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9° EBI · Matemática
Geometría del plano · Geometría plana

Ángulos, longitudes y áreas

Te conviene dominar: Teorema de Pitágoras (8.° grado de Educación Básica Integrada (2.° de liceo))
Te conviene dominar: Perímetros y áreas de polígonos (7.° grado de Educación Básica Integrada (1.° de liceo))

Para embaldosar una plaza hexagonal, alambrar una cancha o saber qué porción de pizza es más grande, hay que medir ángulos, longitudes y áreas. Casi todo sale de unas pocas ideas: los ángulos de un triángulo suman $180°$, el teorema de Pitágoras y descomponer las figuras en otras más sencillas. Al final vas a poder decidir cuál de dos porciones de pizza es mayor.

Relaciones entre ángulos

Cuando una recta corta a dos paralelas, se forman ángulos iguales por parejas:

Dos rectas paralelas cortadas por una secante que ilustran ángulos correspondientes, opuestos por el vértice y suplementarios. rs ∥ r ángulos azules: iguales (correspondientes y opuestos por el vértice) naranja + azul = 180° Hexágono dividido en cuatro triángulos mediante diagonales trazadas desde un único vértice para deducir la suma de sus ángulos interiores. 1234 hexágono: 6 − 2 = 4 triángulos 4 · 180° = 720° cada ángulo: 720° : 6 = 120°
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Un diseñador está creando un mosaico para el suelo de una plaza utilizando baldosas con forma de hexágono regular. Calcula cuánto mide la suma de todos los ángulos…

Un diseñador está creando un mosaico para el suelo de una plaza utilizando baldosas con forma de hexágono regular. Calcula cuánto mide la suma de todos los ángulos interiores del hexágono y cuál es el valor de cada uno de sus ángulos internos.

180° 180° 180° 180° α n = 6 Σ = ? α = ?
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Una empresa de diseño está creando un nuevo logotipo basado en un hexágono regular de $6$ cm de lado. Dentro del hexágono, han trazado las diagonales que conectan…

Una empresa de diseño está creando un nuevo logotipo basado en un hexágono regular de $6$ cm de lado. Dentro del hexágono, han trazado las diagonales que conectan vértices alternos, formando una "estrella de David" o hexagrama. Calcula el valor de los ángulos internos de los triángulos que forman la estrella y determina el área de la parte sombreada (la estrella central) sabiendo que la apotema del hexágono original es aproximadamente $5,2$ cm.

α ap=5,2 6 cm Área estrella = ?
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Ángulos en la circunferencia

  • Ángulo central: su vértice es el centro. Mide lo mismo que el arco que abarca.

  • Ángulo inscrito: su vértice está sobre la circunferencia. Mide la mitad del central que abarca el mismo arco.

Circunferencia con un ángulo central de 80° y un ángulo inscrito de 40° que abarcan el mismo arco. 80° 40° O central = 80° inscrito = 80° : 2 = 40° los dos abarcan el mismo arco
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Observa la siguiente circunferencia de centro $O$. Si el ángulo central $\angle AOB$ mide $80^\circ$, calcula el valor del ángulo inscrito $\angle ACB$ que abarca el…

Observa la siguiente circunferencia de centro $O$. Si el ángulo central $\angle AOB$ mide $80^\circ$, calcula el valor del ángulo inscrito $\angle ACB$ que abarca el mismo arco.

O A B C 80° x
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El teorema de Pitágoras

Usos típicos:

  • Hallar un lado conociendo los otros dos: cateto $= \sqrt{c^2 - a^2}$.

  • Diagonal de un rectángulo $a \times b$: $\sqrt{a^2 + b^2}$.

  • Altura de un triángulo isósceles o equilátero: se traza la altura y queda un triángulo rectángulo con la mitad de la base.

  • Apotema de un polígono regular: con el radio y medio lado.

Semejanza y Pitágoras: sombras

Dos triángulos son semejantes cuando tienen los mismos ángulos. Entonces sus lados correspondientes son proporcionales: el cociente entre un lado de uno y el correspondiente del otro es siempre el mismo (la razón de semejanza). A la misma hora, el sol incide con el mismo ángulo, así que un objeto y su sombra forman triángulos rectángulos semejantes.

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La intendencia quiere cercar un parque rectangular que mide $40$ metros de largo y $30$ metros de ancho. Además, quieren construir un camino en línea recta que cruce el…

La intendencia quiere cercar un parque rectangular que mide $40$ metros de largo y $30$ metros de ancho. Además, quieren construir un camino en línea recta que cruce el parque de una esquina a la opuesta (la diagonal). Usá el teorema de Pitágoras para calcular la longitud de dicho camino.

