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Secundaria

Coordenadas y distancias en el plano

Una dirección como «tres a la derecha y dos abajo» permite encontrar un lugar en una cuadrícula. Las coordenadas escriben esa dirección con dos números. Vamos a localizar puntos, contar los cambios entre ellos y construir, a partir de esos dibujos, las fórmulas de distancia y punto medio. Aquí ambos ejes usan la misma unidad.

Si necesitas repasar:

1. Dos números indican dos posiciones: horizontal y vertical

Dibujamos dos rectas perpendiculares que se cortan en el origen O = (0; 0). La horizontal es el eje x y la vertical el eje y. En nuestros dibujos, derecha y arriba son sentidos positivos; izquierda y abajo, negativos. Cada cuadro representa una unidad en los dos ejes.

Primero horizontal; después vertical
-5-5-4-4-3-3-2-2-1-111223344556677xy0P (3; −2)x = 3 → derecha · y = −2 → abajo
Para localizar P igual a tres, menos dos, desde el origen avanzamos tres unidades a la derecha y dos hacia abajo. Cada cuadro mide una unidad en ambos ejes.

P = (3; −2) se lee «x vale tres; y vale menos dos». Partimos del origen, buscamos x = 3 en horizontal y después la altura y = −2. El punto queda donde se encuentran esas posiciones. Usamos punto y coma para separar coordenadas y evitar confundirlo con una coma decimal.

La primera coordenada siempre corresponde a x. Cambiar su orden suele cambiar el punto: (3; −2) y (−2; 3) están en lugares distintos. La letra P solo es su nombre; no es una tercera coordenada.

Situar una pareja con un negativo

Localiza A = (−4; 2).

  1. Leemos la primera coordenada

    x = −4: cuatro unidades a la izquierda del origen.
  2. Leemos la segunda

    y = 2: desde esa posición horizontal, dos unidades arriba.

  3. Marcamos la intersección

    Allí está A; no intercambiamos los números.

Resultado

A queda a la izquierda y arriba.

Lo comprobamos

Su horizontal es negativa y su vertical positiva.

Leer el punto desde un recorrido

Desde el origen avanzas dos unidades a la derecha y cuatro abajo. Escribe el punto.

  1. Horizontal primero

    Derecha dos significa x = 2.
  2. Vertical después

    Abajo cuatro significa y = −4.
Resultado

El punto es (2; −4).

Lo comprobamos

(−4; 2) describiría otro recorrido: izquierda cuatro y arriba dos.

2. Los ejes separan cuatro regiones; los puntos sobre ellos son frontera

El primer cuadrante está arriba a la derecha: x > 0 e y > 0.

Seguimos en sentido antihorario: segundo arriba a la izquierda, tercero abajo a la izquierda y cuarto abajo a la derecha. Los signos permiten reconocer la región sin adivinar por el nombre.

Una pareja en cada región
-5-5-4-4-3-3-2-2-1-111223344556677xy0ABCDEI: (+; +) · II: (−; +) · III: (−; −) · IV: (+; −)
A dos tres está en el primer cuadrante; B menos tres dos en el segundo; C menos dos menos tres en el tercero y D cuatro menos dos en el cuarto. E cero menos cuatro está en el eje y, sin cuadrante.

Si x = 0, no nos separamos horizontalmente del origen y el punto está en el eje y.

Si y = 0, está en el eje x.

Ninguno de estos puntos pertenece a un cuadrante. El origen está en ambos ejes y tampoco tiene cuadrante.

Leer signos antes de numerar

¿En qué cuadrante está (4; −1)?

  1. Horizontal positiva

    A la derecha.

  2. Vertical negativa

    Abajo.

  3. Identificamos la región

    Abajo a la derecha es el cuarto cuadrante.

Resultado

Cuarto cuadrante.

Lo comprobamos

La combinación de signos es (+; −).

Un cero cambia la clasificación

Clasifica (0; −3) y (−3; 0).

  1. En el primero x es cero

    Está en el eje vertical, debajo del origen.

  2. En el segundo y es cero

    Está en el eje horizontal, a su izquierda.

  3. No forzamos un cuadrante

    Los dos están en fronteras, no en regiones abiertas.

Resultado

En el eje y y en el eje x, respectivamente.

Lo comprobamos

El cero no se trata como positivo ni negativo.

3. El desplazamiento dice cuánto cambia cada coordenada

Para ir de A = (−2; 1) a B = (4; 5), la horizontal pasa de −2 a 4: cambia 4 − (−2) = 6 unidades.
La vertical pasa de 1 a 5: cambia 5 − 1 = 4.
El desplazamiento dirigido es AB = (6; 4).

La letra Δ, delta, significa aquí «cambio».

