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Geometría y Trigonometría · Semejanza

Triángulos semejantes

Te conviene dominar: Semejanza de triángulos (9.° grado de Secundaria Básica)
Te conviene dominar: Teorema de Tales (9.° grado de Secundaria Básica)

Daniela quiere saber qué altura tiene una palma real del patio de su escuela, pero no puede subirse a medirla. Mide su propia sombra y la de la palma y, con esos dos datos, calcula la altura. ¿Cómo es posible? Con triángulos semejantes, y en esta página vas a ver cómo se usan.

Los criterios de semejanza

No hace falta comprobar los tres ángulos y los tres lados. Basta una de estas tres condiciones.

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Dos triángulos tienen, respectivamente, los siguientes ángulos: el primero tiene un ángulo de $45^\circ$ y otro de $60^\circ$; el segundo tiene un ángulo de $60^\circ$ y…

Dos triángulos tienen, respectivamente, los siguientes ángulos: el primero tiene un ángulo de $45^\circ$ y otro de $60^\circ$; el segundo tiene un ángulo de $60^\circ$ y otro de $75^\circ$. Determina si ambos triángulos son semejantes justificando tu respuesta en base a los criterios de semejanza.

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Los lados de un triángulo miden $5\text{ cm}$, $7\text{ cm}$ y $9\text{ cm}$. Sabiendo que un segundo triángulo es semejante a este y que su lado menor mide…

Los lados de un triángulo miden $5\text{ cm}$, $7\text{ cm}$ y $9\text{ cm}$. Sabiendo que un segundo triángulo es semejante a este y que su lado menor mide $15\text{ cm}$, calcula la longitud de los otros dos lados del segundo triángulo.

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Determina si los triángulos $ABC$ y $DEF$ son semejantes, sabiendo que sus lados miden $AB = 12\text{ cm}$, $BC = 16\text{ cm}$, $CA = 20\text{ cm}$ y…

Determina si los triángulos $ABC$ y $DEF$ son semejantes, sabiendo que sus lados miden $AB = 12\text{ cm}$, $BC = 16\text{ cm}$, $CA = 20\text{ cm}$ y $DE = 9\text{ cm}$, $EF = 12\text{ cm}$, $FD = 15\text{ cm}$. En caso afirmativo, indica cuál es el criterio utilizado y la razón de semejanza.

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Tales dentro de un triángulo

Si una recta corta a dos lados de un triángulo y es paralela al tercero, se forman dos triángulos semejantes por AA. Comparten el ángulo $A$ y los otros dos ángulos son correspondientes entre paralelas, o sea, iguales. Es el teorema de Tales que estudiaste en 9.° grado.

Triángulo ABC cortado por un segmento DE paralelo al lado BC, que forma dos triángulos semejantes encajados. A B C D E 4 6 5
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En un triángulo $ABC$, se traza un segmento $DE$ paralelo a la base $BC$, de modo que el punto $D$ pertenece al lado $AB$ y el punto $E$ al lado $AC$. Sabiendo que…

En un triángulo $ABC$, se traza un segmento $DE$ paralelo a la base $BC$, de modo que el punto $D$ pertenece al lado $AB$ y el punto $E$ al lado $AC$. Sabiendo que $AD = 4\text{ cm}$, $DB = 6\text{ cm}$ y $DE = 5\text{ cm}$, aplica el teorema de Tales en el triángulo para calcular la longitud de la base $BC$.

Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

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En la siguiente figura, los segmentos $DE$ y $BC$ son paralelos. Las longitudes vienen dadas por expresiones algebraicas: $AD = x$, $DB = 2\text{ cm}$, $AE = x + 2$, y…

En la siguiente figura, los segmentos $DE$ y $BC$ son paralelos. Las longitudes vienen dadas por expresiones algebraicas: $AD = x$, $DB = 2\text{ cm}$, $AE = x + 2$, y $EC = 3\text{ cm}$. Aplica el teorema de Tales para plantear una ecuación y calcular el valor numérico de $x$.

