EATRYL
Preparatoria

Dos circunferencias: eliminar cuadrados sin perder condiciones

Obtén una recta por diferencia de ecuaciones y clasifica sistemas con dos, una, ninguna o infinitas soluciones.

Antes de empezar: Productos notables, reducción de sistemas y ecuaciones cuadráticas.

Al terminar: Obtén una recta por diferencia de ecuaciones y clasifica sistemas con dos, una, ninguna o infinitas soluciones.

Desarrollar revela lo que se cancela

Al restar dos ecuaciones de circunferencias, los términos x2ey2 desaparecen porque tienen los mismos coeficientes. Si una ecuación está multiplicada por una constante, normalízala primero. Los términos lineales que quedan describen una recta cuando los centros son distintos.

x2+y2=R12(x−d)2+y2=R22

La resta se conserva junto a una ecuación original

Para centros (0,0) y (d,0), restar la segunda ecuación de la primera produce 2dx−d2=R12−R22. Si d≠0, despeja x y sustituye en la primera. La recta obtenida también contiene puntos que no pertenecen a ninguna circunferencia: no es por sí sola el conjunto solución.

2dx−d2=R12−R22

Dos radios iguales: simetría útil

Si los radios son iguales y d>0, la ecuación lineal da x=d2. Para radio 5 y separación 6,x=3 y y2=16; los puntos son (3,4) y (3,−4). Cuando d=10 solo queda (5,0); cuando d>10 no hay solución real. Si d=0 las dos circunferencias coinciden y no se puede dividir entre d.

Centros coincidentes y radios distintos

Con centros iguales, una resta puede dar una identidad o una contradicción. Si los radios también coinciden, queda toda la circunferencia como conjunto solución, no todo el plano. Si los radios son distintos, no hay puntos comunes. Un sistema no lineal puede tener infinitas soluciones sin que toda pareja de números sea válida.

Clasificación general y comprobación

Para radios positivos y distancia d entre centros: hay dos cortes cuando la diferencia absoluta de radios es menor que d y d es menor que su suma. Hay tangencia exterior en la suma, y tangencia interior en la diferencia cuando d>0. Fuera de esas condiciones no hay intersección; el caso d=0 se clasifica por separado. En cada resultado finito, sustituye los pares en ambas ecuaciones.

Ejemplos resueltos

Ejemplo resuelto 1

Resuelve x2+y2=5y(x−2)2+y2=5 sobre los reales.

  1. Resta la segunda ecuación de la primera. Los cuadrados comunes se cancelan:4x−4=0.
  2. Por tanto x=1. Sustituye en la primera:y2=4.
  3. Los pares son [(1, -2), (1, 2)]. Los dos tienen la misma abscisa y ordenadas opuestas; ambos satisfacen el sistema.

Ejemplo resuelto 2

Compara los sistemas de circunferencias de radio 1: centros (0,0) y (2,0), y luego centros (0,0) y (3,0). Encuentra el conjunto solución de cada uno.

  1. Con separación 2, la resta fija x=1; después y2=1−1=0. Hay un solo punto.
  2. Con separación 3, la resta fija x=32. Su cuadrado supera 1, de modo que y2 tendría que ser negativo.
  3. Geométricamente, la primera separación es la suma de radios y la segunda la supera. No hay que interpretar una raíz negativa como una ordenada real.

Ejemplo resuelto 3

Compara x2+y2=1 con: a) 2x²+2y²=2; b) x²+y²=4. Describe ambos conjuntos solución.

  1. En a), divide la segunda ecuación entre 2: coincide con la primera. La reducción da 0=0.
  2. La identidad no elimina la primera ecuación: el conjunto es su circunferencia, no todo el plano.
  3. En b), la resta exige 1=4, contradicción. Circunferencias concéntricas de radios distintos no se cortan.

Error frecuente: Dividir entre la separación cuando es cero, o reemplazar todo el sistema por su diferencia.

Predice · Explora · Comprueba

Explorador del sistema

Ambas circunferencias tienen radio 5. Desplaza el segundo centro y observa los casos de coincidencia, dos cortes, tangencia y separación.

x2+y2=25(x−d)2+y2=25
Centro 1: (0, 0)Centro 2: (6, 0)xy

Los centros están separados 6 unidades.

Dos soluciones: (3, 4) y (3, −4).

Menta: primera circunferencia. Naranja: segunda. Los puntos resaltados satisfacen ambas ecuaciones. Si coinciden, hay infinitos puntos comunes sobre la circunferencia; no se rellena el disco. La escala horizontal y vertical es la misma.

Práctica a tu ritmo

Ponlo a prueba: práctica progresiva

15 ejercicios en cinco niveles. Resuelve uno, explica tu procedimiento y avanza cuando puedas hacerlo sin consultar la solución.

La duración indicada en la cabecera corresponde a la explicación; puedes repartir esta práctica entre varias sesiones.

Nivel 1 · Reconocer

Ejercicio 1

Comprueba el punto (2, 3) en x2+y2=13y(x−4)2+y2=13.¿Basta comprobar solo la primera ecuación?

