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www.FreeLibros.org COLECCIÓN EL POSTULANTE GEOMETRÍA COLECCIÓN EL POSTULANTE GEOMETRÍA Ed ito ria l GEOMETRÍA - COLECCIÓN EL POSTULANTE Salvador Timoteo © Salvador Timoteo Diseño de portada: Miguel Bendezú Composición de interiores: Miguel Bendezú Responsable de edición: Alex Cubas © Editorial San Marcos E. I. R. L., editor Jr. Dávalos Lissón 135, Lima Telefax: 331-1522 RUC 20260100808 E-ma¡l: informes@editorialsanmarcos.com Primera edición: 2007 Segunda edición 2013 Tiraje: 1000 ejemplares Hecho el depósito legal en la Biblioteca Nacional del Perú Registro N.° 2012-12000 ISBN 978-612-302-917-3 Registro de Proyecto Editorial N.° 31501001200780 Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, sin previa autorización escrita del autor y del editor. Impreso en el Perú / Printed in Perú Pedidos: Av. Garcilaso de la Vega 974, Lima Telefax: 424-6563 E-ma¡l: ventaslibreria@editorialsanmarcos.com www.editorialsanmarcos.com Composición, diagramación e impresión: Editorial San Marcos de Aníbal Paredes Galván Av. Las Lomas 1600, Urb. Mangomarca, S. J. L. RUC 10090984344 mailto:informes@editorialsanmarcos.com mailto:ventaslibreria@editorialsanmarcos.com http://www.editorialsanmarcos.com ÍNDICE Segm entos y ángulos................................................................................................................................................................................... 9 Triángulos.............................................................................................................................................................................................................. 17 Polígonos y cuadriláteros.......................................................................................................................................................................... 28 C ircunferencia ................................................................................................................................................................................................... 37 Puntos notables asociados al triángulo........................................................................................................................................... 47 Sem ejanza de segm entos......................................................................................................................................................................... 52 Relaciones m étricas...................................................................................................................................................................................... 59 Cálculo de á reas ............................................................................................................................................................................................... 69 Geometría del e sp ac io ................................................................................................................................................................................ 84 Geometría ana lítica ........................................................................................................................................................................................ 104 PRESENTACION Editorial San Marcos presenta al público la Colección El Postulante, elaborada íntegramente pensando en las necesidades académ icas de los jóvenes que aspiran a alcanzar una vacante en las universidades, institutos y centros superiores de estudio a nivel nacional. La Colección El Postulante reúne los temas requeridos por los prospectos de admisión, los cuales son desarrollados didácticamente, con teoría ejemplificada y ejercicios propuestos y resueltos, de alto grado de dificultad, con los cuales se busca dotar a los jóvenes de los conocimientos básicos necesarios para enfrentar no solo los diversos exám enes de admisión, sino afianzar los saberes de su formación escolar y alcanzar una formación integral que les permita, en el futuro próximo, desarrollar una vida universitaria exitosa. Finalmente, deseam os hacer un reconocimiento al sta ff de docentes liderados por Salvador Timoteo, Pe dro de Castro, Jorge Solari y Nathall Falcón, profesores de amplia trayectoria en las mejores academ ias de nuestro país, quienes han entregado lo mejor de su experiencia y conocimientos en el desarrollo de los contenidos. - E L E D IT O R - SEGMENTOS Y ÁNGULOS ELEMENTOS FUNDAMENTALES DE LA GEOMETRIA Los objetos que están en nuestro entorno dan la ¡dea intuitiva de cuerpo geométrico, superficie geométrica, línea y punto. Una vez adquiridas e s tas nociones intuitivas, la mente hace abstracción de los cuerpos materiales que han tomado de base y pasa de lo concreto a lo abstracto. Para la geo metría, el punto, la recta, el plano son elementos fundamentales que no se definen, solo surgen de la idea partiendo de la realidad y formulando des pués las propiedades que caracterizan a cada uno de estos elementos. Representación gráfica de un punto: A Notación: punto A Representación gráfica de una recta: L < ► Notación: recta L: L Notación: Recta AB : AB Representación gráfica de un plano Notación: Plano P: O P SEGMENTO E s una parte de la recta comprendida entre dos puntos, a los cuales se le denominan extremos del segmento. ̂ n ̂ Notación: A g segmento AB : AB Longitud de un segmento. Expresa el tamaño o medida de un segmento y resulta de la compara ción del segmento con otro, que es tomado como unidad (metro); por ejemplo: si un segmento con tiene 4 veces la unidad (metro) entonces dicho segmento tiene una longitud de 4 m. Si la longitud de un segmento no se conoce, esta convencionalmente se Indicará con una letra latina minúscula. A s i, del gráfico anterior, n es la longitud del segmento AB : entonces AB = n A B : se lee “longitud del segmento AB". Punto medio de un segmento. E s aquel punto que pertenece al segmento y que lo divide en dos segmentos parciales de igual longitud. h §--------+ --------1-------H M B SI: M e AB y AM = MB; entonces M es el punto medio de AB . OPERACIONES CON LAS LONGITUDES DE SEG MENTOS R *1 A B C Los puntos A, B y C son colineales y consecutivos, entonces, se establecen las siguientes operacio nes con las longitudes de los segmentos. Adición de longitudes de segm entos A C = A B + BC = a + b Sustracción de longitudes de segm entos A B = A C - BC ■ n - b c V la t a : ......... - ................................- -- ......................................... La distancia entre dos puntos es la longitud de segmento que tiene por extremos a di chos puntos. Sean P , y P2 dos puntos dados: d Si: P ,P 2 = d Luego: d: distancia entre P i y P2 p 1 ÁNGULO Figura geométrica formada por dos rayos que tie nen el mismo origen. Región Interior del ángulo AO B 1 0 ¡ C o lecció n E l Po stu la n te Elem entos: lados: O A y O B; vértice: O Notación: ángulo AO B: ZA O B medida del ángulo AO B: m ZAO B m Z A O B = 0 BISECTRIZ DE UN ANGULO E s aquel rayo ubicado en la región interior del án gulo cuyo origen es el vértice de dicho ángulo y que forma con sus lados, ángulos de igual medida. En la figura, OP: bisectriz del ángulo AO B. m ZA O P = m ZPO B CLASIFICACION DE ANGULOS SEGUN SUS MEDIDAS Ángulo agudo. E s aquel ángulo cuya medida es mayor que 0o y menor que 90°. el ZA O B es agudo 0° < a < 90° Ángulo recto. E s aquel ángulo cuya medida es igual a 90°. el ZA O B es recto a = 90° O B Ángulo obtuso. E s aquel ángulo cuya medida es mayor a 90° y menor a 180°. A el ZA O B es obtuso 90° < a <180° SEGUN LA POSICION DE SUS LADOS Ángulos adyacentes. Son dos ángulos que tienen el mismo vértice y adem ás están situados a distinto lado de un lado común. A . B O C los ángulos AO B y BO C son adyacentes. 0 = a + (3 Ángulos consecutivos. Se denominan asi a dos o más ángulos que son adyacentes con su inmediato. los ángulos AO B, BO C, COD, y DO E son conse cutivos. m ZA O E =a + p + 0 + y Ángulos opuestos por el vértice. Son dos ángu los que tienen el mismo vértice y adem ás los lados de uno de elios son las prolongaciones de los lados del otro en sentido contrario. A - , r M B '*■ N los ángulos AO B y MON son opuestos por el vértice. m ZAO B = mZMON Angulos complementarios. Son dos ángulos cuya suma de sus medidas es igual a 90° G eo m etría ¡ 11 se tienen los ángulos complementarios AO B y MQN. a + 1 : 90° Se a C (a ): complemento de a . C (a ) = 90° - a Angulos suplem entarios. Son dos ángulos cuya suma de sus medidas es igual a 180°. A * Mi B O Q N se tienen los ángulos suplementarios AO B y MQN. a + e = 180° Se a S (x): suplementario de x. S (x ) = 180° - x POSTULADO Por un punto exterior a una recta solo se puede trazar una recta paralela a ella. Q L, ■ L Si Q es exterior a la recta L, entonces por Q solo se puede trazar L! // L (recta L-, paralela a la recta L). ÁNGULOS FORMADOS POR DOS RECTAS PARA LELAS Y UNA RECTA TRANSVERSAL Al trazar una recta secante o transversal a dos rectas paralelas, se forman ocho ángulos cuyas medidas guardan ciertas relaciones, así tenemos: Ángulos alternos internos Sea : L , // L2. entonces a y 9 son las medidas de dos ángulos alternos Internos. Ángulos conjugados internos Se a : L , // L2, entonces a y (3 son las medidas de dos ángulos conjugados Internos. a + R = 180° Ángulos correspondientes Sea : L , // L2, entonces a. y 0 son las medidas de dos ángulos correspondientes. PROPIEDAD Si L-i // L2, entonces: x = a + f En general: Li Si: L , // L2 => E Z I = S Z D a + b + c = x + y-t-z 12 | C olecció n E l P o stu la n te EJERCICIOS RESUELTOS 1. Los puntos A. B. C , D, E se encuentran sobre una linea recta, de tal forma que: BC = 2AB; AD = 20; (A B )(C E ) = (A C )(BD ). Calcu lar DE. R esoluc ión : a 2a A B C D E Se a : AB = a =» BC = 2AB = 2a; C E = 20 - 3a + x A C = 3a: BD = 20 - a En el dato: (A B )(C E ) = (A C)(BD ) a(20 - 3a + x) = 3a(20 - a) 20 - 3a + x = 60 - 3a x = 40 2. S e tienen cuatro puntos consecutivos A, B, C , D sobre una línea recta de modo que: CD = 4A C ; BD - 4A B = 50, Calcu lar BC . R esolución: a x __________________ A B C D Sea : A B = a; BC = x De los datos: CD = 4AC =s CD = 4(a + x) C D = 4 a + 4 x ...