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2020-2 DECIMOCUARTA ASESORÍA PROBLEMA 01 Indique el valor de verdad de cada una de las siguientes proposiciones: I. Sí las caras de un hexaedro convexo son congruentes entre sí, entonces tiene cuatro diagonales. II. Sí las caras de un poliedro son regiones poligonales convexas, entonces se cumple el teorema de Euler. III. Si la proyección de un vértice de un tetraedro es el ortocentro de la cara opuesta, entonces las caras del tetraedro son congruentes entre sí. A) VVV B) VVF C) VFF D) FVV E) FFF 01 RESOLUCIÓN 01 Indique el valor de verdad de cada una de las siguientes proposiciones: I. Sí las caras de un hexaedro convexo son congruentes entre sí, entonces tiene cuatro diagonales. II. Sí las caras de un poliedro son regiones poligonales convexas, entonces se cumple el teorema de Euler. III. Si la proyección de un vértice de un tetraedro es el ortocentro de la cara opuesta, entonces las caras del tetraedro son congruentes entre sí. Clave: E I. Hexaedro regular tiene 4 diagonales Hexaedro de caras triangulares regulares, tiene una diagonal F II. Las caras del poliedro solo son regiones cuadrangulares convexas: C = 9, V = 9 y A = 18 T. de Euler: C + V = A + 2 9 + 9 = 18 + 2 (NO cumple ) F III. A B C D En el tetraedro A – BCD, las caras no son congruentes, B es ortocentro del triángulo BCD y es proyección de A. F PROBLEMA 02 En un octaedro regular, la longitud de la arista del poliedro conjugado inscrito es k. La distancia entre dos caras opuestas del octaedro regular es A) k 2 B) k 3 C) k 6 D) 2k 3 E) 3k 3 01 RESOLUCIÓN 02 En un octaedro regular, la longitud de la arista del poliedro conjugado inscrito es k. La distancia entre dos caras opuestas del octaedro regular es Clave: B ▪ EG es diagonal del hexaedro regular conjugado del octaedro regular ▪ Teorema: EG = k 3 ▪ E y F centros de las caras PCD y QCD ▪ EF es arista del hexaedro regular conjugado del octaedro regular: EF = k ▪ G es centro de la cara AQB ▪ La distancia entre las caras opuestas PCD y QAB es EG P Q A B C D MN F E k O G PROBLEMA 03 Indique el valor de verdad de cada una de las proposiciones: I. Un hexaedro convexo, cuyas caras son regulares, es un hexaedro regular. II. Ninguna recta puede estar contenida en una cara de un poliedro. III. Un pentaedro puede tener una sola diagonal. IV. El poliedro determinado al unir consecutivamente los puntos medios de los lados de las caras de un hexaedro regular, tiene veinticuatro aristas. A) FFFF B) VVVV C) FVFF D) VFFV E) FVFV Clave: E Indique el valor de verdad de cada una de las proposiciones: I. Un hexaedro convexo, cuyas caras son regulares, es un hexaedro regular. II. Ninguna recta puede estar contenida en una cara de un poliedro. III. Un pentaedro puede tener una sola diagonal. IV. El poliedro determinado al unir consecutivamente los puntos medios de los lados de las caras de un hexaedro regular, tiene veinticuatro aristas. I. N°. aristas: RESOLUCIÓN 03 F El poliedro podría tener caras triangulares. II. V Las rectas no estan contenidas en las caras de un poliedro. III. Sin diagonal sin diagonal F IV. 6(4) = 24 V Este poliedro es denominado cuboctaedro. PROBLEMA 