A D E B C x 2 x + 2 3
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Sombras, espejos y visuales

Así resolvió Daniela lo de la palma. Los rayos del sol llegan paralelos, así que ella y la palma forman con sus sombras triángulos rectángulos con el mismo ángulo de elevación: son semejantes por AA. El espejo en el suelo, la cámara oscura o las visuales que se cruzan al otro lado de un río funcionan igual.

Un observador, un espejo en el suelo y un edificio alto forman dos triángulos rectángulos semejantes. 1,6 m 1,5 m 12 m h = ?
Practica★★☆Sin empezar
Para calcular la altura de un edificio, un estudiante coloca un espejo plano en el suelo a $12\text{ m}$ de la base del edificio. Al retroceder $1,5\text{ m}$ desde el…

Para calcular la altura de un edificio, un estudiante coloca un espejo plano en el suelo a $12\text{ m}$ de la base del edificio. Al retroceder $1,5\text{ m}$ desde el espejo, el estudiante (cuyos ojos están a $1,6\text{ m}$ del suelo) puede ver exactamente la parte más alta del edificio reflejada en él. Sabiendo que los ángulos de incidencia y reflexión en el espejo forman triángulos rectángulos semejantes, calcula la altura del edificio.

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Una cámara oscura (o cámara estenopeica) tiene una profundidad de $15\text{ cm}$. Se sitúa frente a un edificio que está a $30\text{ m}$ de distancia del orificio de la…

Una cámara oscura (o cámara estenopeica) tiene una profundidad de $15\text{ cm}$. Se sitúa frente a un edificio que está a $30\text{ m}$ de distancia del orificio de la cámara. Si la imagen invertida del edificio que se proyecta en el fondo de la cámara tiene una altura de $12\text{ cm}$, ¿cuál es la altura real del edificio?

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Para medir la anchura de un río de orillas paralelas, un topógrafo se sitúa en un punto $A$ de una orilla, justo enfrente de un árbol $B$ en la orilla opuesta. Camina…

Para medir la anchura de un río de orillas paralelas, un topógrafo se sitúa en un punto $A$ de una orilla, justo enfrente de un árbol $B$ en la orilla opuesta. Camina $15\text{ m}$ por la orilla hasta un punto $C$ y clava un jalón. Luego camina $3\text{ m}$ más hasta el punto $D$, gira $90^\circ$ alejándose del río y camina $4\text{ m}$ hasta un punto $E$, desde el cual ve alineados el jalón $C$ y el árbol $B$. Calcula la anchura $x$ del río.

B A C D E x 15 m 3 m 4 m
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Perímetros y áreas de figuras semejantes

Si la razón de semejanza es $k$, todas las longitudes se multiplican por $k$. Pero el área depende de dos longitudes (base y altura), así que se multiplica por $k \cdot k$.

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La razón de semejanza entre dos polígonos semejantes es $k = 2,5$. Si el área del polígono menor es de $12\text{ cm}^2$, ¿cuál es el área del polígono mayor?

La razón de semejanza entre dos polígonos semejantes es $k = 2,5$. Si el área del polígono menor es de $12\text{ cm}^2$, ¿cuál es el área del polígono mayor?

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Dos empresas fabrican velas triangulares semejantes para barcos de competición. El perímetro de la vela pequeña es de $12\text{ m}$ y el de la vela grande es de…

Dos empresas fabrican velas triangulares semejantes para barcos de competición. El perímetro de la vela pequeña es de $12\text{ m}$ y el de la vela grande es de $18\text{ m}$. Si el área de la vela pequeña es de $6\text{ m}^2$, ¿cuál es el área de la vela grande?

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Cuerpos semejantes

Si cortas una pirámide o un cono con un plano paralelo a la base, la parte de arriba es una pirámide (o un cono) semejante a la original. La razón $k$ es el cociente de las alturas medidas desde el vértice. La sección es semejante a la base.

