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1 Cuadernillo de procedimientos para el aprendizaje CON LA CO LABORACIÓN DE Angel Sandova l L em u s (Versión para fase inicial) 1999 MATEMÁTICAS II 2 MATEMÁTICAS II Cuadernillo de Procedimientos para el Aprendizaje 1998. Secretaría de Educación Pública/ Dirección General del Bachillerato COSTO DE RECUPERACIÓN $ 15.00 3 ÍNDICE Presentación ................................................................................................................................... 5 UNIDAD I. Geometría ....................................................................................................................... 7 1.1. Polígonos.............................................................................................................................................. 8 1.1.1. Clasificación de polígonos.............................................................................................................. 8 1.1.2. Triangulación de polígonos......................................................................................................... 11 1.1.3. Suma de ángulos interiores y exteriores de un polígono...................................................... 13 1.1.4. Cálculo de perímetros y áreas..................................................................................................... 21 1.2. Círculo y circunferencia.................................................................................................................... 31 1.2.1. Elementos de la circunferencia................................................................................................... 31 1.2.2. Ángulos de la circunferencia....................................................................................................... 32 1.2.3. Transformación de medidas angulares..................................................................................... 35 1.2.4. Cálculo del perímetro de la circunferencia y área de un círculo.......................................... 38 1.3. Sólidos.................................................................................................................................................. 51 1.3.1. Prismas............................................................................................................................................. 51 1.3.2. Paralelepípedos............................................................................................................................... 58 1.3.3. Cilindro............................................................................................................................................ 68 1.3.4. Cono.................................................................................................................................................. 70 1.3.5. Esfera................................................................................................................................................ 71 Quiero saber más ..................................................................................................................................... 88 UNIDAD II. Trigonometría...................................................................................................... 89 2.1. Razones trigonométricas....................................................................................................... 90 2.1.1. Funciones trigonométricas: seno, coseno y tangente................................................. 92 2.1.2. Cálculo para ángulos notables: 30°, 45° y 60°............................................................... 94 2.1.3. Razones trigonométricas para triángulos rectángulos.............................................. 98 2.2. Funciones trigonométricas................................................................................................... 107 2.2.1. Funciones directas, inversas y/o recíprocas................................................................. 107 2.2.2. Círculo trigonométrico...................................................................................................... 116 2.2.3. Reducción al primer cuadrante......................................................................................... 117 2.3. Identidades trigonométricas................................................................................................. 144 2.3.1. Funciones trigonométricas de la suma de dos ángulos.............................................. 179 2.3.2. Funciones trigonométricas de la diferencia de dos ángulos...................................... 185 2.4. Triángulos................................................................................................................................. 200 2.4.1. Resolución de triángulos rectángulos............................................................................. 200 2.4.2. Resolución general de triángulos oblicuángulos.................................................................... 206 Quiero saber más........................................................................................................................................ 222 4 5 Las Matemáticas se conciben como una ciencia formal debido a que en su desarrollo histórico ha construido métodos, lenguajes numéricos y procedimientos sistemáticos que posibilitan la representación simbólica de la realidad o sus fenómenos. La Geometría y la Trigonometría se encuentran estrechamente relacionadas con el cálculo de perímetros y áreas, volúmenes y ángulos; también se relacionan con las razones, funciones, identidades y aplicación de leyes en: triángulo, rectángulo, oblicuángulo, círculo, circunferencia y sólidos. El familiarizarte con métodos matemáticos es parte del saber intelectual y científico, ya que constituye una base para el avance de la ciencia y la tecnología; además, te proporciona herramientas para tu propio desarrollo -individual y social- en la vida cotidiana. El conocimiento que te proporciona Matemáticas II, se aplica en actividades como el arte, la cultura, la ciencia y la tecnología, facilitando el trabajo de músicos, dibujantes, artistas, comerciantes, fabricantes de aparatos y máquinas, y carpinteros, entre otros. La asignatura de Matemáticas II, por su particularidad en el método, lenguaje y procedimiento, permite facilitar la representación de la realidad (es decir, podemos visualizar y representar