¿Cuándo la ecuación [matemáticas] Ax ^ 2 + Cy ^ 2 + Dx + Ey + F = 0 [/ matemáticas] representa dos líneas paralelas?

Si [matemática] A = 0 [/ matemática] y [matemática] C = 0 [/ matemática] la ecuación se convierte en [matemática] Dx + Ey + F = 0 [/ matemática]. Eso no puede ser más que una sola línea para que el caso esté fuera.


Si [matemática] A \ neq0 [/ matemática] y [matemática] C \ neq0 [/ matemática] es posible completar los cuadrados y encontrar constantes [matemática] P, Q, R [/ matemática] tal que [matemática] A (xP) ^ 2 + C (yQ) ^ 2 = R [/ matemáticas].

Si [matemática] R = 0 [/ matemática] y [matemática] A [/ matemática] y [matemática] C [/ matemática] tienen el mismo signo, la ecuación representa el punto único [matemática] (P, Q) [/ matemática ]

Si [matemática] R = 0 [/ matemática] y [matemática] A [/ matemática] y [matemática] C [/ matemática] tienen signos opuestos, la ecuación representa dos líneas que se intersecan en el punto [matemática] (P, Q) [/matemáticas].

Si [math] R \ neq0 [/ math] y [math] A [/ math] y [math] C [/ math] tienen signos opuestos, la ecuación representa una hipérbola.

Si [math] R \ neq0 [/ math] y [math] A [/ math] y [math] C [/ math] tienen el mismo signo pero es el signo opuesto de [math] R [/ math] entonces el La ecuación no tiene solución. Si [matemática] A, C, [/ matemática] y [matemática] R [/ matemática] comparten el mismo signo, la ecuación es una elipse centrada alrededor de [matemática] (P, Q) [/ matemática]. Si [matemática] A = C [/ matemática] la elipse se convierte en un círculo.

Ninguno de esos resultados son dos líneas paralelas, por lo que el caso de [math] A \ neq0 [/ math] y [math] C \ neq0 [/ math] está descartado.


Eso significa tener dos líneas paralelas exactamente una de [matemáticas] A, C [/ matemáticas] no es cero.

Tomemos primero el caso de [math] A \ neq0 [/ math] y [math] C = 0 [/ math]. Entonces [math] E [/ math] es cero o no cero.

Si [math] E \ neq0 [/ math] la ecuación [math] Ax ^ 2 + Dx + Ey + F = 0 [/ math] es una parábola, entonces eso está fuera.

Si [matemática] E = 0 [/ matemática] la ecuación es simplemente [matemática] Ax ^ 2 + Dx + F = 0 [/ matemática].

Eso se puede escribir como:

[matemáticas] x ^ 2 + \ frac {D} {A} x = – \ frac {F} {A} [/ matemáticas]

[matemáticas] x ^ 2 + \ frac {D} {A} + \ frac {D ^ 2} {4A ^ 2} = \ frac {D ^ 2} {4A ^ 2} – \ frac {F} {A} [/matemáticas]

[matemáticas] (x + \ frac {D} {2A}) ^ 2 = \ frac {D ^ 2-4AF} {4A ^ 2} [/ matemáticas]

Mientras [math] D ^ 2-4AF \ geq0 [/ math] se pueda sacar la raíz cuadrada.

[matemáticas] (x + \ frac {D} {2A}) = \ pm \ frac {\ sqrt {D ^ 2-4AF}} {2A} [/ matemáticas]

Si [matemática] D ^ 2 = 4AF [/ matemática] que representa una sola línea vertical.

Si [matemática] D ^ 2> 4AF [/ matemática] que representa dos líneas verticales (paralelas), según se desee.

Entonces, las condiciones deseadas para este caso son: [matemáticas] A \ neq0, C = 0, E = 0, D ^ 2> 4AF [/ matemáticas].


