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Vectores y geometría · Rectas en el plano

Rectas y puntos notables de un triángulo

Te conviene dominar: Rectas paralelas y perpendiculares (Geometría)
Te conviene dominar: Punto medio de un segmento (Geometría)

Recorta un triángulo de cartón e intenta equilibrarlo sobre la punta de un lápiz. Solo hay un punto que funciona. Ahora imagina a un urbanista que quiere una fuente que esté a la misma distancia de las tres entradas de un parque. ¿Ese punto también es especial? Todo triángulo esconde cuatro puntos especiales como estos, y puedes encontrarlos con las ecuaciones de rectas que ya conoces.

Medianas y centroide

Herramientas que usarás siempre

Algunos problemas piden la ecuación explícita, que es la forma pendiente-intersección $y = mx + b$. Otros piden la ecuación general, que es $Ax + By + C = 0$. Describen la misma recta, así que puedes pasar de una a otra.

Medianas

¿Por qué es un promedio? El centroide es el "centro de masa" de las tres esquinas, y un centro de masa es simplemente la posición promedio.

Un triángulo ABC con sus tres medianas que se cortan en el centroide G. G A B C
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Calcula las coordenadas del baricentro del triángulo cuyos vértices son $A(1, 2)$, $B(3, -4)$ y $C(-1, 5)$.

Calcula las coordenadas del baricentro del triángulo cuyos vértices son $A(1, 2)$, $B(3, -4)$ y $C(-1, 5)$.

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Halla la ecuación explícita de la mediana que parte del vértice $A$ en el triángulo de vértices $A(0, 0)$, $B(4, -2)$ y $C(2, 6)$.

Halla la ecuación explícita de la mediana que parte del vértice $A$ en el triángulo de vértices $A(0, 0)$, $B(4, -2)$ y $C(2, 6)$.

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Tres antenas de telecomunicaciones forman un triángulo con vértices en $A(-4, 0)$, $B(2, -2)$ y $C(5, 5)$. Calcula la ubicación del centro de gravedad (baricentro) para…

Tres antenas de telecomunicaciones forman un triángulo con vértices en $A(-4, 0)$, $B(2, -2)$ y $C(5, 5)$. Calcula la ubicación del centro de gravedad (baricentro) para colocar un transmisor central, y determina la distancia exacta desde dicho transmisor hasta la antena $C$.

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Alturas y ortocentro

Receta para una altura: halla la pendiente del lado opuesto, toma su recíproco con signo contrario y usa la forma punto-pendiente por el vértice.

Un triángulo ABC con dos alturas que se cortan en el ortocentro H, con un ángulo recto marcado en el pie de una altura. H A B C
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Determina la ecuación general de la altura trazada desde el vértice $B$ en el triángulo de vértices $A(-2, 1)$, $B(4, 3)$ y $C(1, -5)$.

Determina la ecuación general de la altura trazada desde el vértice $B$ en el triángulo de vértices $A(-2, 1)$, $B(4, 3)$ y $C(1, -5)$.

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Halla las coordenadas del ortocentro del triángulo rectángulo de vértices $A(0, 0)$, $B(6, 0)$ y $C(0, 4)$.

Halla las coordenadas del ortocentro del triángulo rectángulo de vértices $A(0, 0)$, $B(6, 0)$ y $C(0, 4)$.

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Practica★★☆Sin empezar
Un edificio tiene una planta triangular con vértices en los puntos $A(-1, -1)$, $B(5, -1)$ y $C(2, 5)$. Calcula las coordenadas del ortocentro de dicho triángulo.

Un edificio tiene una planta triangular con vértices en los puntos $A(-1, -1)$, $B(5, -1)$ y $C(2, 5)$. Calcula las coordenadas del ortocentro de dicho triángulo.

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Mediatrices y circuncentro

Este es el punto de la fuente del parque del inicio. Una fuente en $O$ está a la misma distancia de las tres entradas.

Un triángulo ABC inscrito en una circunferencia cuyo centro O es donde se cortan las mediatrices de los lados. O A B C
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Calcula la ecuación general de la mediatriz del lado $AB$ de un triángulo sabiendo que sus vértices correspondientes son $A(2, 5)$ y $B(-4, 1)$.

Calcula la ecuación general de la mediatriz del lado $AB$ de un triángulo sabiendo que sus vértices correspondientes son $A(2, 5)$ y $B(-4, 1)$.

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Calcula las coordenadas del circuncentro del triángulo de vértices $A(0, 0)$, $B(8, 0)$ y $C(0, 6)$.