geométricamente, fenómenos, hechos y sucesos), estudiarla, interpretarla y analizarla a través de la construcción de modelos. Para abordar los contenidos que se han propuesto en esta asignatura, es importante que consideres su secuencia lógica, orden y congruencia. Cada una de las actividades que se te señalan tiene una función que debes seguir para lograr tu proceso de aprendizaje. Para ello, se requiere que desarrolles tu habilidad de lectura y de constancia en la resolución de ejercicios y problemas, de tal manera que vincules los conocimientos adquiridos en esta asignatura con la vida cotidiana. Los ejercicios de reflexión y aplicación (solución de problemas) te ayudarán a reafirmar lo aprendido a partir de actividades que te permitan integrar, relacionar, contrastar y generalizar nuevos conocimientos. Al final de cada tema encontrarás conceptos y términos cuyo significado deberás investigar. Te sugerimos que con ellos elabores un glosario y lo consultes para facilitar tu estudio. Cómo elaborar un glosario: - Anota en una tarjeta la palabra, su significado o definición, según el texto donde la localizaste. - Ordena las palabras alfabéticamente. - En caso de ser necesario anota tu interpretación al reverso de la tarjeta. PRESENTACIÓN M A TE M Á TI C A S II Palabra/concepto significado 6Antes de iniciar con la primera unidad es conveniente que contestes el apartado llamado Evaluación Diagnóstica (se encuentra en el cuadernillo de evaluación), con lo cual tendrás una idea de los conocimientos y habilidades con que cuentas para iniciar la siguiente experiencia de aprendizaje. A lo largo de las unidades de aprendizaje que forman la asignatura de matemáticas II, te encontrarás con el apartado Quiero saber más donde se te proporcionarán actividades y ejercicios que requerirán de la aplicación de los conocimientos aprendidos a lo largo de la unidad. Es importante que lleves un registro de tus avances, con la finalidad de identificar los temas donde necesites esforzarte para estudiar con mayor profundidad. Nunca te desanimes, analiza las dificultades que has encontrado y supéralas. Ya sabes que hay más de una manera de resolver los problemas a los que nos enfrentamos. La importancia de esta asignatura radica en que te permite una visualización geométrica de los fenómenos que se presentan en tu entorno, así como su interpretación, por medio de la construcción de modelos matemáticos para su estudio. El estudio de Matemáticas II fomentará tu capacidad de comprensión, análisis y reflexión, mismos que aplicarás en las asignaturas de Física y Química, así como en las Matemáticas subsecuentes a este curso. Para abordar los diferentes temas y subtemas de este cuadernillo el texto base es: Baldor, J.A. Geometría Plana y del Espacio. México, Publicaciones Cultural, 1996. Para ampliar informes y conocimientos, además de tu cuadernillo de procedimientos para el aprendizaje, cuentas con un centro de asesoría en donde encontrarás diversos materiales didácticos (libros, guías - cuadernillos de trabajo y evaluación-, videos y programas de T.V.), mismos que te ayudarán a aclarar, reforzar y ejercitar los temas vistos, así como un asesor para resolver tus dudas. Ubicación de la asignatura La Aritmética y el Álgebra constituyen el fundamento teórico-metodológico para abordar los contenidos de la asignatura en este segundo bloque. Dichos contenidos son la Geometría y la Trigonometría, los cuales nos permitirán la representación y el estudio de fenómenos químicos, biológicos y físicos. Matemáticas II se ubica en el segundo bloque y, junto con Matemáticas I, III y IV, constituye parte de tu formación básica en la modalidad a distancia. Objetivo de la asignatura Aplicar la Geometría y Trigonometría, a través del uso de sus principios, lemas, teoremas y leyes, en la resolución de problemas de la vida cotidiana. 7 ¿QUÉ VOY A APRENDER? GEOMETRÍA UNIDAD IUNIDAD IUNIDAD IUNIDAD IUNIDAD I Objetivo de la Unidad: Resolver problemas de la vida cotidiana, a través de la aplicación de conceptos, postulados y teoremas de polígonos, círculo, circunferencia y sólidos; para determinar perímetros, áreas, superficies y volúmenes. Para lograr el objetivo mencionado, la presente unidad se ha conformado por tres temas: polígonos, círculos y circunferencias, y sólidos. De los polígonos conocerás su definición, clasificación (regulares e irregulares), la suma de sus ángulos (interiores y exteriores), la triangulación, y el cálculo de perímetros y áreas. Con el estudio del círculo y la circunferencia desarrollarás habilidades para: identificar cuáles son los elementos que constituyen la circunferencia, conocer sus ángulos (interiores, exteriores, central, inscrito y semi-inscrito), el arco, la transformación de las medidas angulares, así como obtener áreas y perímetros. En cuanto a los sólidos estudiarás los prismas, paralelepípedos, cilindros, cono y esfera, de los cuales podremos conocer sus volúmenes y superficies respectivamente. 8 1.1. POLÍGONOS 1.1.1. CLASIFICACIÓN DE POLÍGONOS Lee con atención las siguientes fichas temáticas: CLASIFICACIÓN DE POLÍGONOS Concepto y definición Un polígono es una figura geométrica determinada por una polígonal cerrada. Una polígonal es la sucesión de segmentos de recta en los que el origen de un segmento coincide con el final de otro. Las poligonales pueden ser cerradas o abiertas. LÍNEA POLIGONAL POLÍGONO Polígono Concepto Ejemplo Equilátero Es el que tiene todos sus lados iguales. Equiángulo Es aquel que tiene todos sus ángulos iguales Convexo Es el que tiene todos sus ángulos menores de 180° Cóncavo Es aquel que tiene uno o varios ángulos mayores de 180° ¿CÓMO APRENDO? · · · · · · · · · · 9 Los polígonos regulares son los que tienen ángulos y lados iguales, es decir, los que a la vez son equiláteros y equiángulos. Polígono Concepto Ejemplo Regular Los polígonos regulares son: · Triángulo ( 3 lados) · Cuadrilátero ( 4 lados) · Pentágono ( 5 lados) · Hexágono ( 6 lados) · Heptágono ( 7 lados) · Octágono ( 8 lados) · Eneágono ( 9 lados) · Decágono (10 lados) · Endecágono (11 lados) · Dodecágono (12 lados) · Pentedecágono (15 lados) Los demás polígonos no tienen nombre particular; se dice polígono de 23 lados, polígono de 16 lados, etc. Dibuja los polígonos restantes y observa que a medida que aumentan los lados se hace igual a la circunferencia. POLÍGONOS REGULARES: Concepto y definición 10 POLÍGONOS IRREGULARES: Concepto y definición Los polígonos irregulares son los polígonos de lados desiguales o ángulos desiguales; por ejemplo, cualquier triángulo que no sea equilátero o equiángulo. Polígono Concepto Ejemplo Rectángulo Son los que tienen lados iguales (dos a dos) y los cuatro ángulos son rectos. Trapecio rectángulo, isósceles o escaleno. Es la sección inferior de un triángulo rectángulo cortado por una línea paralela a la base. Es la sección inferior de un triángulo isósceles cortado por una línea paralela a la base. Es la sección inferior de un triángulo escaleno cortado por una línea paralela a la base. Trapezoide Es aquel que no tiene ningún lado paralelo. Rombo Es un paralelogramo de lados iguales y ángulos opuestos iguales (dos a dos). Romboide Es un paralelogramo de lados consecutivos desiguales y ángulos iguales (dos a dos). Lee las páginas 73-75 del texto de Baldor, elabora un cuadro donde clasifiques los diferentes polígonos. Posteriormente, compáralo con la ficha temática. 