1. Introducción a la Geometría Analítica

Distancia de un punto a una recta en el espacio

La distancia entre un punto $P$ y una recta $r$, $text{d}$P,r$$ es la mínima de las distancias entre $P$ y un punto cualquiera de la recta $r$.

  • Si $P$ es un punto de la recta $r$, la distancia es cero.
  • Si $P$ no es un punto de la recta $r$, la distancia de $P$ a $r$ es el módulo del vector $overrightarrow{PP’}$, donde $P’$ es la proyección ortogonal de $P$ sobre la recta $r$.

Sin embargo, existe una manera más sencilla de calcular la distancia de un punto $P$ a una recta $r$ si el punto no pertenece a la recta. Consideremos un punto $Q$ sobre la recta $r$ y el vector director de la recta, $vec{v}$. El área del paralelogramo determinado por el vector $overrightarrow{QP}$ y por $vec{v}$ es el módulo del producto vectorial de ambos vectores:
$$S_p=|overrightarrow{QP}timesvec{v}|$$

Pero el área de un paralelogramo también viene dada por el producto de la base por la altura. Entonces:
$$|S_p=|vec{v}|cdottext{d}$P,r$$$

Por tanto,
$$text{d}$P,r$=dfrac{|overrightarrow{QP}timesvec{v}|}{|vec{v}|}$$

Calcula la distancia del punto $P = $2, 4, 1$$ a la recta $r: $x, y, z$ = $2, 3, -1$ + kcdot$1, 2, 1$$.

Cogemos un punto de la recta, por ejemplo $Q = $2, 3, -1$$. Ahora deberemos calcular el producto vectorial del vector $overrightarrow{QP}$ per $vec{v}$.

$QP = $0, 1, 2$$

begin{array}{rl} |overrightarrow{QP}timesvec{v}|=&
left| begin{vmatrix} i & j & k \ 0& 1& 2 \ 1& 2& 1
end{vmatrix} right| = |i+2j-k-4i|=|-3i+2j-k| \
=& |$-3,2,-1$|=sqrt{9+4+1}=sqrt{14} end{array}

y ya podemos aplicar la fórmula:

$$text{d}$P,r$=dfrac{|overrightarrow{QP}timesvec{v}|}{|vec{v}|}=
dfrac{sqrt{14}}{sqrt{6}}=sqrt{dfrac{7}{3}}$$

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