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SEMEJANZA Y TRIGONOMETRIA EJERCICIOS RESUELTOS DE SECUNDARIA–MATEMATICA 4 ESO PDF

Estos dos cuadriláteros son semejantes, con razón de semejanza 3. Calcula la razón de proporcionalidad que hay entre sus perímetros. Se utiliza el teorema de Tales. Si A B 3 AB; B C BC; C D 3 CD; D A 3 DA P P ´ 3 Los lados de un triángulo miden 12, 16 y 20 centímetros. Dibuja otro triángulo semejante a él sabiendo que su escala debe ser de 1:2. Escala 1:2 → Razón de semejanza: 2 Por el teorema de Tales, los lados del triángulo dado y su semejante son proporcionales. Los lados del triángulo buscado son: a 24 cm b 32 cm c 40 cm En una recta r hay tres puntos, A, B y C, que distan sucesivamente 3 y 4 centímetros. Por esos puntos se trazan rectas paralelas que cortan a la recta s en M, N y P. Si MN mide 9 centímetros, ¿cuánto mide el segmento NP? Se utiliza el teorema de Tales. Razón de semejanza: 3 9 N 4 P Por tanto, NP 12 cm Considera los triángulos ABC y DEF. Halla la longitud del lado DF y la medida del ángulo Fp de manera que ambos triángulos sean semejantes. ¿Qué criterio de semejanza has utilizado? La razón de semejanza para lados homólogos ha de ser: B E C F 1,5 ⇒ A D C F 1,5 ⇒ DF 4,5 cm. Utilizando el tercer criterio de semejanza de triángulos, si ABC y DEF son semejantes: Fp Cp 40 7.4 7.3 7.2 A B B C C D D A AB BC CD DA 7.1 A D C B A’ D’ C’ B’ 16 cm 12 cm a b c 20 cm s 3 cm 4 cm 9 cm r M N P A B C B A E D F C 40° 2 cm 3 cm 3 cm Utiliza los criterios de semejanza para explicar si las siguientes frases son verdaderas o falsas. a) Todos los triángulos equiláteros son semejantes. b) Todos los triángulos rectángulos son semejantes. c) Si dos triángulos isósceles tienen el mismo ángulo desigual, entonces son semejantes. a) Verdadera. Los triángulos equiláteros tienen los tres lados iguales y, por tanto, los tres ángulos. Cumple el primer criterio de semejanza de triángulos. b) Falsa. Por ser triángulos rectángulos, solo sabemos que tienen un ángulo igual. No cumplen ningún criterio de semejanza. c) Verdadera. Un triángulo, por ser isósceles, tiene dos lados iguales y, por ello, dos ángulos también iguales. Si dos triángulos isósceles tienen un ángulo igual, los otros dos también tienen que ser iguales. Cumplirían el primer criterio de semejanza. El área de un triángulo ABC mide 128 m2. ¿Cuál será el área de un triángulo semejante A B C cuyos lados midan la mitad? Los triángulos ABC y A B C son semejantes. Razón de semejanza del menor al mayor: 1 2 Razón de áreas: 1 2 2 1 4 Área del nuevo triángulo: 128 4 32 cm2 De dos triángulos semejantes se sabe que en el primero, uno de sus ángulos mide 35 , y en el segundo, otro mide 55 . ¿Qué clase de triángulos son? Si los triángulos son semejantes, tenemos 2 ángulos iguales, uno de 35 y otro de 55 . Si sumamos estos dos ángulos, el tercero valdrá 90 , por lo cual se tratará de triángulos rectángulos. El árbol de la figura está sujeto con dos cuerdas, de manera que el triángulo ABC es rectángulo. Halla la altura del árbol y su distancia al punto C. Utilizando el teorema de Pitágoras: (BC)2 d 2 h2, siendo d (50 18) 32 m Si aplicamos el teorema de la altura: h2 18 d 18 32 576 ⇒ h 24 m Halla el área y el perímetro del triángulo de la figura. Puesto que el valor de la base es de 20 cm, se puede calcular m 9,6 cm. Aplicando el teorema de la altura, h2 m n 9,6 10,4 ⇒ h 9,99 cm El área pedida es: A 20 2 9,99 99,92 cm2 Se aplica Pitágoras para