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Geometría analítica: fórmula de distancia y de sección

Cada punto de un plano tiene una dirección (x, y). La distancia entre A(x₁, y₁) y B(x₂, y₂) es d = √[(x₂ − x₁)² + (y₂ − y₁)²]; es solo Pitágoras con la diferencia en x y la diferencia en y. Un punto P que corta AB por dentro en la razón m : n es P = ((mx₂ + nx₁)/(m + n), (my₂ + ny₁)/(m + n)). Cuando m = n, P es el punto medio.

🎬 Historia paso a paso

  1. Aquí tienes una cuadrícula con dos puntos, A(1, 1) y B(4, 5). Queremos saber qué tan lejos están.
  2. Primero camina en línea recta hacia la derecha desde A. Cuenta los cuadros azules: 4 − 1 = 3. Esta es la diferencia en x.
  3. Ahora sube en línea recta hasta B. Cuenta los cuadros verdes: 5 − 1 = 4. Esta es la diferencia en y. Los dos recorridos forman un ángulo recto.
  4. La línea inclinada AB es el lado largo de un triángulo rectángulo. Por Pitágoras, AB = √(3² + 4²) = √25 = 5. Esa es la fórmula de la distancia.
  5. Ahora B se mueve a (7, 4). Cortamos AB en 2 + 1 = 3 partes iguales. P está a 2 partes de A y a 1 parte de B, así que P divide AB en la razón 2 : 1. P = (5, 3).
  6. Juego libre: mueve B con los deslizadores y cambia m y n. La distancia y el punto P se actualizan debajo de la cuadrícula.

Consejo: arrastra la escena 3D para girarla. Usa dos dedos para hacer zoom.

🤔 Dudas comunes, resueltas

¿Por qué restamos las coordenadas?

Restar nos dice cuántos cuadros hay entre los puntos. Las baldosas azules del 3D son exactamente x₂ − x₁.

¿Y si la diferencia sale negativa?

Una diferencia negativa solo significa que caminas a la izquierda o hacia abajo. Al elevarla al cuadrado el signo desaparece, así que la distancia siempre es positiva.

¿De dónde sale la raíz cuadrada?

Pitágoras da AB² = diferencia² + diferencia². Para obtener AB y no AB², sacas la raíz cuadrada. Mira cómo la línea morada se vuelve 5 en el paso 3.

¿Por qué m va con x₂ y no con x₁?

P está a m partes de A, así que se inclina m partes hacia B. Cuanto mayor es m, más cerca de B queda P, por eso m debe multiplicar la coordenada de B.

¿El punto medio es solo la fórmula de sección?

Sí. Pon m = n = 1 en el último paso: P queda justo en el centro y la fórmula se convierte en el promedio.

¿Cambia la distancia si intercambio A y B?

No. (x₁ − x₂)² es igual a (x₂ − x₁)². Prueba a mover B alrededor de A en el juego libre: la distancia solo depende de las diferencias.

Los puntos tienen una dirección: (x, y)

Dibuja dos rectas numéricas que se cruzan en ángulo recto. La horizontal es el eje x. La vertical es el eje y. Se encuentran en el origen O(0, 0).

Cada punto tiene dos números. El primero (x, llamado abscisa) dice cuánto hay que ir a la derecha o a la izquierda. El segundo (y, llamado ordenada) dice cuánto hay que subir o bajar. Así, (3, 2) significa 3 a la derecha y luego 2 hacia arriba.

Fórmula de la distancia

Toma A(x₁, y₁) y B(x₂, y₂). Camina desde A en línea recta hasta quedar justo debajo de B. Ese recorrido es la diferencia en x, x₂ − x₁. Luego sube en línea recta hasta B. Ese recorrido es la diferencia en y, y₂ − y₁. Los dos recorridos forman un ángulo recto, así que AB es la hipotenusa de un triángulo rectángulo.

Por Pitágoras: AB = √[(x₂ − x₁)² + (y₂ − y₁)²].

No importa si una diferencia sale negativa, porque al elevarla al cuadrado se vuelve positiva. La distancia de P(x, y) al origen es √(x² + y²).

Usos de la fórmula de la distancia

Fórmula de sección (división interna)

Un punto P está en el segmento AB, entre A y B. Si AP : PB = m : n, decimos que P divide AB internamente en la razón m : n.

Imagina AB cortado en m + n partes iguales. P está a m partes de A. Así, P avanza m/(m + n) del camino de A a B. Eso da

P = ( (m·x₂ + n·x₁)/(m + n) , (m·y₂ + n·y₁)/(m + n) )

Por qué funciona: dibuja pequeños triángulos rectángulos debajo de AP y de PB. Tienen los mismos ángulos, así que son semejantes, y sus diferencias están en la razón m : n. (Mira Triángulos semejantes.)

