Aplicaciones del teorema de Pitágoras
Mateo compró un televisor de 50 pulgadas y quiere saber si entra en el mueble del living. El comercio dice "50 pulgadas", pero el mueble se mide en centímetros de ancho y de alto. ¿Cómo pasás de un dato a los otros? El teorema de Pitágoras casi nunca aparece solo: hay que encontrar el triángulo rectángulo escondido y, a veces, combinarlo con la semejanza. Eso es lo que practicamos en esta página.
La diagonal de un rectángulo: pantallas y fotos
En cualquier rectángulo, la diagonal, el ancho y el alto forman un triángulo rectángulo. La diagonal es la hipotenusa, así que $d^2 = \text{ancho}^2 + \text{alto}^2$.
Probá con distintas medidas y mirá cómo cambia la hipotenusa:
Cuando la cuenta no da un cuadrado perfecto, acotás la raíz entre dos cuadrados consecutivos y después afinás con la calculadora. Por ejemplo, para $\sqrt{4.029}$: como $63^2 = 3.969$ y $64^2 = 4.096$, la raíz está entre $63$ y $64$. La calculadora da $63{,}47\ldots$, que redondeado a las décimas es $63{,}5$. Fijate siempre que el resultado tenga sentido: ¿está entre las dos cotas?
Una tablet tiene una pantalla rectangular cuyas dimensiones son $24 \text{ cm}$ de base y $7 \text{ cm}$ de altura. Calcula la medida de su diagonal aplicando el teorema…
Una tablet tiene una pantalla rectangular cuyas dimensiones son $24 \text{ cm}$ de base y $7 \text{ cm}$ de altura. Calcula la medida de su diagonal aplicando el teorema de Pitágoras.
Marta ha comprado una televisión de $50$ pulgadas. Sabiendo que $1$ pulgada equivale a $2,54 \text{ cm}$, la diagonal de la pantalla mide exactamente $127 \text{ cm}$.…
Marta ha comprado una televisión de $50$ pulgadas. Sabiendo que $1$ pulgada equivale a $2,54 \text{ cm}$, la diagonal de la pantalla mide exactamente $127 \text{ cm}$. Si la anchura de la televisión es de $110 \text{ cm}$, ¿cuál es la altura de la pantalla? Utiliza el teorema de Pitágoras y redondea el resultado a las décimas.
Cables y antenas
Un cable tensor que sujeta una antena, la propia antena y el trozo de suelo entre ambos forman un triángulo rectángulo. El cable es la hipotenusa.
Lo mismo pasa con una tirolina o una rampa: la distancia en línea recta es la hipotenusa, la diferencia de alturas es un cateto y la distancia horizontal es el otro. Si te dan la hipotenusa y un cateto, el otro se halla restando cuadrados.
Para asegurar una antena de radio, se ha colocado un cable tensor desde su parte más alta hasta el suelo. Si la antena mide $12 \text{ m}$ de altura y el cable se amarra…
Para asegurar una antena de radio, se ha colocado un cable tensor desde su parte más alta hasta el suelo. Si la antena mide $12 \text{ m}$ de altura y el cable se amarra al suelo a una distancia de $5 \text{ m}$ de la base, ¿qué longitud tiene el cable?
Para salvar un pequeño barranco en un circuito de aventuras, se ha instalado una tirolina de $25 \text{ m}$ de longitud. El punto de salida está en una torre a…
Para salvar un pequeño barranco en un circuito de aventuras, se ha instalado una tirolina de $25 \text{ m}$ de longitud. El punto de salida está en una torre a $18 \text{ m}$ de altura y el punto de llegada está en otra plataforma a $3 \text{ m}$ de altura. ¿Cuál es la distancia horizontal que separa ambas estructuras?
Una antena de telefonía de $12 \text{ m}$ de altura se sujeta al suelo con dos cables tensores que parten de su extremo superior. Cada cable está anclado a una distancia…
Una antena de telefonía de $12 \text{ m}$ de altura se sujeta al suelo con dos cables tensores que parten de su extremo superior. Cada cable está anclado a una distancia de $5 \text{ m}$ de la base de la antena.
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¿Cuál es la longitud total de cable necesaria para sujetar la antena?
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Si queremos colocar otra antena semejante cuya altura sea de $18 \text{ m}$, ¿a qué distancia de la base deberíamos anclar los cables para que la estructura siga siendo proporcional?