04 La razón entre las longitudes de las aristas de los poliedros conjugados de un octaedro regular, circunscrito e inscrito, es A) 2 B) 5 3 C) 5 2 D) 3 E) 9 4 Clave: D B A E C D F x: longitud de la arista del hexaedro circunscrito. ABCD, AECF y EBFD: cuadrados. x x = EF M y P Q y: longitud de la arista del hexaedro inscrito. x y = ? P y Q, baricentros de DAED y DAFD. DPMQ DEMF: EF PQ = EM PM x y = 3k k k = 3 x La razón entre las longitudes de las aristas de los poliedros conjugados de un octaedro regular, circunscrito e inscrito, esRESOLUCIÓN 04 2k Las caras de un poliedro convexo son regiones triangulares y pentagonales regulares, de modo que en cada vértice concurren dos caras pentagonales y dos caras triangulares. Calcule el número de diagonales del poliedro. A) 300 B) 315 C) 420 D) 360 E) 325 PROBLEMA 05 RESOLUCIÓN 05 Las caras de un poliedro convexo son regiones triangulares y pentagonales regulares, de modo que en cada vértice concurren dos caras pentagonales y dos caras triangulares. Calcule el número de diagonales del poliedro. Nro. de caras triangulares: m Nro. de caras pentagonales: n Nro. total de caras: C = m + n Suma de las medidas de los ángulos en cada vértice del poliedro: 108 +108 + 60 + 60 = 336 Suma de las medidas de los ángulos internos de todas las caras: S = 336V = 360 V − 2 → V = 30 Nro. de aristas que concurren en cada vértice: 4 Nro. total de aristas: A = 4V 2 = 4(30 ) 2 = 60 Teorema de Euler: C + V = A + 2 → C = 32 → m + n = 32 Nro. total de aristas: 2A = 3m + 5n → 3m + 5n = 120 Resolviendo las ecuaciones: m = 20 y n = 12 Nro. de diagonales del poliedro: D = 30 2 − 60 − (12×5 + 0) → D = 315 Clave: B 108 10860 60 PROBLEMA 06 En un hexaedro regular ABCD – EFGH. Si la distancia del vértice B al plano que contiene a los centros de las caras comunes al vértice H es 2 6 u, entonces la distancia (en u) del vértice del hexaedro a una de sus diagonales que no contiene a dicho vértice es A) 1 B) 2 C) 2 D) 2 2 E) 2 3 RESOLUCIÓN 06 A B C D E F G H t a d a B − EDG: tetraedro regular 2 6 = t 6 3 ⟹ t = 6 ABFE: cuadrado t = a 2 ⟹ a = 3 2 T d(C; AG) = CT = d = ? Relaciones métricas en ∆ACG: (a)(a 2) = (a 3)(d) Reemplazando: ∴ d = 2 3 u Clave: E En un hexaedro regular ABCD – EFGH. Si la distancia del vértice B al plano que contiene a los centros de las caras comunes al vértice H es 2 6 u, entonces la distancia (en u) del vértice del hexaedro a una de sus diagonales que no contiene a dicho vértice es PROBLEMA 07 Si las regiones triangulares ABC, BCD, CDE, DEF,…, son las caras de un icosaedro regular, entonces la medida del ángulo determinado por las rectas CF y BE es A) 18 B) 36 C) 72 D) 54 E) 64 RESOLUCIÓN 07 Clave: C Si las regiones triangulares ABC, BCD, CDE, DEF,…, son las caras de un icosaedro regular, entonces la medida del ángulo determinado por las rectas CF y BE es A B C D E F = ? H BHFEC es un pentágono regular B H FE C 36 36 G En el DCGE por teorema = 72 G PROBLEMA 08 En un hexaedro regular ABCD – EFGH, M y N son puntos de las aristas BC y GC respectivamente, tal que 3(MB) = 4(NC) = 12 u. Si BH = 12 3 u, entonces la medida del ángulo determinado por las rectas AM y HN es A) arccos ( 10 10 ) B) arccos ( 