Fórmula del punto medio

Si m = n, P es el punto medio: ((x₁ + x₂)/2, (y₁ + y₂)/2). Solo tienes que promediar las x y promediar las y.

Cómo hallar la razón

Si no conoces la razón, llámala k : 1. Ponla en la fórmula, compárala con la x (o la y) dada y despeja k. Para saber dónde el eje x corta a AB, haz y = 0.

Puntos de trisección

Dos puntos cortan AB en tres partes iguales. Dividen AB en 1 : 2 y en 2 : 1.

Pruébalo tú mismo (práctica)

En casa: Pega dos cintas en un suelo de baldosas como ejes x e y. Párate en la baldosa (1, 1). Pon una chancla en la baldosa (4, 5). Cuenta 3 baldosas a lo ancho y 4 hacia arriba. Ahora estira un hilo recto desde ti hasta la chancla y mídelo en anchos de baldosa: son 5. Acabas de comprobar la fórmula de la distancia.

En el 3D: ve al último paso. Pon B en (7, 1) y m : n en 1 : 1. Predice P antes de mirar. (Respuesta: (4, 1), el punto medio.)

Fórmulas y definiciones clave

Ejemplos resueltos

1. Halla la distancia entre A(1, 1) y B(4, 5).

Diferencia en x = 4 − 1 = 3. Diferencia en y = 5 − 1 = 4. AB = √(3² + 4²) = √(9 + 16) = √25 = 5 unidades.

2. Halla la distancia del punto P(−6, 8) al origen.

OP = √[(−6)² + 8²] = √(36 + 64) = √100 = 10 unidades.

3. Halla el punto medio de A(2, −3) y B(6, 7).

x = (2 + 6)/2 = 4. y = (−3 + 7)/2 = 2. Punto medio = (4, 2).

4. Halla el punto que divide internamente a A(1, 1) y B(7, 4) en la razón 2 : 1.

m = 2, n = 1. x = (2×7 + 1×1)/3 = 15/3 = 5. y = (2×4 + 1×1)/3 = 9/3 = 3. P = (5, 3).

5. ¿Están A(1, 2), B(3, 6) y C(4, 8) en una misma recta?

AB = √(4 + 16) = √20 = 2√5. BC = √(1 + 4) = √5. AC = √(9 + 36) = √45 = 3√5. AB + BC = 2√5 + √5 = 3√5 = AC. Entonces sí, son colineales.

6. Halla el punto del eje x que equidista de A(2, −5) y B(−2, 9).

El punto es P(x, 0). PA² = PB²: (x − 2)² + 25 = (x + 2)² + 81. x² − 4x + 4 + 25 = x² + 4x + 4 + 81. −8x = 56, así que x = −7. P = (−7, 0).

7. ¿En qué razón divide el punto (−1, 6) al segmento que une A(−3, 10) y B(6, −8)?

Toma la razón k : 1. x = (6k − 3)/(k + 1) = −1. Entonces 6k − 3 = −k − 1, 7k = 2, k = 2/7. Razón = 2 : 7. Comprueba y: (−8×2 + 10×7)/9 = 54/9 = 6 ✓.

8. Halla los puntos de trisección del segmento que une A(2, −2) y B(−7, 4).

P divide AB en 1 : 2: P = ((−7 + 4)/3, (4 − 4)/3) = (−1, 0). Q divide AB en 2 : 1: Q = ((−14 + 2)/3, (8 − 2)/3) = (−4, 2).

Errores comunes

Test de práctica

1. La distancia entre (0, 0) y (3, 4) es:
2. El punto medio de (2, 4) y (6, 8) es:
3. En la fórmula de sección, el punto P divide AB internamente en m : n. La coordenada x de P es:
4. La distancia de (−5, 12) al origen es:
5. El eje x divide al segmento que une A(2, −3) y B(5, 6) en la razón:

Práctica: responde tú mismo

Escribe o elige tu respuesta y pulsa Comprobar. Usa la pista si te atascas; la solución completa aparece después de responder.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la fórmula de la distancia en palabras simples?

Mira cuánto se separan los puntos a lo ancho (diferencia en x) y a lo alto (diferencia en y). Eleva ambas al cuadrado, súmalas y saca la raíz cuadrada. Es Pitágoras en una cuadrícula.

¿Cuál es la diferencia entre la fórmula de sección y la del punto medio?

La fórmula de sección halla un punto que corta un segmento en cualquier razón m : n. La del punto medio es el caso especial m = n = 1, así que solo promedia las coordenadas.

¿Cuántos puntos vale la geometría analítica en el examen CBSE de Matemáticas de Clase 10?

La unidad de Geometría analítica vale unos 6 puntos en el examen de Matemáticas Estándar de Clase 10 del CBSE. Casi todos los años salen preguntas de distancia y de fórmula de sección.

Dónde se estudia

Canada (Ontario)Grade 10Analytic Geometry
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USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 9Connecting algebra and geometry through coordinates
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