Tejados y triángulos isósceles
Un tejado a dos aguas tiene forma de triángulo isósceles. Si trazás la altura, queda dividido en dos triángulos rectángulos iguales: la altura es un cateto, la mitad de la base es el otro y el lado del tejado es la hipotenusa.
El tejado de una caseta de jardín tiene forma de triángulo isósceles. La base del triángulo mide $6 \text{ metros}$ y los lados iguales miden $5 \text{ metros}$ cada…
El tejado de una caseta de jardín tiene forma de triángulo isósceles. La base del triángulo mide $6 \text{ metros}$ y los lados iguales miden $5 \text{ metros}$ cada uno. Calcula la altura del tejado.
Rombos y hexágonos
Las diagonales de un rombo se cortan perpendicularmente y por su punto medio: lo dividen en cuatro triángulos rectángulos iguales. En un hexágono regular, el lado, la apotema y la mitad del lado también forman un triángulo rectángulo.
Calcula el perímetro de un rombo cuyas diagonales miden $16 \text{ cm}$ y $12 \text{ cm}$. (Pista: Recuerda que las diagonales de un rombo son perpendiculares y se…
Calcula el perímetro de un rombo cuyas diagonales miden $16 \text{ cm}$ y $12 \text{ cm}$. (Pista: Recuerda que las diagonales de un rombo son perpendiculares y se cortan en su punto medio, formando cuatro triángulos rectángulos iguales).
Calcula el perímetro y el área de un hexágono regular cuyo lado mide $8 \text{ cm}$. Para hallar el área, recuerda que primero debes calcular la apotema utilizando el…
Calcula el perímetro y el área de un hexágono regular cuyo lado mide $8 \text{ cm}$. Para hallar el área, recuerda que primero debes calcular la apotema utilizando el teorema de Pitágoras en uno de los triángulos equiláteros que forman el hexágono.
Ternas pitagóricas y el recíproco
Hasta ahora usamos el teorema en un sentido: si el triángulo es rectángulo, entonces $a^2 + b^2 = c^2$. También funciona al revés.
Tres números naturales que cumplen $a^2 + b^2 = c^2$ forman una terna pitagórica. Las más usadas:
| Catetos | Hipotenusa | Comprobación |
|---|---|---|
| $3$ y $4$ | $5$ | $9 + 16 = 25$ |
| $5$ y $12$ | $13$ | $25 + 144 = 169$ |
| $8$ y $15$ | $17$ | $64 + 225 = 289$ |
Si multiplicás una terna por un mismo número, obtenés otra: $6\text{-}8\text{-}10$, $9\text{-}12\text{-}15$, $30\text{-}40\text{-}50$… Reconocerlas te ahorra cuentas y te permite hallar el lado que falta sin calculadora.
Un carpintero está diseñando una estantería que tiene forma de triángulo rectángulo. Ha colocado una balda intermedia paralela a la base. La altura total de la…
Un carpintero está diseñando una estantería que tiene forma de triángulo rectángulo. Ha colocado una balda intermedia paralela a la base. La altura total de la estantería es de $150 \text{ cm}$ y la base mide $90 \text{ cm}$. Si la balda intermedia está situada a una altura de $60 \text{ cm}$ desde la base:
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¿Cuánto mide la longitud de dicha balda intermedia?
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¿Qué longitud tiene el listón inclinado que forma la hipotenusa de la estantería completa?
Se quiere instalar una placa solar rectangular en un tejado inclinado. El tejado tiene una inclinación tal que por cada $4\text{ m}$ de avance horizontal sube…
Se quiere instalar una placa solar rectangular en un tejado inclinado. El tejado tiene una inclinación tal que por cada $4\text{ m}$ de avance horizontal sube $3\text{ m}$ de altura.
- a) Calcula la longitud real del tramo de tejado que cubre $8\text{ m}$ de distancia horizontal.
- b) Si la placa solar mide $2\text{ m}$ de largo y se coloca siguiendo la pendiente del tejado, ¿qué altura vertical $h$ salva la placa entre su borde inferior y el superior? (Usa semejanza de triángulos).
La diagonal de una caja
Una caja (ortoedro) tiene una diagonal que va de un vértice al vértice opuesto, pasando por el interior. Se calcula con dos triángulos rectángulos seguidos: primero la diagonal de la base y después la diagonal de la caja.