11 1.1.2. Triángulación de polígonos Antes de ver la suma de ángulos interiores y exteriores, lee las páginas 75, 77 y 82 del libro de Baldor y conteste lo siguiente: 1. Se le llama �Diagonal� al: 2. De acuerdo al concepto anterior, traza las �diagonales� correspondiente a cada figura de los polígonos. Son diagonales 3. Es muy importante que analices y concluyas que el número de �diagonales� que pueden trazarse desde un vértice es igual a: Si tienes duda al respecto lee el teorema 26 de la página 77 de Baldor, Op. cit. D C A B FIGURA 1 D C A B FIGURA 2 B D F C E A FIGURA 5 D E C A B FIGURA 4 D C A B FIGURA 3 Referencia N° de lados del polígono N° de Diagonales que se forman desde un vértice d=n-3 Polígono N° de triángulos que se forman D=n-2 Fig. (1) Fig. (2) Fig. (3) 4 d4=4-3=1 Fig. (4) 5 d5=5-3=2 Fig. (5) 6 d6=6-3=3 AC y BD 12 Ahora vas a completar en la siguiente tabla, la última columna al calcular el número de trián- gulos obtenidos en cada polígono al trazar los �Diagonales� desde un vértice. Así el número de triángulos que se forman de acuerdo al polígono es �n-2�. (El alumno debió escribir 2, 3 y 4 triángulos). 4. Para calcular el número total de �Diagonales� se debe considerar si: 5. Y la fórmula es: 6. Completa la tabla: Ejemplo N° de lados n Total de diagonales D= ( ) 2 3nn - N°total de diagonales en el polígono 4 ( ) ( ) 2 2 4 2 14 2 344 D4 === - = 1 2 13 1.1.3. Suma de ángulos interiores y exteriores de un polígono Lee la siguiente ficha temática y analiza cómo se resolvieron los polígonos regulares. Para realizar la suma de los ángulos, tanto interiores como exteriores, es importante considerar: a) el número de lados y b) el número de triángulos que se forman del polígono al trazar las diagonales. Ejemplos: FORMULARIO SUMA DE ÁNGULOS Interiores Si = 2 R (n - 2) Si= suma de los ángulos interiores de un polígono Se= suma de los ángulos exteriores de un polígono i=ángulo interior e= ángulo exterior R= ángulo recto de 90° n= No. de lados del polígono n-2= No. de triángulos que se forman Exteriores Se = 4 R VALOR DEL ÁNGULO Interiores i = n 2) - (nR 2 Exteriores e= n R 4 Polígono: TRIÁNGULO No. de lados = 3 No. de triángulos que se forman: 3 � 2 = 1 SUMA DE LOS ÁNGULOS Interiores 2 (90°) (3 - 2) = 180° (1) = 180° Exteriores 4 (90°) = 360° 1 2 3 14 No. de lados = 5 No. de triángulos que se forman: 5 - 2 = 3 1 3 4 2 5 Polígono: PENTÁGONO VALOR DEL ÁNGULO Interiores 0 0 60 3 180 = Comprobación:(60°)(3)=180° Exteriores °= ° 120 3 360 Comprobación: (120°)(3)= 360° Polígono: CUADRILÁTERO No. de lados = 4 No. de triángulos que se forman: 4 - 2 = 2 SUMA DE LOS ÁNGULOS Interiores 2 (90°) (4 - 2) = 180° (2) = 360° Exteriores 4 (90°) = 360° VALOR DEL ÁNGULO Interiores 0 0 90 4 360 = Comprobación (4) (90°) = 360° Exteriores 0 0 90 4 360 = Comprobación (4) (90)=360° 90° 90° 90° 90° 60° 60° 60° 120° 120° 60° 60° 60° 120° 120° 60° 60° 60° 2 1 3 4 90° 90° 90° 90° 15 SUMA DE LOS ÁNGULOS Interiores 2 (90°) (5 - 2) = 180° (3) = 540° Exteriores 4 (90°) = 360° VALOR DEL ÁNGULO Interiores 0 0 108 5 540 = Comprobación (5) (108°) = 540° Exteriores 0 0 72 5 360 = Comprobación (5) (72°)=360° 10 8° 10 8° 10 8° 10 8°10 8° 7 2 ° 7 2 ° 7 2 ° 7 2 ° 7 2 ° Una vez observadas las fichas temáticas, resuelve los siguientes ejercicios No. de lados = No. de triángulos que se forman: SUMA DE LOS ÁNGULOS Interiores Exteriores VALOR DEL ÁNGULO Interiores Comprobación Exteriores Comprobación Polígono: HEXÁGONO 16 No. de lados = No. de triángulos que se forman: SUMA DE LOS ÁNGULOS Interiores Exteriores VALOR DEL ÁNGULO Interiores Comprobación Exteriores Comprobación Polígono: HEPTÁGONO Con el conocimiento adquirido anteriormente, elabora un resumen para calcular el n° de lados del polígono y el n° de triángulos que se forman, así como el valor del ángulo interior y exterior, y la suma de cada uno de éstos. Observa con atención los siguientes ejemplos. N o. d e la do s POLÍGONO n n-2 SUMA DE LOS ÁNGULOS INTERIORES Si =2R(n-2) VALOR DEL ÁNGULO SUMADE LOS ÁNGULOS EXTERIORES Se = 4R Triángulo 3 3-2=1 2(90)(3-2)=180(1) 180° 3 180° =60° 3 )90(4 ° =120° 4(90)=360° comprobación (120°)(3)=360° Cuadrilátero 4 4-2=2 2(90)(4-2)=180(2) 360° 4 360° =90° 4 )90(4 ° =90° 4(90)=360° comprobación (90°)(4)=360° Pentágono 5 5-2=3 2(90)(5-2)=180(3) 540° 5 540° =108° 5 )90(4 ° = 72° 4(90)=360° comprobación (72°)(5)=360° i= n )2n(R2 - e= n R4 N o. d e tr iá ng ul os q ue lo fo rm an 17 Con base en esto, completa el siguiente cuadro resumen: N o. d e la do s POLÍGONO n n-2 SUMA DE LOS ÁNGULOS INTERIORES Si =2R(n-2) VALOR DEL ÁNGULO SUMADE LOS ÁNGULOS EXTERIORES Se = 4R Hexágono Heptágono Octágono Eneágono Decágono N o. d e tr iá ng ul os q ue lo fo rm an i= n )2n(R2 - e= n R4 18 Lee del libro de Baldor, Op. cit., las páginas 81-82 y responde lo que se te pide. 1. ¿Qué es un cuadrilátero? 2. Señala sus características. a) Lados consecutivos. b) Lados opuestos c) Vértices y ángulos opuestos d) Suma de ángulos interiores e) Diagonales desde un vértice f) N° total de diagonales Lee del libro de Baldor, las páginas 82 - 87 y realiza las siguientes actividades: 1. ¿Qué criterio se utiliza para clasificar un cuadrilátero? Explica brevemente. 19 2. Dibuja un paralelogramo, trapecio, trapezoide, rectángulo, cuadrado, romboide y rombo. Después indica sus características y elementos. 3. ¿Qué criterio se utiliza para indicar las propiedades particulares de los paralelogramos? Explica brevemente. 