(1 ) BD - 4A B = 50 B C + CD - 4AB = 50 ...(2 ) De (1) y (2): x + 4a + 4x - 4a = 50 => 5x = 50 x = 10 3. En los ángulos adyacentes AO B y BO C se traza la bisectriz O F del ángulo BO C. Encon trar m ZAO C, s í m ZA O C + m ZA O B = 140°, m ZAO B - m ZB O F = 20° R esolución : De la figura: x = a + 2<j> De los datos: m ZAO C + m ZA O B = 140° a + 2<j> + a = 140“ => a + <(>= 70° Del dato: m ZA O B - m ZB O F = 20° a — <(> = 20° De (2) y (3): a = 45° y ij> = 25“ Reem plazando en (1): x = 95° Calcu lar x, si L l l L-i ...(2 ) ...(3 ) Resolución : Usando propiedades: x + 0 = 180° ...(1 ) 0 = ij> + 6 ...(2 ) Por ángulos conjugados internos: (<j> + 48) + (4<j> + 5) = 180° (j> + 5 = 36° En (2): 0 = 36e En (1): x + 36° = 180° x = 144° R esoluc ión : G eo m etría | 13 Usando ángulos de lados perpendiculares: 100° = 2p => <)> = 50° ...(1 ) Por ángulos conjugados internos: 2(j> + 5(1 = 180° .. .(2 ) (1) en (2): 2(50) + 5(1 = 180° => p = 16° Por propiedad: x = <j) + 2(3 x = 5 0 °+ 2 (1 6 ° ) x = 82° (~EJERCICIOS PROPUESTOS 1 | 1. En la figura, calcular x, si: M es punto medio d e A B . A M B H(12 + 4a)x 12(a + x) a) 12 b) 6 c) 4 d) 3 e) 2 2. En una recta se ubican los puntos consecuti vos A , B , C y D, de modo que: B C = 6 y A C + BD = 2 0 . Calcu lar AD. a) 10 b) 12 c) 14 d) 20 e) 18 3. Del gráfico, calcular x, si: (A C )(A B ) = 20 A B M C - *! 6. En una recta se ubican los puntos consecutivos A, B, C y D de modo que: A B = 17; C D = 23 y AD = 6B C . Calcu lar BC . a) 8 b) 7 c) 6 d) 5 e) 9 a) 6 b) 8 c) 9 d) 7 e) 5 En una recta se ubican los puntos consecutivos A, B, C y D de modo que: A C = BD = 8. C a l cular CD , si adem ás: AD - BC = 10 a) 10 b) 4 c) 5 d) 3 e) 6 Del gráfico, calcular BD. A B C D E I I I 1 1 I 3a 1 2a 1 2b 3b 1 70 1 a) 14 b) 18 c) 16 d) 42 e) 28 Del gráfico, calcular la medida del segmento que une los puntos medios de AD y de BC . A B C D H a) 4 30 b) 17 c) 26 ' 4 1 d) 13 e) 16 En una recta se ubican los puntos consecutivos A, B, C y D, de modo que: M = = Cjp y (AB)(BC) = 96. Calcular CD. a) 16 b) 20 c) 4 d) 12 e) 24 Del gráfico, calcular x, si: CD - AB = 15 A B C D 4x a) 6 b) 5 9x c) 4 d) 2 e) 3 10. En una recta se ubican los puntos consecu tivos A, B , C y D, de modo que : B C = 6; BD = 2 A B y A C = 5CD . Calcu lar AB . a) 3 b) 4 c) 2 d) 6 e) 5 11. En la figura, calcular x, si M es punto medio de AC y N es punto medio del BC . A B M N C h a) 12 x b) 6 c) 9 d) 18 e) 3 12. En una recta se tienen los puntos consecuti vos A, B , C y D de modo que: A C = 5; BD = 4 y —------ - L = ^ ; calcular BC . CD A B 2 a) 1,5 b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 13. En una recta se tienen los puntos consecuti vos A, B, C y D, de modo que: 2AB = 3BC = 4CD y AD = 52: calcular BD. a) 36 b) 24 c) 28 d) 42 e) 39 14. En una recta se tienen los puntos consecuti vos A, B , C , D, E y F, si: DFA C BD C E BC CD " DE E F 14, calcular: p _ A B BC CD DE BC ^ CD D E + E F 1 4 ¡ C o lecció n E l Po stu la n te a) 14 b) 18 c) 16 d) 12 e) 7 15. En una recta se tienen los puntos consecuti vos A, B, C y D. Calcu lar AC , si: (A D )(BC ) = 16 Y AB ~ CD = AC a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 8 16. Sobre una recta se tienen los puntos consecu tivos A, B y C . Luego se ubica e! punto medio M de AB ; si A B = 8 y A C = 22, hallar AM. a) 13 b) 14 c) 15 d) 16 e) 17 17. Sobre una recta se tienen los puntos consecuti vos A, B, C y D de modo que: BC = 5 y AD = 29. Luego se ubican los puntos medios M de AB y N d e C D . Hallar MN. a) 17 b) 15 c) 13 d) 11 e) 19 18. En una recta se tienen los puntos consecutivos A, B y C de manera que: AB - BC = 12. Luego se ubica el punto medio M de AC . Hallar MB. a) 6 b) 8 c) 3 d) 4 e) 9 19. Sobre una recta se tienen los puntos consecu tivos A, B y C , tal que AB = 8; luego se ubican- los puntos medios M de AC y N de BC . Hallar MN. a) 6 b) 5 c) 2 d) 4 e) 8 20. En una recta se tienen los puntos consecutivos A, B, C y D, siendo A C = 7 y BD = 11. Luego se ubican los puntos medios M de AB y N de CD. Hallar MN. a) 6 b) 8 c) 10 d) 7 e) 9 21. En una recta se ubican a los puntos consecu tivos A, B y C , de modo que: A B - BC = 32: luego se ubican a los puntos medios M de AB , N de BC y S de MÑ. Hallar S B . a) 16 b) 12 c) 10 d) 6 e) 8 22. Sobre una recta se tienen los puntos consecuti vos A, B. C y D, de modo que: A B = 4 y CD = 6. Luego se ubican los puntos medios M d e A C y N de BD; hallar MN. a) 3 b) 5 c) 6 d) 4 e) 2 23. Se tienen los puntos colineaies y consecuti vos A, B, C y D, tal que: A B = CD = 5. Hallar A C . si (A D )(BC ) = 144. a) 6 b) 12 c) 13 d) 14 e) 15 24. Dados los puntos colineaies y consecutivos A, B. C y D, de modo que: AB = CD = 3. Hallar AQ s ¡- _1______ 1_ _ J L ’ ' BC AD 20 a) 6 b) 12 c) 13 d) 14 e) 15 25. Se tienen los puntos colineaies y consecutivos A, B, C y D. Si AB = 3CD, BC = 11 y AD = 35, hallar CD. a) 4 b) 5 c) 6 d) 7 e) 8 26. Sobre una recta se tienen los puntos consecu tivos A, B, C y D. Hallar BC , si: A D = 6 B C , A B = 9 y C D = 16. a) 5 b) 6 c) 4 d) 7 e) 8 27. Dados los puntos colineaies y consecutivos A, B, C y D, de modo que: 3AB = 5CD . BC = 7 y AD = 39. Hallar CD. a) 10 b) 11 c) 15 d) 12 e) 4 28. Sobre una recta se tienen los puntos consecu tivos P . Q. R y S , tal que: ^ ^ ^ ; P S + Q R = 38. Hallar Q R. a) 15 b) 10 c) 20 d) 25 e) 14 29. Se tienen los puntos colineaies y consecutivos A , B . C y D . tal que: 2AB = 3BC = 4CD y AD = 26. Hailar BD. G eo m etría | 15 a) 16 d) 20 2 . b) 18 e) 14 c) 12 30. En una recta se tienen los puntos consecutivos A, B. C y D. Hallar AC si (A B)(CD ) = (AD)(BC);(B C )(C D ) = 47 y (A D )(AB) = 96. a) 6 d) 9 b) 7 e) 12 c) 8 U1 lll 1. d 7. d 13. c 19. d 25. c 2. c 8. b 14. b 20. e 26. a > 3. a 9. e 15. d 21. e 27. d <I 4. c 10. b 16. c 22. b 28. b ü 5. e 11. a 17. a 23. c 29 e 6. a 12. d 18. a 24. c 30. b 7 [ " e je r c ic io s PROPUESTOS " j \ En el gráfico: A, O y B son colineales. Hallar la m ZAO C. a) 22°30 b) 45° c) 30° d) 15° e) 60° a) 180° b) 520° c) 480° d) 360° e) 720° 3. Si: L , // L2, calcular el máximo valor entero de x. siendo el Z C A B agudo. a) 18° b) 17° c) 16° d) 15° e) 12° Si C indica complemento y S indica sup le mento, calcular: í3 C (3 0 °) + 2S (10 0°) f 34° 7. a) 81 d) 100 b) 25 e) 121 c) 144 Sean Z A O B , Z B O C y ZC O D ángulos adya centes de modo que el Z B O C sea recto. Sean OP, OQ Y OZ bisectrices de los ZA O B , ZC O D y ZPO Q en ese orden, m AOBCalcular: a) 1 d) 2 m. -COD b) 1/2 e) 3 c) 1/3 Se tienen los ángulos consecutivos AOB, BOC y COD, de manera que el ZAO D sea de 164° y el ZBO C_sea_d e 96°. Se trazan las bisec trices OT, O S. OP y O R, de los ángulos AO B, COD: AO S y TOD en ese orden. Calcular la m ZPO R . a) 34° d) 46° b) 28° e) 17° c) 68° Se trazan los rayos coplanarios y consecu tivos OA, O B, OC y OD, determinándose los ángulos consecutivos AO B, BO C , COD y DOA que miden 90°, 70°, 100° y 100°. Calcu lar el complemento de o°. a) 70° d) 17° b) 80° e) 60° c) 10° De la figura, calcular el máximo valor entero im par de x, si 9 es la medida de un ángulo agudo. a) 100° b) 120° c) 130° d) 133° e) 145° El doble del complemento de un ángulo sum a do con el suplemento de otro ángulo es igual al suplemento del primer ángulo. Calcu lar la suma de las medidas de dichos ángulos. a) 100° d) 180“ b) 45° e) 120° c) 90° 10. Se tiene los ángulos consecutivos AOB: BO C y COD, tal que: m ZAOD = 148° y m ZBO C = 36°. Calcu lar la medida del ángulo formado por las b isectrices de los ángulos AO B y COD. 1 6 ¡ C olecció n E l P o stu la n te a) 108° b) 36° c) 92° d) 56° e) 74° 11. Se tiene ios ángulos consecutivos POQ, QOR y RO S, de tal manera que: m ZPO R = 32° + k y m ZQ O S = 88° - k. Calcular la m ZQ O R, si el ángulo PO S es recto. a) 22° + k b) 30° c) 68° - k d) 40° e) 16° + k/2 12. Calcu lar la m ZB O C , si: m ZAO B = 2m ZCO D y 2m Z AO B + m ZD O E = 150° A ) 25° b) 75° c) 60° d) 65° e) 50° 13. Si: L-i // L2, calcular x. a) 143° b) 127° c) 150° d) 135° e) 165° 14. Calcu lar x, si: L 1 // L2 // L3 y a - b = 36° Li l-2 I-3 a) 54° b) 72° c) 36° d) 63° e) 52° 15. El doble del complemento de un ángulo au mentado en el triple del suplemento del doble de dicho ángulo nos da 480°. Hallar, el suple mento dicho ángulo: a) 30° b) 60° c) 120° d) 150° e) 135° 16. La diferencia de las medidas de dos ángulos es 40° y el triple del suplemento del ángulo doble del primero es igual al duplo del complemento 17. del suplemento del ángulo triple del segundo. Calcular la medida de dichos ángulos. a) 60° y 60° c) 45° y 75° e) 40° y 80° b) 30° y 90° d) 70° y 50° Sean : Z A O B , Z B O C , ZC O D , Z D O E y Z E O F ángulos consecutivos, tales que: m ZAO F = 154° y m ZAO D = m ZB O E = m ZCO F. Calcu lar la m ZBO C , si la medida del ángulo formado por la bisetriz del ZC O D y el rayo O E es igual a 54°. a) 23° d) 36° b) 28° e) 75° c) 63° 18. Del gráfico, calcular el valor de 9 cuando x toma su mínimo valor entero par. S i: L 1 // L2. a) 34° ‘ ... ..... ' '< x - 0 ‘ Ll b) 32° X̂ £> c) 28° d) 29° e) 30° /x1 » 1* l_2 Si: Á B // DO, - y m ZAQ C = m ZD CQ 2 * calcular el complemento del ZD C Q . a) 20° A Z* b) 60° c) 50° Q<Cd) 70° e) 80° d ------- 20. S i: L , // L2, calcular x. a) 15° b) 10° c) 12,5° d) 22° e) 22°30' 1. b 5. a 9. d 13. d 17. a 2. e 6. e 10. c 14. d 18. d 3. c 