Un gamer quiere guardar su teclado mecánico de $52\text{ cm}$ de largo dentro de una caja de transporte que compró. La caja es un ortoedro con unas dimensiones internas…
Un gamer quiere guardar su teclado mecánico de $52\text{ cm}$ de largo dentro de una caja de transporte que compró. La caja es un ortoedro con unas dimensiones internas de $48\text{ cm}$ de largo, $18\text{ cm}$ de ancho y $10\text{ cm}$ de alto. ¿Podrá entrar el teclado en la caja si lo coloca uniendo dos vértices opuestos (la diagonal del espacio)? Calculá la medida de la diagonal mayor del interior de la caja para justificar tu respuesta.
Dos triángulos rectángulos encadenados
En algunos problemas, el dato que falta para un triángulo se obtiene en otro. Buscá el triángulo del que ya conocés dos lados, resolvelo y usá ese resultado en el siguiente.
Un faro sobre un acantilado se ve desde un barco. El barco, la base del faro y la cima forman dos triángulos rectángulos que comparten el mismo cateto horizontal $x$.
Otro caso típico es la pirámide de base cuadrada. Su arista lateral es la hipotenusa de un triángulo cuyos catetos son la altura de la pirámide y la mitad de la diagonal de la base. Esa mitad de diagonal sale de otro Pitágoras en la base.
Un faro de $35\text{ m}$ de altura está situado sobre un acantilado vertical. Desde un barco en el mar, se observa que la distancia a la base del faro (el punto donde…
Un faro de $35\text{ m}$ de altura está situado sobre un acantilado vertical. Desde un barco en el mar, se observa que la distancia a la base del faro (el punto donde empieza el faro en el acantilado) es de $100\text{ m}$ y la distancia a la parte más alta del faro es de $110\text{ m}$. Calcula:
- a) La altura del acantilado sobre el nivel del mar.
- b) La distancia horizontal desde el barco hasta la base del acantilado.
Ampliar, reducir y escalas
Dos figuras son semejantes si una es una ampliación o una reducción de la otra. Todas sus medidas correspondientes se multiplican por la misma razón de semejanza $k$:
$$k = \frac{\text{medida en la figura nueva}}{\text{medida en la figura original}}$$Si $k > 1$ ampliás; si $k < 1$ reducís. Una escala $1 : 500$ es una razón de semejanza $k = \frac{1}{500}$: $1$ cm en el plano son $500$ cm en la realidad.
Esto sirve para estructuras "proporcionales". Si una antena de $12$ m se ancla con cables a $5$ m de la base y querés otra antena semejante de $18$ m, la razón es $k = \frac{18}{12} = 1{,}5$ y el anclaje queda a $5 \cdot 1{,}5 = 7{,}5$ m.
Un diseñador gráfico tiene una fotografía rectangular de $10 \text{ cm}$ de ancho y $15 \text{ cm}$ de alto. Si decide ampliarla para hacer un cartel de modo que el…
Un diseñador gráfico tiene una fotografía rectangular de $10 \text{ cm}$ de ancho y $15 \text{ cm}$ de alto. Si decide ampliarla para hacer un cartel de modo que el nuevo ancho sea de $40 \text{ cm}$, ¿cuánto medirá la altura del cartel si ambas figuras deben ser semejantes?
En el plano de un barrio privado, la escala utilizada es $1:500$. Si la piscina comunitaria mide $3 \text{ cm}$ de largo en el plano, ¿cuál es su longitud real expresada…
En el plano de un barrio privado, la escala utilizada es $1:500$. Si la piscina comunitaria mide $3 \text{ cm}$ de largo en el plano, ¿cuál es su longitud real expresada en metros?
Sombras, Thales y pendientes
Cuando el sol está en cierto ángulo, un objeto y su sombra forman un triángulo rectángulo. A la misma hora, los rayos son paralelos, así que los triángulos de dos objetos distintos son semejantes: el teorema de Thales dice que sus lados son proporcionales.
La misma idea sirve con un foco en el suelo. Todos los triángulos comparten el vértice del foco. Si un adolescente de $1{,}65$ m está a $3$ m del foco y el mástil a $12$ m, la razón es $k = \frac{12}{3} = 4$ y el mástil mide $1{,}65 \cdot 4 = 6{,}6$ m. Si el adolescente camina $2$ m hacia el mástil, queda a $5$ m del foco: ahora la razón es $\frac{12}{5}$ y su sombra llega al mástil a $1{,}65 \cdot \frac{12}{5} = 3{,}96$ m de altura.
