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Geometría analítica

IGCSE Matemáticas · Tema 3

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7:35

Geometría analítica

Mira hacia abajo en una ciudad como esta y cada esquina de calle tiene una dirección: tantos bloques hacia los lados, tantos bloques hacia arriba. Dos números, y sabes exactamente dónde estás…

Narración en inglés · Subtítulos en inglés + 中文 quemados en pantalla

Este folleto cubre el Tema 3, Geometría de coordenadas. Las partes marcadas con (Expandido) solo se evalúan en los exámenes Expandidos; todo lo demás es para ambos niveles.

3.1

Coordenadas

Syllabus
Contenido del tema Notas y ejemplos
Utilice e interprete coordenadas cartesianas en dos dimensiones.

Fuente: Plan de estudios Cambridge International

An aerial view of a city street grid
Una cuadrícula de calles de ciudad: cada lugar está fijo por sus coordenadas.

Un punto en un gráfico se describe mediante sus coordenadas 坐标, a veces llamadas coordenadas cartesianas, escritas $(x, y)$. El primer número es el valor horizontal y el segundo es el valor vertical.

  • Las dos líneas numéricas son los ejes 坐标轴: el eje horizontal 水平 $x$ y el eje vertical 竖直 $y$.
  • Se cruzan en el origen 原点, el punto $(0, 0)$.
  • Los ejes dividen la cuadrícula en cuatro cuadrantes 象限.

Por lo tanto, el punto $(3, -2)$ se encuentra moviéndose $3$ a la derecha y $2$ hacia abajo.

Una rejilla de coordenadas con ejes x e y etiquetados, el origen O, los cuatro cuadrantes marcados I a IV, y el punto (3, -2) trazado
Los ejes se encuentran en el origen $O$ y dividen el plano en cuatro cuadrantes; $(3,-2)$ significa 3 a la derecha y luego 2 hacia abajo.
Explorar

El plano cartesiano

y = mx + c

Cada punto tiene una coordenada (x, y). Una línea recta es el conjunto de puntos donde y depende de x de una manera fija.

Vocabulario Entrenar
Inglés Chino Pinyin
coordinates/kəʊˈɔːdɪnəts/ 坐标 zuò biāo
axes/ˈæksɪz/ 坐标轴 zuò biāo zhóu
horizontal/ˌhɒrɪˈzɒntl/ 水平 shuǐ píng
vertical/ˈvɜːtɪkl/ 竖直 shù zhí
origin/ˈɒrɪdʒɪn/ 原点 yuán diǎn
quadrants/ˈkwɒdrənts/ 象限 xiàng xiàn
3.5

La ecuación de una línea recta

Syllabus
Contenido del tema Notas y ejemplos
Interpretar y obtener la ecuación de un gráfico de línea recta en la forma $y = mx + c$. Las preguntas pueden: • utilizar y solicitar líneas en las formas $y = mx + c$, $x = k$ • implicar encontrar la ecuación cuando se proporciona el gráfico • pedir la pendiente o la intersección con el eje $y$ de un gráfico a partir de una ecuación, p. ej., encontrar la pendiente y la intersección con el eje $y$ del gráfico con la ecuación $y = 6x + 3$. Se espera que los candidatos den ecuaciones de una línea en su forma completamente simplificada.
Contenido temático Notas y ejemplos
Interpretar y obtener la ecuación de un gráfico de línea recta. Las preguntas pueden: • utilizar y solicitar líneas en diferentes formas, por ejemplo, $ax + by = c$, $y = mx + c$, $x = k$ • implicar encontrar la ecuación cuando se da el gráfico • pedir la pendiente o la intersección con el eje $y$ de un gráfico a partir de una ecuación, por ejemplo, encontrar la pendiente y la intersección con el eje $y$ del gráfico cuya ecuación es $5x + 4y = 8$. Se espera que los candidatos den las ecuaciones de una línea en una forma completamente simplificada.

Fuente: Plan de estudios Cambridge International

La mayoría de las líneas rectas pueden escribirse como

$$y = mx + c,$$

donde $m$ es la pendiente 斜率 (inclinación) y $c$ es la intersección 截距 — el valor de $y$ donde la línea cruza el eje $y$.

  • Una línea como $x = k$ (por ejemplo $x = 3$) es vertical.
  • Una línea como $y = k$ (por ejemplo $y = 3$) es horizontal.