10 5 ) C) arccos ( 10 25 ) D) arccos ( 10 15 ) E) arccos ( 6 10 25 ) RESOLUCIÓN 08 Clave: E En un hexaedro regular ABCD – EFGH, M y N son puntos de las aristas BC y GC respectivamente, tal que 3(MB) = 4(NC) = 12 u. Si BH = 12 3 u, entonces la medida del ángulo determinado por las rectas AM y HN es A B C D E F G H M N BH es diagonal del hexaedro regular: BH = 12 3 BC = 12 4 3 K R = ?CK // AM y CR // HN □AMCK y □CNHR son romboides 8 9 12 8 4 3 9 DCKD: triángulo notable de 37/2 CK = 4 10 DCDR: triángulo notable de 37 y 53 CR = 15 DKDR por el teorema de Pitágoras: KR = 97 DCKR por el teorema de cosenos: = arccos( 6 10 25 ) ( 97)2 = (4 10)2 + (15)2 – 2(4 10)(15)cos 12 3 PROBLEMA 09 Un poliedro de 26 diagonales, está formado solo por regiones cuadrangulares. ¿Cuál es el número de caras del poliedro? A) 8 B) 9 C) 10 D) 11 E) 12 RESOLUCIÓN 09 Clave: C Un poliedro de 26 diagonales, está formado solo por regiones cuadrangulares. ¿Cuál es el número de caras del poliedro? C = ? Nro. de diagonales poliedro = V(V − 1) 2 – A – Nro. de diagonales c/cara Nro. de diagonales poliedro = 26 A = C(4) 2 = 2C Nro. de diagonales c/cara = 2C C + V = A + 2 → V = C + 2 26 = (C + 2)(C + 1) 2 - 2C – 2C C2 – 5C – 50 = 0 C = 10 PROBLEMA 10 La arista de un tetraedro regular mide 6 6 u. Calcule la distancia (en u) entre el centro de una cara del tetraedroregular y el centro de su respectivo poliedro conjugado inscrito. A) 3 B) 6 C) 2 D) 2 E) 1 RESOLUCIÓN 10 Clave: A La arista de un tetraedro regular mide 6 6 u. Calcule la distancia (en u) entre el centro de una cara del tetraedro regular y el centro de su respectivo poliedro conjugado inscrito. O1 3x x 8x G1G2 G3 G4 D B C A 6 6 Poliedro G1G2G3G4: conjugado inscrito del tetraedro regular ABCD O1: centro de G1G2G3G4 Se deduce que AH = 2(HG4) 2n n H Piden: O1G4 = 3x AG4 = 6 6 ( 6) 3 = 12 → G4O1 = 3(O1H) 12x = 12 → x = 1 ∴ O1G4 = 3x = 3 PROBLEMA 11 Las caras de un poliedro convexo son regiones triangulares y octagonales regulares, de modo que cada cara triangular es adyacente solamente con las caras octagonales. Calcule el número de diagonales del poliedro. A) 140 B) 160 C) 120 D) 110 E) 156 RESOLUCIÓN 11 número de caras triangulares: m número de caras octagonales: n número total de caras: C = m + n Suma de medidas de las caras en cada vértice del poliedro: 60 + 135 + 135 = 330 Suma de las medidas de los ángulos internos de todas las caras: S = 330V = 360 V−2 → V = 24 número de aristas que concurren en cada vértice: 3 número total de aristas: A = 3V 2 = 36 número total de caras: V + C = A + 2 → C = 14 → m + n = 14 . . . (1) número total de aristas: 2A = 3m + 8n → 3m + 8n = 72 . . . (2) Resolviendo las ecuaciones (1) y (2): m = 8 y n = 6 Cada cara octagonal tiene 20 diagonales y las caras triangulares no tienen diagonales. número de diagonales del poliedro: D = 24 2 − 36 − (6×20 + 0) → D = 120 Clave: C 135 13560 Las caras de un poliedro convexo son regiones triangulares y octagonales regulares, de modo que cada cara triangular es adyacente solamente con las caras octagonales. Calcule el número de diagonales del poliedro. PROBLEMA 12 Si el área total de un octaedro regular es 12 u2, entonces el área (en u2) de