7. c 11. b 15. a 19. c 4. e 8. d 12. e 16. e 20. e TRIANGULOS E s la figura geométrica formada ai unir tres puntos no colineaies mediante segmentos. Elem entos: Vértices: A, B y C Lados: A B , BC y AC Notación: Triángulo A B C : AABC REGIONES DETERMINADAS RESPECTO AL TRIÁNGULO ► B / Región exterior relativa a AB Región interior Región exterior relativa a B C A / Región exterior relativa a A C ANGULOS DETERMINADOS RESPECTO AL TRIÁNGULO Medida de los ángulos internos: a ; P; 0 Medida de los ángulos externos: x: y; z Perímetro de la región triangular A B C (2pAABC) 2Pm b c — a + b + c Semiperimetro de la región triangular A B C ( P a a b c ) P a a b c - a + b + c TEOREMAS FUNDAMENTALES DEL TRIANGULO Teorema 1. En todo triángulo la suma de las medi das de sus ángulos interiores es igual a 180°. B a + p + 9 = 180° Teorema 2. En todo triángulo la medida de un án gulo exterior es igual a la suma de las medidas de dos ángulos interiores no adyacentes a él. B X = a + p Teorema 3. En todo triángulo la suma de las me didas de los ángulos exteriores considerando uno por vértice es igual a 360°. BA, x + y + z = 360° Teorema 4. En todo triángulo al lado de mayor longitud se le opone el ángulo de mayor medida y viceversa (propiedad de correspondencia). Teorema 5. En todo triángulo la longitud de un lado es mayor que la diferencia de las longitudes de los otros dos y menor que la sum a de las mismas (pro piedad de existencia). En el A A B C , sea: a > b > c b - c < a < b + c x = a + p + 0 1 8 | C olección E l Po stu la n te 2 . En la f ig u ra : A A O B y A C O D presentan un án gulo interior opuesto por el vértice. S e cumple: a + (1 = 0 + y x + y = a + [5 4. CLASIFICACIÓN DE TRIANGULOS Los triángulos son clasificados de acuerdo a las medidas de sus ángulos o la longitud de sus lados. Según las medidas de su s ángulos 1. Triángulo rectángulo. E s aquel triángulo que tiene un ángulo recto. En la figura, m ZA BC = 90° A B y BC : catetos: AC : hipotenusa Adem ás : a + 0 = 90° Teorema de Pitágoras. En todo triángulo rec tángulo el cuadrado de la longitud de la hipo tenusa es igual a la suma de los cuadrados de las longitudes de sus catetos. En el L A B C , se cumple: 2. Triángulo oblicuángulo. E s aquel que no tie ne ángulo recto y puede ser: Triángulo acutángulo. E s aquel triángulo, que tiene sus ángulos internos agudos. a < 90°; |3 < 90°; 6 < 90° => A A B C : acutángulo Triángulo obtusángulo. E s aquel triángulo que tiene un ángulo interior obtuso. Si: 0 90° => A A B C : obtusángulo, obtuso en A. a¿ b + c¿ Según las longitudes de su s lados 1. Triángulo escaleno. Es aquel triángulo, en e! cual, sus lados tienen diferente longitud. S i : a A b A c => A A B C : escaleno 2 . Triángulo isó sceles. E s aquel triángulo que tiene dos lados de igual longitud. S i: AB = BC => A A B C : isósceles. AB y BC : laterales AC : base m ZBA C = m ZA CB Triángulo equilátero. E s aquel triángulo cu yos lados son de igual longitud. G eo m etría | 19 Si: a = b = c => A A B C : equilátero a = P = 0 = 60° LINEAS NOTABLES ASOCIADAS AL TRIANGULO 1. Ceviana. E s aquel segmento que une un vér tice con un punto del lado opuesto o de su prolongación. B En el A A B C : • D pertenece a AC => BD: ceviana interior relativa a A C • E pertenece a la prolongación de AC => B E : ceviana exterior relativa a AC 2. Mediana. E s una ceviana que biseca el lado al cual e s relativa. M es punto medio de AC => BM: mediana relativa a AC 3. Medlatriz. E s aquella recta perpendicular a un lado que biseca a dicho lado, B L En el A A B C : L 1 A C yAM = MC => L: mediatriz de A C 4. Altura. E s una ceviana perpendicular al lado, al cual es relativa, la posición de una altura res pecto al triángulo depende del tipo de triángulo. B BH 1 AC =5 BH : altura relativa a AC cY lata:----------------------- --------------------------------------------------- B A a A * i a En el C\ABC =3 BH: altura relativa a la hipotenusa AC A En el A A B C : obtusángulo (y > 90°) AP : altura relativa a BC C Q : altura relativa a AB BH: altura relativa a A C 5. Bisectriz. E s aquella ceviana interioro exte rior que biseca a un ángulo interior o exterior, respectivamente. Bisectriz interior B 2 0 ¡ C o lecció n E l Po stu la n te En el A A B C : AD: bisectriz interior relativa a BC Bisectriz exterior En el A A B C : B E : bisectriz exterior relativa a ÁC PROPIEDADES DE ÁNGULOS DETERMINADOS POR BISECTRICES En el A A B C : A P : bisectriz del ángulo interior. C P : bisectriz del ángulo exterior. P X = 2 Ángulo determinado por las bisectrices de dos ángulos interiores B En el A A B C : Al y Cl : bisectrices de ios ángulos interiores. -90° + P Ángulo determinado por las bisectrices de dos ánguios exteriores En el A A B C : B E y C E : bisectrices de los ángulos exte- x = 9 0 ° - | TRIANGULOS CONGRUENTES Son dos triángulos cuyos ángulos son, respectiva mente, de igual medida y adem ás sus lados co rrespondientes de iguai longitud (ángulos y lados homólogos) A A B C s AA 'B 'C ' „B X vB'x m ZB A C = m ZB'A'C ' =» AB = A ’B ’ m ZA BC = m ZA ’B 'C 1 => BC = B'C' m ZA C B = m ZA'C 'B' => CA = C'A' CASOS DE CONGRUENCIA Para poder afirmar que dos triángulos son con gruentes, es necesario que tres elementos en uno de ellos sean de igual media que los otros elem en tos correspondientes en el otro triángulo, de los cuales por lo menos uno, es un lado. Caso : Lado - Ángulo - Lado(LAL). Dos triángu los son congruentes, si tienen un ángulo interior de igual medida y además los lados que determinan a dicho ángulo, respectivamente, de igual longitud. Caso : Ángulo - Lado - Ángulo (ALA). Dos trián gulos son congruentes, si tienen un lado de igual longitud y además ios ángulos adyacentes a di chos lados, respectivamente, de igual medida. Ángulo determinado por las bisectrices de un ángulo interior y un ángulo exterior. =* A A B C s AA 'B'C ' S i: m ZBA C A B = A'B' AC = A 'C = m ZB'A'C ' Si: A C = A ’C' m ZB A C = m ZB'A'C ' m ZA C B = m ZA'C'B' A A B C = AA 'B 'C ' Caso : Lado - Lado - Lado (LLL). Dos triángulos son congruentes, si sus lados son, respectivamen te, de igual longitud. Si: AB = A'B' B C = B 'C ’ A C = A'C' A A B C = A A ’B 'C APLICACIONES DE LA CONGRUENCIA * Teorema de la bisectriz. Todo punto que pertene ce a la bisectriz de un ángulo equidista de los lados de dicho ángulo. Bisectriz Si: R e OP, RH 1 OA y RQ 1 OB RH = RQ OH = OQ Teorema de la mediatriz. Todo punto de la media- triz de un segmento equidista de los extremos de dicho segmento. Sea : L mediatriz del segmento AB. Si: P e L PA = PB B ase media de un triángulo. E s el segmento que tiene por extremos, los puntos medios de dos la dos de un triángulo; al tercer lado se le derorr base. base Teorema de ia base media. E s todo triángulo, una base media es paralela a la base y su longitud es la mitad de la longitud de dicha base. S i: AM = MB y BN = NC =» MN: base media M N //AC MN = AC Teorema de la mediana relativa a ia hipotenusa En todo triángulo rectángulo la longitud de la me diana relativa a la hipotenusa es igual a la mitad de la longitud de dicha hipotenusa BM: mediana relativa a la hi potenusa A C del kA B C . BM = AC TRIANGULOS RECTANGULOS NOTABLES S e denominan así a ciertos triángulos rectángulos en los cuales conociendo las medidas de sus án gulos Internos (denominados'ángulos notables) se tendrá presente una determinada relación entre las longitudes de sus lados y viceversa. Entre ios más importantes tenemos: A notable de 45° K notabie de 30° y 60° 22 ¡ Co lección E l Postulante ín notable de 15° y 75° a(-Í6 - TRIANGULOS RECTANGULOS NOTABLES APROXI MADOS t\ notable de 37° y 53° tx notable de 5372 = 26°30’ notable de 3772 = 18°30' t\ notable de 16° y 74° 2 4 k fck notable de 8° y 82° 82^\5kV2~ AB C D es un cuadrado: AB = BC = CD = A D = a El A A ED es equilátero: A E = ED = A D = a m ZEA D = m ZA ED = m ZA D E = 60° El A A B E es isósceles: 30° + 2 m ZA EB = 180° =» m Z A EB = 75° En el punto E : 75° + 60° + x = 180° x = 45° En un triángulo A B C , A B = 5; BC = 9, m ZA = 2m Z C , se traza la bisectriz interior BD. Calcu lar AD. R esolución : Sobre la prolongación de C A c o n s tru im o s el triángulo isósceles A EB , con A E = AB = 5 El A E B C es isósceles: E B = BC = 9 Analizando ángulos se deduce que el A E B D es isósceles: ED = EB 5 + x = 9 x = 4 Calcu lar x. EJERCICIOS RESUELTOS En el interior de un cuadrado A B C D se cons truye el triángulo equilátero A ED , la prolon gación de B E corta el lado CD en el punto F. Hallar la medida del ángulo DEF, Resolución : Usando el teorema adicional 1. En el A A B C D : 45 = 3x + 4<t> + x ... (1) R esolución: B G eo m etría | 2 3 En el />EB C D : 35 = 24° + 3<|> + x ... (2) De (1) y (2): x = 12° En un triángulo A B C se traza su mediana AM, por el punto medio F de AM se traza una recta paralela al lado A C que corta al lado A B en D y al lado BC en E . Hallar F E . si DF = 3. R esolución: B Trazam os M N //A C //D E En el AANM , DF es su base media: DF = 3 = — => NM = 6 2 En el A A B C , MN es su base media: NM = 6 = ~ ^ A C = 122 En el AA M C , F E es su base media: F E = ^ x = — x = 6 2 2 Los lados de un triángulo A BC miden AB = 10, BC = 14, A C = 16, se trazan BQ y BP per pendiculares a las bisectrices interiores de los ángulos A y C . Encontrar PQ R esolución : B - 1 6 1 Prolongamos B P y BQ El A A B E es isósceles: A B = A E = 10; BQ = QE El A D B C es isósceles: BC = CD = 14: B P = PD En el A D B E , PQ es su base media: PQ = 5 £ P Q = 4 2 El A A B D es isósceles: m /A = m ZABD = a El A B E C es isósceles: m ZC = m Z C B E = <|> En el vértice B: 3x + a + <t> = 180° ... (1) En el A A B C : 2x = a + c|> ... (2) De (1) y (2): x = 36° 7. En un triángulo ABC , las bisectrices interiores de los ángulos A y C se cortan en el punto F. En contrar la medida del ángulo B, sabiendo que: m ZA FC + m ZA BC = 165°. Usam os la propiedad de bisectriz interior m ZA FC = 90° + ^ 2 Del dato: m ZA FC + m ZA BC = 165° 90° + — + x = 165° x = 50° 2 8. En un triángulo ABC, la mediana BD y la ceviana interior A E se cortan en F . Encontrar F E , si A F = 12, E C = 2B E R esolución: B Calcu lar x, si: AD = BD, B E = EC R esoluc ión : R eso lución : 2 4 [ C olecció n E l Po stu la n te E J = JC = m => DJ Trazam os DJ // A E . En el A A E C , DJ es su base media: A E 2 En el A D B J , F E es su base media: DJ 2 12 + x F E = x ■ En (1): 2x : DJ = 2x x = 4 [ " e j e r c ic io s PROPUESTOS 1 l En la figura, calcular la diferencia entre el máximo y el mínimo valor entero que puede tomar x. N a) 9 d) 6 c) 7 2. En la figura, calcular x, s i :A B = A D y BC = EC a) 10° B b) 12° c) 15° d) 18° e) 20' A E 3. En la figura, calcular x a) 150° b) 118° c) 144° d) 132° e) 126° a) 120° b) 150° c) 144° d) 135° e) 105° En la figura, calcular los valores enteros que puede tomar x. /ai 2¡K /áp ' X, 3x + 6, 6 . 