40 m 30 m d = ?
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Un operario de mantenimiento quiere instalar una cámara de seguridad en la esquina de un almacén rectangular. Para ello, apoya una escalera de $5$ metros de longitud de…

Un operario de mantenimiento quiere instalar una cámara de seguridad en la esquina de un almacén rectangular. Para ello, apoya una escalera de $5$ metros de longitud de modo que el pie de la misma dista exactamente $1,4$ metros de la pared. Sin embargo, se da cuenta de que para tener el ángulo de visión correcto, necesita que la cámara esté $60$ cm más alta. ¿Qué longitud mínima debería tener la nueva escalera si mantiene el pie en el mismo punto?

1,4m h₁ +0,6m L₁ = 5m L₂ = ?
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Un mástil de señales de $8$ metros de altura proyecta una sombra de $6$ metros sobre el suelo a las 11:00 de la mañana. En ese mismo instante, la sombra de una torre de…

Un mástil de señales de $8$ metros de altura proyecta una sombra de $6$ metros sobre el suelo a las 11:00 de la mañana. En ese mismo instante, la sombra de una torre de refrigeración cercana mide $45$ metros.

  1. Utiliza la semejanza de triángulos para calcular la altura de la torre.

  2. Si el cable de seguridad que va desde la punta del mástil de señales hasta el extremo de su sombra estuviera tenso, ¿qué longitud tendría?

α h₁=8m s₁=6m L=? MÁSTIL α h₂=? s₂=45m TORRE
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Áreas de polígonos

Fórmulas de área del triángulo, rectángulo, romboide, rombo y trapecio. triángulob · h / 2 rectángulob · h romboideb · h romboD · d / 2 trapecio: (B + b) · h / 2
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Una empresa de señalización está fabricando una placa de "Cuidado" con forma de rombo. Si las diagonales del rombo miden $16$ cm y $12$ cm respectivamente, calcula el…

Una empresa de señalización está fabricando una placa de "Cuidado" con forma de rombo. Si las diagonales del rombo miden $16$ cm y $12$ cm respectivamente, calcula el área de la placa de metal necesaria para fabricarla.

D = 16 cm d = 12 cm
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Calcula el área de un pentágono regular si sabemos que su lado mide $10$ cm y su apotema mide aproximadamente $6,88$ cm.

Calcula el área de un pentágono regular si sabemos que su lado mide $10$ cm y su apotema mide aproximadamente $6,88$ cm.

ap = 6,88 cm L = 10 cm n = 5 Área = ?
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Un arquitecto ha diseñado una ventana para un centro cultural con forma de trapecio isósceles. La base mayor mide $2,8$ metros, la base menor mide $1,6$ metros y los…

Un arquitecto ha diseñado una ventana para un centro cultural con forma de trapecio isósceles. La base mayor mide $2,8$ metros, la base menor mide $1,6$ metros y los lados no paralelos miden $1,2$ metros cada uno. Para el presupuesto, necesita calcular el área total del cristal y la suma de los ángulos interiores de la ventana para encargar el marco metálico. ¿Cuál es el área de la ventana?

h 0,6 m 2,8 m 1,6 m 1,2 m 1,2 m α α β β
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Una parcela tiene forma de romboide con una base de $15$ metros y una altura de $8$ metros. En una de las esquinas, el dueño ha instalado un aspersor que riega en un…

Una parcela tiene forma de romboide con una base de $15$ metros y una altura de $8$ metros. En una de las esquinas, el dueño ha instalado un aspersor que riega en un ángulo de $60^\circ$ con un alcance de $6$ metros.

  1. Calcula el área total de la parcela.

  2. Calcula el área de la parcela que queda sin regar.

h = 8 m r = 6 m 60° b = 15 m Área sin regar A = ?
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Círculo y figuras circulares

Círculo, sector circular, corona circular y segmento circular con sus fórmulas. r círculo: π r² sector: π r² · n / 360 corona: π (R² − r²) segmento
Figura Longitud Área
Circunferencia / círculo $L = 2\pi r$ $A = \pi r^2$
Arco / sector de $n°$ $L = \dfrac{2\pi r \cdot n}{360}$ $A = \dfrac{\pi r^2 \cdot n}{360}$
Corona circular — $A = \pi\,(R^2 - r^2)$
Segmento circular — sector − triángulo
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En una pizzería, una pizza familiar tiene un diámetro de $40$ cm. Si cortamos una ración que forma un sector circular con un ángulo central de $60^\circ$, calcula el…

En una pizzería, una pizza familiar tiene un diámetro de $40$ cm. Si cortamos una ración que forma un sector circular con un ángulo central de $60^\circ$, calcula el área de ese trozo de pizza. (Utiliza $\pi \approx 3,14$).

