GEOMETRÍA •LENGUAJE Foto Profesor Paolo Urteaga GEOMETRÍA TRIÁNGULOS • TRIÁNGULOS-CUADRILÁTEROS TRIÁNGULOS TRIÁNGULO Definición.- Si A, B y C son tres puntos no colineales, entonces la unión de los segmentos AB, BC y AC se denomina triangulo. TEOREMAS 1) α + β + θ = 180 B y° β° 2) β + θ = x Vértices: A, B y C Lados: AB, BC y AC 3) x + y + z = 360 Notación: Triangulo ABC: ∆ABC Nota: Se denomina región triangular a la reunión del triangulo con todos los puntos de su interior. x° α° A θ° C z° 4) Teorema de correspondencia: B c El perímetro de una región triangular (2p): α>θ ↔a >c a AB + BC + AC donde “p” se denomina semiperímetro. α° A θ° C TRIÁNGULOS PROPIEDADES 5) Desigualdad triangular B a <b+c b<c+a a c c<a+b A C b α+β+θ= x α+β= x + y a−c <b<a+c (Teorema de existencia) Consecuencia: a<p b<p c<p α+β=x+y α+β= x + y TRIÁNGULOS C Otras propiedades importantes B BC + AD < AC + BD a c b< x+y<c+a A y x b Siendo 2p el perímetro del triángulo entonces: y x p < x + y + z < 2p z D CLASIFICACIÓN DE LOS TRIÁNGULOS 1. Según las medidas de sus lados: a) Triángulo escaleno b) Triángulo isósceles c) Triángulo equilátero B B B 60° β° α° A a a c θ° b a ≠𝑏 b≠𝑐 c≠a a α° C A α° Base AB = BC 0 < α < 90 C A a a 60° 60° a AB = BC = AC C CLASIFICACIÓN DE LOS TRIÁNGULOS 2. Según la medida de sus ángulos: b) Triángulo oblicuángulo a) Triángulo rectángulo 2) Triángulo Obtusángulo 1) Triángulo acutángulo B a β° c A B B α° 90° − α° b C α° AB y AC: Catetos BC: Hipotenusa α + β = 90 a2 = b2 + c 2 (Teorema de Pitágoras) β° α° θ° A C 0 < θ < 90 0 < α < 90 0 < β < 90 A 90 < α < 90 0 < θ < 90 0 < β < 90 θ° C CLASIFICACIÓN DE LOS TRIÁNGULOS Observaciones Si PQ = PR y m∠QPR = 60, se recomienda unir los puntos Q y R para formar un triangulo equilátero. Q Q 60° P a a 60° 60° a R P a 60° a SE RECOMIENDA TRAZAR BC PARA FORMAR EL TRIÁNGULO EQUILÁTERO ABC R Éstas son algunas de las formas que presentan las medidas de los ángulos de un triángulo isósceles, conviene recordarlas para reconocerlos en un problema. LINEAS NOTABLES ASOCIADAS AL TRIÁNGULO 5) MEDIATRIZ DE UN SEGMENTO 3) BISECTRIZ INTERIOR B 1) MEDIANA B Mediana α° α° L ി L: mediatriz de AB Bisectriz interior A b A M b C A B B B α° α° Altura A H C B 4) BISECTRIZ EXTERIOR 2) ALTURA A D C H A C C b M b B Mediatriz De BC Bisectriz exterior A C NOCIONES DE PUNTOS NOTABLES TEOREMAS CON LINEAS NOTABLES PROPIEDADES B E B θ° θ° θ x = 90 + 2 BG = 2(GN) α° α° x I x° β° β° β° β° A C A α° α° 𝑥= θ 2 C B θ° B β° β° K L H x° x + θ = 180 x° θ° A C A α°α° C E θ x = 90 − 2 x= α−β 2 TEOREMAS CON LINEAS NOTABLES También: x= a+b 2 CONGRUENCIA DE TRIÁNGULOS CONGRUENCIA DE TRIÁNGULOS Dos triángulos son congruentes si sus lados y ángulos son respectivamente congruentes. Esta sola expresión nos dice a la vez seis cosas, a saber: AB ≅ DE o AB = DE AC ≅ DF o AC = DF A ≅ D o mA = mD B ≅ E o mB = mE Para indicar que el “triángulo ABC es congruente al triángulo DEF”, se escribe: ΔABC ≅ ΔDEF C ≅ F o mC = mF Como regla practica podemos decir: “En dos triángulos congruentes, a lados congruentes se le oponen ángulos congruentes y viceversa, a ángulos congruentes se le oponen lados congruentes”. CONGRUENCIA DE TRIÁNGULOS CASOS DE LA CONGRUENCIA DE TRIANGULOS Primer caso.Dos triángulos serán congruentes si tienen dos lados y el ángulo comprendido respectivamente congruentes (Caso LAL). ≅ Segundo caso.