Calcula las coordenadas del circuncentro del triángulo de vértices $A(0, 0)$, $B(8, 0)$ y $C(0, 6)$.

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Tres árboles en una plantación agrícola están situados en los puntos $A(1, 1)$, $B(5, 3)$ y $C(1, 5)$ (coordenadas expresadas en decenas de pies). Se quiere instalar un…

Tres árboles en una plantación agrícola están situados en los puntos $A(1, 1)$, $B(5, 3)$ y $C(1, 5)$ (coordenadas expresadas en decenas de pies). Se quiere instalar un aspersor que equidiste de los tres árboles. Calcula las coordenadas del punto donde debe colocarse (circuncentro) y el radio de alcance del agua necesario para regarlos.

X Y A B C O
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Bisectrices e incentro

Para trabajar con ecuaciones necesitas la distancia de un punto $(x_0, y_0)$ a la recta $Ax + By + C = 0$:

$$d = \frac{|Ax_0 + By_0 + C|}{\sqrt{A^2 + B^2}}$$ Un triángulo rectángulo con los catetos sobre los ejes y su circunferencia inscrita, con centro en el incentro I y radio r. I r (0, 0) (12, 0) (0, 5)
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Calcula las ecuaciones de las dos bisectrices de los ángulos formados por las rectas que contienen a los lados de un triángulo, cuyas ecuaciones son $3x-4y+1=0$ y…

Calcula las ecuaciones de las dos bisectrices de los ángulos formados por las rectas que contienen a los lados de un triángulo, cuyas ecuaciones son $3x-4y+1=0$ y $4x+3y-5=0$.

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Tres carreteras se cruzan formando un triángulo delimitado por las rectas $x=0$, $y=0$ y $3x+4y-12=0$. Calcula las coordenadas del incentro para situar una rotonda…

Tres carreteras se cruzan formando un triángulo delimitado por las rectas $x=0$, $y=0$ y $3x+4y-12=0$. Calcula las coordenadas del incentro para situar una rotonda tangente a las tres vías, y el radio de dicha rotonda.

X Y I 3x+4y-12=0
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La recta de Euler

La segunda forma sale de $G - H = 2(O - G)$. Si conoces dos de los tres puntos, con ella obtienes el tercero.

Usemos el triángulo $A(0, 0)$, $B(6, 0)$, $C(2, 4)$ de las dos secciones anteriores. Ya encontramos $H = (2, 2)$ y $O = (3, 1)$.

Triángulo con vértices (0, 0), (6, 0), (2, 4) y su ortocentro H, centroide G y circuncentro O sobre la recta de Euler. H G O A B C
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Dado el triángulo de vértices $A(0, 0)$, $B(4, 0)$ y $C(2, 6)$, halla las coordenadas de su baricentro y de su ortocentro. A continuación, obtén la ecuación general de…

Dado el triángulo de vértices $A(0, 0)$, $B(4, 0)$ y $C(2, 6)$, halla las coordenadas de su baricentro y de su ortocentro. A continuación, obtén la ecuación general de la recta de Euler que pasa por ambos puntos.

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Dados los vértices de un triángulo $A(-2, -1)$, $B(4, -1)$ y $C(1, 5)$, halla las coordenadas del ortocentro $H$, el baricentro $G$ y el circuncentro $O$. Demuestra…

Dados los vértices de un triángulo $A(-2, -1)$, $B(4, -1)$ y $C(1, 5)$, halla las coordenadas del ortocentro $H$, el baricentro $G$ y el circuncentro $O$. Demuestra analíticamente que la distancia entre el ortocentro y el baricentro es el doble de la distancia entre el baricentro y el circuncentro ($HG = 2GO$).

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Hallar un vértice que falta a partir de un centro

A veces el problema va al revés. Conoces uno o dos vértices y un punto especial, y debes hallar el tercer vértice. La idea siempre es la misma: escribe lo que te dice el punto especial y resuelve.

Practica★★☆Sin empezar
En un triángulo de vértices $A(1, 2)$, $B(3, 4)$ y $C(a, b)$, se sabe que el baricentro es el punto $G(2, 1)$. Calcula las coordenadas del vértice $C$ y la ecuación…

En un triángulo de vértices $A(1, 2)$, $B(3, 4)$ y $C(a, b)$, se sabe que el baricentro es el punto $G(2, 1)$. Calcula las coordenadas del vértice $C$ y la ecuación continua de la mediana que parte de dicho vértice.