7, a) 2; 3; 4; 5; 6 b) 2; 3; 4 c) 3; 4 ; 5 d) 4; 5; 6 e) 3; 4 En el triángulo escaleno mostrado, calcular los valores enteros que pueden tomar x. a) 2; 3; 4 T~ b) 3; 4 c) 2; 3 d) 1; 2; 3; 4; 5 e) 4 En la figura, calcular: x + y + z a) 180° b) 360° c) 540° d) 720° e) 270° En la figura, calcular: a + b + c + d + e + f a) 180° b) 360° c) 540° d) 720° e) 900° En la figura, calcular la m ZA BC B d) 90° e) 75° 10. En la figura, calcular x d) 12° e) 18° G eo m etría | 2 5 1. b OI O 9. c 13. b 17. c 2. c 6. e 10. e 14. d 18. d 3. e 7. b 11. e 15. e 19. e 4. a 8. d 12. a 16. a 20. d 11. En la figura, calcular x. 12. En la figura, calcular x. 13. En la figura, calcular el máximo valor entero que puede tomar x. 14. En la figura, calcular: x + y 15. En la figura, calcular x, si: A C = BD B 16. En la figura, calcular x, si H es ortocentro del triángulo A B C . 17. En la figura, calcular x, si H es ortocentro del triángulo A B C . a) 70 b) 80° c) 75° d) 90° e) 120° a) 120° b) 180° c) 60° d) 90° e) 45° 18. En la figura, 19. En la figura,A A B C . 1 . 2. 20 . En la figura, calcular x, si: I es incentro de! triángulo A B C . [ " e j e r c ic io s PROPUESTOS 2~1 En la figura, calcular el valor de x. En un triángulo A B C se_traza la cevlana BD que biseca a la mediana A E en el punto P, cal cular PD , si BD = 8. calcular x. D calcular x, si: G es baricentro del 2 6 | C o lecció n E l P o stu la n te a) 2 d) 5 b) 3 e) 6 c) 4 En la figura, calcular el valor de x. a) 7 b) 6 c) 4 d) 5 e) 3 calcular el valor de « . / / i calcular el valor de x. 4. En la figura, a) 17° b) 15° c) 21° d) 13° , e) 12° 5. En la figura, a) 12° b) 15° c) 20° d) 18° e) 10° 6. En la figura, a) 50° b) 30° c) 20° d) 40° e) 70° 7. En la figura, calcular el valor de x. a) 21° b) 32° c) 42° d) 36° e) 40° calcular el valor de x. A* \ D En la figura, a) 6 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 En la figura, a) 37° b) 53° c) 30° d) 60° e) 45° calcular el valor de x. calcular el valor de x. a +b 10. En figura, calcular el valor de x. a) 40° b) 30° c) 50° d) 10° , e) 20° 11. En la figura, calcular Q C, si NP = 6. B a) 6 d) 7 e) 5 c) 9 12. En la figura, calcular el valor de x. a) 15° b) 30° c) 18° d ) 1 0 ° z x / i- i e) 12° 13. En la figura, calcular ei valor de x. a) 30° / 0 \ 3 b) 45° c) 37° d) 60° e) 53° 14. En la figura, calcular el valor de x. a) 60° d) 37° b) 15° e) 47° c) 45° 15. En la figura, calcular el valor de x. a) 15° d) 16° b) 25° e) 30° c ) 2 0 ° G eo m etría | 2 7 16. En la figura, calcular el valor de a . a) 15° b) 14° c) 12° d) 10° e) 18° 17. En la figura, calcular el valor de x. a) 26° b) 14° c) 20° d) 10° e) 30° 18. En un triángulo A B C . el ángulo A mide el do ble del ángulo C . la bisectriz exterior trazada de A interseca la altura trazada de B en el punto D, calcular CD , si BD = 6. a) 6 b) 7 c) 8 d) 9 e) 5 19. En la figura, calcular BD. b) 5 c) 4 D d) 7 E )8 — 20. En la figura, calcular el valor de x. a) 30° b) 37° c) 53° d) 45° e) 60° 1. a 5. b 9. b 13. c 17. e 2. a 6. d 10. e 14. c 18. a 3. d 7. c 11. c 15. e 19. a 4. b 8. c 12. b 16. d 20. d POLÍGONOS Y CUADRILÁTEROS POLÍGONOS E s ia figura geométrica cerrada, que se forma al unir consecutivamente tres o más punto no coli- neales, mediante segmentos; de tal modo que di cha figura limite una región del plano. Elem entos: Vértices: A, B, C , D, E ,. .. y P Lados: AB , B C , CD , D E y PA Notación: Polígono A B C D E ...P Ángulos determinados Medidas de los ángulos interiores: a , . a 2, ots. «4 y cx5 Medida de los ángulos exteriores: 0 ,, 6 ,. ü3, 04 y 05 LÍNEAS ASOCIADAS AL POLÍGONO Diagonal. E s el segmento cuyos extremos son dos vértices no consecutivos. Para el polígono A B C D EF , mostrado en el gráfico; A C es una diagonal. D iagonal m edia. E s el segmento cuyos extremos son ¡os puntos medios de dos lados. Pa ra el polígono A B C D E F , mostrado en el grá fico; si: M y N son puntos medios de A F y ED , respectivam ente, entonces MN es una diagonal media. CLASIFICACIÓN DE POLÍGONOS Por la región que limitan Polígono convexo. E s aquel polígono que limita una región convexa. El polígono A B C D E F G limita una reglón con vexa, entonces el polígono se denomina con vexo. Polígono no convexo o cóncavo. E s aquel polígono que limita una región no convexa. El polígono A B C D EF G H ¡Imita una región no convexa, entonces ei polígono se denomina no convexo. Por ¡as medidas de su s elem entos (iados y án gulos) Polígono equiángulo. E s aquel polígono cuyos ángulos internos son de igual medida; dicho polígono siempre es convexo. Adem ás su s ángulos externos son de igual medida. G eo m etría | 2 9 El polígono A B C D E F es equiángulo, a : medida de sus ángulos interiores O: medida de sus ángulos exteriores Polígono equilátero. E s aquel polígono cu yos lados son de igual longitud; dicho polígo no puede ser convexo o no convexo. E a D polígono convexo polígono no convexoo cóncavo Los polígonos A B C D E y MNLTQ son equilá teros. Polígono regular. E s aquel polígono equián gulo y equilátero a ia vez. E l polígono A B C D E F es regular. O: centro del polígono regular (punto de con currencia de las mediatrices de los lados) ÁNGULO CENTRAL En un polígono regular, se define el ángulo central, como aquel ángulo cuyo vértice es el centro del polígono y cuyos lados contiene a los extremos de un lado de dicho polígono En el gráfico, Z A O B : ángulo central. PROPIEDADES 1. En todo polígono de n lados: N.° ángulos N. vértices = N, lados = = ninternos 2. Sum a de las m edidas de los ángulos inter nos (S ¡): E l polígono es convexo de n lados. S| = a-¡ + a 2 + ... + a n = 180°(n - 2) También se cumple en polígonos no con vexos. 3. Sum a de las medidas de los ángulos externos de un polígono convexo tomado uno por vérti ce (S e): Se muestra un polígono convexo de n lados. Se = 360° 4. Número de diagonales de un polígono: Número de diagonales trazadas desde un vértice: V , S e muestra un polígono de n lados. N .‘ diagonales de 1 vértice ' • Número total de diagonales. En todo polí gono de n lados: N .‘ total de diagonales ' n(n - 3) 5. Número de diagonales medias de un polígono: 3 0 | C o lecció n E l Po stu la n te --------------------------- Se tiene un polígono de n lados. Sean : M-,, M2, M3 Mn los puntos medios de los lados del polígono: N- diagonales medias de 1 punto medio = n — 1 Número total de diagonales medias en todo polígono de n lados: N o _ n (n — 1) l '1- total de diagonales m edias ~ « 6. Medida de un ángulo interior en polígonos equiángulos: Se muestra un polígono equiángulo de n lados. 0: medida de un ángulo interior. A 180°(n - 2)0 2= -------------- n 7. Medida de un ángulo exterior en polígonos equiángulos: Se muestra un polígono equiángulo de n lados, a : medida de un ángulo exterior. ' a = 360° CUADRILÁTEROS E s aquel polígono de cuatro lados. Puede ser con vexo o no convexo. ¿3ABCD : convexo • Lados opuestos: AB y CD . BC y AD Ángulos opuestos: BAD y BCD , A B C y ADC Diagonales: AC y BD Sum a de medidas de ángulos interiores. a + p + e + S = 360° Diagonales: A C y BD. CLASIFICACIÓN DE CUADRILÁTEROS CONVEXOS Los cuadriláteros convexos se clasifican según el paralelismo de sus lados opuestos en: TRAPEZOIDE E s aquel cuadrilátero convexo que no presenta la dos opuestos paralelos. Un trapezoide puede ser simétrico (trapezoide don de una de las diagonales es parte de la mediatriz de la otra diagonal) o asimétrico (trapezoide que no cumple la condición del trapezoide simétrico). L3ABCD: trapezoide simétrico Entonces: A C es parte de la mediatriz de BD. G eo m etría | 3 1 También, se cumple que A C es eje de simetría del trapezoide. Z1ABCD: trapezoide asimétrico Si: BC //AD, A B H CD Entonces ZZABCD es un trapecio. • B a s e s :B C y A D Laterales: AB y CD Altura: BH Base media: MN CLASIFICACIÓN DE TRAPECIOS Los trapecios se clasifican de acuerdo a la longitud de sus lados laterales en: Trapecio escaleno. E s aquel trapecio cuyos lados laterales tienen diferente longitud. SI: BC / / A D y A B ^ C D => ZZABCD: trapecio escaleno B _ C = Q A B C : trapecio rectángulo (recto en A y B). También es un trapecio escaleno. Trapecio isó sceles. E s aquel trapecio cuyos lados laterales son de igual longitud. Si: BC //AD y AB = CD =■ Z3ABCD: trapecio Isósceles Se cumple: ym ZBAD = m ZCDA AC = BD PROPIEDADES En todo trapecio, la base media es paralela a sus bases y su longitud es Igual a la sem isu ma de las longitudes de sus bases. En la fiqura, MN es la base media del trapecio ABCD. Se cumple: También: MN // BC a + b m ZA BC = m ZBAD = 90° O A B C D : trapecio rectángulo Si: M es punto medio de BC y MN 1A D Se cumple: a + b 2X l i => TRAPECIO E s aquel cuadrilátero convexo que solo tiene un par de lados opuestos paralelos. 