2. Vectores para comprender la Geometría 3D

Puntos y vectores: ubicación y desplazamiento

Objetivo de la página

  • Distinguir entre punto y vector, reconociendo que un punto representa una ubicación y un vector representa un desplazamiento.

Puntos y vectores no son lo mismo

En geometría analítica usamos coordenadas para ubicar puntos y también para describir vectores. Esto puede producir una confusión inicial, porque ambos pueden escribirse con pares ordenados.

Por ejemplo, \(A=(3,2)\) y \(\vec{v}=(3,2)\) se parecen en la escritura, pero no significan lo mismo.

Diferencia fundamental

Objeto Qué representa Ejemplo
Punto Una ubicación fija en el plano o en el espacio. \(A=(3,2)\)
Vector Un desplazamiento con módulo, dirección y sentido. \(\vec{v}=(3,2)\)

Ejemplo 1: el punto \(A=(3,2)\)

El punto \(A=(3,2)\) indica una posición: desde el origen \(O=(0,0)\), se avanza 3 unidades hacia la derecha y 2 unidades hacia arriba para llegar a \(A\).

Cuando un vector comienza en el origen y termina en un punto, se llama vector posición de ese punto.

En este caso:

\[ \overrightarrow{OA}=(3,2) \]

El vector \(\overrightarrow{OA}\) ayuda a describir la posición de \(A\), pero el punto \(A\) y el vector \(\overrightarrow{OA}\) no son exactamente el mismo objeto matemático.

Ejemplo 2: el vector \(\vec{v}=(3,2)\)

El vector \(\vec{v}=(3,2)\) no describe necesariamente una ubicación fija. Describe un desplazamiento: avanzar 3 unidades hacia la derecha y 2 unidades hacia arriba.

Por eso, el mismo desplazamiento puede comenzar en distintos puntos.

Por ejemplo, si \(C=(1,0)\) y \(D=(4,2)\), el desplazamiento desde \(C\) hasta \(D\) también consiste en avanzar 3 unidades hacia la derecha y 2 unidades hacia arriba.

Entonces:

\[ \overrightarrow{CD}=(3,2) \]

Así, \(\overrightarrow{OA}\) y \(\overrightarrow{CD}\) representan el mismo desplazamiento, aunque estén dibujados en lugares distintos.

Idea clave

Un punto responde a la pregunta:

\[ \text{¿dónde está?} \]

Un vector responde a la pregunta:

\[ \text{¿cuánto y hacia dónde se desplaza?} \]

Error frecuente

No conviene decir que \(A=(3,2)\) y \(\vec{v}=(3,2)\) son lo mismo solo porque tienen los mismos números.

El punto \(A\) es una ubicación. El vector \(\vec{v}\) es un desplazamiento.

Ejercicio 1: reconocer punto o vector

Indica si cada expresión representa un punto o un vector:

  1. \(P=(5,1)\)
  2. \(\vec{u}=(-2,4)\)
  3. \(B=(0,-3)\)
  4. \(\overrightarrow{MN}\)

Ejercicio 2: interpretar el mismo par ordenado

Explica la diferencia entre \(A=(4,2)\) y \(\vec{v}=(4,2)\).

Ejercicio 3: completar el extremo de un desplazamiento

El vector \(\vec{v}=(2,3)\) comienza en el punto \(C=(1,1)\). Si al aplicar el desplazamiento se llega al punto \(D\), ¿cuáles son las coordenadas de \(D\)?

Ejercicio 4: encontrar un punto inicial

Un vector \(\vec{w}=(3,-2)\) lleva desde un punto \(P\) hasta el punto \(Q=(7,1)\).

Halla las coordenadas del punto inicial \(P\).

Ejercicio 5: construir dos desplazamientos equivalentes

Un vector indica avanzar 2 unidades hacia la derecha y 3 unidades hacia arriba.

Da dos ejemplos distintos de desplazamientos que representen ese mismo vector.

Ejercicio 6: corregir un error frecuente

Un estudiante afirma:

“Como \(A=(3,2)\) y \(\vec{v}=(3,2)\) tienen los mismos números, entonces son exactamente lo mismo”.

¿Es correcta su afirmación? Justifica.

Ejercicio 7: completar una igualdad

Completa los valores de \(a\) y \(b\) para que el desplazamiento desde \(M=(2,1)\) hasta \(N=(a,b)\) sea equivalente al vector \(\vec{v}=(4,3)\).

Luego calcula:

\[ a+b \]