales, así que no son paralelas. Con \(\vv{a_1a_2}=(-1;0;1)\):
\[\begin{vmatrix}1&0&-1\\1&1&0\\0&1&1\end{vmatrix}=0\quad\Longrightarrow\quad\text{coplanares, entonces secantes}\]Igualo \((1+s;\,s;\,0)=(0;\,t;\,1+t)\): sale \(s=t=-1\) y el punto común es \((0;-1;0)\).
Si fuera \(a_2=(0;0;2)\), el determinante daría 1 y serían alabeadas.
La conexión con Rouché
Toda intersección es un sistema. Si es SCD hay un punto, si es SCI hay una recta o un plano, y si es SI no hay intersección. Para dos rectas, un SI no alcanza: paralelas disjuntas y alabeadas dan SI las dos, y se distinguen mirando los directores.
Distancias
| Distancia | Pasos |
|---|---|
| Punto a plano | Recta perpendicular al plano por \(p\), hallás la intersección \(q\) y calculás \(d(p;q)\) |
| Punto a recta | Plano perpendicular a la recta por \(p\), hallás la intersección \(q\) y calculás \(d(p;q)\) |
| Planos paralelos | Tomás un punto de uno y calculás su distancia al otro |
| Rectas paralelas | Tomás un punto de una y calculás su distancia a la otra |
Hoja resuelta: distancia de \(p_0=(6;0;5)\) a \(\mathcal P:\ 2x-y+3z+1=0\)
Recta perpendicular: \(x=6+2t\), \(\ y=-t\), \(\ z=5+3t\).
En el plano: \(2(6+2t)+t+3(5+3t)+1=0\), que da \(14t+28=0\) y \(t=-2\). El pie es \(q=(2;2;-1)\).
\(d(p_0;q)=\sqrt{16+4+36}=\sqrt{56}\approx 7{,}48\ u\).
Probate
Un vector normal a \(2x-y+3z=7\).
Plano por \((1;2;3)\) con normal \((1;0;-1)\).
¿A qué es paralelo el plano \(2x+y-5=0\)?
Posición de \(x+y+z=1\) con \(2x+2y+2z=5\) y con \(2x+2y+2z=2\).
Posición de la recta \(\vv{om}=t(1;1;1)\) con el plano \(x-y=0\).
Director de la recta \(x+y=0\), \(\ z=1\).
Si dos rectas no se cortan, ¿son paralelas?
Preguntas de mesa
¿Qué determina un plano?
¿Por qué \(\vv u\times\vv v\) es normal al plano?
¿Qué son rectas alabeadas?
¿Por qué una recta se puede escribir con dos ecuaciones?
¿Cómo se relaciona Rouché con las posiciones relativas?
¿Por qué dos rectas paralelas disjuntas sí determinan un plano y dos alabeadas no?
Practicá: TP5 completo, con su Opcional. Diapositivas de U5, ejemplos 11 y 17 a 21.
Definiciones para el oral
Si en el oral evalúan definiciones, esto es lo que tenés que poder decir de memoria, con las palabras de las diapositivas 2026.
Cómo practicarlas
- Tocá Sacar una al azar y decí la definición en voz alta antes de abrirla.
- Compará palabra por palabra. Mirá sobre todo "todo", "única", "si y sólo si" y cada condición.
- Tené un ejemplo corto listo, porque la pregunta que sigue suele ser esa.
- Anotá las que te trabaron y repetilas al día siguiente.
Una definición dice qué es algo, no cómo se calcula. Empezá por las que sostienen el resto de la materia: rango, LI, sistema generador, base, dimensión, Rouché-Fröbenius y las cuatro cónicas.
U1 Matrices y determinantes
Matriz
Orden de una matriz
Igualdad de matrices
Primero tienen que ser del mismo orden.
Matriz fila y matriz columna
Matriz nula
Matriz transpuesta
Matriz cuadrada
Matriz diagonal
Matriz escalar
Matriz identidad
Matriz triangular superior e inferior
Matriz simétrica y antisimétrica
Matriz inversa
El producto da I en los dos órdenes.
Elemento distinguido
Matriz escalonada
Matriz escalonada reducida por filas
Matrices equivalentes
Rango de una matriz
Determinante
Solo existe para matrices cuadradas.
Matriz complementaria
Menor complementario
Cofactor
No lleva aij.
Matriz de cofactores
Matriz adjunta
U2 Sistemas
Ecuación lineal con \(n\) incógnitas
Ecuación homogénea
Conjunto solución
Resolver un SEL
Simultáneamente: las m a la vez.
Clasificación de un SEL
Sistemas equivalentes
Matriz ampliada
Teorema de Rouché-Fröbenius
n es la cantidad de incógnitas, no de ecuaciones.
Sistema homogéneo
Sistema de Cramer
Dos condiciones: cuadrado y det distinto de cero.
U3 Vectores
Espacio vectorial
Los diez axiomas de espacio vectorial
- \(\vv u+\vv v\in V\).
- \(\vv u+\vv v=\vv v+\vv u\).
- \(\vv u+(\vv v+\vv w)=(\vv u+\vv v)+\vv w\).
- Existe \(\vv 0\in V\) tal que \(\vv u+\vv 0=\vv 0+\vv u=\vv u\) para todo \(\vv u\).
- Para cada \(\vv u\) existe \(-\vv u\in V\) tal que \(\vv u+(-\vv u)=(-\vv u)+\vv u=\vv 0\).
- \(k\vv u\in V\).
- \(1\cdot\vv u=\vv u\).
- \(k(\vv u+\vv v)=k\vv u+k\vv v\).
- \((k_1+k_2)\vv u=k_1\vv u+k_2\vv u\).
- \(k_1(k_2\vv u)=(k_1k_2)\vv u=k_2(k_1\vv u)\).
U1 nombra 8 para las matrices: no cuenta el 1 y el 6, las dos de clausura.
Combinación lineal
Vectores linealmente independientes
La palabra clave es única.
Vectores linealmente dependientes
Sistema generador
Todo vector de V, no algunos.
Base
Las dos condiciones a la vez.
Base estándar o base canónica
Dimensión
Norma o módulo
Versor
Producto escalar
Vectores ortogonales
Producto vectorial
Producto mixto
U4 Geometría del plano
Distancia entre dos puntos del plano
Recta en el plano
Cónica
Circunferencia
Elipse
Excentricidad de la elipse
Parábola
Hipérbola
Valor absoluto de la diferencia.
Excentricidad de la hipérbola
U5 Geometría del espacio
Distancia entre dos puntos del espacio
Plano en el espacio
Recta en el espacio
Rectas alabeadas
Practicá: TP4b ej. 9 y TP4c ej. 6 y 14 piden definir como lugar geométrico. TP5 Opcional 9 pide justificar verdaderos y falsos.