3 2 | C olecció n E l Po stu la n te En todo trapecio, el segmento que une los puntos medios de sus diagonales esparalelo a sus bases y su longitud es igual a la semidl- ferencia de las longitudes de dichas bases. BC // AD, P y Q son los puntos medios de AC y BD , respectivamente. Se cumple: PQ // BC M es un punto medio de A C y MH 1 BD. S e cumple: Se cumple: cIIE d = a - b PARALELOGRAMO E s aquel cuadrilátero convexo que tiene sus dos pares de lados opuestos paralelos. Be b Si: AB // CD y B C //A D => Z7ABCD: paralelogramo PROPIEDADES AB = CD BC = AD m ZBAD = m ZB C D m Z A B C = m ZA D C AO = OC BO = OD CLASIFICACIÓN DE PARALELOGRAMOS Romboide, E s aquel paralelogramo que tiene los lados consecutivos de diferente longitud y sus án gulos interiores tienen medidas distintas de 90°. No es equilátero ni equiángulo. ¿7A BCD : romboide Rombo. E s aquel paralelogramo que tiene sus la dos de igual longitud y sus ángulos interiores tie nen medidas distintas de 90°. E s equilátero y no equiángulo. Z7ABCD: rombo C Rectángulo. E s aquel paralelogramo que tiene sus lados consecutivos de diferente longitud y las medidas de sus ángulos son iguales a 90°. E s equiángulo y no equilátero. C | EZ1ABCD: rectángulo a 1 D Cuadrado. E s aquel paralelogramo que tiene sus lados de igual longitud y las medidas de sus ángu los igual a 90°. E s equilátero y equiángulo, es decir que el cuadrado es un polígono regular. □ A BC D : cuadrado O: centro del cuadrado. G eo m etría | 3 3 Teorema: E s un cuadrilátero convexo o no convexo, el cua drilátero que tiene por vértices a ios puntos medios de sus lados es un paralelogramo. M, N, L y P: puntos medios de AB , B C , CD y AD, respectivamente. S e cumple: Z7M NLP: paralelogramo EJERCICIOS RESUELTOS 1. El número de diagonales de un polígono es igual a doce veces su número de lados. ¿Cuántos lados tiene el polígono? R esoluc ión : Nd = 12n => _ i 2 n n = 27 2. La diferencia entre el número de diagonales y el número de ángulos rectos que contiene la suma de las medidas de los ángulos interiores de un polígono es igual a 13. Hallar el número de lados. R esoluc ión : Nq ~ N. Z rectos — 13 n(n - 3) 1 8 0 " (n - 2 ) 90” = 13 En un polígono, el número de diagonales más el número de triángulos que se forman al unir un vértice con los otros vértices m ás el núme ro de ángulos rectos que contiene la suma de las medidas de sus ángulos interiores es igual a 14. Encontrar el número de lados. = 14 ■ triángulos "L N . ángulos rectos — 1 4 C , n - 2) + ~ 4. Los números de lados de dos polígonos regu lares son dos números consecutivos. Calcu lar el número de lados del polígono de mayor án gulo exterior, si la diferencia de las medidas de sus ángulos exteriores es 12°. R esoluc ión : Sean : n y n + 1 el número de lados de los dos polígonos regulares. Por dato: 360° 360° = 12 ° n n + 1 Entonces los polígonos tienen 5 y 6 lados. E l polígono que tiene el menor número de la dos tendrá el mayor ángulo exterior. 5 lados 5. Hallar el número de lados de un polígono regu lar, si la medida de su ángulo interior es igual al triple de la medida de su ángulo central. R esoluc ión : m z i = 3 m _e 180°(n - 2) 3 x 360° 6 . C alcu lar la base mayor de un trapecio, los lados no paralelos miden 5 y 7, las bisectri ces interiores de los ángulos adyacentes a la base menor se cortan en un punto de la base mayor. R esoluc ión : Usando ángulos alternos internos: m ZAM B = m ZM BC = a m ZDM C = m ZM CB = 6 El AA BM es isósceles: AM = AB = 5 El AM C D es isósceles: DM = DC = 7 x = 12 En un cuadrilátero convexo A B C D , A B = 6, C D = 10 . Hallar el perímetro del cuadrilátero que se forma a! unir los puntos medios de BC , Á C , B D y Á D . | C o lecció n E i Po stu la n te Resofución: Usando el principio de la base media de un triángulo: En el A A B C : MN = - = 3 2 En el A A B D : PQ = f = 3 2 En el A B C D : M Q t | = 5 En el A A C D : NP = y = 5 perímetro del AlM NPQ = 16 En un rombo A BC D cuyo lado mide 12, se toma el punto medio M del lado BC , por el punto medio de BM se traza una recta para- lela al lado A B que corta a BD en P y a AM en Q. Hallar PQ. R esolución : Usando el principio de la base media de un triángulo nos damos cuenta que P y Q son los puntos medios de BO yAM . En el trapecio ABMO; PQ = ^ ...(1 ) En el A A B C : MO es su base media MO = M = 6 2 Reemplazando en (1): PQ = l í L d i . PQ = 3 2 [ " e j e r c ic io s p r o p u es t o s | Calcu lar el número de lados de un polígono convexo, si se sabe que: la suma de las medi das de sus ángulos internos es igual al séxtu plo de la suma de las medidas de sus ángulos externos. a) 13 . b) 14 c) 15 d) 12 e) 10 2. En la figura, A B C D E F es un hexágono regular, calcular 9. a) 90° b) 105° c) 120° d) 150° e) 144° 3. S e tienen dos polígonos convexos de modo que el número de lados de uno es el doble del otro. SI la diferencia entre sus números de diagonales es 81, entonces el polígono de menor lado se llama: a) Hexágono b) Heptágono c) Octógono d) Nonágono e) Decágono 4. Calcu lar la suma de las medidas de los án gulos Internos de un polígono convexo, sí se sabe que desde 3 vértices consecutivos de dicho polígono se han trazado 14 diagonales. a) 900 b) 1980 c) 1800 d) 1620 e) 1080 5. En la figura, calcular a + b, síx + y + z + w = 200° a) 300° b) 100° c) 400° d) 190° e) 200° 6. En un polígono equiángulo A B C D E ..., se sabe que el número total de diagonales es el triple de su número de lados; BC = CD y AB = BD. Calcu lar la m ZA D E. a) 120° b) 80° c) 60° d) 40° e) 90° G eo m etría | 3 5 7. En la figura mostrada, calcular x, a) 6 b) 7 c) 5 d) 5.5 e) 4,5 8. En la figura, calcular x. a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e) 6 9. En un trapecio Isósceles, la diagonal mide el doble de su mediana. Calcu lar la medida del ángulo formado por las diagonales. a) 45° b) 60° c) 30° d) 150° e) 90° 10. Las diagonales de un trapecio miden 10 y 12. Calcu lar el máximo valor entero que puede to mar la medida de su mediana. a) 7 b) 8 c) 9 d) 10 e) 11 11. En la figura, calcular x. a) 3 b) 4 c) 5 d) 6 e) 8 12. En la figura, calcular x. a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 13. En el romboide A B C D mostrado, calcular la distancia entre los puntos medios de A E y BF. a) 1 c b) 2 c) 3 d) 4 e) 6 14. En el a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e) 1 15. En la figura. a) 4 b) 3 c) 6 d) 7 e) 5 16. En la figura, ca lcu lar x, si el pentágono es regular. 17. S e tiene un decágono regular A B C D E F ..., ha llar la medida del menor ángulo que forman las prolongaciones de A B y ED . a) 72° d) 18° b) 36° e) 9° c) 54° ¿Cuál es el polígono cuyo número de diago nales es el doble del número de diagonales de otro polígono que tiene tres lados menos? a) Pentágono c) Icoságono e) Dodecágono b) Nonágono d) Decágono 19. En un polígono regular A B C D E F ... de n la dos; la m Z A C E = 135°. Calcu lar su número de lados. a) 8 d) 32 b) 16 e) 30 c) 24 20. En un polígono regular A B C D E las me- dlatrices de AB y D E se cortan formando un ángulo de 135°. Calcu lar el número total de diagonales del polígono. a) 10° d) 30° b) 20° e) 35° c ) 2 5 ° calcular x. trapecio A B C D mostrado, calcular x. 3 6 | C o lecció n E l Po stu la n te 21. En un polígono equiángulo desde (n - 5) vértices consecutivos se trazan (n + 6) dia gonales. C alcu lar Ja medida de un ángulo interior. a) 135° b) 140° c) 108° d) 60° e) 120° 22. Sí el octógono mostrado es regular, calcular 0 a) 60° b) 75° c) 53° d) 70° e) 85° 23. En la figura mostrada, si A B C D es un trapecio; calcular MN a) 7 b) 6 c) 5 d) 4 e) 3 m 1. b 6. e 11. b 16. d 21. a iii 2. c 7. b 12. c 17. a 22. b > <í 3. c 8. a 13. c 18. e 23. d j 4. e 9. b 14. c 19. b u 5. e 10. d 15. d 20. b y CIRCUNFERENCIA E s el conjunto de todos los puntos de un plano que equidistan de otro punto, de dicho plano, deno minado centro. A la distancia constante de estos puntos al centro se denomina radio de la circun ferencia. Una circunferenciadetermina en su plano corres pondiente dos conjuntos de puntos, denominados interior y exterior a la circunferencia. Si: IO < R => I es un punto interior a la circunfe rencia. Si: EO > R => E es un punto exterior a la cir cunferencia. S i: OP = R => P es un punto de la circunferen cia. LÍNEAS ASOCIADAS A LA CIRCUNFERENCIA S e tiene la circunferencia de centro O y radio R . Cuerda: CD Diámetro: AB Flecha o sagíta . E F Recta secante: PQ Recta tangente: LT (T: punto de tangencia) Recta normal: L N Arco: es una porción cualquiera de la circun ferencia determinada por dos puntos de la misma, denominados extremos demarco, en la figura, por ejemplo: el arco PQ : PQ cV lata: ......................................................................................................................................................... ; • E l círculo es la porción del plano que comprende la circunferencia y su inte rior. Ei perímetro del círculo es igual a la j longitud de la circunferencia, entonces se cumple: Lc = 2nr | Lc: longitud de la circunferencia r: radio de la circunferencia í • La medida angular de una circunferen cia es igual a 360° Ángulo inscrito ÁNGULOS ASOCIADOS A LA CIRCUNFERENCIA Ángulo central -LAOB: ángulo central 3 8 j C o lecció n E l P o stu la n te Ángulo exinscrito ¿ B P Q : ángulo exinscrito * = ! Ángulo interior Z A P B : ángulo interior 1 / p \ V a + p X " 2 MT ' A V y N \ - A P B : ángulo exterior Z A P B : ángulo exterior x + p = 180°además PROPIEDADES La recta tangente a una circunferencia es perpendicular al radio trazado en el punto de tangencia. Lt : recta tangente a la cir cunferencia en T. O T 1 LT Todo diámetro perpendicular a una cuerda bi seca a dicha cuerda y a los