Pirámide cortada por un plano paralelo a la base; la parte superior es una pirámide semejante a la original. sección base
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Una pirámide de base cuadrada tiene una altura de $12\text{ cm}$ y el lado de su base mide $8\text{ cm}$. Se corta la pirámide por un plano paralelo a la base, situado a…

Una pirámide de base cuadrada tiene una altura de $12\text{ cm}$ y el lado de su base mide $8\text{ cm}$. Se corta la pirámide por un plano paralelo a la base, situado a $3\text{ cm}$ del vértice. Calcula el área de la sección obtenida y el volumen de la pirámide deficiente (la pequeña pirámide superior).

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Un depósito de agua tiene forma de cono invertido (el vértice hacia abajo) con un radio en la base superior de $3\text{ m}$ y una profundidad total de $4\text{ m}$. Si…

Un depósito de agua tiene forma de cono invertido (el vértice hacia abajo) con un radio en la base superior de $3\text{ m}$ y una profundidad total de $4\text{ m}$. Si el depósito contiene agua hasta una altura de $2\text{ m}$, utiliza la relación entre los volúmenes de cuerpos semejantes para calcular el volumen de agua que contiene y el volumen vacío restante.

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Triángulo rectángulo: altura y cateto

En un triángulo rectángulo, la altura sobre la hipotenusa lo divide en dos triángulos rectángulos semejantes al original. De esa semejanza salen dos teoremas muy útiles.

Triángulo rectángulo ABC con la altura h trazada desde C sobre la hipotenusa AB, que queda dividida en los segmentos n y m. A B C H h n m b a c

Aquí $a$ y $b$ son los catetos, $c$ es la hipotenusa, $h$ es la altura sobre la hipotenusa, y $m$ y $n$ son las proyecciones de los catetos $a$ y $b$ sobre la hipotenusa ($m + n = c$).

¿De dónde salen? El triángulo $ACH$ es semejante a $ABC$ porque comparten el ángulo $A$ y ambos tienen un ángulo recto. Por tanto $\dfrac{AC}{AB} = \dfrac{AH}{AC}$, es decir, $\dfrac{b}{c} = \dfrac{n}{b}$. De igual forma, $CHB \sim ACH$ da $\dfrac{h}{n} = \dfrac{m}{h}$.

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En un triángulo rectángulo, la altura trazada sobre la hipotenusa divide a esta en dos segmentos (proyecciones) que miden $4\text{ cm}$ y $9\text{ cm}$. Aplica el…

En un triángulo rectángulo, la altura trazada sobre la hipotenusa divide a esta en dos segmentos (proyecciones) que miden $4\text{ cm}$ y $9\text{ cm}$. Aplica el teorema de la altura para calcular la longitud de dicha altura $h$.

4 cm 9 cm h
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En un triángulo rectángulo, la hipotenusa mide $10\text{ cm}$ y la proyección de uno de los catetos sobre ella mide $3,6\text{ cm}$. Aplica el teorema del cateto para…

En un triángulo rectángulo, la hipotenusa mide $10\text{ cm}$ y la proyección de uno de los catetos sobre ella mide $3,6\text{ cm}$. Aplica el teorema del cateto para hallar la longitud de dicho cateto.

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Practica★★☆Sin empezar
En un triángulo rectángulo, la altura relativa a la hipotenusa mide $6\text{ cm}$ y la proyección de uno de los catetos sobre la hipotenusa es de $4,5\text{ cm}$. Aplica…

En un triángulo rectángulo, la altura relativa a la hipotenusa mide $6\text{ cm}$ y la proyección de uno de los catetos sobre la hipotenusa es de $4,5\text{ cm}$. Aplica los teoremas de la semejanza en triángulos rectángulos para calcular el perímetro y el área del triángulo completo.

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Combinar los teoremas con álgebra

Muchas veces falta algún dato y hay que plantear una ecuación. Los teoremas del cateto y de la altura sirven también en rectángulos y en esferas, siempre que aparezca un triángulo rectángulo con su altura (por ejemplo, un triángulo inscrito en una semicircunferencia es rectángulo).