También hay semejanza cuando una paralela a la base corta un triángulo: el triángulo pequeño que queda arriba es semejante al grande. En una estantería triangular de $150$ cm de alto y $90$ cm de base, con un estante a $60$ cm del suelo, el triángulo de arriba tiene altura $150 - 60 = 90$ cm. Su razón es $\frac{90}{150} = 0{,}6$, así que el estante mide $90 \cdot 0{,}6 = 54$ cm.
A una hora determinada del día, un poste vertical de $2 \text{ m}$ de altura proyecta una sombra de $1,5 \text{ m}$. En ese mismo instante, la sombra de una torre…
A una hora determinada del día, un poste vertical de $2 \text{ m}$ de altura proyecta una sombra de $1,5 \text{ m}$. En ese mismo instante, la sombra de una torre eléctrica cercana mide $12 \text{ m}$. Aplicando el teorema de Tales, calcula la altura de la torre.
Un grupo de alumnos de 2º de ESO quiere calcular la altura de la canasta del patio sin utilizar una escalera. En un momento determinado, Luis, que mide $1,60 \text{ m}$,…
Un grupo de alumnos de 2º de ESO quiere calcular la altura de la canasta del patio sin utilizar una escalera. En un momento determinado, Luis, que mide $1,60 \text{ m}$, proyecta una sombra de $0,80 \text{ m}$. Si en ese mismo instante la sombra de la canasta mide $1,52 \text{ m}$, ¿cuál es la altura de la canasta? Dibuja un esquema de la situación identificando los triángulos semejantes.
Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.
En una plaza hay un mástil vertical. A una distancia de $12\text{ m}$ de su base, hay un foco en el suelo que proyecta luz. Un adolescente que mide $1,65\text{ m}$ se…
En una plaza hay un mástil vertical. A una distancia de $12\text{ m}$ de su base, hay un foco en el suelo que proyecta luz. Un adolescente que mide $1,65\text{ m}$ se coloca entre el foco y el mástil, a una distancia de $3\text{ m}$ del foco.
- a) Calcula la altura del mástil sabiendo que la sombra de la cabeza del chico coincide exactamente con la parte superior del mástil.
- b) Si el chico camina $2\text{ m}$ hacia el mástil, ¿qué longitud tendrá su sombra proyectada sobre el propio mástil?
Áreas y volúmenes en figuras semejantes
Si ampliás una figura con razón $k$, las longitudes se multiplican por $k$, pero el área se multiplica por $k^2$ y el volumen por $k^3$.
Dos cuadrados son semejantes. El lado del primero mide $4 \text{ cm}$ y el lado del segundo mide $12 \text{ cm}$. Calcula la razón de semejanza $k$ y explica cuántas…
Dos cuadrados son semejantes. El lado del primero mide $4 \text{ cm}$ y el lado del segundo mide $12 \text{ cm}$. Calcula la razón de semejanza $k$ y explica cuántas veces es mayor el área del segundo cuadrado respecto al primero.
En el plano de una habitación a escala $1:50$, las dimensiones de una mesa de estudio rectangular son $2,4 \text{ cm}$ de ancho y $3,6 \text{ cm}$ de largo. 1. Calcula…
En el plano de una habitación a escala $1:50$, las dimensiones de una mesa de estudio rectangular son $2,4 \text{ cm}$ de ancho y $3,6 \text{ cm}$ de largo.
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Calcula las dimensiones reales de la mesa en metros.
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Si el área real de la habitación es de $12 \text{ m}^2$, ¿cuál es el área que ocupa la habitación en el plano expresada en $\text{cm}^2$?
Se ha fabricado una maqueta de un monumento utilizando una escala $1:250$. Si el monumento real tiene un volumen de $1500 \text{ m}^3$, calcula el volumen de la maqueta…
Se ha fabricado una maqueta de un monumento utilizando una escala $1:250$. Si el monumento real tiene un volumen de $1500 \text{ m}^3$, calcula el volumen de la maqueta en decímetros cúbicos ($\text{dm}^3$). Recuerda la relación entre la razón de semejanza y la razón de los volúmenes.
Todo junto: Pitágoras y semejanza
Los problemas más completos mezclan las dos herramientas: Pitágoras para hallar longitudes y la razón $k$ para pasar de una figura a otra semejante.