arcos que subtiende. MN: diámetro, si MN 1 A B 0 , ----------- - A m\P 1 r H i\ r ' ® J V " 1? AH = HB m AM = mMB mAN = mNB En una misma circunferencia o circunferen cias congruentes; si dos arcos son de igual medida sus cuerdas correspondientes son de igual longitud; adem ás dichas cuerdas equi distan del centro Si: m AB = m CD A B = CD adem ás: OM = OH En una circunferencia los arcos comprendidos entre dos cuerdas paralelas son de igual me dida. También, si: LT //A B m A T = m TB G eo m etría | 3 9 Los segmentos tangentes a una circunferen cia trazados desde un punto exterior, son de igual longitud. PA y PB son tangentes a la circunferencia. PA = PB adem ás: PO bisectriz del Z A P B POSICIONES RELATIVAS DE DOS CIRCUNFEREN CIAS COPLANARIOS Circunferencias exteriores. Son aquellas cuya distancia entre los centros es mayor que la suma de los radios. Circunferencias tangentes exte rio re s . Son aquellas cuya distancia entre los centros es igual a la suma de los radios. T: punto de tangencia entre las circunferencias. • Circunferencias secantes. Son aquellas cuya distancia entre los centros es menor que la suma de los radios y mayor que su diferencia. R - r < d < R + r AB : cuerda común a las dos circun ferencias. R 2 + r2 L ,: recta tangente a la circunferencia de cen tro 0 2 L2: recta tangente a la circunferencia de cen tro O ,. Circunferencias tangentes interiores. Son aquellas cuya distancia entre los centros es igual a la diferencia de los radios. d = R - r T: punto de tangencia entre las circunferencias. Circunferencias interiores. Son aquellas cuya distancia entre los centros es menor que la distancia de los radios. d < R - r Circunferencias concéntricas. Son aquellas cuya distancia entre los centros es cero; es decir tienen el mismo centro. L = 2 -IR2 - r2 A B : cuerda de la circunferencia de radio R tangente a la circunferencia de radio r. Observación: Circunferencias ortogonales 4 0 I C o lecció n E l P o stu la n te CUADRILÁTERO INSCRITO EN UNA CIRCUNFERENCIA E s aquel cuadrilátero cuyos vértices pertenecen a una misma circunferencia. CUADRILÁTERO INSCRIPTIBLE EN UNA CIRCUN FERENCIA E s aquel cuadrilátero convexo que puede ins cribirse en una circunferencia; es decir, que sus vértices pueden ser ubicados en una misma cir cunferencia. A, B, C y D: son puntos de la circunferencia; entonces: cOABCD: inscrito en la circunferencia PROPIEDADES En el cuadrilátero inscrito sus ángulos interio res opuestos son suplementarios. S i: A , B , C y D pueden ser ubicados en una circun ferencia. ¿3ABCD : inscriptible ¿3ABCD : inscrito e + p = 180° si: a es la medida del ángulo exterior de vérti ce C. Se cumple: 0 = a En todo cuadrilátero inscrito; sus diagonales determinan con los lados opuestos ángulos de igual medida. Se tienen dos cir cunferencias secan tes en A y B. CONDICION PARA QUE UN CUADRILATERO SEA INSCRIPTIBLE Primer caso . Todo cuadrilátero convexo cuyos ángulos interiores opuestos son sup lem enta rios, e s inscriptib le. S i: a + p = 180° S i: a = 0 ¿3ABCD : inscriptible ¿3ABCD : inscriptible Segundo caso . Todo cuadrilátero convexo cuyas diagonales determinan con dos lados opuestos án gulos de igual medida, e s inscriptible. S i: a = 0 O A B C D : inscriptible circunferencia circunstricas al ¿3ABCD G eo m etría | 4 1 EJERCICIOS RESUELTOS 1. E l punto O es el centro de la circunferencia exinscrita relativa al lado BC de un triángu lo A B C , los segmentos BO y CO cortan a la circunferencia en los puntos D y E , sobre el mayor arco D E se toma un punto F. Hallar m ZB A C , si m ZB A C = m ZD FE . R esolución: m ZO = m DE = 2x (ángulo inscrito) El centro O es el excentro del A A B C , luego BO y CO son bisectrices exteriores: m ZO = 90” - =. 2x = 90” - # 2 2 x = 36° 2. Calcular m BD , si: A B s A E = ED , m ZC = 20° R esolución: => 40° = a — <(> Pero: 360° = 3a + 4> (longitud de la circunferencia) Sumando: a = 100° Luego: 40° = 100° — 4> <|> = 60° 3. Calcu lar x, si: mOA = 40°, los puntos O y O t son centros. R esoluc ión : En el t\OAD: nrZO_= 90° - 20° = 70° m ZO = 70° => mCD = 70° (ángulo central) x _ fngD (gngU|0 inscrito) .-. x = 35 4. Un pentágono A B C D E se encuentra c ir cu n scrito a una c irc u n fe re n c ia , de modo que A B + CD + A E = 11 ,B C + D E = 5 .Hallarla longitud de la tangente que parte del vértice A. R esolución: En la figura, hacemos la congruencia de las tangentes, del dato: AB + CD + A E = 11 x + m + n + f + q + x = 11 .. . (1 ) BC + D E = 5 m + n + f + q = 5 ■■■(2) Reemplazando (2) en (1): x = 3 4 2 | C olecció n E l P o stu la n te Calcu lar x, si: mAB = 60°, m AE = 70°, m ZD = 20° R esolución : 2 0 ° = 70° - m BC (ángulo exterior) =5 m BC = 30° Pero: 70° + 60° + m BC + m EC = 360° =» m EC = 200° m EC - mAB x = 200° - 60° (ángulo exterior) x = 70° [ " e j e r c ic io s p r o p u es t o s T | 1. En la figura, calcular a + p a) 360° b) 450° c) 540° d) 270° e) 180° 2. En la figura, calcular x a) 10° b) 12° c) 15° d) 18° e) 10" Calcu lar x a) 3a - 2b b) 2b - a c) 2a - b d) a - b e) a - b 4. En la figura, calcular el perímetro del triángulo sombreado. a) 12 b) 6 c) 9 d) 18 e) 15 5. Calcu lar el a) 22 b) 30 c) 28 d) 26 e) 23 6. En la figura, calcular x, si: O es centro. a) 2 b) 3 c) 6 d) 4 e) 1 7. Calcu lar R a) 4 b) 5 c) 7 d) 6 e) 3 8. Calcu lar x. a) 55° b) 60° c) 65° d) 75° e) 45° 9. En la figura, calcular x. a) 45° b) 37° c) 30° d) 60° e) 53° perímetro del trapecio ABCD . G eo m etría ¡ 4 3 10. En la figura, calcular AB , si: CO son centros. a) 4 b) 8 c) 2 d) 12 e) 6 11. Calcu lar R. a) 1 b) 2,5 c) 1,5 d) 2 e) 3,5 4; O y O 12. En la figura, ¿cuánto mide el ¡nradio del trián gulo A B C ? . S i: AO = 4 y O es centro. a) 1 d) 4 c) 3 e) 5 á X \40°1 n U : 20. A o D 13. En la figura, calcular x, si: O es centro. a) 80° b) 40° c) 45° d) 55° e) 60° 14. En la figura mostrada, calcular a a) 60 b) 53 c) 37 d) 45 e) 74 15. En la figura mostrada, calcular x. a) 1 b ) 2 y f 4 c) 3 d) V2 e) V3 16. En la figura, a) 37° b) 53° c) 45° d) 60° e) 30° 17. En la figura, a)130° b) 140° c) 120° d) 110° e) 150° 18. En la figura, calcular x. 19. d) 90° e) 60° En la figura. a) 125° b) 150° c) 135° d) 140° e) 145° En la figura, calcular x. a) 130° d) 110° b) 140° e) 150° c) 120° 1. d 5. d 9. e 13. d 17. b 2. c 6. b 10. b 14. e 18. c 3. e 7. a 11. d 15. b 19. e 4. b 8. c 12. b 16. d 20. b calcular x, si: O es centro. calcular x. calcular x. 4 4 ¡ C olección E l Postulante ¡ " e j e r c ic io s PROPUESTOS 2 ~¡ 1. Calcu lar 0, tangencia. a) 15° b) 20° c) 22° d) 30° e) 36° 2. En el gráfico, los puntos P, Q, R y L son puntos de tangencia. Calcu lar el valor de x. a) 45° b) 53° c) 60° d) 37° e) 75° 3. De la figura, calcular el valor de x, si A, B, C y D son puntos de tangencia. a) 50° b) 40° c) 45° d) 30° e) 60° 4. De la figura, a) 30° b) 60° c) 15° d) 45° e) 53° 5. Del gráfico mostrado, ca lcu la ra . a) 100° b) 105° c) 120° d) 135° e) 150° O 6. En el gráfico, B es punto de tangencia. C alcu lar x, si: m HE = 40°, AO = OB. a) 20° b ) 1 0 ° c) 5° d) 15° e) 25° si A, B, C . D y E son puntos de 7. En una circunferencia se trazan las cuerdas perpendiculares A B y CD ; BC = 8. Calcular la distancia del centro a AD. a) 8 d) 6 b) 4 e) 2 c) 5 8. S i A B C D es un cuadrado, calcular la m A F E . a) 45° b) 30° c) 53° d) 37° e) 60° 9. Del gráfico, calcular R , si DE = 8. a) 2 h ^ b) 2,5 c) 6 d) 4 e) 5 "A" 10. Si mAB = 40°, hallar m PQ . a) 20° b) 80° c) 10° d) 40° e) 50° 11. En la figura mostrada, mAC Calcu lar x. a y mBD a) (a + b)/2 c) (a + b)/4 e) | ( a + b) b) (a + b)/3 d ) ^ > 12. En la figura, R e s punto de tangencia, ED = DP y m EF = 100°. Calcu lar x. a) 20° b) 40° c) 50° d) 55° e) 65° G eo m etría | 4 5 13. En la figura, T y S son puntos de tangencia. Calcu lar x, si mDC = 80° y m DS = 40°. a) 2 0 ’ b) 30° c) 35° d) 40° e) 50° 14. Del gráfico, calcular x, siendo A y B puntos de tangencia y mCD = 120°. a) 80° b) 60° c) 40° d) 30° e) 50° 15. S i J T es punto de tangencia, CD // AB, m LT = 30°, calcular x. a) 75° b) 60° c) 45° d) 70° e) 80° 16. En una circunferencia de centro O se trazan el diámetro AB y la cuerda CD que se intersecan en P y 3 m A C = m BD. Calcular PC , s iA P = 2 y A B = 10. a) 3 b) 4 c) 5 d) 2,5 e) 6 17. En la figura, el triángulo A B C es equilátero, P y A son puntos de tangencia. Calcu lar la m AD . a) 30° b) 60° c) 45° d) 75° e) 40° 18. En la figura, A B = 5; BC = 4; B E = 3. Calcular CD. a) 5 b) 6 c) 7 d) 8 e) 9 19. En un cuadrado A B C D , la circunferencia ins crita es tangente en M, L, F y Q a AB , BC , CD y AD, respectivamente. Se traza NC (N e M L), NC n LF = {P }, m NL = m P F . Calcu lar la me dida del ángulo determinado por LQ y NF. a) 53° b) 60° c) 75 ’ d) 90° e) 45° 20. En el gráfico se tiene que: P, Q y S son puntos de tangencia y mMS + m NS = 110°. Calcular la m AB. a) 55° b) 65° c) 75° d) 85° e) 70° 21. Si O es centro y la mAB = 100°, calcular x. a) 45° b) 50° c) 55° d) 60° e) 65° 22. S i O es centro son puntos de a) 100° b) 120= c) 135° d) 105° e) 160° 23. De la figura, calcular je l valor de x, si la m ZA CB = 113°, L-i, L2; L3 y L4 son rectas tan gentes (A, B y D son puntos de tangencia). a) 20° b) 21° c) 22° d) 23° e) 24° 24. S i P y Q son puntos de tangencia, calcular x. a) 45° b) 60° c) 75° c d) 63° e) 67,5° de la semicircunferencia; M y N tangencia, ca lcu la ra . 