la proyección del octaedro sobre un plano que contiene a una de las caras es A) 4 B) 6 C) 3 D) 8 E) 5 RESOLUCIÓN 12 Clave: C Si el área total de un octaedro regular es 12 u2, entonces el área (en u2) de la proyección del octaedro sobre un plano que contiene a una de las caras es G1 G2 G3D B C A ∴ AP = 3 P Q R S T U Área total del octaedro: AT = 2a 2 3 = 12 a a a a a a a a a a a2 3 = 6 … (1) ABCD: tetraedro regular P,Q,R,S,T y U: son puntos de tangencia → P- QRST - U: octaedro regular Δ PQR // Δ ABC : La proyección del octaedro regular sobre el plano STU es G1TG3UG2S S G1 U G3 G2 T a120 a 3 a 3 El área de la proyección es: AP = 3 3 2 ( a 3 )2 AP AP = a2 3 2 … (2) a a a De (2) en (1) PROBLEMA 13 En un hexaedro regular ABCD−EFGH, M, N y P son los puntos medios de las aristas AE, BC y HG respectivamente. Si la distancia del vértice D al plano MNP es 6 u, entonces el área total (en u2) del hexaedro regular es A) 144 B) 164 C) 196 D) 288 E) 312 RESOLUCIÓN 13 A B C D E F G H M N P En un hexaedro regular ABCD−EFGH, M, N y P son los puntos medios de las aristas AE, BC y HG respectivamente. Si la distancia del vértice D al plano MNP es 6 u, entonces el área total (en u2) del hexaedro regular es O es el centro del hexágono regular MRNTPQ ΔDOR: Área total de hexaedro regular: S = ? S = 6(2a)2 = 24a2 S = 288 Clave: D a a a a a a T R Q a a a a a a O DM = DR = DN = DT = DP = DQ = a 5 Distancia de D al plano MNP: DO = 6 RO = OP = a 2 (RD)2 = (RO)2 + (DO)2 (a 5)2 = (a 2)2 + (6)2 a2 = 12 PROBLEMA 14 En un dodecaedro regular, cada arista mide ( 15 − 3) u, entonces la distancia (en u) entre dos vértices opuestos es A) 8 B) 12 C) 6 3 D) 6 E) 12 3 RESOLUCIÓN 14 En un dodecaedro regular, cada arista mide ( 15− 3 ) u, entonces la distancia (en u) entre dos vértices opuestos es a a = 15− 3 x : distancia entre dos vértices opuestos b a b = ( 5 + 1 2 )a Se obtiene interiormente un hexaedro regular de arista b Además la diagonal del hexaedro regular es la distancia entre dos vértices opuestos del dodecaedro regular Entonces: x= b 3 x = 6 Reemplazando: Clave: D = 5 + 1 2 15− 3 = 2 3 x PROBLEMA 15 En un tetraedro regular ABCD, G es baricentro de la cara ABC y se prolonga GB hasta T, tal que GB = BT. La medida del ángulo entre DT y BC es A) 120 B) 60 C) 150 D) 45 E) 90 01 RESOLUCIÓN 15 En un tetraedro regular ABCD, G es baricentro de la cara ABC y se prolonga GB hasta T, tal que GB = BT. La medida del ángulo entre DT y BC es G Clave: D xT A Q m a 2a B C D m m m a a 6 3 a 2 a 2 x : medida del ángulo entre DT y BC . x = ? Se prolonga GC hasta Q tal que GC = CQ = m Por T. de base media TQ // BC y TQ = 2a → mDTQ = x Por T. de Pitágoras ∆DGB : ( a 6 3 )2 + (m)2 = a2 → m = a 3 3 ∆DGT : ( a 6 3 )2 + (2m)2 = (DT)2 → DT = a 2 ∆TDQ : notable ( 45 y 45 ) → x = 45 a a PROBLEMA 16 En un octaedro regular cuya arista mide a, calcular el área de la sección plana determinada por el plano que contiene dos vértices no consecutivos del octaedro regular y el baricentro de una de sus caras. A) a2 3 3 B) a2 3 2 C) a2 2 2 D) a2 E) a2 2 01 RESOLUCIÓN 16 En un octaedro regular cuya arista mide a, calcular el área de la sección plana determinada por el plano que contiene dos