Aplicación de la derivada 3

Hallar las ecuaciones de las rectas tangentes al círculo x^2+y^2=100 de tal manera que
ambas tangentes pasen por el punto (14,2) .

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Respuesta
1

Las rectas tendrán un vector director (a,b) con lo cual su ecuación vectorial será
r: (14,2) + t(a,b) = (14+at , 2+bt)
Si a fuera cero tendríamos puntos
(14, 2+tb)
y entonces no habría intersección con la circunferencia ya que
14^2 + (2+tb)^2 = 196+ (2+tb)^2 > 100
Luego a no puede ser cero con lo cual podemos dividir entre a las coordenadas del vector y será
(a/a, b/a) = (1, b/a)
que podemos expresar com (1, c)
Luego en resumen el vector director de las rectas será (1, c) y los puntos tendrán la expresión
(14+t, 2+ct)
Ahora calculemos la intersección con la circunferencia
(14+t)^2 + (2+ct)^2 = 100
196 + 28t + t^2 + 4 + 4ct + c^2t^2 = 100
(1+c^2)t^2 + (28+4c)t+ 100 = 0
y la solución será

$$t = \frac{-28-4c\pm \sqrt{(28+4c)^2-400(1+c^2)}}{2+2c^2}$$

Lo único que nos interesa de esa ecuación es que debe haber una sola respuesta para que la intersección recta circunferencia sea un solo punto y entonces son tangentes. Y hay respuesta única cuando el discriminante es nulo, luego es necesario que
(28+4c)^2 - 400(1+c^2) = 0
784 + 224c + 16c^2 - 400 - 400c^2 = 0
-384c^2 + 224c + 384 = 0
384c^2 - 224c - 384 = 0
se puede simplificar entre 32
12c^2 - 7c - 12 = 0
c = [7 +- sqrt(49 + 576)] /24 =
[7 +- sqrt(625)] / 24 =
(7 +- 25) / 24 =
32/24 y -18/24 =
4/3 y -3/4
Luego los vectores de las tangentes son
(1, 4/3) y (1, -3/4)
podemos hacerlos enteros multiplicando por el denominador
(3, 4) y (4, -3)
y las ecuaciones paramétricas son
r1: x = 14 + 3t
y = 2 + 4t

r2: x = 14 + 4t
y = 2 - 3t

Y eso es todo.

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