El segundo caso tiene [matemática] A = 0 [/ matemática] y [matemática] C \ neq0 [/ matemática]. Aquí podemos hacer para [matemáticas] y [/ matemáticas] exactamente lo que hicimos para [matemáticas] x [/ matemáticas] arriba. El resultado serán dos líneas paralelas horizontales (en lugar de verticales). La condición análoga para que esto suceda es: [matemática] A = 0, C \ neq0, D = 0, E ^ 2> 4CF [/ matemática].


Tenga en cuenta que esos no constituyen todas las líneas paralelas posibles en el plano. La ecuación cuadrática general en dos variables también contiene el término [matemáticas] Bxy [/ matemáticas], que fue excluido por la ecuación en cuestión. Si [math] B [/ math] puede ser distinto de cero, se pueden describir otros pares de líneas paralelas, como por [math] x ^ 2 + 2xy + y ^ 2-1 = 0 [/ math].

En todos los casos, un par de líneas paralelas no verticales se pueden representar como

[matemática] (y-mx-a) (y-mx-b) = 0 [/ matemática]

El coeficiente del término [math] xy [/ math] de arriba es [math] -2m [/ math], pero como la pregunta no tiene término [math] xy [/ math], [math] m [/ matemática] debe ser [matemática] 0 [/ matemática]. Por lo tanto, estamos hablando de un par de líneas paralelas al eje x. Son, en este caso, de forma

[matemáticas] (ya) (yb) = 0 [/ matemáticas]

Recordemos, se suponía que las líneas no eran verticales. Si son líneas verticales, será de forma

[matemáticas] (xa) (xb) = 0 [/ matemáticas]

Entonces, necesariamente, todos los coeficientes [matemática] x [/ matemática] o [matemática] y [/ matemática] desaparecen y la ecuación resultante (en una sola variable) tiene raíces reales.


Algunos comentarios : en preguntas como estas, es bueno construir la ecuación para un par de líneas paralelas y luego ir a coeficientes coincidentes. Esto se debe a que la ecuación general en dos variables puede representar muchas cosas y recortar lentamente la lista, como lo hizo una de las respuestas, podría tomar un tiempo.

Dado que la ecuación [matemáticas] Ax ^ 2 + Cy ^ 2 + Dx + Ey + F = 0, [/ matemáticas] representan 2 líneas paralelas,

Sea, y = mx + b… (1)

y y = mx + c… (2)

ser las 2 líneas paralelas con pendiente m que forman la ecuación [matemática] Ax ^ 2 + Por ^ 2 + Dx + Ey + C = 0 [/ matemática]

Multiplicando (1) y (2) …

Obtenemos,

[matemática] (y-mx-b) (y-mx-c) = 0 [/ matemática], es decir
[matemática] y ^ 2 + m ^ 2x ^ 2-xy (2m) -y (b + c) + mx (b + c) + bc = 0 [/ matemática]… (3) [matemática]

[/matemáticas]

Comparando (3) con la ecuación original …

A = [matemáticas] m ^ 2, [/ matemáticas]
C = 1,
D = m (b + c)
E = – (b + c)
F = bc
y 2m = 0

S0, m = 0.
A = 0,
C = 1,
D = 0.
E = – (b + c)
F = bc

Y, la ecuación [matemáticas] Ax ^ 2 + Cy ^ 2 + Dx + Ey + F [/ matemáticas],
Representa 2 líneas paralelas al eje x.

Una cónica degenerada representa dos líneas cuando puede factorizarla como

[matemática] k (y – mx -b) (y – nx – c) = 0 [/ matemática]

en cuyo caso las dos líneas son [matemáticas] y = mx + b [/ matemáticas] y [matemáticas] y = nx + c [/ matemáticas]

Exigir que las dos líneas sean paralelas significa [matemáticas] m = n [/ matemáticas] y, si queremos que las dos líneas sean diferentes, [matemáticas] b \ ne c [/ matemáticas]. Entonces obtienes dos líneas paralelas si tus factores de ecuación son

[matemática] k (y – mx – b) (y – mx – c) = 0 [/ matemática]