Escribimos Δx = x final − x inicial y Δy = y final − y inicial.

Los subíndices 1 y 2 pueden nombrar inicio y final: no son potencias. Al restar un número negativo lo encerramos entre paréntesis.

Si volvemos de B a A, ambos cambios se invierten: BA = (−6; −4).

El vector lleva signo porque indica dirección. La distancia entre los extremos será una longitud no negativa y la misma en los dos sentidos.

Un cambio hacia la izquierda

Halla el vector de (5; 2) a (1; −1).

  1. Horizontal final menos inicial

    1 − 5 = −4.
  2. Vertical final menos inicial

    −1 − 2 = −3.
  3. Interpretamos

    Cuatro a la izquierda y tres abajo.

Resultado

El vector es (−4; −3).

Lo comprobamos

(5; 2) + (−4; −3) = (1; −1).

Restar una posición negativa

Halla el desplazamiento de (−3; −2) a (2; 4).

  1. Horizontal

    2 − (−3) = 2 + 3 = 5.
  2. Vertical

    4 − (−2) = 4 + 2 = 6.
Resultado

El desplazamiento es (5; 6).

Lo comprobamos

Sumar estos cambios al punto inicial recupera el punto final.

4. En horizontal o vertical podemos contar directamente la distancia

Si dos puntos tienen la misma y, están a la misma altura. Entre (−3; 2) y (2; 2) contamos cinco unidades horizontales. La resta final menos inicial da 2 − (−3) = 5; en sentido contrario da −5, pero la longitud sigue siendo cinco.

El valor absoluto |a| expresa la magnitud sin el signo de dirección.

Para un segmento horizontal, d = |x₂ − x₁|.
Para uno vertical, d = |y₂ − y₁|.

Si ambas coordenadas coinciden, los puntos son el mismo y d = 0.

Segmento vertical que cruza el cero

Halla la distancia entre (2; −4) y (2; 3).

  1. Reconocemos la coordenada compartida

    x = 2 en ambos: el segmento es vertical.
  2. Contamos el cambio vertical

    3 − (−4) = 7.
  3. Expresamos longitud

    |7| = 7 unidades.
Resultado

La distancia es siete unidades.

Lo comprobamos

Del −4 al cero hay cuatro unidades y del cero al tres, otras tres.

Recorrer hacia la izquierda

Halla la distancia de (6; 1) a (−2; 1).

  1. Solo cambia x

    La y se mantiene en uno.

  2. Calculamos el cambio

    −2 − 6 = −8.
  3. Tomamos la magnitud

    |−8| = 8.
Resultado

La distancia es ocho unidades.

Lo comprobamos

El menos indica izquierda en el desplazamiento; no una longitud negativa.

5. Cuando cambian las dos coordenadas, Pitágoras mide el segmento recto

Entre A = (−2; 1) y B = (4; 5), los cambios seis y cuatro forman los catetos del dibujo. Son perpendiculares porque lo son los ejes.

La distancia recta AB es la hipotenusa: d² = 6² + 4² = 36 + 16 = 52.
Por tanto d = √52 = 2√13 unidades.
El segmento recto es la hipotenusa
-5-5-4-4-3-3-2-2-1-111223344556677xy064ABd² = 6² + 4² = 52
A está en menos dos, uno y B en cuatro, cinco. El cambio horizontal es seis y el vertical cuatro. Las líneas punteadas forman catetos perpendiculares. El segmento AB es la distancia recta, raíz de cincuenta y dos unidades.

Para cualquier par de puntos, el mismo razonamiento da d = √[(x₂ − x₁)² + (y₂ − y₁)²]. Dentro de cada paréntesis restamos coordenadas del mismo eje. Después elevamos al cuadrado, sumamos y, al final, extraemos la raíz no negativa.

Sumar |Δx| + |Δy| mide el trayecto por dos lados, no el segmento recto. En este dibujo ese trayecto mide diez y la distancia recta aproximadamente 7,21. La fórmula supone ejes perpendiculares y unidades compatibles de igual escala; una gráfica de tiempo y dinero no representa sin más estas distancias físicas.

Una distancia que sale entera

Halla la distancia entre (−2; −1) y (6; 5).

  1. Cambios correspondientes

    Δx = 6 − (−2) = 8; Δy = 5 − (−1) = 6.
  2. Cuadrados

    8² = 64 y 6² = 36.
  3. Suma y raíz

    d = √(64 + 36) = √100 = 10.
Resultado

Diez unidades.

Lo comprobamos

El camino por dos tramos mediría catorce; no es la misma trayectoria.

Un cambio negativo dentro de la fórmula

Halla la distancia de (1; 4) a (4; 2).

