1. **Planteamiento del problema:** Tenemos el sistema de ecuaciones de la recta $r$:
$$\begin{cases} x - 2y - 2z = 1 \\ x + 5y - z = 0 \end{cases}$$
Y el plano $\alpha$ definido por:
$$\alpha : 2x + y + mz = n$$
Queremos determinar $m$ y $n$ para que:
a) $r$ y $\alpha$ sean secantes.
b) $r$ y $\alpha$ sean paralelos.
c) $r$ esté contenida en $\alpha$.
2. **Obtener la forma paramétrica de la recta $r$:**
De las ecuaciones de $r$:
$$\begin{cases} x - 2y - 2z = 1 \\ x + 5y - z = 0 \end{cases}$$
Restamos la segunda de la primera para eliminar $x$:
$$ (x - 2y - 2z) - (x + 5y - z) = 1 - 0 \Rightarrow -7y - z = 1 $$
De aquí:
$$ z = -7y - 1 $$
Sustituimos $z$ en la segunda ecuación:
$$ x + 5y - (-7y - 1) = 0 \Rightarrow x + 5y + 7y + 1 = 0 \Rightarrow x + 12y = -1 $$
Entonces:
$$ x = -1 - 12y $$
Sea $y = t$ parámetro, entonces:
$$ \begin{cases} x = -1 - 12t \\ y = t \\ z = -7t - 1 \end{cases} $$
3. **Condición para que $r$ y $\alpha$ sean secantes:**
Para que $r$ y $\alpha$ se corten, debe existir un $t$ tal que el punto de $r$ satisfaga la ecuación del plano:
$$ 2x + y + mz = n $$
Sustituimos:
$$ 2(-1 - 12t) + t + m(-7t - 1) = n $$
Simplificamos:
$$ -2 - 24t + t - 7mt - m = n $$
$$ -2 - m + t(-24 + 1 - 7m) = n $$
$$ -2 - m + t(-23 - 7m) = n $$
Para que exista solución en $t$, la expresión debe ser compatible para algún $t$.
4. **a) $r$ y $\alpha$ son secantes:**
Debe existir $t$ que satisfaga la ecuación, es decir, la ecuación no puede ser imposible.
Si el coeficiente de $t$ es cero, la ecuación será:
$$ -2 - m = n $$
Si además el término independiente no coincide con $n$, no hay solución.
Entonces, para que sean secantes, el coeficiente de $t$ no debe ser cero:
$$ -23 - 7m \neq 0 \Rightarrow m \neq -\frac{23}{7} $$
Y para cualquier $n$.
5. **b) $r$ y $\alpha$ son paralelos:**
Para que $r$ esté contenido en un plano paralelo a $\alpha$, la recta no debe cortar el plano, es decir, no debe existir $t$ que satisfaga la ecuación.
Esto ocurre si el coeficiente de $t$ es cero y el término independiente no coincide con $n$:
$$ -23 - 7m = 0 \Rightarrow m = -\frac{23}{7} $$
Y
$$ -2 - m \neq n $$
6. **c) $r$ está contenida en $\alpha$:**
Para que $r$ esté contenida en $\alpha$, todos los puntos de $r$ deben satisfacer la ecuación del plano para todo $t$.
Esto implica que el coeficiente de $t$ sea cero y el término independiente igual a $n$:
$$ -23 - 7m = 0 \Rightarrow m = -\frac{23}{7} $$
$$ -2 - m = n $$
Sustituyendo $m$:
$$ n = -2 - \left(-\frac{23}{7}\right) = -2 + \frac{23}{7} = \frac{-14 + 23}{7} = \frac{9}{7} $$
**Respuesta final:**
- a) $m \neq -\frac{23}{7}$, $n$ cualquier valor.
- b) $m = -\frac{23}{7}$, $n \neq -2 - m$.
- c) $m = -\frac{23}{7}$, $n = \frac{9}{7}$.
Recta Plano 8105F5
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