- Dos triángulos serán congruentes si tienen un lado y los ángulos adyacentes respectivamente congruentes (Caso ALA). ≅ Tercer caso.- Dos triángulos son congruentes si tienen sus tres lados respectivamente congruentes (Caso LLL). ≅ Cuarto caso.- Dos triángulos son congruentes si tienen dos lados y el ángulo opuesto al mayor de dichos lados respectivamente congruentes. (Caso LLA) ≅ CONGRUENCIA DE TRIÁNGULOS ANOTACIONES FINALES 01. Si dos segmentos consecutivos son congruentes y perpendiculares, entonces se recomienda formar triángulos rectángulos congruentes. 02. Si dos triángulos equiláteros tienen un vértice común, resulta una configuración conocida que permite establecer la congruencia de dos triángulos. Por ejemplo en las dos figuras mostradas a continuación la congruencia se debe al caso (L-A-L). a) En la figura al trazar CQ ⊥ ി L, se obtiene: ΔABD ≅ ΔCBE ΔAPB ≅ ΔBQC (L − A − L) (A − L − A) b) En la figura al trazar CQ ⊥ ി L, se obtiene: ΔABE ≅ ΔDBC (L − A − L) ΔAPB ≅ ΔBQC (A − L − A) En la figura: =120 CONGRUENCIA DE TRIÁNGULOS APLICACIONES DE LA CONGRUENCIA DE TRIANGULOS TEOREMA DE LA MEDIATRIZ DE UN SEGMENTO: TEOREMA DE LA BISECTRIZ DE UN ÁNGULO Todo punto de la Mediatriz de un segmento equidista de los extremos del segmento. Todo punto de la bisectriz, equidista de los lados del ángulo. L P PA = PB PQ = PT Además: m BR= BS A m M m m NOTA: El triángulo APB es isósceles. B CONGRUENCIA DE TRIÁNGULOS TEOREMA RECOMENDACIÓN En todo triángulo isósceles la altura relativa a la base es también mediana, bisectriz interior relativa a la base y está contenida en la mediatriz relativa a la mencionada base. Observe el siguiente gráfico, tenemos la bisectriz del ángulo P y QH perpendicular a dicha bisectriz. En estos casos se recomienda prolongar la perpendicular para formar un triangulo isósceles. B En la figura: a Si ∆ABC: isósceles de base AC, entonces a BH A m H m C Bisectriz interior Mediana CONGRUENCIA DE TRIÁNGULOS TEOREMA DE LOS PUNTOS MEDIOS Toda recta trazada por el punto medio de un lado de un triángulo paralela a otro lado interseca al tercer lado en su punto medio. M m En todo triángulo, una base media es paralela al tercer lado y su longitud es la mitad de la longitud de dicho lado. n N L BN = NC n C MN es la “Base Media” del triángulo ABC. Si AM = MB y BN = NC, entonces n m M N b MN ∥ AC n m A A En la figura: B En la figura: Si AM = MB y ി L ∥ AC entonces B m TEOREMA DE LA BASE MEDIA 2b Todo triangulo tiene 3 correspondiente a cada lado. C bases AC MN = 2 medias, una CONGRUENCIA DE TRIÁNGULOS TEOREMA DE LA MEDIANA RELATIVA A LA HIPOTENUSA En todo triángulo rectángulo, la longitud de la mediana relativa a la hipotenusa es igual a la mitad de la longitud de la hipotenusa. En la figura: Si BM es mediana, entonces B b A b AC BM = 2 M b C El recíproco de éste teorema es cierto. PROPIEDADES 01.