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Cuestión de álgebra vectorial, Noviembre 2011

De Laplace

1 Enunciado

El rombo OACB tiene sus lados de longitud unidad y su

área es igual a \displaystyle\sqrt{3}/2. Su lado OA se encuentra en el plano OXY de un sistema de referencia cartesiano, formando un ángulo de π / 4 con el eje OX. El lado OB forma un ángulo de π / 4 con el eje OZ.

  1. Calcular la longitud de la diagonal OC
  2. Determinar las coordenads cartesianas del vértice C

2 Solución

2.1 Longitud de la diagonal

Consideremos los vectores \vec{a}, \vec{b} y \vec{c}, de igual módulo, dirección y sentido que los respectivos segmentos orientados \overrightarrow{OA}, \overrightarrow{OB} y \overrightarrow{OC}. Al corresponder éstos con dos lados adyacentes y la diagonal del rombo, se tendrán que

\vec{c}=\vec{a}+\vec{b}

La longitud de la diagonal OC es el módulo de este vector,

|\overrightarrow{OC}|=|\vec{c}|=\sqrt{\vec{c}\cdot\vec{c}}\mathrm{,}

que podemos obtener a partir del producto escalar del vector por sí mismo:

\vec{c}\cdot\vec{c}=(\vec{a}+\vec{b})\cdot(\vec{a}+\vec{b})=\vec{a}\cdot\vec{a}+2\vec{a}\cdot\vec{b}+\vec{b}\cdot\vec{b}

Como los lados OA y OB tienen longitud unidad, sus correspondientes vectores tienen módulo 1. Se tendrán entonces,

\vec{c}\cdot\vec{c}=|\vec{a}|^2+2|\vec{a}||\vec{b}|\cos \theta+|\vec{b}|^2=2+2\cos\theta\mathrm{,}

siendo θ el ángulo que forman los segmentos \overrightarrow{OA} y \overrightarrow{OB}

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