4 6 | C olecció n E l Po stu la n te 25. Si la mPQ = 70°. calcular la m AB. a) 55° b) 60° c) 70° d) 75° e) 40 “ 26. S i M y N son puntos de tangencia y m EM P = 160°, calcular x. a) 80° b) 100° c) 120° d) 130° e) 110° 27. Si AB es diámetro, mCD = 90°: A P = 3; PQ = 5, calcular QB. A P a) 3 b) 4 c) 5 d )3 / 2 e) 412 28. Calcu lar x, si P a) 40° b) 50° c) 100° d) 8° e) 90° 29. De la figura, calcular el valor de x. a) 80° b) 160° c) 100° d) 120° e) 140° 30. De la figura calcular x, si O es centro. a) 100° b) 120° c) 140° d) 150° e) 160° tn u 1. e 7, b 13. d 19. c 25. c 2. c 8. d 14. b 20. e 26. a > 3. b 9. d 15. a 21. c 27. b < 4. d 10. d 16. a 22. d 28. c u 5. c 11. c 17. b 23. b 29. c 6. a 12. e 18. e 24. b 30. c y y Q son puntos de tangencia. PUNTOS NOTABLES ASOCIADOS AL TRIÁNGULO BARICENTRO E s el punto de concurrencia de las medianas res pecto a un triángulo. El baricentro o centro de gra vedad de una región triangular divide a una media na en la razón de 2 a 1 (midiendo desde el vértice) G : baricentro de ¡a región triangular A BC Propiedades: AG = 2GN ; BG = 2GL ; C G = 2GM ORTOCENTRO E s el punto de concurrencia de las alturas o sus prolongaciones en un triangulo. La posición del ortocentro respecto al triángulo de pende de la naturaleza del triángulo. A A B C : acutángulo H: ortocentro del A A B C A A BC : rectángulo, recto en B B: ortocentro del LA B C A A B C : obtusángulo, obtuso en B C H: ortocentro del A A B C INCENTRO E s el punto de concurrencia de las bisectrices de los ángulos interiores de un triángulo. El incentro del triángulo, equidista de sus lados, por lo tanto, es el centro de la circunferencia inscrita en dicho triángulo a cuyo radio se le denomina inradio del triángulo. I : incentro del A A B C ; r : inradio del A A BC P, L y T: puntos de tangencia Propiedades: m ZA IC - 90° + m- A B C n = p - a 2 p: semlperímetro de la región triangular A BC . EXCENTRO E s el punto de concurrencia de las bisectrices de dos ángulos exteriores y la bisectriz de un ángulo interior en un triángulo. El excentro del triángulo equidista de sus lados, por lo tanto, es el centro de la circunferencia exins crita a dicho triángulo, a cuyo radio se le denomina exradio del triángulo. Todo triángulo tiene tres excentros, tres circunfe rencias exinscritas y tres exradios; cada uno relati vo a un lado del triángulo. Circunferencia exinscrita ai A A B C relativo a BC E a: excentro del A A B C relativo a BC R a: exradio del A A B C relativo a BC M, L y T: puntos de tangencia 4 8 | C o lecció n E l Po stu la n te Propiedades: m Z A EaC = m Z B E aC - 90° m- BAC m = p p: semiperímetro de la región triangular A B C CIRCUNCENTRO E s el punto de concurrencia de ias mediatrices de los lados de un triángulo. El circuncentro del triángulo equidista de los vérti ces, por lo tanto, es el centro de la circunferencia circunscrita al triángulo, a cuyo radio se le denomi na circunradio del triángulo. La posición del circuncentro respecto al triángulo, depende de la naturaleza del triángulo. A A B C : acutánguio. O: circuncentro del A A B C R : circunradio del A A B C Circunferencia circunscrlla al [AABC A A B C : rectángulo, recto en B. O: circuncentro del AA BC R: circunradio del AA BC A A B C : obtusángulo, obtuso en B. O: circuncentro de! A A B C R : circunradio del A A B C TRIÁNGULOS ESPECIALES • Triángulo mediano o complementarlo. E s aquel triángulo que se determina al unir los puntos medios de los lados de un triángulo dado. M, N y L: puntos medios de A B , BC y A C , res pectivamente. AM N L: triángulo mediano o complementario del A A B C . Propiedades: El baricentro de un triángulo es el baricen tro de su triángulo mediano El circuncentro de un triángulo es el orto- centro de su triángulo mediano. Triángulo órtico o peda!. E s aquel triángulo que se determina al unir los pies de las alturas de un triángulo. Solo tienen triángulo órtico los triángulos oblicuángulos. B G eo m etría | 4 9 A A B C : acutángulo; P, Q y R : pies de las altu ras del A A B C . A P Q R : triángulo ortico o pedal del A A B C . Propiedades: • E l ortocentro de un triángulo acutángulo es el ¡ncentro de su triángulo órtico. Los vértices de un triángulo acutángulo son los excentros de su triángulo órtico. RECTA DE EULER En todo triángulo no equilátero, el ortocentro, bari centro y circuncentro son colineales y la recta que los contiene es denominada “recta de Eu ler”. H, G y O son el ortocentro, baricentro y circuncen tro del A A BC , respectivamente. L: recta de Euler del A A B C Propiedades: En todo triángulo se cumple que la distancia de un vértice al ortocentro es el doble de la distancia del circuncentro al lado opuesto a dicho vértice. En la figura, se cumple: BH = 20M AH = 20N En todo triángulo se cumple que la distancia del ortocentro al baricentro es igual al doble de la distancia del baricentro al circuncentro. En la figura, se cumple: HG = 2GO TEOREMA DE PONCELET En todo triángulo rectángulo se cumple que la sum a de las longitudes de sus catetos es igual a la suma de la longitud de su hipotenusa y el doble del inradlo de dicho triángulo. => a + c = b + 2r => a + c - b 2 TEOREMA DE PITOT En todo cuadrilátero circunscrito a una circunferen cia, la suma de las longitudes de sus lados opues tos son iguales. ZCABCD: circunscrito a la circunferencia .-. a + c = b + d TEOREMA DE STEINER En todo cuadrilátero exlnscrito, la diferencia de las longitudes de sus lados opuestos son iguales. Z>ABCD: exlnscrito a la circunferencia a - c = b - d EJERCICIOS RESUELTOS 1. En un triángulo A B C , por su incentro se traza una recta paralela al lado A C que corta a los lados A B y BC en los puntos M yN . Hallar MN, si: AM = 5 y NC = 4 5 0 | C olecció n E l Po stu la n te R esolución : M Ñ //ÁC Como I es ¡ncentro, IA, IC son bisectrices. Por ángulos alternos internos: mZAlM = rnZIAC = a m ZClN = m ZICA = p AAMI isósce les: AM = MI = 5 A IN C isósce les: IN = NC = 4 MN = 9 En el triángulo acutángulo A B C , los puntos L y O son su ortocentro y circuncentro. Calcu lar la medida del ángulo A B C . si: m ZA LC = m ZAO C R esoluc ión : 3. L: ortocentro; O: circuncentro Sabem os que: m ZA LC = 180° - x m ZAO C = 2x Del dato: m ZA LC = m ZAOC 180° - x = 2x x = 60° El ángulo B de un triángulo acutángulo A BC mide 80°, por su circuncentro O se trazan per pendiculares a los segmentos OA y OC que cortan al lado AC en M y N. Hallar la medida del ángulo MON. R esolución : O: circunce Sabem os: o AOC : 2 m ZA BC = 160° Como: m ZNO C = 90° = mZAON = 70° Luego: 70° + x = 90° x = 20° La altura BH de un triángulo acutángulo A BC mide 12, la recta que pasa por el_ortocentro y el baricentro es paralela al lado AC . Hallar el circunradio de dicho triángulo, si: A C = 16 Resolución : L: ortocentro G: baricentro O: circuncentro R : circunradio Sea: OM = f, LG O //A C Por propiedad (recta de Euler) LB = 2fOM = — 2 BH = 3f => 12 = 3f f = 4 t\OM C, por Pitágoras: R 2 = 42 + 82 R = 4 /5 En un triángulo acutángulo A B C de clrcuncen- tro O, se trazan las alturas A E y CD , encontrar el ángulo formado por BO y D E. R esoluc ión : L: ortocentro O: circuncentro El A D E F es órtlco o pedal, entonces: m ZBAC = m ZD EB = p Adem ás: m ZA BF = m ZO BC = a A A FB : a + p = 90° => x = a + p = 90° x = 90° [ " e j e r c ic io s PROPUESTOSs _ ] Encontrar el circunradio de un triángulo equi látero, si su inradio mide 4. a) 4 d) 12 b) 2 e) 16 c) 8 En un triángulo Isósceles A B C (AB = B C ), su altura BH mide 9, el punto E es su excentro re lativo al lado BC . Hallar la distancia del punto E al lado BC . G eo m etría | 51 a) 4,4 b) 18 c) 6 d) 9 e) 12 3. Por el excentro relativo al lado BC de un trián gulo A B C se traza una recta paralela al lado A C que corta al lado BC en E y al lado AB en F, hallar F E , si A F = 15 y E C = 9 a) 3 b) 4 c) 12 d) 8 e) 6 4. Por el excentro relativo al lado BC de un trián gulo A B C se traza una recta paralela_al lado A C que corta al lado BC en E , lado AB en F y a la prolongación de la bisectriz interior del ángulo C en M. Hallar MF, si A F = 15, E C = 9 a) 3 b) 4 c) 12 d) 8 e) 6 5. Hallar la medida del menor ángulo agudo de un triángulo rectángulo, si la distancia de su ortocentro a su circuncentro es igual a uno de los catetos. a) 22°30' b) 15° c) 30° d) 7°30’ e) 37° 6. En un triángulo equilátero cuyo lado mide 12, encontrar la distancia de su incentro a uno de sus excentros. a) 6 b) 6 /3 c) 9 - I d) 12/3 e) 8/3 7. Los puntos L, I, O son el ortocentro, el incen tro, el circuncentro de un triángulo acutángulo A B C . Hallar m ZA IC , si m ZA LC = m ZAO C a) 90° b) 60° c) 120° d) 80° e) 125° 8. El punto O es el circuncentro de un triángu lo acutángulo A B C , se traza la altura CH , de modo que O es un punto interior del triángulo BFIC ; luego sobre CH se toma un punto M de modo que: m ZACH = a , m ZBAM = 90° - 2a . Hallar la medida del ángulo OMC. a) 2a b) 3a c) 90" + - | d) 90° + a e) 90” + - | 9. Calcu lar la medida de uno de los ángulos de un triángulo acutángulo, si la distancia de su ortocentro a uno de sus vértices es igual al lado opuesto. a) 30° b) 45° c) 60° d) 75° e) 90° 10. En un triángulo acutángulo A B C , la distancia de su ortocentro al vértice B es 3, la distancia de su baricentro a su circuncentro_es 2, la rec ta de Euler al cortarse con el lado A C forma un ángulo de 30°. Calcu lar la altura BH. a) 7,5 b) 5 c) 6 d) 6,5 e) 5,5 11. En un triángulo acutángulo A B C , el ángulo que se forma al unir el circuncentro con ios vértices A y C es igual a la mitad de la medi da del ángulo que se forma al unir el excentro relativo al lado A C con los mismos vértices. Hallar la medida del ángulo B. a) 58° " b) 30° c) 72° d) 20° e) 15° 12. El ángulo B de un triángulo A B C mide 60°, el punto E es el excentro relativo al lado A C , se traza E F perpendicular al lado AC . Calcu lar AF, si AB = c, E F = d. a ) d / 3 - c b) d - c c) 2d - c d) c - d e) ^ in w z 1. c 4. a 7. c 10. a i 2. d 5. c 8. d 11. dj u 3. e 6. e 9. b 12. a ,/ SEMEJANZA DE SEGMENTOS RAZON GEOMETRICA DE SEGMENTOS E s ¡a comparación mediante ei cociente de ias lon gitudes de dos segmentos expresados en la misma unidad de medida. El resultado de dicho cociente es e! valor de la ra zón geométrica. Ejemplo: I— 8 crn H b 12 cm A B C D Sean AB = 8 cm y CD = 12 cm; la razón geométrica de A B y CD es ^ : * CD 8 cm 12 cm 3 SEGMENTOS PROPORCIONALES Son dos pares de segmentos que tienen el mismo valor de sus razones geométricas. Ejemplo: Sean AB = 8 cm. CD R S = 1 8 cm. AB _ 8 cm _ 2 CD 12cm 3 PQ = 1 2 cm R S 1 8 cm 12 cm. PQ = 12 cm y (razón geométrica de AB y CD) (razón geométrica de PQ y R S ) Entonces, A B y CD son proporcionales a PQ y R S . AB CD PQ R S DIVISION ARMONICA DE UN SEGMENTO Dos puntos dividen armónicamente a un segm en to, si lo dividen internamente y externamente en la misma razón. m- -b - B Q P divide internamente a A B y Q divide externamente a AB , si P y Q dividen armónicamente al segmento AB. Se cumple, por definición: AP PB AQ BQ es decir (reemplazando longitudes) an = bm De lo anterior, a los puntos P y Q se les denomina conjugados armónicos respecto a A y B. Además; A, P, B, y Q forman una cuaterna armónica. Se cumple: ABBC MN NQ COROLARIO DEL TEOREMA DE TALES Toda recta coplanaría a un triángulo y paralela a uno de su s lados, divide internamente o exter namente a los otros lados en segm entos propor cionales. División Interna Si: L//ÁC División externa Si: L //Á C x = P y q TEOREMA DE TALES Tres o m ás rectas paralelas determinan en dos rectas transversales o secantes a ellas, segm en tos proporcionales. S i: L.