- En el gráfico BM es mediana relativa a la hipotenusa AC del triángulo rectángulo ABC. x=− 02.- Propiedad en el triángulo rectángulo de 15 y 75. AC BH = 4 CONGRUENCIA DE TRIÁNGULOS Otras propiedades importantes 03.- La suma de las distancias de un punto interior a los lados de un triángulo equilátero, es igual a la medida de cualquiera de las alturas. 01.- Si AB=BC y PAC: AH=PM+PN AH=PM+PN+PL 02.- Si AB=BC y P es un punto de la prolongación de AC: CH=PM-PN 04.- En el gráfico: p es el semiperímetro del triángulo ABC. MN=p MN ∥ AC CUADRILÁTEROS Sean A, B, C y D cuatro puntos coplanarios. Si tres cualesquiera de ellos no están alineados, y los segmentos AB, BC, CD y DA se intersecan solamente en sus extremos, entonces la reunión de los cuatro segmentos se llama cuadrilátero ABCD. Los cuatro segmentos se llaman lados, y los puntos A, B, C y D se llaman vértices. Cuadrilátero convexo Cuadrilátero no convexo PROPIEDADES PARA CUADRILÁTEROS CONVEXOS α + β + θ + ω = 360 x + y = 180 x + y + z + u = 360 BC + AD < AC + BD α + β = x +y d<a+b+c x= − 2 CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN DE LOS CUADRILÁTEROS CONVEXOS SEGÚN EL PARALELISMO DE LOS LADOS PROPIEDADES 01.- PARALELOGRAMO Es el cuadrilátero que tiene sus lados opuestos paralelos. 1) AB=CD y BC=AD AB ∥ DC BC ∥ AD 2) A ≅ C y B ≅ D 3) AO=OC y BO=OD 4) α + β = 180 CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN DE LOS PARALELOGRAMOS a) Romboide.- Es el paralelogramo propiamente dicho, tiene lados consecutivos y ángulos consecutivos diferentes. b) Rectángulo.- Llamado también cuadrilongo, es el paralelogramo que tiene todos sus ángulos de igual medida. (Es un cuadrilátero equiángulo) En todo rectángulo las diagonales son congruentes. a≠b AC = BD α≠β CLASIFICACIÓN c) Rombo.- Llamado también losange, es el paralelogramo que tiene todos sus lados de igual medida. (Es un cuadrilátero equilátero) d) Cuadrado.- Es aquel paralelogramo cuyos ángulos internos son rectos y todos sus lados de igual medida. (Es equiángulo y equilátero a la vez) En todo cuadrado sus diagonales son congruentes, perpendiculares y bisectrices de los ángulos opuestos. AC = BD AC ⊥ BD AC ⊥ BD EJEMPLO Ejemplo 01 En el rombo ABCD: M es el punto medio de BC, AM y BD se intersecan en el punto P tal que mBPM=53. Si PM=5, calcular BD. A) 32 B) 24 C) 30 D) 36 E) 48 Resolución: Trazamos AC que corta a BD en su punto medio O (BO=OD). Luego P es baricentro del triángulo ABC, de donde: AP=2(PM)=10 Y BP=2(PO) En AOP: PO=6 y BP=12 Por último: BO=OD=18 BD = 36 EJEMPLO Ejemplo 02 ABCD es un rectángulo, en la prolongación de AD se ubica el punto E, de modo que BE=16. Calcular la medida del segmento que une los puntos medios de CE y AD. A) 5 B) 6 C) 9 D) 7 E) 8 Resolución: En ΔBCE: LN es base media, entonces: LN=8 En ΔCDE: DN es mediana relativa a la hipotenusa, luego: CN=ND=NE=b ∧ m∠DCN=m∠CDN=α ΔLCN ≅ ΔMDN (L-A-L) x = 8 CLASIFICACIÓN 02.