1. Planteamos el problema: Encontrar el centro y radio de la circunferencia que pasa por los puntos A(5,4), B(-2,1) y C(1,-6). Luego, hallar la ecuación de una recta perpendicular a la circunferencia que pasa por el punto (5,4).
2. La ecuación general de la circunferencia es $$x^2 + y^2 + Dx + Ey + F = 0$$ donde el centro es $$\left(-\frac{D}{2}, -\frac{E}{2}\right)$$ y el radio $$r = \sqrt{\left(-\frac{D}{2}\right)^2 + \left(-\frac{E}{2}\right)^2 - F}$$.
3. Usamos los puntos para formar un sistema 3x3:
Para A(5,4): $$5^2 + 4^2 + 5D + 4E + F = 0 \Rightarrow 25 + 16 + 5D + 4E + F = 0$$
Para B(-2,1): $$(-2)^2 + 1^2 - 2D + 1E + F = 0 \Rightarrow 4 + 1 - 2D + E + F = 0$$
Para C(1,-6): $$1^2 + (-6)^2 + 1D - 6E + F = 0 \Rightarrow 1 + 36 + D - 6E + F = 0$$
4. Simplificamos:
$$25 + 16 + 5D + 4E + F = 0 \Rightarrow 41 + 5D + 4E + F = 0$$
$$5 + (-2D) + E + F = 0 \Rightarrow 5 - 2D + E + F = 0$$
$$37 + D - 6E + F = 0$$
5. Formamos el sistema:
$$\begin{cases} 5D + 4E + F = -41 \\ -2D + E + F = -5 \\ D - 6E + F = -37 \end{cases}$$
6. Restamos la segunda ecuación de la tercera para eliminar F:
$$(D - 6E + F) - (-2D + E + F) = -37 - (-5)$$
$$D - 6E + F + 2D - E - F = -37 + 5$$
$$3D - 7E = -32$$
7. Restamos la segunda ecuación de la primera para eliminar F:
$$(5D + 4E + F) - (-2D + E + F) = -41 - (-5)$$
$$5D + 4E + F + 2D - E - F = -41 + 5$$
$$7D + 3E = -36$$
8. Tenemos el sistema:
$$\begin{cases} 3D - 7E = -32 \\ 7D + 3E = -36 \end{cases}$$
9. Multiplicamos la primera por 3 y la segunda por 7 para eliminar E:
$$9D - 21E = -96$$
$$49D + 21E = -252$$
10. Sumamos:
$$58D = -348 \Rightarrow D = \frac{-348}{58} = -6$$
11. Sustituimos en $$3D - 7E = -32$$:
$$3(-6) - 7E = -32 \Rightarrow -18 - 7E = -32$$
$$-7E = -14 \Rightarrow E = 2$$
12. Sustituimos D y E en la segunda ecuación para hallar F:
$$-2D + E + F = -5$$
$$-2(-6) + 2 + F = -5 \Rightarrow 12 + 2 + F = -5$$
$$F = -5 - 14 = -19$$
13. Centro:
$$\left(-\frac{D}{2}, -\frac{E}{2}\right) = \left(-\frac{-6}{2}, -\frac{2}{2}\right) = (3, -1)$$
Radio:
$$r = \sqrt{3^2 + (-1)^2 - (-19)} = \sqrt{9 + 1 + 19} = \sqrt{29}$$
14. Para hallar la recta perpendicular a la circunferencia que pasa por (5,4), recordamos que la recta radial va del centro al punto (5,4). Su pendiente es:
$$m = \frac{4 - (-1)}{5 - 3} = \frac{5}{2}$$
15. La recta perpendicular tendrá pendiente $$m_\perp$$ tal que $$m \times m_\perp = -1$$:
$$m_\perp = -\frac{1}{m} = -\frac{1}{\frac{5}{2}} = -\frac{2}{5}$$
16. Ecuación de la recta perpendicular que pasa por (5,4):
$$y - 4 = -\frac{2}{5}(x - 5)$$
Simplificamos:
$$y - 4 = -\frac{2}{5}x + 2$$
$$y = -\frac{2}{5}x + 6$$
17. Resumen:
Centro: $$(3, -1)$$
Radio: $$\sqrt{29}$$
Ecuación de la recta perpendicular: $$y = -\frac{2}{5}x + 6$$
Circunferencia Recta A08634
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