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Conserva todas las condiciones. Sustituye cada par en las relaciones originales y distingue frontera de interior.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: El punto cumple ambas; comprobar solo una no basta.

  1. En la primera:4+9=13.
  2. En la segunda,x−4=−2; su cuadrado vuelve a ser 4.
  3. El punto cumple las dos condiciones. Un punto de una circunferencia puede estar fuera de la otra.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 2

Comprueba el punto (3, 4) en x2+y2=25y(x−6)2+y2=25.¿Basta comprobar solo la primera ecuación?

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Conserva todas las condiciones. Sustituye cada par en las relaciones originales y distingue frontera de interior.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: El punto cumple ambas; comprobar solo una no basta.

  1. En la primera:9+16=25.
  2. En la segunda,x−6=−3; su cuadrado vuelve a ser 9.
  3. El punto cumple las dos condiciones. Un punto de una circunferencia puede estar fuera de la otra.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 3

Comprueba el punto (4, 5) en x2+y2=41y(x−8)2+y2=41.¿Basta comprobar solo la primera ecuación?

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Conserva todas las condiciones. Sustituye cada par en las relaciones originales y distingue frontera de interior.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: El punto cumple ambas; comprobar solo una no basta.

  1. En la primera:16+25=41.
  2. En la segunda,x−8=−4; su cuadrado vuelve a ser 16.
  3. El punto cumple las dos condiciones. Un punto de una circunferencia puede estar fuera de la otra.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Nivel 2 · Aplicar el procedimiento

Ejercicio 4

Resuelve x2+y2=13y(x−4)2+y2=13 sobre los reales.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Conserva todas las condiciones. Sustituye cada par en las relaciones originales y distingue frontera de interior.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: {(2, -3), (2, 3)}

  1. Resta la segunda ecuación de la primera. Los cuadrados comunes se cancelan:8x−16=0.
  2. Por tanto x=2. Sustituye en la primera:y2=9.
  3. Los pares son [(2, -3), (2, 3)]. Los dos tienen la misma abscisa y ordenadas opuestas; ambos satisfacen el sistema.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 5

Resuelve x2+y2=25y(x−6)2+y2=25 sobre los reales.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Conserva todas las condiciones. Sustituye cada par en las relaciones originales y distingue frontera de interior.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: {(3, -4), (3, 4)}

  1. Resta la segunda ecuación de la primera. Los cuadrados comunes se cancelan:12x−36=0.
  2. Por tanto x=3. Sustituye en la primera:y2=16.
  3. Los pares son [(3, -4), (3, 4)]. Los dos tienen la misma abscisa y ordenadas opuestas; ambos satisfacen el sistema.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 6

Resuelve x2+y2=41y(x−8)2+y2=41 sobre los reales.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Conserva todas las condiciones. Sustituye cada par en las relaciones originales y distingue frontera de interior.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: {(4, -5), (4, 5)}

  1. Resta la segunda ecuación de la primera. Los cuadrados comunes se cancelan:16x−64=0.
  2. Por tanto x=4. Sustituye en la primera:y2=25.
  3. Los pares son [(4, -5), (4, 5)]. Los dos tienen la misma abscisa y ordenadas opuestas; ambos satisfacen el sistema.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Nivel 3 · Conectar operaciones

Ejercicio 7

Resuelve x2+y2=13y(x−6)2+y2=25. Explica por qué puedes eliminar los términos cuadráticos al restar.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Conserva todas las condiciones. Sustituye cada par en las relaciones originales y distingue frontera de interior.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: {(2, -3), (2, 3)}

  1. Al expandir el segundo cuadrado y restar, queda 12x−36=−12.
  2. Resuelve la ecuación lineal:x=2. La primera circunferencia da y2=9.
  3. Obtén los dos pares [(2, -3), (2, 3)]. Para comprobar la segunda, la distancia horizontal es −4; su cuadrado más 9 vale 25.
  4. La resta sola no es equivalente al sistema: se conserva además una de las ecuaciones originales.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 8

Resuelve x2+y2=25y(x−9)2+y2=52. Explica por qué puedes eliminar los términos cuadráticos al restar.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Conserva todas las condiciones. Sustituye cada par en las relaciones originales y distingue frontera de interior.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: {(3, -4), (3, 4)}

  1. Al expandir el segundo cuadrado y restar, queda 18x−81=−27.
  2. Resuelve la ecuación lineal:x=3. La primera circunferencia da y2=16.
  3. Obtén los dos pares [(3, -4), (3, 4)]. Para comprobar la segunda, la distancia horizontal es −6; su cuadrado más 16 vale 52.
  4. La resta sola no es equivalente al sistema: se conserva además una de las ecuaciones originales.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 9

Resuelve x2+y2=41y(x−12)2+y2=89. Explica por qué puedes eliminar los términos cuadráticos al restar.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Conserva todas las condiciones. Sustituye cada par en las relaciones originales y distingue frontera de interior.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: {(4, -5), (4, 5)}

  1. Al expandir el segundo cuadrado y restar, queda 24x−144=−48.
  2. Resuelve la ecuación lineal:x=4. La primera circunferencia da y2=25.
  3. Obtén los dos pares [(4, -5), (4, 5)]. Para comprobar la segunda, la distancia horizontal es −8; su cuadrado más 25 vale 89.
  4. La resta sola no es equivalente al sistema: se conserva además una de las ecuaciones originales.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Nivel 4 · Resolver una situación

Ejercicio 10

Compara los sistemas de circunferencias de radio 2: centros (0,0) y (4,0), y luego centros (0,0) y (5,0). Encuentra el conjunto solución de cada uno.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Conserva todas las condiciones. Sustituye cada par en las relaciones originales y distingue frontera de interior.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: Primer caso: {(2, 0)}. Segundo: conjunto vacío.