- TRAPECIO CLASIFICACIÓN DE LOS TRAPECIOS Es el cuadrilátero que tiene sólo dos lados paralelos. En todo trapecio los lados paralelos son llamados bases, la distancia entre sus bases se llama altura y el segmento que une los puntos medios de los lados no paralelos se denomina mediana. a) Trapecio escaleno.- Es aquel que tiene los lados no paralelos diferentes. a≠b α≠ α + = 180 CLASIFICACIÓN OBSERVACIÓN: Trapecio rectángulo.- Es aquel que tiene uno de sus lados no paralelos perpendicular a las bases. Si ABCD es un trapecio isósceles: AC = BD α= b) Trapecio isósceles.- Es aquel que tiene los lados no paralelos congruentes, sus diagonales son congruentes. 04) Sea CH altura del trapecio isósceles ABCD (BC ∥ AD), entonces: a+b x= 2 b−a y= 2 TEOREMAS EN LOS TRAPECIOS TEOREMAS 1) En todo trapecio la medida de la mediana es igual a la semisuma de las medidas de las bases. La mediana es también paralela a las bases. BC + AD MN = 2 BC ∥ MN ∥ AD 2) Si P y Q son puntos medios de las diagonales del trapecio ABCD (BC ∥ AD), entonces: PQ = AD − BC 2 BC ∥ PQ ∥ AD PROPIEDADES 03) Para todo trapecio rectángulo: 04) Si ABCD es un trapecio rectángulo y CM=MD: a+b x= 2 x=y Además: 05) Para todo trapecio rectángulo: x= b−a 2 x= a + 2b 3 CLASIFICACIÓN RECOMENDACIÓN 03.- TRAPEZOIDE Si BC ∥ AD trazar la paralela a un lado (o a una diagonal) para formar un paralelogramo. Por ejemplo en la figura trazamos CT ∥ BA para formar un paralelogramo ABCT. Es el cuadrilátero que no tiene lados paralelos ni características especiales. AB ∦ DC BC ∦ AD CLASIFICACIÓN PROPIEDADES 03) Si ABCD es un paralelogramo, BM=MC y CN=ND: 01) Si ABCD es un paralelogramo: BP = PQ = QD x = 90 02) Si ABCD es un paralelogramo y BM=MC: PD = 2(BP) 04) Si ABCD es un cuadrado: x=m+n PROPIEDADES 05) Si ABCD es un paralelogramo: 06) Si ABCD es un cuadrilátero convexo, Q es un punto interior y “p” es el semiperímetro: p < x + y + z + u < 3p 04) Cálculo de la medida del ángulo que forman las bisectrices interiores de dos ángulos consecutivos. a+c=b+d x= + 2 EJERCICIOS EJERCICIOS DE CLASE EJERCICIOS 01. Sabiendo que L1 ∥ L2 y θ es la medida de un ángulo agudo, calcule el mínimo valor entero de x. θ° L1 α° α° x° β° β° A) 41 D) 44 L2 B) 46 E) 39(UNI2019-II) C) 45 Clave: B EJERCICIOS Resolución: Piden: xmín , x ∈ ℤ. Se prolonga AB hasta corta a L2 en el punto C, luego por ángulos alternos entre paralelas: A L1 θ° m∠BCD = θ Prolongamos CD hasta el punto F, luego: m∠FDE = β E α° α° x° B En el triángulo BCD: E es excentro relativo a BD Por propiedad: β° β° D β° F θ° C L2 x = 90 − θ 