Una línea también puede darse como $ax + by = c$. Reorganízala en $y = mx + c$ para leer la pendiente y la intersección.

Ejemplo resuelto. Encuentra la pendiente y la intersección en el eje $y$ de $5x + 4y = 8$.

$$4y = -5x + 8 \;\Rightarrow\; y = -\tfrac{5}{4}x + 2.$$

Así que la pendiente es $-\tfrac{5}{4}$ y la intersección en el eje $y$ es $2$.

Explorar

y = mx + c

y = ax + b

Arrastre la pendiente y la intersección. a es la pendiente (pendiente pronunciada) y b es donde la línea cruja el eje y.

3.3

Pendiente

Syllabus
Contenido temático Notas y ejemplos
Encontrar la pendiente de una recta. A partir de una cuadrícula únicamente.
Contenido temático Notas y ejemplos
1 Encontrar la pendiente de una recta.
2 Calcular la pendiente de una recta a partir de las coordenadas de dos puntos sobre ella.

Fuente: Plan de estudios Cambridge International

y = mx + c: pendiente e intersección, en vivo
A steep hairpin mountain road
Una carretera montañosa empinada: la pendiente mide la inclinación como elevación sobre distancia horizontal.

La pendiente mide qué tan empinada es una línea:

$$m = \frac{\text{change in } y}{\text{change in } x} = \frac{\text{rise}}{\text{run}}.$$

Una pendiente positiva sube hacia la derecha; una pendiente negativa baja hacia la derecha.

Ejemplo resuelto. Encuentra la pendiente de la línea que pasa por $(1, 2)$ y $(4, 11)$.

$$m = \frac{11 - 2}{4 - 1} = \frac{9}{3} = 3.$$
Una línea recta en una cuadrícula con la intersección en y marcada en c=1 y un triángulo de pendiente mostrando recorrido 1 y elevación 2
Para $y=mx+c$, la línea cruza el eje $y$ en $c$ y la pendiente $m$ es la elevación dividida por la distancia horizontal.
Explorar

Pendiente

y = ax + b

La pendiente mide la inclinación — ascenso sobre avance.

Vocabulario Entrenar
Inglés Chino Pinyin
gradient/ˈɡreɪdɪənt/ 斜率 xié lǜ
intercept/ˌɪntəˈsept/ 截距 jié jù
table of values/ˈteɪbl ɒv ˈvæljuːz/ 数值表 shù zhí biǎo
line segment/laɪn ˈseɡmənt/ 线段 xiàn duàn
3.2

Dibujar un gráfico de línea recta

Syllabus
Contenido del tema Notas y ejemplos
Dibujar gráficos de línea recta para ecuaciones lineales. Las ecuaciones se darán en la forma $y = mx + c$ (p. ej., $y = -2x + 5$), a menos que se proporcione una tabla de valores.
Contenido del tema Notas y ejemplos
Dibujar gráficas de rectas para ecuaciones lineales. Ejemplos incluyen: • $y = -2x + 5$ • $y = 7 - 4x$ • $3x + 2y = 5$.

Fuente: Plan de estudios Cambridge International

Para dibujar $y = mx + c$, la forma más rápida es:

  1. Marca la intersección $c$ en el eje $y$.
  2. Utiliza la pendiente para avanzar hasta más puntos (para $m = 3$, avanza $1$ a la derecha y $3$ hacia arriba).
  3. Une los puntos con una línea recta.

También puedes crear una pequeña tabla de valores: elige dos o tres valores de $x$, calcula los correspondientes valores de $y$ y representa los puntos.

Dibujo de y igual a 3x menos 1: marque la intersección en menos 1, dé 1 paso a la derecha y 3 arriba dos veces para obtener más puntos, luego únalos con una línea
Dibujar una línea rápidamente: marcar la intersección con el eje y, luego usar la pendiente para desplazarse a nuevos puntos
3.5