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En un triángulo rectángulo, la altura sobre la hipotenusa divide a esta en dos segmentos (proyecciones) tales que uno es $5\text{ cm}$ más largo que el otro. Si la…

En un triángulo rectángulo, la altura sobre la hipotenusa divide a esta en dos segmentos (proyecciones) tales que uno es $5\text{ cm}$ más largo que el otro. Si la altura mide $6\text{ cm}$, determina analíticamente la longitud de los dos segmentos y calcula el perímetro exacto del triángulo original.

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Practica★★★Sin empezar
La diagonal de un rectángulo mide $20\text{ cm}$. Si trazamos la perpendicular desde uno de los vértices a la diagonal, esta queda dividida en dos segmentos. Si uno de…

La diagonal de un rectángulo mide $20\text{ cm}$. Si trazamos la perpendicular desde uno de los vértices a la diagonal, esta queda dividida en dos segmentos. Si uno de los segmentos mide $7,2\text{ cm}$, halla el área total del rectángulo aplicando los teoremas del cateto y de la altura.

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En una esfera de radio $R = 15\text{ cm}$ se inscribe un cono recto cuya generatriz mide $g = 24\text{ cm}$. Considera el triángulo rectángulo formado por el diámetro de…

En una esfera de radio $R = 15\text{ cm}$ se inscribe un cono recto cuya generatriz mide $g = 24\text{ cm}$. Considera el triángulo rectángulo formado por el diámetro de la esfera y la generatriz del cono para aplicar los teoremas de semejanza. Calcula el radio de la base del cono y su altura.

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Triángulos semejantes escondidos

A veces los triángulos no están dibujados y hay que encontrarlos: dentro de un cuadrado inscrito, entre dos postes con cables cruzados o al prolongar los lados de un trapecio. Busca ángulos iguales (rectos, correspondientes entre paralelas, opuestos por el vértice) y aplica AA.

Dos postes verticales unidos por cables cruzados que se cortan a una altura h del suelo. 4 m 6 m h
Practica★★★Sin empezar
En un triángulo rectángulo de catetos $6\text{ cm}$ y $8\text{ cm}$, se inscribe un cuadrado de lado $x$ de tal forma que uno de los vértices del cuadrado coincide con…

En un triángulo rectángulo de catetos $6\text{ cm}$ y $8\text{ cm}$, se inscribe un cuadrado de lado $x$ de tal forma que uno de los vértices del cuadrado coincide con el vértice del ángulo recto del triángulo, y el vértice opuesto descansa sobre la hipotenusa. Calcula el valor exacto del lado del cuadrado $x$.

6 8 x
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Practica★★★Sin empezar
Dos postes verticales de alturas $4\text{ m}$ y $6\text{ m}$ están situados sobre un suelo horizontal, separados por una distancia de $10\text{ m}$. Se tiende un cable…

Dos postes verticales de alturas $4\text{ m}$ y $6\text{ m}$ están situados sobre un suelo horizontal, separados por una distancia de $10\text{ m}$. Se tiende un cable recto desde la parte superior de cada poste hasta la base del otro. Calcula a qué altura $h$ del suelo se cruzan ambos cables. Demuestra si este resultado depende o no de la distancia que separa los postes.

4 m 6 m 10 m h
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Se tiene un trapecio isósceles cuyas bases miden $15\text{ cm}$ y $25\text{ cm}$, y su altura es de $12\text{ cm}$. Se prolongan los lados no paralelos hasta que se…

Se tiene un trapecio isósceles cuyas bases miden $15\text{ cm}$ y $25\text{ cm}$, y su altura es de $12\text{ cm}$. Se prolongan los lados no paralelos hasta que se cortan en un punto, formando un triángulo en la parte superior. Calcula la altura $x$ de dicho triángulo superior y el área total del gran triángulo formado.

Trapecio isósceles con lados prolongados para formar un triángulo superiorx15 cm12 cm25 cm
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Resumen

Vuelve al principio: Daniela halló la altura de la palma comparando su sombra con la de la palma. Eran triángulos semejantes por AA y la razón entre las sombras daba la razón entre las alturas.

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