Problemas de Álgebra Universitaria Con Respuestas
muestra 8 : Ecuación de la Elipse

Se presentan problemas de álgebra universitaria sobre la ecuación de la elipse. Más problemas sobre elipses con soluciones detalladas se incluyen en este sitio. Las soluciones a las preguntas a continuación se encuentran al final de la página.

Problemas

Problema 1

¿Cuál es el eje mayor y su longitud para la siguiente elipse?

\[ \dfrac{1}{9}x^{2} + \dfrac{9}{25}y^{2} = \dfrac{1}{25} \]

Problema 2

Una elipse está dada por la ecuación

\[ 8x^{2} + 2y^{2} = 32 \]

Encuentre:


a) el eje mayor y el eje menor de la elipse y sus longitudes,
b) los vértices de la elipse,
c) y los focos de esta elipse.

Problema 3

Encuentre la ecuación de la elipse cuyo centro es el origen de los ejes y tiene un foco en \( (0 , -4) \) y un vértice en \( (0 , -6) \).

Problema 4

Encuentre la ecuación de la elipse cuyos focos están en \( (0 , -5) \) y \( (0 , 5) \) y la longitud de su eje mayor es 14.

Problema 5

Una elipse tiene el eje x como eje mayor con una longitud de 10 y el origen como centro. Encuentre la ecuación de esta elipse si el punto \( (3 , \dfrac{16}{5}) \) se encuentra en su gráfica.

Problema 6

Una elipse tiene la siguiente ecuación

\[ 0.2x^{2} + 0.6y^{2} = 0.2 \]

a) Encuentre la ecuación de la parte de la gráfica de la elipse dada que está a la izquierda del eje y.


b) Encuentre la ecuación de la parte de la gráfica de la elipse dada que está debajo del eje x.

Problema 7

Una elipse está dada por la ecuación

\[ \dfrac{(x - 1)^{2}}{9} + \dfrac{(y + 4)^{2}}{16} = 1 \]

Encuentre:


a) su centro,
b) sus ejes mayor y menor y sus longitudes,
c) sus vértices,
d) y los focos.

Problema 8

Encuentre la ecuación de la elipse cuyos focos están en \( (-1 , 0) \) y \( (3 , 0) \) y la longitud de su eje menor es 2.

Problema 9

Una elipse está definida por sus ecuaciones paramétricas de la siguiente manera

\[ x = 6 \sin(t) \quad \text{y} \quad y = 4 \cos(t) \]

Encuentre el centro, los ejes mayor y menor y sus longitudes de esta elipse.

Problema 10

Una elipse está dada por la ecuación

\[ 4x^{2} + 3y^{2} -16x + 18y = -31 \]

Encuentre:


a) el centro de la elipse,
b) sus ejes mayor y menor y sus longitudes,
c) sus vértices,
d) y sus focos.

Soluciones a los Problemas Anteriores

Solución al Problema 1

Multiplique todos los términos de la ecuación por 25 para obtener

\[ \dfrac{25}{9}x^{2} + 9y^{2} = 1 \]

La ecuación anterior puede escribirse en la forma \( \dfrac{x^{2}}{a^{2}} + \dfrac{y^{2}}{b^{2}} = 1 \) de la siguiente manera

\[ \dfrac{x^{2}}{\left(\dfrac{3}{5}\right)^{2}} + \dfrac{y^{2}}{\left(\dfrac{1}{3}\right)^{2}} = 1 \]
con \( a = \dfrac{3}{5} \) y \( b = \dfrac{1}{3} \). El eje mayor es el eje x y su longitud es igual a \( 2a = \dfrac{6}{5} = 1.2 \).

Solución al Problema 2

a) Divida todos los términos de la ecuación por 32 para obtener

\[ \dfrac{x^{2}}{4} + \dfrac{y^{2}}{16} = 1 \]

La ecuación anterior puede escribirse como sigue

\[ \dfrac{x^{2}}{b^{2}} + \dfrac{y^{2}}{a^{2}} = 1 \]

con \( a = 4 \) y \( b = 2 \) y \( a > b \). Por lo tanto, el eje mayor es el eje y y el eje menor es el eje x. La longitud del eje mayor = \( 2a = 8 \) y la longitud del eje menor = \( 2b = 4 \).


b) Los vértices están en el eje mayor en los puntos \( (0 , a) = (0 , 4) \) y \( (0 , -a) = (0 , -4) \).
c) Los focos están en el eje mayor en los puntos \( (0 , c) \) y \( (0 , -c) \) tales que
\( c^{2} = a^{2} - b^{2} = 12 \).
Por lo tanto, los focos están en los puntos \( (0 , 2\sqrt{3}) \) y \( (0 , -2\sqrt{3}) \).