vértices no consecutivos del octaedro regular y el baricentro de una de sus caras. B M Clave: C T a a/2 a a 2 a 30 30 a A C G a/2 a/2 a/2 Q a a Pide S : Área de la sección plana determinada □ATCQ : rombo se sabe AC = a 2 En □NBMD : cuadrado BN = MD = TQ = a Luego S = (a)(a 2) 2 → S = a2 2 2 N D a PROBLEMA 17 En un poliedro convexo, la suma del número de caras, el número de vértices y el número de aristas es 28. Si la suma de las medidas de los ángulos de todas las caras es 1800, entonces el número de aristas es A) 10 B) 12 C) 13 D) 14 E) 15 RESOLUCIÓN 17 Clave: C En un poliedro convexo, la suma del número de caras, el número de vértices y el número de aristas es 28. Si la suma de las medidas de los ángulos de todas las caras es 1800, entonces el número de aristas es Sean C : número de caras V : número de vértices A : número de aristas C = ? C + V + A = 28 Sm∠caras = 360(V-2) = 1800 V = 7 Teorema de Euler: C + V = A + 2 C + 7 = A + 2 ⟶ C + A = 21 ⟶ A - C = 5 Resolviendo: A = 13 PROBLEMA 18 En un dodecaedro regular, dos caras son ABCDE y ABPQR. Calcule la medida del ángulo entre las rectas CD y PQ. A) 22,5 B) 30 C) 36 D) 45 E) 60 RESOLUCIÓN 18 Clave: E En un dodecaedro regular, dos caras son ABCDE y ABPQR. Calcule la medida del ángulo entre las rectas CD y PQ. A E D C B P Q R X EB ∥ CD y RB ∥ PQ La medida del ángulo entre CD y PQ es igual a la medida del ángulo entre EB y BR. d d d Las diagonales de los pentágonos regulares son congruentes y miden d. Entonces el triángulo EBR es equilátero. X = 60 PROBLEMA 19 En un hexaedro regular ABCD-EFGH, la distancia de H al plano EBD es k. El área de la región triangular EBD es A) k2 3 2 B) k2 3 C) 3k2 3 2 D) 2k2 3 E) 5k2 3 2 RESOLUCIÓN 19 A CB D F E H G a a a En un hexaedro regular ABCD-EFGH, la distancia de H al plano EBD es k. El área de la región triangular EBD es Se traza por H el plano FHC que es paralelo al plano EBD La distancia k de H al plano EBD es igual a la distancia entre los planos paralelos. M N Se observa que A y G equidistan de los vértices de los triángulos EBD y FCH, luego AG es ⊥ a los planos. Por teorema auxiliar: 1 AM2 = 1 a2 + 1 a2 + 1 a2 AM = a 3 3 Análogamente: NC = a 3 3 La diagonal del hexaedro mide a 3 , luego MN = a 3 3 = k Luego a = k 3 x = (a 2)2 3 / 4 = (k 3 2)2 3 / 4 x = AEBD x = 3k2 3 2 Clave: C / / / / a 2 a 3 3 a 3 3 • • PROBLEMA 20 El área de un icosaedro regular es 20 3 u2. La longitud (en u) del segmento que une dos vértices opuestoses A) 1,4(5+ 5) B) 1,5 (5+ 5) C) 1,8 (5+ 5) D) 2 (5 + 5) E) 2,2 (5 + 5) RESOLUCIÓN 20 El área de un icosaedro regular es 20 3 u2. La longitud (en u) del segmento que une dos vértices opuestos es A B a a a x = AB Por el área del icosaedro: ( a2 3 4 ) 20 = 20 3 a = 2 M AB pasa por el centro, luego m∠AMB = 90 En el pentágono regular MNBPQ: N P Q M Q B a 36/ / MQ = a = l10 = MB ( 5−1) 2 MB = a( 5+1) 2 = 5+ 1 En el⊿AMB por Pitágoras: 22 + ( 5+ 1)2 = x2 =2 x = 2(5+ 5) Clave: D 5+ 1 PROBLEMA 21 Indique el valor de verdad de cada una de las siguientes proposiciones I. Si en un poliedro todos los ángulos poliedros son congruentes, entonces el poliedro es regular. II. Si en un poliedro convexo todas las caras son regiones