Ii
MATU • Algebra
MATU_SIS_ECU_054
Solving Problems in Algebra and Trigonometry Litvinenko Mordkovich
Enunciado
Resuelve el sistema de ecuaciones homogéneas:
$$ \begin{cases} 6x^2 + xy - 2y^2 = 0 \quad \text{(1)} \\ 3x^2 - xy - 2y^2 = 0 \quad \text{(2)} \end{cases} $$
$$ \begin{cases} 6x^2 + xy - 2y^2 = 0 \quad \text{(1)} \\ 3x^2 - xy - 2y^2 = 0 \quad \text{(2)} \end{cases} $$
Solución Paso a Paso
1. Análisis de homogeneidad:
Ambas ecuaciones son polinomios homogéneos de grado 2 igualados a cero. Esto significa que sus gráficas son pares de rectas que pasan por el origen.
2. Factorización o eliminación:
Restamos la ecuación (2) de la ecuación (1):
$$ (6x^2 + xy - 2y^2) - (3x^2 - xy - 2y^2) = 0 - 0 $$
$$ 3x^2 + 2xy = 0 $$
Factorizamos por $x$:
$$ x(3x + 2y) = 0 $$
Esto nos da dos rutas críticas:
3. Conclusión:
Como la sustitución de $y = -1.5x$ resulta en una identidad, cualquier punto sobre esta recta satisface ambas ecuaciones simultáneamente. El sistema tiene infinitas soluciones.
Resultado:
$$ \boxed{ y = -\frac{3}{2}x, \quad \forall x \in \mathbb{R} } $$
Representación gráfica:
El sistema representa la intersección de dos pares de rectas:
$$ \begin{array}{l} \text{Ec. 1: } (3x + 2y)(2x - y) = 0 \rightarrow \text{Rectas } L_1: y = -1.5x, \quad L_2: y = 2x \\ \text{Ec. 2: } (3x + 2y)(x - y) = 0 \rightarrow \text{Rectas } L_1: y = -1.5x, \quad L_3: y = x \\ \hline \text{Solución: Intersección } L_1 \cap L_1 \cup (L_2 \cap L_3) = L_1 \cup \{(0,0)\} = L_1 \end{array} $$
Ambas ecuaciones son polinomios homogéneos de grado 2 igualados a cero. Esto significa que sus gráficas son pares de rectas que pasan por el origen.
2. Factorización o eliminación:
Restamos la ecuación (2) de la ecuación (1):
$$ (6x^2 + xy - 2y^2) - (3x^2 - xy - 2y^2) = 0 - 0 $$
$$ 3x^2 + 2xy = 0 $$
Factorizamos por $x$:
$$ x(3x + 2y) = 0 $$
Esto nos da dos rutas críticas:
- Caso A: $x = 0$.
Si sustituimos $x=0$ en (1): $6(0)^2 + (0)y - 2y^2 = 0 \Rightarrow -2y^2 = 0 \Rightarrow y = 0$.
Obtenemos la solución trivial $(0, 0)$. - Caso B: $3x + 2y = 0 \Rightarrow y = -\frac{3}{2}x$.
Sustituimos esta relación en la ecuación (1):
$$ 6x^2 + x\left(-\frac{3}{2}x\right) - 2\left(-\frac{3}{2}x\right)^2 = 0 $$
$$ 6x^2 - \frac{3}{2}x^2 - 2\left(\frac{9}{4}x^2\right) = 0 $$
$$ 6x^2 - 1.5x^2 - 4.5x^2 = 0 \quad \Rightarrow \quad 0 = 0 $$
3. Conclusión:
Como la sustitución de $y = -1.5x$ resulta en una identidad, cualquier punto sobre esta recta satisface ambas ecuaciones simultáneamente. El sistema tiene infinitas soluciones.
Resultado:
$$ \boxed{ y = -\frac{3}{2}x, \quad \forall x \in \mathbb{R} } $$
Representación gráfica:
El sistema representa la intersección de dos pares de rectas:
$$ \begin{array}{l} \text{Ec. 1: } (3x + 2y)(2x - y) = 0 \rightarrow \text{Rectas } L_1: y = -1.5x, \quad L_2: y = 2x \\ \text{Ec. 2: } (3x + 2y)(x - y) = 0 \rightarrow \text{Rectas } L_1: y = -1.5x, \quad L_3: y = x \\ \hline \text{Solución: Intersección } L_1 \cap L_1 \cup (L_2 \cap L_3) = L_1 \cup \{(0,0)\} = L_1 \end{array} $$