Solución al Problema 3

Tanto el foco como el vértice se encuentran en el eje y, lo que significa que el eje mayor es el eje y. La ecuación de la elipse tiene la forma

\[ \dfrac{x^{2}}{b^{2}} + \dfrac{y^{2}}{a^{2}} = 1 \]

\( a \) es la distancia desde el centro de la elipse a un vértice y es igual a 6. \( c \) es la distancia desde el centro de la elipse a un foco y es igual a 4. Además, \( a \), \( b \) y \( c \) están relacionados de la siguiente manera


\( b^{2} = a^{2} - c^{2} = 36 - 16 = 20 \)
\( b = 2\sqrt{5} \)

La ecuación de la elipse está dada por

\[ \dfrac{x^{2}}{20} + \dfrac{y^{2}}{36} = 1 \]

Solución al Problema 4

De las coordenadas de los focos, \( c = 5 \) y el eje mayor es el eje y. De la longitud del eje mayor, obtenemos \( a = 7 \). También \( b^{2} = a^{2} - c^{2} = 24 \).


La ecuación de la elipse está dada por

\[ \dfrac{x^{2}}{24} + \dfrac{y^{2}}{49} = 1 \]

Solución al Problema 5

La longitud del eje mayor es 10, por lo tanto \( a = 5 \) y la ecuación puede escribirse como sigue

\[ \dfrac{x^{2}}{25} + \dfrac{y^{2}}{b^{2}} = 1 \]

Ahora usamos el hecho de que el punto \( (3 , \dfrac{16}{5}) \) se encuentra en la gráfica de la elipse para encontrar \( b^{2} \).

\[ \dfrac{3^{2}}{25} + \left(\dfrac{16}{5}\right)^{2} \dfrac{1}{b^{2}} = 1 \]

Resuelva lo anterior para \( b \) y encuentre \( b = 4 \) y escriba la ecuación de la siguiente manera

\[ \dfrac{x^{2}}{25} + \dfrac{y^{2}}{16} = 1 \]

Solución al Problema 6

Una elipse tiene la siguiente ecuación

\[ 0.2x^{2} + 0.6y^{2} = 0.2 \]

a) Resuelva la ecuación anterior para \( x \) y seleccione la solución para la cual \( x \) es positiva


\( x = \sqrt{1 - 3y^{2}} \)
b) Resuelva la ecuación de la elipse para \( y \) y seleccione la solución para la cual \( y \) es negativa.
\( y = - \sqrt{\dfrac{1}{3} - \dfrac{1}{3}x^{2}} \)

Solución al Problema 7

Dada la ecuación

\[ \dfrac{(x - 1)^{2}}{9} + \dfrac{(y + 4)^{2}}{16} = 1 \]

a) Elipse con centro en \( (h , k) = (1 , -4) \) con \( a = 4 \) y \( b = 3 \).


b) su eje mayor es la línea \( x = 1 \), y su eje menor es la línea \( y = -4 \).
longitud del eje mayor = \( 2a = 8 \), longitud del eje menor = \( 2b = 6 \)
c) vértices en: \( (1 , -4 + 4) = (1 , 0) \) y \( (1 , -4 - 4) = (1 , -8) \)
d) \( c = \sqrt{a^{2} - b^{2}} = \sqrt{7} \)
Focos en: \( (1 , -4 + \sqrt{7}) \) y \( (1 , -4 - \sqrt{7}) \)

Solución al Problema 8

Encuentre la ecuación de la elipse cuyos focos están en \( (-1 , 0) \) y \( (3 , 0) \) y la longitud de su eje menor es 2.


El centro de la elipse es el punto medio de los dos focos y está en \( (2 , 0) \).
\( c \) es la longitud desde un foco al centro, por lo tanto \( c = 2 \).
longitud del eje menor 2 = \( 2b \) por lo tanto \( b = 1 \)
\( a^{2} = b^{2} + c^{2} = 5 \)
Dado que los focos están en el eje x, el eje mayor de la elipse es el eje x.
Ecuación de la elipse:
\( (x - 2)^{2} / 5 + y^{2} = 1 \)
.

Solución al Problema 9

\[ x = 6 \sin(t) \quad \text{y} \quad y = 4 \cos(t) \]

Las ecuaciones paramétricas pueden escribirse de la siguiente manera:


\( x / 6 = \sin(t) \) y \( y / 4 = \cos(t) \)
Eleve al cuadrado ambos lados de las dos ecuaciones: \( (x / 6)^{2} = \sin^{2}(t) \) y \( (y / 4)^{2} = \cos^{2}(t) \)
Use el hecho de que \( \sin^{2}(t) + \cos^{2}(t) = 1 \) para escribir
\( x^{2} / 36 + y^{2} / 16 = 1 \)
\( a = 6 \), \( b = 4 \), \( c = \sqrt{36 - 16} = 2\sqrt{5} \)
eje mayor: eje x , longitud = 12
eje menor: eje y , longitud = 8

Más Referencias y Enlaces

Elipse
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