  1. Restamos

    Δx = 3 y Δy = −2.
  2. Cuadramos los números completos

    3² = 9 y (−2)² = 4.
  3. Sumamos y extraemos raíz

    d = √13.
Resultado

√13 unidades, aproximadamente 3,61.

Lo comprobamos

Invertir el recorrido daría −3 y 2; sus cuadrados producen la misma distancia.

6. Antes del punto medio, buscamos la mitad entre dos números

En una recta, entre −2 y 6 hay ocho unidades. La mitad del recorrido son cuatro; saliendo de −2 llegamos a 2. También podemos sumar los extremos y dividir entre dos: (−2 + 6)/2 = 2. Ese promedio de dos valores localiza su posición media.

La fórmula no suma las distancias al cero: suma los números con sus signos. Entre −5 y −1 el punto medio debe seguir siendo negativo. No hace falta que el promedio sea entero.

Mitad entre dos negativos

Encuentra la posición a mitad entre −7 y −3.

  1. Sumamos los valores con su signo

    −7 + (−3) = −10.
  2. Dividimos entre los dos datos

    −10/2 = −5.
  3. Comprobamos distancias

    De −7 a −5 y de −5 a −3 hay dos unidades.

Resultado

La posición media es −5.

Lo comprobamos

No sería cinco positivo: quedaría fuera del intervalo.

Una mitad fraccionaria

Encuentra la mitad entre 1 y 4.

  1. Promediamos

    (1 + 4)/2 = 5/2 = 2,5.
  2. Revisamos ambos tramos

    2,5 − 1 = 1,5 y 4 − 2,5 = 1,5.
Resultado

La posición media es 2,5.

Lo comprobamos

Dos extremos enteros pueden tener un punto medio no entero.

7. El punto medio hace ese promedio por separado en cada eje

Para A = (−4; −2) y B = (4; 4), la horizontal media es (−4 + 4)/2 = 0.
La vertical media es (−2 + 4)/2 = 1.
Juntamos ambos resultados en el mismo orden: M = (0; 1).
Dos desplazamientos iguales llegan al otro extremo
-5-5-4-4-3-3-2-2-1-111223344556677xy0AMBA → M: (4; 3) · M → B: (4; 3)
A es menos cuatro, menos dos; B es cuatro, cuatro. Su punto medio M es cero, uno. Los desplazamientos AM y MB son ambos cuatro, tres: misma dirección y longitud.
La regla es M = ((x₁ + x₂)/2; (y₁ + y₂)/2).

Tiene dos coordenadas porque sigue siendo un punto del plano. Otra forma de entenderla: salimos de A y avanzamos la mitad del desplazamiento AB.

En el dibujo AB = (8; 6), su mitad es (4; 3) y A + (4; 3) = M.

Promediar sin mezclar ejes

Halla el punto medio de (−3; 5) y (5; 1).

  1. Horizontal con horizontal

    (−3 + 5)/2 = 1.
  2. Vertical con vertical

    (5 + 1)/2 = 3.
  3. Escribimos la pareja

    M = (1; 3).
Resultado

El punto medio es (1; 3).

Lo comprobamos

Desde el primero a M y desde M al segundo, el cambio es (4; −2).

Una coordenada igual permanece igual

Halla el punto medio de (2; −2) y (2; 5).

  1. Horizontal

    (2 + 2)/2 = 2.
  2. Vertical

    (−2 + 5)/2 = 3/2 = 1,5.
Resultado

M = (2; 1,5).

Lo comprobamos

Permanece en la misma vertical x = 2 y divide el recorrido de siete en dos de 3,5.

8. Para ser el medio debe estar en el segmento y dividirlo en dos partes iguales

Decir «está igual de lejos de A y B» no basta. En el dibujo, Q = (0; 5) está a cinco unidades de A = (−3; 1) y de B = (3; 1), pero no está en AB. En cambio M = (0; 1) sí divide ese segmento por la mitad.

Igual distancia no basta: también debe estar en el segmento
-5-5-4-4-3-3-2-2-1-111223344556677xy0ABMQQ equidista; M además está en AB
A es menos tres, uno y B es tres, uno. M, cero uno, es su punto medio. Q, cero cinco, también dista cinco unidades de ambos extremos, pero no está en el segmento AB. La recta vertical por M es la mediatriz.

Los puntos equidistantes de A y B forman la mediatriz: la recta perpendicular a AB por su punto medio. Para comprobar un candidato a punto medio podemos verificar M − A = B − M. Dos vectores iguales garantizan dirección y tamaño iguales, además de que M queda entre los extremos.

Comprobar las dos mitades

Para A = (−2; 0), B = (4; 4), comprueba M = (1; 2).

  1. Primera mitad dirigida

    M − A = (3; 2).
  2. Segunda mitad dirigida

    B − M = (3; 2).
  3. Comparamos

    Son el mismo vector.