20 4. Dibuja los paralelogramos y comenta las propiedades de cada uno. 5. Resuelve los ejercicios 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 y 15 de la página 88 del libro de Baldor. Compara tus resultados con los del libro. En caso de duda acude con tu asesor. 21 1.1.4. Cálculo de perímetros y áreas Concepto y definición Perímetro: Área: Es la medida del contorno de una figura geométrica. Se representa con la letra P. Es la medida de una superficie. Se representa con la letra A. Ejemplos: Si ABC es un triángulo rectángulo, ¿cómo se calcula el perímetro y el área? P = a + b + c 2 h))(B( =A P = 3 + 4 + 5 = 12 cm 6 2 12 2 )4)(3( A === A = 6 cm2 Calcular el área de un triángulo cuya base mide 8 cm y la altura 6 cm. ( )( ) 2 hB A = 24 2 48 2 )6)(8( A === A = 24cm2 P E R ÍM E T R O P = a + b + c Á R E A ( )( ) 2 hB A = P olíg on o : T R IÁ N G U L O C 4 cm 5 cm B A 3 cm C 6 cm 8 cm A A P a c b a c b h B h B 22 Cuando los triángulos no son rectángulos y se conocen las medidas de los tres lados, sus áreas se calculan con la fórmula de Herón. Ejemplos: Retomando el ejemplo anterior del triángulo rectángulo, observa cómo se calcula el área aplicando la fórmula de Herón. Compara los resultados. Semiperímetro = 6 2 12 2 543 S == ++ = )36)(46)(56(6A ---= 636)3)(2)(1(6A === A = 6 cm ² Calcular el área de un triángulo cuyos lados miden 9 cm, 7 cm y 5 cm, aplicando la fórmula de Herón. Semiperímetro = 5.10 2 21 2 975 S == ++ = )55.10)(75.10)(95.10(5.10A ---= 1875.303)5.5)(5.3)(5.1(5.10A == A =17.41 cm ² C B A D h b a 4cm 3cm 5cm C B A 5cm 9cm 7cm C B A El área de un triángulo en término de sus lados a, b y c está dada por la fórmula de Herón: )c-S)(b-S)(a-S(SA = Donde S es igual al semiperímetrodel triángulo: 2 cba S ++ = 23 CÁLCULO DE PERÍMETRO Y ÁREA Ejemplo: Si se sabe que el área de ABCD es de 49 cm2, calcular: a) el valor de x b) el área sombreada de cada figura geométrica c) el área total sombreada d) el perímetro de la figura geométrica ABCD Solución Datos AB = 2+x+2 = 4+x BC = 2+x+2 = 4+x Área total = ABCD = 49 cm2 a) Como puedes observar, la figura geométrica es un cuadrado y conocemos que: A=a2=(a)(a), por lo cual sustituimos los valores de cada lado en la ecuación. A= (a)(a) 49= (4+x) (4+x) 49= 16+4x+4x+x² 49= 16+8x+ x² Se trata de una ecuación de 2do. Grado* y para resolverla igualamos a cero y aplicamos la fórmula General. x² +8x+16-49=0 x² +8x-33=0 )a(2 ac4bb x 2 - - ± = * Recuerda que en el bloque 1estudiaste el tema de ecuaciones a=1 b=8 c=-33 3 2 6 2 148 x 2 148 2 1968 2 132648 )1(2 )33)(1(4)8()8( x 2 == +- = ± = ± = +± = ± = - --- - - x= 3 2 C L K B M N D O P A H E G F E I J 2 x 2 x 2 24 X 2 b) El área sombreada de la figura geométrica ABCD es igual al: rectángulo EFIJ = FGLK = HGMN = EHOP A=(2)(x) sustituyendo el valor de x obtenido anteriormente: A=(2)(3)=6 cm² EFIJ=FGLK=HGMN=EHOP=6 cm² c) El área sombreada total es: A TOTAL=(4 figuras geométricas) (A rectángulo) AT=(4)(6)=24 cm² d) El perímetro del cuadrado ABCD es: P=4(2+x+2) sustituyendo el valor de x=3 en la expresión anterior: P=4(2+3+2)=4(7)=28 cm P= 28 cm Comprobación: El área del cuadrado ABCD mide 49 cm² (dato original): A= (2+x+2) (2+x+2) sustituyendo el valor de x=3: A= (2+3+2) (2+3+2) = (7)(7)=49 A= 49 cm² 25 Polígono: CUADRADO P = a + a + a + a A = (lado)(lado)=(a)(a) = a2 Ejemplo: Calcular el perímetro y el área de un cuadrado cuyo lado mide 2 cm. P = a + a + a + a A = (a) (a) P = 2 + 2 + 2 + 2 = 8 cm A = (2)(2) = 4 cm2 P = 8 cm A = 4 cm2 a a a a 2 cm 2 cm 2 cm 2 cm Polígono: RECTÁNGULO P = 2a + 2b A = (largo) (ancho) A = (a)(b) Ejemplo: Calcular el perímetro y el área del rectángulo, si el largo mide 8 cm y el ancho 5 cm. P = 2(8) + 2(5) = 16 + 10 = 26 cm A = (8)(5) = 40 cm2 P = 26 cm A = 40 cm2 a b 5 cm 8 cm Polígono: PENTÁGONO REGULAR P = suma de las medidas de sus lados li P = n · li )(a (P) 2 1 =A a = apotema P = perímetro å n 1 =i = P a li E A D C B 26 Polígono: ROMBO li = (4) (li) ( )( ) 2 dD = A donde: D = diagonal mayor d = diagonal menor Ejemplo: Calcular el perímetro y el área del rombo cuyos lados miden 2 cm, su diagonal mayor 3.5 cm y la menor 1.7 cm. P = 4(2) = 8 cm P = 8 cm ( )( ) 2.975 = 2 7.13.5 = A A = 2.975 cm2 = 2.9 cm2 å 4 1 = i = P d D li Ejemplo: Calcular el perímetro y el área de un pentágono regular cuyo lado mide 2.3 cm y su apotema 1.5 cm. P = n · li P = 5(2.3) = 11.5 cm P = 11.5 cm ( )( )ap 2 1 = A A = 2 1 (11.5) (1.5) = 8.625 cm2 A = 8.6 cm2 a L=2.3 E A D C B 3.5 1.7 2i =l 27 Polígono: TRAPECIO li (lados) h 2 bB A ÷ ø ö ç è æ + = en donde: B = base mayor b = base menor h = altura Ejemplo: Calcular el perímetro y el área del trapecio cuya base mayor mide 4 cm y la menor 1.5 cm, la altura es de 2 cm y el último lado mide 3.3 cm. P = 4 + 1.5 + 2 + 3.3 P = 10.8 cm ( ) 5.52 2 5.5 )2( 2 1.5+4 = A =÷ ø ö ç è æ=÷ ø ö ç è æ A = 5.5 cm 2 å 4 1 = i = P B h b 1.5 3.3 4 2 Polígono: IRREGULAR Para el cálculo del área de polígonos irregulares se aplica el método de triangulación y se calcula el área de cada triángulo. La suma de las áreas de todos los triángulos es el área del polígono irregular. Calcular el área del polígono irregular, tomando como base la figura de la izquierda. 3 5 2 3.16 II III IV 28 Ejem plo: ¿Cuál es el área de un rectángulo cuya diagonal m ide 9 cm y su altura 2 cm? Solución X = ? Datos Diagonal = 9 Altura = 2 Ancho = ? Determinar el N° de triángulos. Triángulo I II III IV N° triángulos = n � 2 N° triángulos = 6 � 2 N° triángulos = 4 Cálculo de área 2cm1 2 2 2 1x2 = A == 2cm3 2 6 2 3x2 = A == 2cm5 2 10 2 5x2 = A == 2cm5.4 2 9 2 3x3 = A == Suma total de las áreas = 1 + 3 + 5 + 4.5 = 13.5 cm2 Área total = 13.5 cm2 9 cm 2 29 Aplicando el Teorema de Pitágoras (visto en Matemáticas I): 77.877x 77x 481x 29x 92x 2 2 222 222 == = -= = =+ - Aplicando la fórmula del área de un rectángulo: A=(a)(h)=(x)(2) Sustituyendo el valor de �x�: A=(8.77)(2)=17.54 Ejercicio tomado de Geometría y trigonometría de Baldor, pp. 228-229. Resultado A=17.54 cm2 Realiza los siguientes ejercicios. Al finalizar verifica tus respuestas. 1. Calcular el perímetro y el área de un triángulo rectángulo cuyos catetos son 6 y 8 cm. 2. Calcular el área de un triángulo cuya base mide 12 cm y la altura 7 cm. 3. Calcular el perímetro y el área de un rectángulo donde el largo mide 12 cm y el ancho 7 cm. 4. Calcular el perímetro y el área de un hexágono regular, cuyo lado mide 3 cm y su apotema 1.5 cm. 5. Calcular el perímetro y el área del rombo donde la diagonal mayor mide 9 cm, la menor 6 cm y los lados 5.5. cm. 6. Calcular el perímetro y el área de un trapecio donde la base mayor mide 2 veces más que la base menor que mide 3 cm, la altura es de 4 cm, y el último lado 5 cm. 30 4 4 2 4 6 2 4 2 Respuestas: 1. P = 24 cm A = 24 cm2 2. A = 42 cm2 3. P = 38 cm A = 84 cm2 4. P = 18 cm A = 13.5 cm2 5. P = 22 cm A = 27 cm2 6. P = 18 cm A= 18 cm2 7. Atotal = 6 + 16 + 12 + 2 + 4 Atotal = 40 cm2 Para concluir con este tema, realiza las siguientes actividades. 