  1. Con separación 4, la resta fija x=2; después y2=4−4=0. Hay un solo punto.
  2. Con separación 5, la resta fija x=52. Su cuadrado supera 4, de modo que y2 tendría que ser negativo.
  3. Geométricamente, la primera separación es la suma de radios y la segunda la supera. No hay que interpretar una raíz negativa como una ordenada real.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 11

Compara los sistemas de circunferencias de radio 3: centros (0,0) y (6,0), y luego centros (0,0) y (7,0). Encuentra el conjunto solución de cada uno.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Conserva todas las condiciones. Sustituye cada par en las relaciones originales y distingue frontera de interior.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: Primer caso: {(3, 0)}. Segundo: conjunto vacío.

  1. Con separación 6, la resta fija x=3; después y2=9−9=0. Hay un solo punto.
  2. Con separación 7, la resta fija x=72. Su cuadrado supera 9, de modo que y2 tendría que ser negativo.
  3. Geométricamente, la primera separación es la suma de radios y la segunda la supera. No hay que interpretar una raíz negativa como una ordenada real.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 12

Compara los sistemas de circunferencias de radio 4: centros (0,0) y (8,0), y luego centros (0,0) y (9,0). Encuentra el conjunto solución de cada uno.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Conserva todas las condiciones. Sustituye cada par en las relaciones originales y distingue frontera de interior.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: Primer caso: {(4, 0)}. Segundo: conjunto vacío.

  1. Con separación 8, la resta fija x=4; después y2=16−16=0. Hay un solo punto.
  2. Con separación 9, la resta fija x=92. Su cuadrado supera 16, de modo que y2 tendría que ser negativo.
  3. Geométricamente, la primera separación es la suma de radios y la segunda la supera. No hay que interpretar una raíz negativa como una ordenada real.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Nivel 5 · Argumentar y afrontar un reto

Ejercicio 13

Compara x2+y2=4 con: a) 2x²+2y²=8; b) x²+y²=9. Describe ambos conjuntos solución.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Conserva todas las condiciones. Sustituye cada par en las relaciones originales y distingue frontera de interior.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: a) Toda la circunferencia de radio 2; infinitas soluciones. b) Ninguna solución.

  1. En a), divide la segunda ecuación entre 2: coincide con la primera. La reducción da 0=0.
  2. La identidad no elimina la primera ecuación: el conjunto es su circunferencia, no todo el plano.
  3. En b), la resta exige 4=9, contradicción. Circunferencias concéntricas de radios distintos no se cortan.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 14

Compara x2+y2=9 con: a) 2x²+2y²=18; b) x²+y²=16. Describe ambos conjuntos solución.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Conserva todas las condiciones. Sustituye cada par en las relaciones originales y distingue frontera de interior.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: a) Toda la circunferencia de radio 3; infinitas soluciones. b) Ninguna solución.

  1. En a), divide la segunda ecuación entre 2: coincide con la primera. La reducción da 0=0.
  2. La identidad no elimina la primera ecuación: el conjunto es su circunferencia, no todo el plano.
  3. En b), la resta exige 9=16, contradicción. Circunferencias concéntricas de radios distintos no se cortan.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Ejercicio 15

Compara x2+y2=16 con: a) 2x²+2y²=32; b) x²+y²=25. Describe ambos conjuntos solución.

Escribe tu procedimiento. Después compara con la solución modelo: puede haber otras respuestas equivalentes. Esta respuesta no se califica automáticamente.

Una pista

Conserva todas las condiciones. Sustituye cada par en las relaciones originales y distingue frontera de interior.

Solución y procedimiento

Respuesta modelo: a) Toda la circunferencia de radio 4; infinitas soluciones. b) Ninguna solución.

  1. En a), divide la segunda ecuación entre 2: coincide con la primera. La reducción da 0=0.
  2. La identidad no elimina la primera ecuación: el conjunto es su circunferencia, no todo el plano.
  3. En b), la resta exige 16=25, contradicción. Circunferencias concéntricas de radios distintos no se cortan.

Comprueba el resultado, las condiciones y las unidades. Si consultaste ayuda, vuelve a intentarlo después sin verla.

Explica y transfiere

¿Cómo distinguirías algebraicamente dos circunferencias coincidentes de dos concéntricas con radios distintos?

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Conceptos a mano

Intersección

Conjunto de elementos que pertenecen a todos los conjuntos considerados. En un sistema deben cumplirse todas las condiciones.