calcular los valores de a y b. a h2 m 2 13,85 cm b h 2 n2 14,42 cm Por tanto, el perímetro P 48,27 cm 7.9 7.8 7.7 7.6 7.5 B A C A’ C’ Área = 128 cm B’ 3 a A C B b 20 cm 10,4 cm h m Expresa en grados los siguientes ángulos. a) — 5 — rad c) — 3 — rad b) 0,8 rad d) 6 rad Equivalencia: 2 rad son 360 . A partir de la relación fundamental se obtiene la siguiente equivalencia. a) 5 rad 18 5 0 36 c) 3 rad 18 3 0 60 b) 0,8 rad 46 d) 6 rad 344 Indica en radianes la medida de los siguientes ángulos. a) 37 b) 142 c) 335 d) 225 Se utiliza la equivalencia en radianes: 360 2 . a) 37 1,3 rad c) 335 5,8 rad b) 142 2,5 rad d) 225 3,9 rad Los lados de un triángulo ABC miden 5, 12 y 13 centímetros. Comprueba si es un triángulo rectángulo y halla las razones trigonométricas del ángulo de menor amplitud. Si es un triángulo rectángulo, cumplirá el teorema de Pitágoras: 122 52 144 25 169 132 Por tanto, se trata de un triángulo rectángulo. El ángulo pequeño se opone al lado pequeño, que es el cateto que mide 5 cm. Las razones trigonométricas de Bp son: cos Bp 1 1 2 3 sen Bp 1 5 3 tg Bp 1 5 2 Utilizando la calculadora, halla el valor de x en los siguientes casos. a) sen 40 x c) tg x 1 b) cos x 0 d) tg 225 x a) x 0,64 c) x 45 ; x 225 b) x 90 ; x 270 d) x 1 Calcula las razones trigonométricas del ángulo . cos 1 2 2 5 0,48 Se aplica la primera relación fundamental de la trigonometría para calcular el sen : sen2 cos2 1 ⇒ sen 1 cos 2 0,88 tg s c e o n s 1,83 Si el coseno de un ángulo agudo es — 3 2 —, calcula: a) sen , b) tg . Se aplica la primera relación fundamental de la trigonometría: sen2 3 2 2 1 ⇒ sen 1 2 9 0,88 tg s c e o n s 1,87 7.15 7.14 7.13 7.12 7.11 7.10 α 24 cm 25 cm Calcula el seno y el coseno de un ángulo agudo si su tangente es igual a 5 . Se usa la primera relación de la trigonometría para llegar a la siguiente expresión: cos tg2 1 1 0,41 Se utiliza la segunda relación fundamental, de manera que: sen tg cos 5 0,41 0,91. Resuelve el triángulo de la figura. Se usa el teorema de Pitágoras: c 2 52 202 15m Se aplican las razones trigonométricas: sen 2 2 0 5 0,8 ⇒ 53,13 cos 2 2 0 5 0,8 ⇒ 36,87 De un triángulo rectángulo ABC se conoce la hipotenusa, que mide 15 centímetros, y uno de sus ángulos, , que mide 20 . Resuelve el triángulo. Puesto que es un triángulo rectángulo, habrá un ángulo de 90 y se puede calcular el que falta: 180 (90 20 ) ⇒ 70 Si se considera a el cateto opuesto al ángulo , y b el cateto opuesto al ángulo : sen ca h te ip to ot o e p n u u e sa sto ⇒ 15 sen 20 ⇒ 5,13 cm ⇒ b 15 sen 70 ⇒ b 14,09 cm Halla los lados y ángulos que son incógnitas en este triángulo isósceles. Por ser un triángulo rectángulo e isósceles, tiene un ángulo recto y los otros dos ángulos con el mismo valor. Ap 45 Bp 90 Cp 45 Los lados a y c miden lo mismo por ser triángulo isósceles, y por ser rectángulo se puede aplicar el teorema de Pitágoras. 102 a2 c2 ⇒ 100 2a2 ⇒ a 7,07 cm ⇒ c 7,07 cm Dibuja un triángulo rectángulo cuya hipotenusa mida 2 centímetros, y uno de sus catetos, 3 . Halla la medida del resto de elementos que faltan para resolver el triángulo. El cateto que falta se calcula con la aplicación del teorema de Pitágoras. h2 a2 b2 ⇒ b 2 2 3 2 1 cm Para calcular los ángulos, 90 sen 2 3 ⇒ 60 ; cos 2 3 ⇒ 30 7.20 7.19 7.18 7.17 7.16 20 m α A c C B 25 m γ 10 cm A a B C h = 2 cm b a = 3 Las proyecciones de los catetos sobre la hipotenusa en un triángulo rectángulo miden 18 y 32 metros. Resuelve el triángulo. Se aplica el teorema de la altura para calcular h. h2 18 32 ⇒ h 24 m Sabido el valor de h, se aplica el teorema de Pitágoras para calcular a y b: a 1 82 242 ⇒ a 30 m b 3 22 2 42 ⇒ b 40 m 90 sen 2 4 4 0 ⇒ 36,9 sen 2 3 4 0 ⇒ 53,1 Un arquitecto quiere construir en una fachada de una plaza un rosetón con forma de polígono regular de 20 lados. Sabiendo que su radio medirá 30 metros, ¿cuánto medirá el lado del rosetón? Puesto que un ángulo completo son 360 , 180 : 20 9 . 