1. Resuelve los ejercicios: 1, 3, 5, 7, 8, 9, 12 de las páginas 228-229, y 15, 17 y 19 que aparecen en las páginas 230 y 231 del libro de Baldor. Recuerda que para obtener la incógnita (x) requieres del Teorema de Pitágoras en los ejercicios 5, 8 y 9. 2. Lee las páginas 203-215 y 218-220 del mismo libro y señala los diferentes polígonos regulares e irregulares; al lado de cada figura,escribe la fórmula para calcular su área. 7. Calcular el área del polígono irregular de las siguientes dimensiones 31 1.2. CÍRCULO Y CIRCUNFERENCIA Concepto de circunferencia y círculo La circunferencia: Se refiere a una curva cerrada y plana donde todos sus puntos equidistan de otro punto interior llamado centro (se representa con la letra O mayúscula). El círculo: Se refiere a todos los puntos de una circunferencia así como a los interiores de la misma; es decir, es la superficie plana limitada por la circunferencia. 1.2.1. Elementos de la circunferencia Radio: Es el segmento que va del centro a un punto de la circunferencia (se representa con la letra r). Diámetro: Es el segmento de recta que pasa por el centro del círculo y une dos puntos (A y B). El diámetro es la mayor cuerda posible trazada en una circunferencia. Cuerda: Es el segmento de recta cuyos extremos (A y B) son puntos de la circunferencia [ l ]. Arco: Es el segmento de curva marcado por dos puntos A y B de la circunferencia [Ç]. Secante: Es la recta AB que corta en dos puntos a la circunferencia por cualesquiera de sus puntos. Tangente: Es la recta AB que toca a la circunferencia en un solo punto (C). .O .O r O B A O B A .O B A . O B A . O B A . O C 32 1.2.2. Ángulos en la circunferencia Ángulo Central: Es aquel que tiene su vértice en el centro de la circunferencia y sus lados son radios. ángulo central = 0= AOB=ÇAB Ángulo inscrito: Es aquel que tiene su vértice en la circunferencia y sus lados son dos secantes. ángulo inscrito = ABC= 2 ACÇ Ángulo semi-inscrito: Es aquel que tiene su vértice en la circunferencia, donde uno de sus lados es una tangente y el otro una secante. ángulo semi-inscrito = BAC = 2 ADÇ Ángulo ex-inscrito: Es aquel ángulo adyacente a un ángulo inscrito. CBD es el ángulo ex-inscrito Ángulo adyacente: Es aquel que tiene el mismo vértice con otro ángulo y un lado común que los separa. Ángulo interior: Es aquel cuyo vértice es un punto interior de la circunferencia y sus lados son dos secantes. ángulo interior = B= 2 DCAD Ç+Ç ABD, DBC, CBE, ABE son ángulos interiores Ángulo exterior: Es aquel cuyo vértice es un punto exterior de la circunferencia. ángulo exterior = ABC = 2 DEAC Ç-Ç A . O B D C . O A B C D . O A B C D E . O A C B A B C B A E D . O 33 Figura Datos Fórmula Sustitición y resultado Si: Ç 0100AB = encontrar: AOB=? ángulo central 0= AOB=ÇAB Como AOB= ÇAB AOB=100° Respuesta AOB =100° Si: ÇAC=150° encontrar: ABC = ? ángulo inscrito ABC= 2 ACÇ ABC= °= ° 75 2 150 Respuesta ABC=75° Si: ÇBC=220° encontrar: ABC = ? ángulo semi-inscrito ABC= 2 BCÇ ABC= °= ° 110 2 220 Respuesta ABC=110° Si: ÇBD=20° y ÇAE=80° encontrar: BCD = ? ángulo exterior BCD = 2 BDAE Ç-Ç BCD= 0 OOO 30 2 60 2 2080 == - Respuesta BCD=30° Si: ÇDC=60° y ÇAE=130° encontrar: DBC = ? ángulo interior DBC= 2 DCAE Ç+Ç DBC= °= ° = °+° 95 2 190 2 60130 Respuesta DBC=95° Si: AOC=70° encontrar: ABC = ? ángulo central AOC= ÇAC ángulo inscrito ABC= 2 ACÇ Como: AOC= ÇAC ÇAC=70° y ABC= 0 0 35 2 70 2 AC == Ç Respuesta ABC=35° B o. A C O 0. C A B Ejemplos: Observa cómo se realizaron los cálculos para los ángulos y arcos de la circunferencia. 0 A 100° B B D C A E D A B C E O . A C B .O 34 Figura Datos Fórmula Sustitución y resultado Si: BOC=40° encontrar: BAC=? Respuesta BAC=20° Si: ABC=80° ÇDC=35° encontrar: ÇAD=? Respuesta ÇAD=125° Si: EC es paralela a FB ÇBD=30° ÇAF=100° encontrar: BCD=? ÇAE=? Respuesta BCD=50° ÇAE=130° Si: ABD=30° ÇBE=70° encontrar: ACD=? Respuesta ACD=65° Resuelve los ejercicios del 1 al 8 de las páginas 158 y 159 del libro de Baldor. En caso de dudas acude con tu asesor. A B C D Completa la siguiente tabla: A B C O A B C D A B C D E F A B C D E · Figura Datos Fórmula Sustitución y resultado Si AB es una cuerda paralela a CD y BAC =35° encontrar: ÇBC=? ÇAD=? ángulo inscrito BAC= 2 BCÇ y ACD= 2 ADÇ BAC= ACD por ser alternos internos (concepto visto en el bloque 1). Como: BAC = 35° ACD=35° A.I. BAC= 2 BCÇ sustituyendo el valor del ángulo de 35° y despejando el arco de BC. 2( BAC)= ÇBC ÇBC=2(35° )=70° ÇBC=70° ÇAD=2(<ACD) ÇAD=2(35)=70° ÇAD=70° 35 MEDIDAS ANGULARES La letra griega pp (pi) representa la relación que existe entre el diámetro de una circunferencia y su longitud; pp se define como la razón de L a D. D L p pp (pi): Es un número irracional por lo que no se puede expresar como cociente de dos números enteros. Su valor es 3.1416 aproximadamente. UNIDAD DE MEDIDA Grado Radián La unidad de medida angular para la circunferencia es el grado [°], con lo cual se considera a la circunferencia dividida en 360°. Otra unidad de medida angular es el radián. Un radián es un ángulo cuya longitud de arco es igual al radio; se representa como: 1 rad. 1 revolución 1° 1� 1° = 360° = 60� = 60�� = 60 x 60 =3600�� El ángulo formado por AOB representa un radián. 1 rad = p2 3600 = 570 17� 44.3� A B r O . p=180° 2p=360° 1.2.3. Transformación de medidas angulares Para desarrollar una transformación con las medidas angulares, consideremos el siguiente razonamiento sobre la circunferencia. De grados a radianes De radianes a grados 1p radián = 180° 1p radián = 180° 1p radián = 1° (180) 1 radián = p 0180 \ 1°= 180 1p radián 0° 36 II.