2 → θ = 2(90 − x) Por dato: θ < 90 → 2 90 − x < 90 → 45 < x ∴ xmín = 46 EJERCICIOS 02. En la figura se muestra una pieza triangular de un rompecabeza que gira en el sentido horario, donde A’ y A’’ son las posiciones de A al momento de girar sobre la recta L. Halle la medida del ángulo entre AA′ y la bisectriz del ángulo A’’. A’ B θ° Pieza de rompecabeza L A A’’ θ A) 90° + 2 C) 90° + 3θ 2 θ B) 90 + 3 D) 90° - θ 2 Rpta. D EJERCICIOS Resolución: Se traza AA′ y la bisectriz del ángulo A’’. Piden x. Como la pieza gira, entonces los triángulos mostrados son congruentes. A’ B x° En ∆AA’C: β° θ° Isósceles: m∠A’AC = m∠AA’C =β Luego por el ∆ABC : 2α + 2β + θ = 180 2α° A β° 2β° 2β° C α° α° θ° B’ ; x= β+ α A’’ θ x = 90° - 2 EJERCICIOS 03. Se muestra en el gráfico parte de un mapa donde se aprecia un continente. Las líneas discontinuas indican rutas terrestre y marítima. Si m + n = 130°, calcule x, si se sabe que “x” representa la medida angular de una entrada al continente. ω x n θ ω Océano Pitagórico 100° θ Océano Básico m A) 20 C) 30 B) 25 D) 35 Rpta. C EL TRIÁNGULO RESOLUCIÓN : ω m x Dato: m + n = 130 Por pescado: m + n = 100 + x 130 = 100 + x n θ ∴ x = 30 m ω θ m 100° EJERCICIOS 04. Fátima se da cuenta, luego de ordenar su estante de libros, que sus folletos” forman ángulos α, β, y ω y están en proporción de 1, 2 y 10, respectivamente. ¿Cuál será la constante de proporcionalidad de los ángulos? Considere que los libros del mismo color tienen la misma altura y grosor despreciable. A) 5 B) 6 C) 10 D) 12 Rpta. C EJERCICIOS RESOLUCIÓN : 180 − 12θ B En ∆ABM: θ 6θ = 60 M 6θ ∴ θ = 10 2θ θ 6θ 10θ 4θ A 4θ 2θ D C EJERCICIOS 05. En la figura se muestra una pieza de rompecabezas en forma de triángulo. De tal manera que el usuario del juego cognitivo se da cuenta que: AM = MC y θ > α. Si HC = 5 cm, HM = 3 cm, halle el número de valores enteros de AH. B H α° θ° A A) 7 C) 5 M B) 6 D)4 C Rpta. C EJERCICIOS B Resolución: ¿ Cuántos valores enteros puede tomar x? ∆AMN ≅ ∆CMH (ALA) → MN = 3 ∧ AN = 5 ∆AHN Por T. de existencia 6−5<x<6+5 H α x 1 < x < 11 θ 5 3 ω A β M ω 5 3 θ β C … (1) Del dato: θ>α Por T. de correspondencia: x>5 … (2) De 1 y (2) → 5 < x < 11 ∴ x toma 5 valores enteros Clave C N EJERCICIOS 06. En el triángulo ABC se traza la ceviana interior BD de modo que AD=BC. Si mC=2, mABD=90 y mDBC=3. Calcular el valor de . A) 20 B) 15 C) 12 D) 18 Rpta. B EJERCICIOS RESOLUCIÓN : B Piden θ Se traza CE tal que m∠BDE = 2θ 90 − θ 3θ E de donde ∆BDE es isósceles: BD = DE = b 90 − θ → m∠ EDA = 3θ Luego ∆ADE ≅ ∆CBD (caso L-A-L) a b → m∠EAD = m∠DCB = 2θ Por último en ∆ABC: b 2θ + 90 − θ + 3θ + 2θ = 180 → 6θ = 90 2θ 2θ A 3θ a 2θ D C ∴ θ = 15 EJERCICIOS 07. En un triángulo ABC recto en B se trazan las cevianas CE y AF de manera que m∠BAF = α ; m∠BCE = 30 – α y AF = CE = 10 u. Calcule la longitud (en u) del segmento que une los puntos medios de AF y CE. A) . 