( // L2 // L 3 y L4 , L5 transversales o secantes a dichas rectas. G eo m etría | 5 3 TEOREMA DE LA BISECTRIZ INTERIOR En todo triángulo, una bisectriz interior divide interna mente al lado ai cual es relativo en segmentos pro porcionales a los lados adyacentes a dicha bisectriz. La bisectriz interior BD dei A A B C divide interna mente a AC . • £ - ü l a ~ n TEOREMA DE LA BISECTRIZ EXTERIOR En todo triángulo, una bisectriz exterior (tal que los lados adyacentes a dicha bisectriz son de longitu des diferentes) divide externamente ai lado al cual es relativa en segmentos proporcionales a ¡os lados adyacentes a dicha bisectriz. La bisectrizexterior B E del A A B C (c > a) divide externamente a AC . • £ - m a _ n TEOREMA DEL INCENTRO En todo triángulo , el ¡ncentro divide internamente a una bisectriz interior en segmentos proporcionales a la suma de longitudes de los lados adyacentes a la bisectriz y la longitud del lado ai cual es relativa dicha bisectriz. I (¡ncentro del A A B C ), divide internamente a la bi sectriz interior BD. x _ a + c y ~ b TEOREMA DE MENELAO Toda recta secante a un triángulo que divide inter namente a dos lados y externamente al tercero, determina en dichos lados segmentos, cumplién dose que el producto de ¡as iongitudes de tres de ellos sin extremo común es igual al producto de las longitudes de los otros tres. La recta L secante a! triángulo A B C , divide interna mente a AB y BC y externamente a AC amy = bnx TEOREMA DE CEVA En todo triángulo, tres cevianas interiores concu rrentes dividen internamente a cada lado en seg mentos; cumpliéndose que el producto de las ion gitudes de tres de ellos sin extremo común es igual al producto de las iongitudes de los otros tres. Las cevianas interiores AQ , B R y C P concurrentes en M, dividen internamente a los lados del A A B C . amx = bny SEMEJANZA DE FIGURAS GEOMÉTRICAS Dos figuras geométricas que tienen igual forma y tamaños distintos se denominan semejantes. 5 4 | C o lecc ió n E l P o stu la n te En dos figuras sem ejantes existe una correspon dencia biunívoca (correspondencia uno a uno) entre sus puntos, de modo que a los puntos que se corresponden se les denominan puntos homólogos y a los segmentos que se corresponden se les de nominan segmentos o líneas homologas. En dos figuras sem ejantes sus líneas homologas son proporcionales. Se muestran dos figuras geométricas sem ejantes. A y A': puntos homólogos A C y A'C': lados o líneas homologas luego: ñ - m - 5 . - k b ~~ n ~ r k: constante de proporcionalidad o razón de sem e janza. símbolo de sem ejanza (se lee: es semejante a) SEMEJANZA DE TRIÁNGULOS Son dos triángulos que tienen sus ángulos, res pectivamente, de igual medida y adem ás sus lados homólogos proporcionales. Si: A A B C - A M N L S e cumple: Las medidas de sus ángulos son, respectiva mente, iguales. Su s lados homologos son proporcionales E s decir: J L = b = c = k m n l CRITERIOS DE SEMEJANZA EN TRIANGULOS Caso I. Dos triángulos son sem ejantes si tienen al menos dos ángulos respectivamente de igual me dida. A C E G Si: m ZB A C = m Z F E G y m ZA C B = m Z E G F A A B C - A E F G Caso II. Dos triángulos son sem ejantes si tienen un ángulo de igual medida y los lados que deter minan a dichos ángulos respectivam ente propor cionales. i. = b _ k L n A A B C - A M N L C aso III. Dos triángulos son sem ejantes si sus la dos son respectivamente proporcionales. A A B C - AM N L G eo m etría ] 5 5 PROPIEDADES Una recta paralela a uno de los lados de un triángulo, determina un triángulo parcial se mejante al triángulo dado. SI: PQ //AC A P B Q - A A BC En todo triángulo acutángulo, el segmento que une los pies de dos alturas determina un triángulo parcial semejante al triángulo dado. Si: A A B C acutángulo A Q B P - A A B C Sobre los lados de un triángulo A B C se toman los puntos D, E , F sobre A B , BC , A C de modo que el cuadrilátero A D E F sea un rombo. Fia- llar B E , si: AB = 6, BC = 7, AC = 8 R esoluc ión: Al ser A D E F un rombo, sectriz, entonces: 6 = 8 x 7 - x su diagonal A E es b¡- x = 3 En un triángulo A B C , la ceviana Interior A F pasa por el punto medio E de la bisectriz Interior BD. Calcu lar AB , si: B F = 3 y FC = 5 EJERCICIOS RESUELTOS 1. En un triángulo rectángulo A B C (m AB = 90°), el punto I e s su incentro, calcular Bl, si (A I)(C I) = 64, A C - 16. Resolución: GBMI es Isósceles: IM = —-Í2 _ 2 Como Al es bisectriz: IN = IM = —(2 2 Sabem os que: m ZA IC = 90° + m^ -- = 135° Trazam os CD 1 Al. AC ID es Isósceles: ID = CD = - í 2 2 ±12 G ANI - A AD C : —— = - 4 r x = 4 AC Tracem os DJ // A F En el A D B J : E F es su base media. B F = F J = 3 En el A A B C : BD es bisectriz * = ...(1) 8 DC En el A A F C apliquemos Tales: (3 _ AD <21 2 " DC Igualemos (1) y (2): x - 12 4. Calcu lar E C , si: A B = 35, B E = 4, ED = 16. m ZBA C = m ZA C F B E R esolución : 5 6 | C o lecció n E l Po stu la n te R esolución : Trazam os E J // AB A J E C es isósceles: J E = E C = x A JE D ~ A A BD : J L = ü x = 35 20 28 Los lados A B y BC de un triángulo A B C miden 8 y 12 cm, la distancia del vértice A a la bisec triz Interior del ángulo B es 3 cm, calcular la distancia del vértice C a dicha bisectriz. R esolución: B ínAD B ~ t\C E B : 3 = _8_ x 12 x = 4,5 cm Por un punto F del lado BC del triángulo A B C se traza una recta paralela al lado A C que cor ta a la mediana BM en el punto J de modo que m ZBAC = m ZBM F. Calcu lar F J , si B J = 9 y JM = 4. R esolución: Prolongamos F J hasta L Usamos la propiedad: L J = J F = x A L B J ~ A JF M : 4 = — /. x = 64 x |2 ÜEJERCICIOS PROPUESTOS 1 | S i: C P = 2PD : 5AQ = 3QD y A B = 85, calcular MN. B c a) 55 b) 45 / c) 37 d) 40 o / r r e) 35 Q 2 . En un triángulo A B C , de baricentro G , se ubica el punto T en BC tal que G T // A C . Si A B = 6, BC = 8 y A C = 7, calcular el perímetro del romboide M GTC. a) 9 d) 12 b) 10 e) 13 c) 11 4. En un triángulo A B C se traza la bisectriz inte rior BD y la bisectriz D E del ángulo BDC . Si A E intersecta a BD en M, calcular MD, si: A B = 16, B E = 4 y AD = 12. a) 1,2 b) 1,4 c) 1,6 d) 2,4 e) 2,8 En un triángulo A B C , recto en B, se traza la altura BH y en el triángulo BFIC la bisectriz in terior BM. Si AM = 2 y MC = 3, calcular HM. a) 1,2 b) 1,4 c) 1,5 d) 1,6 e) 1,8 En un triángulo ABC: A B = 5, BC = 6 y A C = 8, se traza la mediana BM y la bisectriz del án gulo BA C , las cuales se Intersecan en P, por el cual se traza una paralela al lado A C que Interseca al lado BC en Q. Calcu lar QC. c) 8/3a) 4/3 d) 4/9 b) 7/3 e) 5/9 6 . Por el vértice A de un romboide A B C D se traza una recta secante que Interseca a la diagonal en M al lado CD en N y a la prolongación de BC en Q. S i MN = 4 y NQ = 12, calcular AM. a) 6 d) 8,5 7. S i: OA = 2; O E calcular: AB . B ) 7 e) 9 c) 18; A C // BD y BC // ED , G eo m etría | 5 7 11. O c a) 6 b) 4 c) 9 d) 12 e) 8 Calcu lar x. a) 5/6 b) 6/5 c) 5/7 d) 7/6 e) 7/5 En un triángulo A B C , por el punto medio de A B , se traza una_ recta perpendicular a la bi sectriz interior BD, que interseca a B C en Q. Calcu lar Q C, si: A B = 6, AD = 5 y DC = QC. 3 d) 12 15. S i: AF X n X 2 Q 3 a) 10 d) 13 b) 11 e) 15 c) 12 10. Las bases de un trapecio miden 12 y 16, su altura mide 9. Calcu lar la distancia del punto de intersección de las diagonales a la base mayor. a) 5,14 d) 6,4 b) 6,2 e) 7,2 c) 5,8 En un triángulo A B C ; m ZA = 2m Z C , la me- diatriz de A C interseca a BC en el punto F. S i: B F = 8 y F C = 10, calcu lar AB . a) 16 d) 9 b) 12 e) 8 c) 24 12. En los lados A B y BC del triángulo A B C se ubican los puntos M y N, respectivam ente, tal que MN // A C . En BN se ubica Q; MQ // AN; si BQ = 4; QN = 6, calcular NC. a) 8 d) 16 13. S i: AB = 5AD; a) 3/2 b) 2/3 c) 1/4 d) 4/5 e) 2/5 b) 12 e) 18 c) 15 14. a) 20 b) 10 e) 8 c) 15 a) 2 /3 d) 4 b) 3 /2 e) 6 /2 c) 6 16. S i: AD = 3; DC = 2, calcular C E . a) 20 d) 15 b) 12 e) 10 c) 18 17. Determinar el valor de verdad de las siguien tes proposiciones: I. E l teorema de Tales es solo para tres rec tas paralelas y una secante. II. E l teorema de la bisectriz se cumple en todo triángulo. III. S i en un triángulo se traza una bisectriz interior determinando dos segmentos congruentes, entonces el triángulo es equilátero. a) W F d) VVV b) F F F e) V FV c) FV F 18. En un triángulo A B C se inscribe el rombo BMNT. S i
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