60° d = 40 cm Área = ?
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Un centro deportivo tiene una piscina con una forma particular: un rectángulo de $20$ m por $10$ m, y en uno de sus lados cortos se agregó una zona semicircular para…

Un centro deportivo tiene una piscina con una forma particular: un rectángulo de $20$ m por $10$ m, y en uno de sus lados cortos se agregó una zona semicircular para niños. Calculá el perímetro total de la piscina. (Usá $\pi \approx 3,14$).

20 m 10 m r=5m Lados rectos Arco L = π·r
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En una plaza de tu ciudad hay una baldosa gigante con forma de corona circular. El radio del círculo exterior es de $4$ metros. Se sabe que el área de la parte…

En una plaza de tu ciudad hay una baldosa gigante con forma de corona circular. El radio del círculo exterior es de $4$ metros. Se sabe que el área de la parte transitable (la corona en sí) es de $7\pi$ $m^2$. Calcula el radio del círculo interior y determina la longitud de la valla circular que habría que poner para rodear únicamente el hueco interior.

R = 4 m r = ? A = 7π m² Área transitable L = ? Longitud valla
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Calcula el área de un segmento circular de $90^\circ$ de amplitud perteneciente a una circunferencia de radio $12$ cm.

Calcula el área de un segmento circular de $90^\circ$ de amplitud perteneciente a una circunferencia de radio $12$ cm.

Segmento circular de 90 grados en una circunferencia de radio 12 cm90°OABr = 12 cmr = 12 cmSegmento circularÁrea = ?
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Problemas combinados

Los problemas más difíciles juntan varias ideas. Una estrategia que funciona casi siempre:

  1. Hacé un dibujo y marcá los datos.

  2. Buscá triángulos rectángulos: Pitágoras te da lados que faltan (alturas, apotemas, distancias al centro).

  3. Descomponé la figura en piezas conocidas y sumá o restá áreas.

  4. Redondeá recién al final.

Cuando la altura no cae en el punto medio: un sistema de ecuaciones

En un triángulo escaleno la altura no divide la base en dos mitades. Si llamás $x$ a una parte de la base, la otra es «base $- x$», y cada lado oblicuo forma con la altura un triángulo rectángulo. Eso da dos ecuaciones con dos incógnitas ($h$ y $x$), que se resuelven por escalerización: restando una ecuación de la otra desaparece $h^2$.

Triángulo de lados 13, 14 y 15 con la altura sobre el lado de 14, que lo divide en dos segmentos x y 14 − x. base = 14 x 14 − x h 13 15
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Estamos diseñando un parque infantil con una zona de juegos circular. En el plano, hemos dibujado un triángulo inscrito en la circunferencia de la zona de juegos de modo…

Estamos diseñando un parque infantil con una zona de juegos circular. En el plano, hemos dibujado un triángulo inscrito en la circunferencia de la zona de juegos de modo que uno de los lados del triángulo coincide exactamente con el diámetro de la circunferencia, que mide $10$ metros. Si otro de los lados mide $6$ metros:

  1. a) Justifica de qué tipo es el triángulo atendiendo a sus ángulos.
  1. b) Calcula el área de la región de la zona de juegos que queda fuera del triángulo (la parte sombreada de la figura).
Circunferencia de diámetro 10 m con un triángulo inscrito que tiene un lado sobre el diámetro y otro lado de 6 m; la zona fuera del triángulo está sombreada 10 m 6 m
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Un arquitecto está diseñando un ventanal para un museo con una forma geométrica particular. El diseño consiste en un triángulo isósceles cuyos lados iguales miden…

Un arquitecto está diseñando un ventanal para un museo con una forma geométrica particular. El diseño consiste en un triángulo isósceles cuyos lados iguales miden $10\text{ m}$ y cuya base mide $12\text{ m}$. En el interior, desea colocar un panel solar rectangular cuya base esté apoyada sobre la base del triángulo y sus dos vértices superiores toquen los lados iguales del triángulo. Si el arquitecto quiere que la altura del rectángulo sea exactamente la mitad de su base, calcula las dimensiones del rectángulo y el área de la región del triángulo que queda sin cubrir por el panel solar.

h 12 m 10 m x x/2
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En un parque tecnológico construyeron una plaza con forma de hexágono regular de $20\text{ m}$ de lado. En el centro de la plaza se instaló una fuente circular cuyo…

En un parque tecnológico construyeron una plaza con forma de hexágono regular de $20\text{ m}$ de lado. En el centro de la plaza se instaló una fuente circular cuyo borde es tangente a todos los lados del hexágono. La intendencia quiere pavimentar con baldosas especiales solo la superficie comprendida entre la fuente y el perímetro del hexágono. Calculá el área que debe ser pavimentada utilizando $\pi \approx 3,1416$ y redondeando el resultado a dos decimales.