Encontrar la ecuación de una recta

Syllabus
Contenido del tema Notas y ejemplos
Interpretar y obtener la ecuación de un gráfico de línea recta en la forma $y = mx + c$. Las preguntas pueden: • utilizar y solicitar líneas en las formas $y = mx + c$, $x = k$ • implicar encontrar la ecuación cuando se proporciona el gráfico • pedir la pendiente o la intersección con el eje $y$ de un gráfico a partir de una ecuación, p. ej., encontrar la pendiente y la intersección con el eje $y$ del gráfico con la ecuación $y = 6x + 3$. Se espera que los candidatos den ecuaciones de una línea en su forma completamente simplificada.
Contenido temático Notas y ejemplos
Interpretar y obtener la ecuación de un gráfico de línea recta. Las preguntas pueden: • utilizar y solicitar líneas en diferentes formas, por ejemplo, $ax + by = c$, $y = mx + c$, $x = k$ • implicar encontrar la ecuación cuando se da el gráfico • pedir la pendiente o la intersección con el eje $y$ de un gráfico a partir de una ecuación, por ejemplo, encontrar la pendiente y la intersección con el eje $y$ del gráfico cuya ecuación es $5x + 4y = 8$. Se espera que los candidatos den las ecuaciones de una línea en una forma completamente simplificada.

Fuente: Plan de estudios Cambridge International

Si conoces la pendiente $m$ y un punto en la recta, sustituye el punto en $y = mx + c$ para encontrar $c$.

Ejemplo resuelto. Una recta tiene pendiente $3$ y pasa por $(1, 2)$. Encuentra su ecuación.

$$y = 3x + c, \qquad 2 = 3(1) + c, \qquad c = -1.$$

Por lo tanto, la ecuación es $y = 3x - 1$. (Si te dan dos puntos, primero encuentra la pendiente y luego haz esto.)

3.4

Longitud y punto medio (Ampliado)

Syllabus
Contenido del tema Notas y ejemplos
1 Calcular la longitud de un segmento de recta.
2 Encontrar las coordenadas del punto medio de un segmento de recta.

Fuente: Plan de estudios Cambridge International

Un segmento de línea es la parte recta entre dos puntos.

Para encontrar la longitud 长度 del segmento entre $(x_1, y_1)$ y $(x_2, y_2)$, utiliza el teorema de Pitágoras 勾股定理 sobre las diferencias horizontal y vertical:

$$\text{length} = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}.$$

Para encontrar el punto medio 中点 (el punto exactamente en el centro), promedia las coordenadas:

$$\text{midpoint} = \left( \frac{x_1 + x_2}{2}, \; \frac{y_1 + y_2}{2} \right).$$

Ejemplo resuelto. Encuentra la longitud y el punto medio del segmento desde $(1, 2)$ hasta $(4, 6)$.

$$\text{length} = \sqrt{(4 - 1)^2 + (6 - 2)^2} = \sqrt{9 + 16} = \sqrt{25} = 5.$$
$$\text{midpoint} = \left( \frac{1 + 4}{2}, \; \frac{2 + 6}{2} \right) = (2.5, \, 4).$$
El segmento desde (1,2) hasta (4,6) en una cuadrícula, con un triángulo rectángulo de catetos 3 y 4, longitud 5, y el punto medio (2.5, 4) marcado
La diferencia horizontal (3) y la diferencia vertical (4) forman un triángulo rectángulo, por lo que la longitud es $\sqrt{3^2+4^2}=5$; el punto medio es el promedio de las coordenadas.
Explorar

Laboratorio de longitud y punto medio

el punto medio está a la mitad entre los extremos

Moverse a lo largo de un segmento de recta y ver el punto medio como la mitad.

Vocabulario Entrenar
Inglés Chino Pinyin
length/leŋθ/ 长度 cháng dù
Pythagoras' theorem/paɪˈθæɡərəs ˈθɪərəm/ 勾股定理 gōu gǔ dìng lǐ
midpoint/ˈmɪdpɔɪnt/ 中点 zhōng diǎn
3.6

Líneas paralelas

Syllabus
Contenido del tema Notas y ejemplos
Encontrar la pendiente y la ecuación de una recta paralela a una recta dada. Ej.: encontrar la ecuación de la recta paralela a $y = 4x - 1$ que pasa por el punto $(1, -3)$.
Contenido temático Notas y ejemplos
Encontrar la pendiente y la ecuación de una línea recta paralela a una línea dada. Ej.: encontrar la ecuación de la línea paralela a $y = 4x - 1$ que pasa por el punto $(1, -3)$.

Fuente: Plan de estudios Cambridge International

Paralelas 平行 Las líneas nunca se encuentran, por lo que tienen la misma pendiente.