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El ortocentro de un triángulo es el punto $H(2, 2)$. Se conocen dos de sus vértices, que son $A(-1, 3)$ y $B(4, 1)$. Calcula las coordenadas del vértice $C$.

El ortocentro de un triángulo es el punto $H(2, 2)$. Se conocen dos de sus vértices, que son $A(-1, 3)$ y $B(4, 1)$. Calcula las coordenadas del vértice $C$.

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Un triángulo tiene vértices $A(1, 1)$ y $B(5, 1)$. El vértice $C$ se encuentra sobre la recta de ecuación $y = x+2$. Sabiendo que el triángulo es isósceles y que el lado…

Un triángulo tiene vértices $A(1, 1)$ y $B(5, 1)$. El vértice $C$ se encuentra sobre la recta de ecuación $y = x+2$. Sabiendo que el triángulo es isósceles y que el lado desigual es $AB$, halla las coordenadas del vértice $C$ y de su circuncentro.

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Hallar vértices a partir de rectas dadas

Ahora los datos son ecuaciones de rectas en vez de puntos. Tres ideas hacen todo el trabajo.

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De un triángulo $ABC$ se conoce el vértice $A(1, 3)$ y las ecuaciones de dos de sus medianas: $x-2y+1=0$ y $y-1=0$. Calcula las coordenadas de los vértices $B$ y $C$.

De un triángulo $ABC$ se conoce el vértice $A(1, 3)$ y las ecuaciones de dos de sus medianas: $x-2y+1=0$ y $y-1=0$. Calcula las coordenadas de los vértices $B$ y $C$.

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En un triángulo $ABC$, el vértice $A$ tiene coordenadas $(-1, 2)$. Las alturas trazadas desde los vértices $B$ y $C$ están contenidas en las rectas de ecuaciones…

En un triángulo $ABC$, el vértice $A$ tiene coordenadas $(-1, 2)$. Las alturas trazadas desde los vértices $B$ y $C$ están contenidas en las rectas de ecuaciones $x-y+1=0$ y $2x+y-4=0$ respectivamente. Determina las coordenadas de los vértices $B$ y $C$.

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Se conoce el vértice $A(2, 5)$ de un triángulo $ABC$. Las mediatrices de los lados $AB$ y $AC$ tienen por ecuaciones $x-y+2=0$ y $2x+y-3=0$, respectivamente. Halle las…

Se conoce el vértice $A(2, 5)$ de un triángulo $ABC$. Las mediatrices de los lados $AB$ y $AC$ tienen por ecuaciones $x-y+2=0$ y $2x+y-3=0$, respectivamente. Halle las coordenadas de los vértices $B$ y $C$.

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Demostraciones y lugares geométricos con coordenadas generales

Para demostrar algo para todos los triángulos de una familia, usa letras como coordenadas. Coloca el triángulo sobre los ejes para que los números sean sencillos, y mantén las letras positivas cuando puedas.

Un lugar geométrico es el camino que traza un punto que se mueve según una regla. Cuando un vértice depende de un parámetro $t$, escribe las coordenadas del punto en términos de $t$ y luego elimina $t$.

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Dado un triángulo rectángulo genérico cuyos vértices se sitúan en $A(0,0)$, $B(a,0)$ y $C(0,b)$ con $a, b > 0$, demuestra analíticamente que su ortocentro coincide con…

Dado un triángulo rectángulo genérico cuyos vértices se sitúan en $A(0,0)$, $B(a,0)$ y $C(0,b)$ con $a, b > 0$, demuestra analíticamente que su ortocentro coincide con el origen de coordenadas y su circuncentro es exactamente el punto medio de la hipotenusa.

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Los vértices de un triángulo son $A(1, 0)$, $B(3, 0)$ y $C(t, 2t)$, donde $t$ es un parámetro real que determina la posición del vértice $C$ sobre una recta. Encuentra…

Los vértices de un triángulo son $A(1, 0)$, $B(3, 0)$ y $C(t, 2t)$, donde $t$ es un parámetro real que determina la posición del vértice $C$ sobre una recta. Encuentra la ecuación del lugar geométrico que describe el baricentro del triángulo al variar $t$.

X Y C(t, 2t) L.G. Baricentro A B C G
Resolver

Volvamos al inicio: el cartón se equilibra en el centroide, que es el promedio de los tres vértices. La fuente que está a la misma distancia de las tres entradas es el circuncentro, donde se cortan las mediatrices de los lados.

Resumen

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