poligonales regulares congruentes entre sí, entonces el poliedro es regular. III. En cada vértice de un poliedro regular concurren el mismo número de caras y vértices. A) VVV B) VFV C) FVF D) FFV E) VFF En el hexaedro las caras son determinados por triángulos equiláteros congruentes entre si, sin embargo el poliedro no es regular ya que los ángulos poliedros no son congruentes. I. (F) II. (F) III. (V) RESOLUCIÓN 21 Indique el valor de verdad de cada una de las siguientes proposiciones I. Si en un poliedro todos los ángulos poliedros son congruentes, entonces el poliedro es regular. II. Si en un poliedro convexo todas las caras son regiones poligonales regulares congruentes entre sí, entonces el poliedro es regular. III. En cada vértice de un poliedro regular concurren el mismo número de caras y vértices. En el octaedro todos los ángulos triedros son congruentes entre si, sin embargo el poliedro no es regular. Por definición los ángulos poliedros de un poliedro regular son congruentes entre si, luego en cada vértice concurren el mismo número de caras y aristas. Clave: D PROBLEMA 22 En un hexaedro regular, una arista mide . ¿Cuál es la longitud del segmento determinado en una diagonal, por el poliedro regular conjugado inscrito en el hexaedro regular? A) 2 B) 3 C) 5 D) 6 E) 3 Sea x la longitud de RS. Por teorema: Por el teorema de la base media: De la figura: ER es la altura del tetraedro regular ELMP, luego Finalmente, RESOLUCIÓN 22 En un hexaedro regular, una arista mide . ¿Cuál es la longitud del segmento determinado en una diagonal, por el poliedro regular conjugado inscrito en el hexaedro regular? a h 6 3 = h x 2 3 3 3 + = A h B S O R P Q x a C a D H F G a 2 a a a a a a L M N h 3 3 = x 3 3 = a a a LM a= E DG EHC⊥ EC MP ⊥ BD EAC⊥ EC LM ⊥ y LM MP M = EC LMP⊥ Clave: B PROBLEMA 23 En un tetraedro regular D – ABC, la distancia entre AD y BC es 6 m. El área de la superficie total (en m2) del tetraedro es A) 73 3 B) 70 2 C) 72 2 D) 72 3 E) 70 3 RESOLUCIÓN 23 Clave: D d(AD ; BC) = 6 En un tetraedro regular D – ABC, la distancia entre AD y BC es 6 m. El área de la superficie total (en m2) del tetraedro es AST = a 2 3 Se deduce que MN = d(AD ; BC) AST = ? C B D A 6a 3 2 a 3 2 a 2 a 2 M N ΔCMN: MN = a 2 2 a 2 a 2 a 2 2 = 6 → a = 6 2 AST = (6 2) 2 3 AST = 72 3 a PROBLEMA 24 En un octaedro regular cuya arista mide a, se traza un plano paralelo a una de las caras y que pasa por el punto medio de una arista. Calcule el área (en u2) de la región determinada por dicho plano, en el octaedro. A) 3a2 3 B) 3 4 a2 3 C) 3 8 a2 3 D) 3 10 a2 3 E) 3 2 a2 3 RESOLUCIÓN 24 Clave: C V – ABCD – V’: Octaedro regular ΔVDC: t. de la base media En un octaedro regular cuya arista mide a, se traza un plano paralelo a una de las caras y que pasa por el punto medio de una arista. Calcule el área (en u2) de la región determinada por dicho plano, en el octaedro. QR = RS = ST = TU = UP = a 2 SSRQPUT = 6( a 2 2 3 4 ) De la figura: R, S, T , U ,P son puntos medios SRQPUT: Hexágono regularA P Q R S T U a a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 a B C D V V’ PQ = a 2 SSRQPUT = 3 8 a2 3 SRQPUT // Δ AVC
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