Ejemplo resuelto. Encuentra la ecuación de la línea paralela a $y = 4x - 1$ que pasa por $(1, -3)$.

La pendiente también es $4$. Sustituye el punto:

$$-3 = 4(1) + c \;\Rightarrow\; c = -7,$$

por lo que la línea es $y = 4x - 7$.

Tres líneas paralelas con pendiente 4 y diferentes interceptos; la línea que pasa por el punto marcado (1, -3) es y igual a 4x menos 7
Rectas paralelas: misma pendiente, diferentes intersecciones
Explorar

Paralelas & perpendiculares

y = ax + b

Paralelas comparten una pendiente; las pendientes perpendiculares multiplicadas dan −1.

Vocabulario Entrenar
Inglés Chino Pinyin
parallel/ˈpærəlel/ 平行 píng xíng
3.7

Rectas perpendiculares (Ampliación)

Syllabus
Contenido del tema Notas y ejemplos
Encontrar la pendiente y la ecuación de una recta perpendicular a una recta dada. Ejemplos incluyen: • encontrar la pendiente de una recta perpendicular a $2y = 3x + 1$ • encontrar la ecuación de la mediatriz de la recta que une los puntos $(-3, 8)$ y $(9, -2)$.

Fuente: Plan de estudios Cambridge International

Dos rectas son perpendiculares 垂直 si se intersectan formando un ángulo recto 直角. El producto de sus pendientes es $-1$:

$$m_1 \times m_2 = -1, \qquad \text{so} \qquad m_2 = -\frac{1}{m_1}.$$

En palabras: invierte la fracción y cambia el signo.

Ejemplo resuelto. Halla la pendiente de una recta perpendicular a $2y = 3x + 1$.

Reordena: $y = \tfrac{3}{2}x + \tfrac{1}{2}$, de modo que la pendiente sea $\tfrac{3}{2}$. La pendiente perpendicular es $-\tfrac{2}{3}$.

Dos rejillas lado a lado: a la izquierda dos líneas paralelas con la misma pendiente, a la derecha dos líneas perpendiculares que se encuentran en un ángulo recto
Las líneas paralelas comparten la misma pendiente; las pendientes perpendiculares se multiplican para dar $-1$.

Mediatriz

La mediatriz 垂直平分线 de un segmento lo divide por la mitad en un ángulo recto. Para encontrar su ecuación: obtén el punto medio y luego utiliza la pendiente perpendicular a través de ese punto medio.

Ejemplo resuelto. Encuentra la mediatriz del segmento que une $(-3, 8)$ y $(9, -2)$.

  • Punto medio: $\left( \frac{-3 + 9}{2}, \frac{8 + (-2)}{2} \right) = (3, 3)$.
  • Pendiente del segmento: $\frac{-2 - 8}{9 - (-3)} = \frac{-10}{12} = -\tfrac{5}{6}$.
  • Pendiente perpendicular: $\frac{6}{5}$.

A través de $(3, 3)$: $\; 3 = \tfrac{6}{5}(3) + c \Rightarrow c = 3 - \tfrac{18}{5} = -\tfrac{3}{5}$. Por lo tanto, la bisectriz es

$$y = \tfrac{6}{5}x - \tfrac{3}{5}.$$
Vocabulario Entrenar
Inglés Chino Pinyin
perpendicular/ˌpɜːpənˈdɪkjʊlə/ 垂直 chuí zhí
right angle/raɪt ˈæŋɡl/ 直角 zhí jiǎo
perpendicular bisector/ˌpɜːpənˈdɪkjʊlə baɪˈsektə/ 垂直平分线 chuí zhí píng fēn xiàn
3.7

Consejos para el examen

  • La recta tiene la forma $y = mx + c$: $m$ es la pendiente y $c$ es donde la recta cruza el eje $y$.
  • Pendiente = (cambio en $y$) ÷ (cambio en $x$). Mantenga las dos coordenadas en el mismo orden en el numerador y en el denominador.
  • Las líneas paralelas tienen la misma pendiente; las líneas perpendiculares tienen pendientes que multiplicadas dan como resultado $-1$ (el recíproco negativo).
  • El punto medio es el promedio de las coordenadas; la distancia entre dos puntos se obtiene aplicando Pitágoras a las diferencias.

Lecciones interactivas sobre este tema

Trátalo paso a paso, con ejercicios de verificación instantánea.

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