Con la pirámide de base cuadrada de $24$ m de lado y $16$ m de altura: su arista lateral cumple $a^2 = 16^2 + (12\sqrt2)^2 = 256 + 288 = 544$ (el $12\sqrt2$ es la mitad de la diagonal de la base), o sea $a \approx 23{,}3$ m. Su volumen es $\frac{1}{3} \cdot 24^2 \cdot 16 = 3.072\text{ m}^3 = 3.072.000.000\text{ cm}^3$. Para una maqueta $1:80$, dividís entre $80^3 = 512.000$ y obtenés $6.000\text{ cm}^3$.
Para un festival de cine, se ha construido una maqueta a escala de una pirámide regular de base cuadrada. La pirámide real tiene un lado de la base de $24\text{ m}$ y…
Para un festival de cine, se ha construido una maqueta a escala de una pirámide regular de base cuadrada. La pirámide real tiene un lado de la base de $24\text{ m}$ y una altura de $16\text{ m}$. Si la maqueta se ha construido con una razón de semejanza $k = 1:80$, calcula:
- a) La longitud de la arista lateral de la pirámide real (necesitarás aplicar Pitágoras dos veces).
- b) El volumen de la maqueta en centímetros cúbicos, sabiendo que el volumen de una pirámide es $V = \frac{1}{3} \cdot \text{Área base} \cdot \text{Altura}$. (Usa la relación $k^3$ para el volumen).
Una señal de tráfico tiene forma de triángulo equilátero de $90\text{ cm}$ de lado. Dentro de ella, hay una franja de color rojo que forma otro triángulo equilátero…
Una señal de tráfico tiene forma de triángulo equilátero de $90\text{ cm}$ de lado. Dentro de ella, hay una franja de color rojo que forma otro triángulo equilátero semejante. Si el área de la parte blanca (el triángulo interior) es exactamente la mitad del área total de la señal, ¿cuál es la razón de semejanza entre el triángulo pequeño y el grande? ¿Cuánto mide el lado del triángulo interior? Redondea a dos cifras decimales.
El logotipo de una nueva marca de ropa es un rombo inscrito dentro de un rectángulo de $16\text{ cm}$ de largo y $12\text{ cm}$ de ancho. Los vértices del rombo son los…
El logotipo de una nueva marca de ropa es un rombo inscrito dentro de un rectángulo de $16\text{ cm}$ de largo y $12\text{ cm}$ de ancho. Los vértices del rombo son los puntos medios de los lados del rectángulo. Calcula:
- a) El perímetro del rombo.
- b) El área de un segundo logotipo semejante al anterior cuyo perímetro sea el triple. Justifica cómo cambia el área sin necesidad de calcular los nuevos lados.
La altura sobre la hipotenusa
Si en un triángulo rectángulo trazás la altura desde el ángulo recto hasta la hipotenusa, el triángulo queda dividido en dos triángulos rectángulos más chicos. Los tres triángulos (el grande y los dos chicos) tienen los mismos ángulos, o sea que son semejantes. La altura $h$ divide a la hipotenusa en dos segmentos $m$ y $n$.
En el problema del dron, la hipotenusa mide $15{,}6$ m y un segmento $3{,}9$ m; el otro es $15{,}6 - 3{,}9 = 11{,}7$ m. Entonces $h^2 = 3{,}9 \cdot 11{,}7 = 45{,}63$. Para las distancias del dron a cada punto aplicás Pitágoras en cada triángulo pequeño: $\sqrt{3{,}9^2 + h^2} = 7{,}8$ m y $\sqrt{11{,}7^2 + h^2} \approx 13{,}5$ m. Comprobá que $7{,}8^2 + 13{,}5^2 \approx 15{,}6^2$, es decir, el triángulo grande es rectángulo (recíproco).
Una empresa de mensajería utiliza drones para entregar paquetes. Para que el aterrizaje sea seguro en una azotea, el dron proyecta dos rayos láser que forman un ángulo…
Una empresa de mensajería utiliza drones para entregar paquetes. Para que el aterrizaje sea seguro en una azotea, el dron proyecta dos rayos láser que forman un ángulo recto en el emisor. El dron se encuentra a una altura $h$ sobre la azotea. Los puntos de impacto de los láseres en el suelo están alineados con la vertical del dron y distan entre sí $15,6\text{ m}$. Si uno de los puntos de impacto está a $3,9\text{ m}$ de la vertical del dron, calcula:
- a) La altura $h$ a la que vuela el dron utilizando el teorema de la altura.
- b) La distancia desde el dron hasta cada uno de los dos puntos de aterrizaje (los catetos del triángulo).