4 C) 6 B) 5 D) 7 Rpta. B EJERCICIOS B RESOLUCIÓN : 30° − α 60° E α F α A En ⊿EBF trazamos BN, por el T. de la menor mediana: BN = EN = NC = 5 5 5 5 → m∠BAM = m∠ABM = α 5 5 M Siendo M y N puntos medios de AF y EC respectivamente, piden MN = x En ⊿ABF trazamos BM, por el T. de la menor mediana: BM = AM = MF = 5 x 30° − α N 5 → m∠NCB = m∠CBN = 30 − α Luego en B: α + m∠MBN + 30 − α = 90° → m∠MBN = 60° Por último ∆MBN es equilátero ∴x=5 C PROBLEMAS 08. Se tiene un paralelogramo ABCD, en BC se ubica el punto M tal que BM=2(MC); luego se ubican los puntos medios N y L de AM y ND respectivamente. Calcular ML si CD=12. A) 6 B) 8 C) 10 D) 9 E) 5 Rpta. D PROBLEMAS RESOLUCIÓN: Se pide: ML = x 2a B a a P n A Sea P el punto medio de BM, luego: 12 b L (Base media AMB) y NP ∥ AB ∥ DC x 12 n C NP = 6 6 N a M b D Por último, en el trapecio DNPC: LM es mediana, entonces: 6 + 12 x= 2 x = 9 Rpta. D EJERCICIOS 09. Si O es centro del cuadrado ABCD, BH=5, AH=3 y NH=4; calcular el valor de x. A) 18,5 D) 15 B) 22,5 E) 26,5 C) 30 Clave: E EJERCICIOS mONA = x Se pide: RESOLUCIÓN: C Se traza DM ⊥ NA (M en la prolongación de NA), luego: ΔBHA ≅ ΔAMD (A − L − A) → DM = 3 y AM = 5 B m O α° m D a 5 4 θ° a 3 Trazamos BD y OQ ⊥ AM, luego en el trapecio BHMD: 5+3 → BO = OD = m, OQ = =4 2 y HQ = QM = 4 Finalmente en el triángulo NQO: O θ° x° N 4 H 3 α° A 1 Q 4 5 M 4 x° N 8 Q x = 26,5 EJERCICIOS 10. En una parcela en forma de paralelogramo ABCD, M es punto medio del lindero CD. La perpendicular a AD trazada por D corta al lindero BM en P. Si BP = 5 y PM = 2, calcular AP. A) 12 B) 11 C) 10 D) 9 E) 7 Clave: D EJERCICIOS Resolución: b B Se pide: AP = x C α° 5 Prolongamos BM y AD hasta que se corten en el punto E, luego: a P θ° 2 ∆CMB ≅ ∆DME M → MB = ME = 7 θ° x y CB = DE = b 7 a Para terminar observe el triángulo APE: α° A b D (A − L − A) b E AP = PE ∴x=9 EJERCICIOS 11. En el triángulo ABC: mBAC = 120, AB = 12 y AC = 8; desde un punto P de BC se traza PH perpendicular a AC (H en AC) tal que AH = 1, calcular PH A) 3 B) 2 3 C) 3 3 D) 4 3 Rpta. C EJERCICIOS RESOLUCIÓN : D Piden PH = x Se prolonga CA y notamos que la medida del ángulo externo en “A” es 60°. 6 1 A Se traza BD perpendicular a la prolongación de CA. 60° 6 3 H 120° Resulta el ⊿BDA notable( 30 y 60) → AD = 6 y BD = 6 3 8 Luego PH // BD y H es punto medio ( CH = HD = 7) 12 7 x Por último en el ∆BDC Por el T. de la base media: 30° PH = C P B 6 3 DB = 2 2 x=3 3 EJERCICIOS 12. Según el gráfico, si BC = 4(AB) = 4(CD). Calcule el valor de x. A) 30 C) 45 B) 37 D) 53 EJERCICIOS 13. Si AB = BC = 2(AF) = 6 y AC = 8, calcule MF. A) 5 C) 5 2 B) 7 D) 4 6 EJERCICIOS 14. En un triángulo ABC, m ∠ BAC = m ∠ ACB; además, una recta interseca a AB , BC y a la prolongación de AC en M, N y Q, respectivamente. Si NQ = 2(MN) y AM = 3, calcule el mínimo valor entero que puede tomar la longitud de MN. A) 1 B) 4 C) 2 D) 3 EJERCICIOS 15. En la figura, AM = MB y m∠BCP = 30. Halle m∠CBP. A) 15 C) 12 B) 16 D) 18