- Convertir de grados a radianes 1) 300 = ? radián Para convertir a radianes la medida de un arco se multiplica por: 0180 p 300 ÷ ø ö ç è æ 0180 p para simplificar las operaciones se saca la décima: rad 18 3 p se saca tercera: rad 6 1 p Respuesta: rad 6 = rad 6 1 300 p p= 2) 600 = ? radián 600 = 600 rad 3 1 18 6 1800 pp p ==÷ ø ö ç è æRespuesta: rad 3 = rad 3 1 600 p p= 3) 900 = ? radián 900 = 900 rad 2 1 18 9 1800 pp p ==÷ ø ö ç è æ Respuesta: rad 2 = rad 2 1 900 p p= Ejemplos: 37 IIII. Convertir de radianes a grados 1) grados ?rad 6 = p La conversión a grados de la medida de un arco se realiza multiplicando el valor inverso: p 0180 0 00 30 6 180180 6 ==÷÷ ø ö çç è æ p p Respuesta: 030rad 6 = p 2) grados ?rad 3 = p 0 00 60 3 180180 3 rad 3 ==÷÷ ø ö çç è æ = p pp Respuesta: 060rad 3 = p 3) grados ?rad 2 = p 0 00 90 2 180180 2 rad 2 ==÷÷ ø ö çç è æ = p pp Respuesta: 090rad 2 = p 38 1.2.4. Cálculo del perímetro de la circunferencia y área de un círculo El perímetro es el contorno que limita una circunferencia o la longitud de la circunferencia; es decir, el doble de p multiplicado por el radio. Su fórmula es: L=pD = p(2r)= 2pr Donde: L= longitud de la circunferencia D= diámetro p= 3.1416 r= radio El área de un círculo es igual al producto de p por el cuadrado de su radio. Su fórmula es: A=p r² Donde: A= área del círculo p= 3.1416 r= radio Ejemplos: 1) Calcular el perímetro de una circunferencia cuyo radio mide 6 cm. L=? Datos Fórmula Sustitución Resultado r= 6 cm P=L=2pr L=2(3.1416)(6) L=37.70 cm p= 3.1416 L=37.6992 P=? 2) Una circunferencia tiene como diámetro 22 cm, ¿cuál será su perímetro? Datos Fórmula Sustitución Resultado D= 22 cm P=L=2pr r= 2 D = 2 22 =11 L=69.12 cm p= 3.1416 D=2r L=2(3.1416)(11) P=? r= 2 D L=69.1152 D=22 R=6 39 ÁREA DE LA CORONA CIRCULAR La corona circular es el área limitada por dos circunferencias concéntricas; es decir, cuando dos circunferencias tienen un mismo centro. Se representa como Acc. El área de la corona circular se obtiene restando el área del círculo mayor, al área del círculo menor: Acc = A1 - A2 Acc = pr1² - pr2² =p (r1² - r2² ) r2 r1 3) Si el perímetro de una circunferencia es igual a 120 cm, ¿cuánto mide su radio? Datos Fórmula Sustitución Resultado L=P=120 cm L=2pr r= )1416.3(2 120 r=19.10cm p= 3.1416 Despejando �r� r= 2832.6 120 r=? r= ð2 L r=19.098 4) Determinar el área de un círculo cuyo radio mide 8 cm. Datos Fórmula Sustitución Resultado r= 8cm A=pr² A=(3.1416)(8) ² A=201.06cm² p =3.1416 A=201.0624 A=? 5) Calcular el radio de un círculo cuya área mide 90 cm2. Datos Fórmula Sustitución Resultado A=90 cm² A=p r² p A r = r=5.35cm p=3.1416 despejando �r� r=? r² = p A 6478.28 1416.3 90 r == p A r = r= 5.352366 r R=8 A=90cm2 40 ÁREA DE UN SECTOR CIRCULAR El área de un sector circular es igual a la mitad del producto de la longitud del arco por el radio. Se representa como Asc. ° ° = = 360 )n)((r A 2 (L)(r) A 2 sc sc p Donde: n° = ángulos en grados 360° = son las partes en que se divide el círculo •r n° L Ejemplos: 1) Calcular el área de la corona circular donde el radio mayor mide 8 cm y el menor 5 cm. Datos Fórmula Sustitución r1=8cm Acc= p( r1² - r2² ) Acc=(3.1416)[82-52] r2=5cm Acc=(3.1416)[64-25] p= 3.1416 Acc=(3.1416)[39] Acc=? Resultado Acc=122.52cm2 2) Calcular el área de la corona circular (Acc) de la moneda de $5.00 que actualmente circula en México. El Acc es la franja con símbolos prehispánicos. Datos Fórmula Sustitución d1=2.5 cm Acc= p( r1² - r2² ) Acc=(3.1416)[(1.25)2-(0.9)2] \r1=1.25 cm Acc=(3.1416)[1.5625-0.81] d2 = 1.8 cm Acc=(3.1416)(0.7525) \ r2=0.9 cm Acc=2.364054 Acc=? Resultado Acc=2.36cm r1=8 r2=5 41 • 60° r=50 0 B L A Ejemplos: 1) Determinar el área de un sector circular cuyo radio mide 12 cm y la longitud de arco es de 8 cm. Datos Fórmula Sustitución r=12 cm 2 (L)(r) Asc = Asc = 2 )12(8 L=8 cm Asc = 48 Asc=? 2) Si el radio de una circunferencia es de 50 cm, calcular el área del sector circular que define un ángulo central de 60°. Datos Fórmula Sustitución r=50 cm 2 (L)(r) A sc = AOB=60° 360° es 2pr L = 52.36 60° es L(?) después se sustituye .para obtener el área: donde se obtiene: L= 0 0 360 )2)(60( rp A= 2 )50)(36.52( 2 )r)(L( = Resultado Asc = 1,309 cm2 Resultado Asc = 48 cm2 • r=12 L=8 0 Como se conoce �L� se realiza el siguiente razonamiento: Primero se calcula la longitud del arco: ° ° = 360 )(50)])[2(3.1416(60 L 2p r 360° 42 3) Si el área de un sector circular mide 150 cm² y su radio 30 cm. ¿Cuál es la longitud del arco y el ángulo central que se forma? Datos Fórmula Sustitución Asc=150cm² 2 )r)(L( A sc = L= 30 )150(2 r=30cm despejando �L� L= 10 L= ? L= r A2 sc AOB=? 360° es 2pr AOB= )30)(1416.3(2 )10)(360( O X° (?) es L AOB= 496.188 3600 Donde se obtiene �x�: AOB=19.0985 X°= AOB= ( )( ) r2 L360 p ° Resultados L = 10cm. AoB = 19.09° AoB = 19°5� 4) Calcular el área de un sector circular de 75° cuyo radio mide 4 cm. Datos Fórmula Sustitución AOB=75° ° ° 360 nr 2 p ( )( ) ( ) ° ° 360 7541416.3 2 r=4cm °360 92.3769 Asc=? Asc=10.472 Resultado Asc=10.47cm2 2pr 360° • 0 75° A r=4 B Para encontrar el ángulo se sustituye el valor de L= 10 en la expresión: Para calcular el ángulo partimos del razonamiento: • A=150 0 r=30 B A L Resuelve los ejercicios 7 - 10 de la página 200 de Baldor. En caso de dudas acude con tu asesor. 43 A • B 0 130° Área del segmento circular El área del segmento circular se obtiene restando al área del sector circular, el área del triángulo incluido en el mismo. Se representa como Aseg. Aseg= Asc-área triángulo Aseg = 2 bh 360 nr 0 02 - p Aseg = 2 bh 2 )r)(L( - Donde: L= longitud del arco AB r= radio Ejemplos: 1) Calcular el área de un segmento circular de 130° que pertenece a un círculo de 4 cm de radio, cuya cuerda mide 7 cm y la altura del triángulo correspondiente es de 2.5 cm. Datos Fórmula Sustitución Aseg =? Aseg = 2 bh 360 nr 0 02 - p Aseg = 2 )5.2)(7( 360 )130()4)(1416.3( 0 02 - AOB=130° Aseg = 2 5.17 360 528.6534 O - = 18.1514-8.75 r=4cm Aseg= 9.4014 b=7cm h=2.5cm 2) Determinar el área de un segmento circular definido en una circunferencia donde el radio mide 9 cm, la longitud de arco 16 cm y la cuerda es igual al radio. Datos Fórmula Sustitución Aseg =? Aseg = 2 )h)(b( 2 )r)(L( - Por el teorema de Pitágoras: r=9 cm Teorema de Pitágoras: L=16 cm a² +b² =c² (4.5)² +h² =(9)² b=9 cm h² =(9)² -(4.5)² 25.2081h -= 75.60h = h=7.7942 0 A B • rr Resultado Aseg=9.40cm2 •9 9 9 A B L •9 9 9 A B L 44 Ejemplos: 1) Dado un triángulo equilátero inscrito en una circunferencia cuya altura es de 12 cm, calcular el radio, el apotema y el lado. Datos Fórmulas Sustitución Resultado h=12 cm r= h 3 2 r= ( ) 8 3 24 12 3 2 == r=8 cm r=? a= h 3 1 a= 4)12( 3 1 = a=4 cm a=? l3=r 3 l3=8 3 =8(1.73) l3=13.86 cm l3=? l3=13.8564 Aseg= 2 )79.7)(9( 2 )9)(16( - Aseg= 2 11.70 2 144 - Aseg=72-35.05 Aseg= 36.95 Resultado Aseg= 36.95 9 9 9 h 9 4.5 h Relación que existe entre: el lado, el apotema y el radio de polígonos