Fuente 20 m r 10 m L = 20 m Área a pavimentar
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Una empresa de diseño gráfico está creando un nuevo logotipo basado en las propiedades de la circunferencia. Han dibujado una circunferencia de radio $R = 8\text{ cm}$.…

Una empresa de diseño gráfico está creando un nuevo logotipo basado en las propiedades de la circunferencia. Han dibujado una circunferencia de radio $R = 8\text{ cm}$. Dentro de ella, han trazado dos cuerdas paralelas situadas a ambos lados del centro, una de $10\text{ cm}$ y otra de $14\text{ cm}$ de longitud. El área del logotipo es el trapecio isósceles que se forma al unir los extremos de estas dos cuerdas. Calcula el área de dicho trapecio y la distancia exacta que separa a las dos cuerdas.

R=8 R=8 10 cm 14 cm O h = ? Área = ?
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Un dron de vigilancia tiene un ángulo de visión de $90^\circ$. Si el dron se encuentra a una altura de $90\text{ m}$ sobre el punto central de una parcela rectangular,…

Un dron de vigilancia tiene un ángulo de visión de $90^\circ$. Si el dron se encuentra a una altura de $90\text{ m}$ sobre el punto central de una parcela rectangular, la distancia desde el dron hasta cualquier vértice de la parcela es de $150\text{ m}$ y desde su posición los vértices de uno de los lados mayores de la parcela se ven bajo ese ángulo de $90^\circ$, calcula la longitud de la parcela. Además, determina el área total de la parcela rectangular de terreno.

Esquema geométrico tridimensional de un dron sobre una parcela rectangular90°Dron90 m150 m150 mLongitud = ?Parcela rectangularÁrea total = ?
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Se quiere construir una claraboya en el techo de un salón con la forma de un triángulo escaleno. Los lados del triángulo miden $13\text{ dm}$, $14\text{ dm}$ y…

Se quiere construir una claraboya en el techo de un salón con la forma de un triángulo escaleno. Los lados del triángulo miden $13\text{ dm}$, $14\text{ dm}$ y $15\text{ dm}$. El vidrio utilizado tiene un costo de $\$1\,800$ por cada decímetro cuadrado. Calculá la altura del triángulo sobre el lado de $14\text{ dm}$ (utilizando un sistema de ecuaciones derivado del teorema de Pitágoras) y el costo total del vidrio necesario para la claraboya.

$1.800/dm² 13 dm 15 dm h x 14 - x 14 dm
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El "Rosetón de la Catedral" de una ciudad está formado por una circunferencia exterior de diámetro $6\text{ m}$. En su interior, se trazan cuatro circunferencias iguales…

El "Rosetón de la Catedral" de una ciudad está formado por una circunferencia exterior de diámetro $6\text{ m}$. En su interior, se trazan cuatro circunferencias iguales cuyos diámetros coinciden con cuatro radios perpendiculares de la circunferencia exterior, formando una flor de cuatro pétalos. Calcula el área de los cuatro pétalos delimitados por el cruce de estas cuatro circunferencias.

Esquema geométrico del rosetón con cuatro pétalos interiores O Diámetro exterior = 6 m 4 pétalos Área total = ? 4 circunferencias interiores iguales (diámetro = radio ext.)
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Una señal de tránsito tiene forma de octógono regular. Sabemos que la distancia máxima entre dos vértices opuestos (el diámetro de la circunferencia circunscrita) es de…

Una señal de tránsito tiene forma de octógono regular. Sabemos que la distancia máxima entre dos vértices opuestos (el diámetro de la circunferencia circunscrita) es de $80\text{ cm}$. Un operario debe pintar la señal de color rojo, excepto un cuadrado central cuyos vértices coinciden con los puntos medios de cuatro de los lados del octógono (formando una cruz interior). Calculá el área que debe pintarse de rojo y el ángulo interior de dicho octógono.

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Volvé al principio: para saber qué porción de pizza es mayor se comparan las áreas. Una porción de $45°$ de una pizza de $40$ cm de diámetro tiene $157{,}1$ cm², mientras que un cuarto ($90°$) de una pizza de $20$ cm de diámetro tiene solo $78{,}5$ cm².

Resumen

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