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Geometría y Trigonometría · Semejanza

Triángulos semejantes

Te conviene dominar: Semejanza de triángulos (8.° grado (premedia))
Te conviene dominar: Teorema de Tales (8.° grado (premedia))

¿Cómo saber la altura de un rascacielos de la Ciudad de Panamá sin subir hasta la azotea ni usar una cinta de cien metros? Basta una sombra, un espejo o una visual bien elegida: con ellas se forman dos triángulos semejantes, y para comprobar que lo son no hace falta medirlo todo, solo una de unas pocas condiciones.

Criterios de semejanza de triángulos

Comprobar los tres ángulos y los tres lados sería largo. Por suerte, en un triángulo basta con una de estas condiciones, llamadas criterios de semejanza:

Cuando uses un criterio para demostrar una semejanza, escribe siempre cuál usaste y qué datos lo cumplen.

Criterios para triángulos rectángulos

Si los triángulos son rectángulos ya tienen un ángulo igual ($90^\circ$), así que los criterios se acortan:

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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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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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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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El teorema de Thales dentro de un triángulo

Una recta paralela a un lado de un triángulo, que corta a los otros dos, forma un triángulo pequeño encajado en el grande. Los dos son semejantes por AA: comparten el ángulo del vértice $A$, y los otros ángulos son iguales por ser correspondientes entre paralelas.

Triángulo ABC cortado por un segmento DE paralelo a la base BC, que forma dos triángulos semejantes encajados. A B C D E 3 5 6
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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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Espejos, ríos y cámaras oscuras

Los triángulos semejantes permiten medir lo inaccesible. Aquí tienes tres montajes típicos y en todos se busca el par de triángulos y se aplica una razón.

Un espejo en el suelo entre un observador y un edificio: dos triángulos rectángulos semejantes formados por el rayo de luz. 1.5 m 2 m 9 m h = ?
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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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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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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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Teoremas de la altura y del cateto

En un triángulo rectángulo, la altura que baja desde el ángulo recto hasta la hipotenusa lo divide en dos triángulos rectángulos más pequeños. Los tres triángulos (el grande y los dos pequeños) son semejantes entre sí, porque cada par comparte un ángulo agudo (criterio AA).

Triángulo rectángulo ABC con ángulo recto en C y la altura CH sobre la hipotenusa AB, que la divide en las proyecciones m y n. A B C H m n h b a

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

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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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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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Problemas con la altura y el cateto

Estos teoremas aparecen escondidos en otras figuras. Dos pistas para encontrarlos:

  • En un rectángulo, la perpendicular desde un vértice a la diagonal es la altura del triángulo rectángulo formado por dos lados y la diagonal. Los lados del rectángulo son los catetos y la diagonal es la hipotenusa.

  • Un triángulo inscrito en una semicircunferencia, con el diámetro como lado, es rectángulo en el vértice de la circunferencia. Es el caso de una esfera y un cono inscrito en ella.

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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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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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Áreas y volúmenes de figuras semejantes

Si dos figuras son semejantes con razón $k$, las longitudes (lados, alturas, perímetros) se multiplican por $k$, las áreas por $k^2$ y los volúmenes por $k^3$. La razón es que el área depende de dos longitudes y el volumen de tres.

Pirámide cortada por un plano paralelo a la base: la pirámide pequeña superior es semejante a la pirámide completa. h' h sección base
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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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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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Triángulos semejantes escondidos

En algunos problemas los triángulos no están dibujados: hay que encontrarlos dentro de un cuadrado inscrito, de dos postes con cables cruzados o de un trapecio. El método es siempre el mismo: busca ángulos iguales (rectos, correspondientes entre paralelas, opuestos por el vértice), aplica un criterio y plantea una proporción.

Dos postes verticales de alturas distintas unidos por dos cables cruzados que se cortan a una altura h del suelo. a b h
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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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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

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