regulares de 3, 4 y 6 lados. Posteriormente este conocimiento será útil al estudiar el tema de prismas y pirámides. TRIÁNGULO EQUILÁTERO Esta relaciónse forma al trazar el apotema �a� y el radio �r� cuyos extremos son puntos de uno de los lados del polígono �l �. l3=r 3 radio: h 3 2 apotema: a = h 3 1 ó r 2 1 altura: h =a+r •0 l3 l6 r A D C B r a 45 2) Si en una circunferencia se encuentra inscrito un triángulo equilátero, ¿cómo se determina el lado, el apotema y la altura sabiendo que el radio es igual a 16 cm? Datos Fórmulas Sustitución Resultado r=16 cm l3=r 3 )73.1(163)16(3 ==l l3=27.68 cm l3=? a= r 2 1 l3=27.68 a=8 cm a=? r= h 3 2 a= 8)16( 2 1 = h=24 cm h=? despejando �h�: h= 24)16( 2 3 = h= r 2 3 CUADRADO Lado del cuadrado: l4 = 2r Apotema: 2r 2 1 2 1 a 4 == l EJEMPLOS: 1) Dado un cuadrado inscrito en una circunferencia cuyo radio es igual a 9 cm, determinar el lado y el apotema. Datos Fórmula Sustitución Resultados r=9 cm l4= 2r l4=(9)( 2 ) l4=12.73 cm l4=? a= 2r 2 1 l4=(9)(1.4142) a=6.36 cm a=? l4=12.7278 a= )2)(9( 2 1 a= )7278.12( 2 1 a=6.36 · l 4 l 4 A B C D l 4 l 4 46 2) Si en una circunferencia se encuentra inscrito un cuadrado, determinar el radio y el apotema, sabiendo que el lado es igual a 20 cm. Datos Fórmula Sustitución Resultados l4=20 cm a= 4 2 1 l a= 10)20( 2 1 = a=10cm r=? a= 2r 2 1 r= 2 20 2 )10(2 = r=14.14cm a=? despejando �r�: r= 14.14 4142.1 20 = r= 2 a2 HEXÁGONO REGULAR Lado del hexagono: l6 = r Apotema: a = 3r 2 1 EJEMPLOS: 1) Si en una circunferencia se encuentra inscrito un hexágono regular cuyo radio mide 8 cm, determinar el lado y el apotema. Datos Fórmula Sustitución Resultados r=8 cm l6 =r l6= r =8 cm l6=8 cm l6=? a= 3r 2 1 a= )3)(8( 2 1 a=6.92 cm a=? a= )73.1)(8( 2 1 a=6.92 2) Si en una circunferencia se encuentra inscrito un hexágono regular, ¿cuál es el radio y el apotema si el lado es de 20 cm? Datos Fórmula Sustitución Resultados l6= 20cm r=l6 r=20 cm r= 20 cm r=? a= 3r 2 1 a= )3)(20( 2 1 a=17.3 cm a=? a = )73.1)(20( 2 1 a=17.3 • r l 6 a 1l 6 6 2 1 l a r 6 2 1 l a r 47 Resolver los ejercicios 1, 2, 5, 6, 7, 8, 9 y 10 de las páginas 184 y 185 del texto de Baldor. En caso de dudas acude con tu asesor. Para complementar tu aprendizaje, realiza los siguientes ejercicios. Al finalizar compara tus resultados 1. Dado un triángulo equilátero inscrito en una circunferencia, determinar: a) El radio, el apotema y el lado, si la altura mide 30 cm. b) El lado, el apotema y la altura, si el radio mide 12 cm. 2. Dado un cuadrado inscrito en una circunferencia, determinar: a) El lado y el apotema, si el radio es igual a 25 cm. b) El radio y el apotema, si el lado del cuadrado mide 60 cm. 3. Dado un hexágono regular inscrito en una circunferencia, determinar: a) El lado y el apotema, si el radio mide 16 cm. b) El radio y el apotema, si el lado del hexágono mide 5 cm. Resultados: 1. a) r=20 cm, a= 10 cm, l 3 =34.6l cm b) l 3 =20.76 cm, a=6 cm, h=18 cm 2. a) l4=35.35 cm, a=17.67 cm b) a=30 cm, r=42.42 cm 3. a) l6=16 cm, a=13.84 cm b) r=5 cm, a=4.33 cm 48 CÁLCULO DE PERÍMETRO Y ÁREAS 1) Determinar el área sombreada: Datos Razonamiento Fórmula l4=40 cm Az =(l) (l)=l² r=20 cm Ao =pr² Sustitución Acuadrado = (40)² =1600 Acírculo = (3.1416)(20)² =1256.64 Asombreada = Acuadrado - Acírculo As=1600-1256.64 Resultado As=343.36 As= 343.36 cm² 2) Determinar el área sombreada: Datos Razonamiento Fórmula b=500 cm Arect =(b)(h) h=2500 mm Acír=pr² h=250 cm 2 1 Acír= 2 1 pr² r=125 cm Sustitución Arect =(500)(250)=125,000 A cír2 1 = 2 1 (3.1416)(125)2=24,543.75 Asombreada = Arect- A cír2 1 As=125,000-24 ,543.75=100,456.25 Resultado As=100,456.25 cm² - = - = 40cm 40cm 2500mm 500cm r=125cm 49 3) Determinar el área sombreada: Datos Razonamiento Fórmula cuadrado Arect=bxh l4=20 cm Acua=l² triánguloAtria= 2 bh b=20 cm A cir 2 1 = 2 1 pr² h=20 cm círculo r=20 cm rectángulo b=50 cm h=40 cm Sustitución Arect=50x40=2000 Acua=(20)² =400 Atria= 2 )20(20 =200 A cir2 1 = 2 1 (3.1416)(20)2 = 628.32 Asom=2000-(400+200+628.32) Asom =2000-1228.32 Asom =771.68 Resultado As=771.68 cm² 20 20 20 30 •r=20 = - - - 50 Para practicar lo aprendido, realiza lo siguiente: 1. Resuelve los ejercicios 22 al 31 de la página 232 del libro Baldor. En caso de duda acude con tu asesor. 2. Lee de la página 128 a la 146 del libro de Baldor el apartado que se refiere a la definición y diferencia entre circunferencia y círculo. Después elabora una ficha temática donde indiques las principales diferencias entre la circunferencia y el círculo. Si tienes dudas, acude con tu asesor. 3. Resuelve los ejercicios 1, 3, 5, 7, 8, 9 y 10 de las páginas 146-148 del libro de Baldor. 4. Lee de la página 149 a la 158 del libro de Baldor. Elabora un cuadro donde clasifiques los diferentes ángulos de la circunferencia: central, inscrito, semi-inscrito, interior y exterior. Si tienes dudas, acude con tu asesor. 5. Lee de la página 130 a la 133 del libro de Baldor, el apartado que se refiere al concepto de Arco. Continúa tu lectura en las páginas 153-158. Elabora una ficha temática donde indiques el concepto y las principales aplicaciones del arco. Si tienes dudas, acude con tu asesor. 6. Resuelve los siguientes ejercicios, expresando su respuesta en la medida angular solicitada, después verifica tus respuestas. I.- Convertir de grados a radianes: II. Convertir de radianes a grados: 1) 00 2) 1200 3) 1500 4) 1800 5) 450 6) 2700 7) 2400 8) 3000 9) 3400 10) 1950 1) 4 p 2) p 3 2 3) ð 5 3 4) 2 p 5) ð 5 6 6) p 4 7 7) p 6 5 8) p 3 5 9) 1 p 10) p 9 17 51 Respuestas: 7. Lee de las páginas 221-228 del texto de Baldor, el apartado sobre el área de un círculo. Elabora un cuadro donde incluyas la definición de perímetro y área, así como sus fórmulas y procedimientos para su cálculo. 1) 0 rad 2) rad 3 2 p 3) rad 6 5 p 4) 1 p rad 5) rad 4 p 6) rad 2 3 p 7) rad 3 4 p 8) rad 3 5 p 9) rad 9 17 p 10) rad 12 13 p 1) 450 2) 1200 3) 1080 4) 3600 5) 2160 6) 3150 7) 1500 8) 3000 9) 1800 10) 3400 1.3. SÓLIDOS En el medio en que vivimos nos encontramos frecuentemente con figuras de cuerpos geométricos, las cuales pueden verse tan sencillas como complejas. Así, encontramos envases tetrapack, edificios, esculturas, y pirámides, cuyas figuras se adaptan a la forma geométrica; es decir, tienen tres dimensiones: longitud, altura y ancho. 1.3.1. Prismas Un prisma es un poliedro con dos bases paralelas en forma de polígono y caras laterales que son paralelogramos. Entre la diversidad de figuras y cuerpos geométricos se distinguen las que están formadas por polígonos* , y que por sus características los llamamos prismas. 