Resultado

M sí es el punto medio.

Lo comprobamos

Está en la dirección de AB y ambas mitades tienen igual longitud.

Una igualdad insuficiente

A = (−1; 0), B = (1; 0) y Q = (0; 2). ¿Q es el punto medio porque dista √5 de ambos?

  1. Leemos lo que prueba la igualdad

    Q es equidistante de A y B.

  2. Revisamos el segmento

    AB está en y = 0 y Q tiene y = 2.
  3. Hallamos el verdadero medio

    El promedio da (0; 0).

Resultado

No; el punto medio es (0; 0).

Lo comprobamos

Q pertenece a la mediatriz, pero no al segmento AB.

9. Una revisión del dibujo puede detectar una cuenta equivocada

Antes de operar, sitúa aproximadamente los puntos. Anticipa si el cambio será a derecha o izquierda, arriba o abajo. La distancia no puede ser negativa y debe ser al menos tan grande como cualquiera de los dos cambios en magnitud. La raíz exacta se conserva hasta que se pida una aproximación.

Para un punto medio, cada coordenada debe quedar entre las coordenadas correspondientes de los extremos. También podemos reconstruir un extremo desconocido: si conocemos A y M, entonces B = 2M − A, por componentes. Sale de que los dos desplazamientos de media longitud son iguales, no de memorizar otra fórmula sin dibujo.

Detectar una distancia imposible

Con cambios horizontal seis y vertical ocho, alguien obtiene d = 4. ¿Puede estar bien?

  1. Comparamos con un cateto

    El segmento recto no puede medir menos que la separación horizontal de seis.

  2. Rehacemos la cuenta

    d = √(6² + 8²) = √100 = 10.
Resultado

Cuatro es imposible; la distancia es diez.

Lo comprobamos

El resultado correcto supera cada cateto y es menor que el recorrido quebrado de catorce.

Recuperar el otro extremo

A = (−1; 2) y el punto medio es M = (2; 4). Halla B.

  1. Primer medio recorrido

    M − A = (3; 2).
  2. Lo repetimos desde M

    B = (2 + 3; 4 + 2).
  3. Comprobamos el promedio

    ((−1 + 5)/2; (2 + 6)/2) = (2; 4).
Resultado

B = (5; 6).

Lo comprobamos

El mismo desplazamiento se recorre antes y después de M.

Ahora lo resolvemos de principio a fin.

EJEMPLO RESUELTO 1

Distancia

Halla la distancia entre A=(−1,2) y B=(2,6).

  1. Situamos y leemos los extremos

    A = (−1; 2), B = (2; 6).

    Ambos ejes usan la misma unidad.

  2. Cambio horizontal

    2 − (−1) = 3.
  3. Cambio vertical

    6 − 2 = 4.
  4. Construimos el triángulo rectángulo

    Los cambios son catetos perpendiculares. AB es la hipotenusa.

  5. Calculamos cuadrados y suma

    d² = 3² + 4² = 9 + 16 = 25.
  6. Recuperamos la longitud

    d = √25 = 5 unidades.

    En sentido contrario los cambios serían −3 y −4, con la misma longitud.

Resultado

5 unidades.

Lo comprobamos

El desplazamiento forma un triángulo 3-4-5.

EJEMPLO RESUELTO 2

Punto medio

Halla el punto medio de (−2,5) y (4,−1).

  1. Separamos las dos coordenadas

    A = (−2; 5) y B = (4; −1).
  2. Promediamos horizontales

    (−2 + 4)/2 = 1.
  3. Promediamos verticales

    (5 + (−1))/2 = 2.
  4. Formamos el punto

    M = (1; 2).
  5. Comprobamos las dos mitades dirigidas

    M − A = (3; −3) y B − M = (3; −3).

    Son iguales; M está alineado y a mitad del segmento.

Resultado

(1,2).

Lo comprobamos

Los desplazamientos desde cada extremo al punto medio tienen igual longitud.

Los símbolos que hemos usado

O=(0,0)
Origen: intersección de los ejes cartesianos.
P=(x,y)
Pareja ordenada de coordenadas horizontal x y vertical y.
A=(x₁,y₁), B=(x₂,y₂)
Extremos de un segmento; los subíndices distinguen los puntos.
Δx=x₂−x₁
Desplazamiento horizontal de A a B.
Δy=y₂−y₁
Desplazamiento vertical de A a B.
d(A,B)
Distancia no negativa entre los dos puntos.
M
Punto medio del segmento AB.
|u|
Valor absoluto, que convierte un desplazamiento lineal en longitud.

Ahora te toca a ti.

Tienes cinco ejercicios. Inténtalos; las pistas te ayudan si te atascas.

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