52 PRISMAS REGULARES Son aquellos cuerpos cuyas caras son polígonos regulares iguales entre sí, de tal manera, que en cada vértice concurren el mismo número de caras. Los prismas de mayor interés son los poliedros regulares, igual que en geometría plana se estudia los polígonos regulares, en los cuerpos sólidos se puede pensar en analogías con características en cuanto a la regularidad. A continuación se muestran algunas de las relaciones que se pueden establecer entre los polígonos de la geometría plana y los poliedros mencionados de la geometría del espacio. Geometría plana Geometría del espacio Polígono Poliedro êê êê Cuadrilátero Prisma ê ê Paralelogramo Paralelepípedo Rectángulo Cuadrado Paralelepípedo Cubo Rectángulo Tomado de Barnett, Rich. Geometría Plana con coordenadas. Teoría y 850 problemas resueltos. México, Mc Graw-Hill, 1992, p. 14. Podemos identificar a los prismas rectos cuando las aristas laterales son perpendiculares a la base y, a los prismas oblicuos (llamados romboides) cuando las aristas laterales son oblicuas a la base. Prisma recto Prisma oblicuo * Polígono: Figura que se forma por una línea poligonal cerrada; existen dos tipos: Convexo, formado por una línea polígonal convexa Cóncavo, formado por una línea polígonal cóncava. 53 FIGURA CONCEPTO El tetraedro está limitado por cuatro caras que son triángulos equiláteros. El cubo o hexaedro está limitado por seis caras que son cuadrados. El octaedro es limitado por ocho caras que son triángulos equiláteros. El dodecaedro es limitado por doce caras que son pentágonos regulares. El icosaedro, limitado por veinte caras que son triángulos equiláteros. Sólo existen cinco prismas regulares, también sólidos poliédricos. Estos se clasifican, de acuerdo con el tipo de polígonos de las bases, en: triangular, cuadrangular, pentagonal, etc. 54 La pirámide es un poliedro limitado por un ángulo poliedro y un plano que corta todas sus aristas en puntos distintos del vértice. Todas sus caras tienen un vértice común, menos la base que no tiene vértice. La altura de la pirámide es la distancia del vértice al plano de la base. Criterios análogos a los utilizados en prismas permiten clasificar las pirámides en: · Rectas y oblicuas. · Regulares e irregulares. · De base triangular, cuadrangular, pentagonal, hexagonal, etc. apotema Apotema (altura de la cara lateral o altura inclinada) Altura de la pirámide Cara lateral base En una pirámide regular el apotema es la altura de una de sus caras laterales (en algunos libros se utiliza también el nombre de altura inclinada, o bien, altura de la cara lateral). Es importante notar que el apotema de la pirámide forma, junto conel apotema de la base y la altura de la pirámide, un triángulo rectángulo. Tú puedes construir diferentes tipos de éstas, por el método experimental del hilo elástico como se muestra en la siguiente figura: 55 Tomada de García Arenas, Jesús y Beltrán Infante, Celestí. Geometría y experiencias. México, Alhambra, 1990, p. 131 (Biblioteca de Recursos Didácticos). 56 ÁREA Y VOLUMEN DEL PRISMA Y LA PIRÁMIDE El área de prismas y pirámides es igual a la suma de las áreas de las caras laterales más las áreas de las bases. Como te diste cuenta en la definición, para determinar el área de los prismas y pirámides, se requieren dos momentos: primero se obtiene el área lateral y después el área total. Prisma de altura h, con caras laterales rectangulares y bases pentagonales. ´AA = h =altura P= BCAB + AEDECD +++ Fórmulas área lateral AL = (p) (h) Donde: P= perímetro de la base h= altura área total AT =(p) (h)+2B Donde: B= Área de cada base. Pirámide regular con base pentagonal, altura inclinada y aristas de la base. EG =altura inclinada P= BCAB + FADFCD +++ Fórmulas área lateral AL = hP 2 1 Donde: P = perímetro de la base h = altura inclinada área total AT = hP 2 1 +B Donde: B= área de la base Tomado de Clemens y otros. Geometría con aplicaciones y solución de problemas. México, Addison-Wesley Iberoamericana, 1989, p. 449. h A´ B´ C´ D´ E´ B B C A A E D A G B C D F E 57 VOLUMEN DE SÓLIDOS La unidad de medida de los prismas es la unidad cúbica, la cual se refiere al volumen de un cuerpo y es el número de unidades cúbicas que éste puede contener. Por ejemplo, una caja de forma rectangular con 4 unidades de longitud, 3 de ancho y 2 de altura, ocupa 24 unidades cúbicas como se muestra a continuación: Cubo l Figura Fórmula para el volumen V= l 3 l h a Rectángulo V=( l )(a)(h) h h Prisma V= Bh Donde: B=Área de la base Figura Fórmula para el volumen h Prisma recto V= Bh Donde: B=Área de la base del prisma • B h Pirámide regular V= Bh Donde: B= Á rea de la base de la pir á mide B 24u2 = + 12u2 + 12u2 Total: 24u2 B 58 Ejemplos: Cálculo de áreas y volumen de cuerpos sólidos 1) Calcular el área y el volumen de un prisma en forma de cubo regular, cuyo lado mide 5 cm. Datos Fórmulas Sustitución l4=5 cm Área lateral Perímetro AL=(P) (h) P= 4 (l)= 4(5)=20 cm Perímetro de la base Área lateral P= l1+l2+l3+l4 AL=(20) (5)=100 cm2 Área Total Área base cuadrada AT= (P) (h)+2B B=A=(5)2=25cm2 B=A= área de la base AT= (P) (h)+2B de la pirámide B=A=l2 Área total AT=(20) (5)+2(25) V=l3 AT=100+50 AT=150 cm2 V=(5)3=125 cm3 Respuestas AT=150 cm2 V=125 cm3 5 B 5 5 1.3.2. Paralelepípedos Los prismas son poliedros de igual manera que los paralelepípedos son prismas. El paralelepípedo se caracteriza por tener caras en forma de paralelogramo (lados paralelos dos a dos). Podemos identificar algunos paralelepípedos: el rectángulo (cuya base es un rectángulo), el recto (sus aristas son perpendiculares a los planos de base) y el paralelogramo oblicuángulo (también llamado romboide). E A B F D C H G Rectángulo E H A D B F G C Cubo A B D C E H G F Romboide 59 2) Calcular área y volumen de un prisma en forma rectangular, donde el largo mide 12 cm, el ancho 5 cm y la altura 3 cm. Datos Fórmulas Sustitución l =12 cm Área lateral Perímetro a =5 cm AL=(P) (h) P=2(12)+2(5)=24+10=34 cm h =3 cm Perímetro de la base Área lateral P = 2l + 2a Al=34(3)=102 cm2 Área total Área base rectangular AT=(P) (h) +2B B=(12) (5)=60 cm2 B= Área de la base Área total del prisma AT = (34)(3)+2(60) rectangular AT=102+120 B = (l) (a) AT=222 cm2 V=(l)(a)(h) V=(12)(5)(3)=180 cm3
Tiempo de Aprender
JOHN 15
Desafío México Veintitrés
yosmar sanchez
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