2 4,5 ⇒ sen 2 ⇒ l 4,7 m Los brazos de un compás miden 12 centímetros. ¿Qué ángulo forman cuando se traza un arco de 7 centímetros de radio? Se forma un triángulo, siendo el ángulo que forman los brazos del compás. Se aplica la ley de la trigonometría, sen 2 ⇒ 2 16,96 ⇒ 33,92 Desde el borde de un acantilado de 50 metros de altura, Mario observa, bajo un ángulo de 77 , un velero fondeado cerca de la playa. ¿A qué distancia del acantilado se encuentra la embarcación? Se aplica la ley de la trigonometría, tg 77 5 d 0 ⇒ d 11,54 m Se quiere calcular la altura de un castillo medieval. Utilizando un teodolito, el ángulo de elevación observado es de 55 . Sabiendo que el visor del teodolito está a 1,20 metros del suelo, calcula la altura del castillo. La altura del castillo desde el visor del trípode es x. Por definición de tangente se tiene: tg 55 6 x 0 Se opera: x 60 tan 55 85,69 m Altura del castillo: 85,69 1,20 86,89 m 7.25 7.24 7 2 12 7.23 2 x r 7.22 7.21 a B c A C b 18 m 32 m l 30 m d 50 m 77o 77o R E S O L U C I Ó N D E P R O B L E M A S Si el jugador quiere golpear primero la banda derecha, ¿a qué distancia de la banda inferior debe apuntar? La proporción entre los lados de los triángulos semejantes es: 1 4 5 5 x → x 4 3 . Hay que apuntar a unos 2 4 3 2 3 0,66 metros de la banda inferior. Ahora quiere golpear primero en la banda superior. ¿Cuál debe ser el movimiento de la bola blanca? Se observa el dibujo del ejercicio anterior. La proporción entre los lados de los triángulos semejantes es: 7 6 1 x → x 7 6 . Hay que apuntar a unos 1 7 6 1 6 3 2,16 metros de la banda inferior. A C T I V I D A D E S E J E R C I C I O S P A R A E N T R E N A R S E Figuras semejantes. Teorema de Tales Calcula el valor de a y b para que los siguientes pares de triángulos sean semejantes. a) 3, a, 5 y 1,5; 2; b b) 3, a, 8 y —6 5 —, — 1 5 4— , b c) 45 , 75 , 60 y 75 , Ap, Bp a) 1 3 ,5 2 a b 5 ⇒ a 3 1 ,5 2 4 ⇒ b 5 3 1,5 2,5 b) b 8 ⇒ a 7 ⇒ b 16 c) Ap 45 y Bp 60 El perímetro de un cuadrado mide 32 centímetros. a) Halla las medidas de los lados de un cuadrilátero semejante a él si la razón de semejanza es k —1 2 —. b) ¿Cuál es la razón de sus áreas? a) El lado del cuadrado es 32 4 8 cm, y el del semejante, 8 1 2 4 cm b) k2 1 2 2 1 4 7.29 8 6 5 3 3 1 5 4 6 5 a 1 5 4 3 6 5 7.28 7.27 7.26 La arista de un cubo mide 8 metros. Halla la medida de la arista de otro cubo semejante a él si la razón de sus volúmenes es — 2 1 7 — . La razón de los volúmenes es k3 2 1 7 ⇒ k 1 3 . Calcula la altura de la torre de la iglesia. 1 9 5 6 h 0 h 9 1 5 60 36 m mide la torre. Si los segmentos AB y MN son paralelos, halla la medida del lado BC. 3 x 3 5 x 9 3x 5x ⇒ 9 2x x 4,5 cm Semejanza de triángulos Los triángulos ABC y A B C son semejantes. Calcula el valor que se pide en cada caso. a) b y c , si a mide 9 centímetros, c mide 12; a , 4,5, y b , 3,5 centímetros. b) Ap, Cp, Bp y Cp , si Bp 38 y Ap 92 . c) a y Bp , si c mide 18 centímetros; a , 30; c , 6, y Bp 105 . a) 4 9 ,5 3 b ,5 1 c 2 ⇒ b 9 4 ,5 3,5 7 cm ⇒ b 12 9 4,5 6 cm b) Ap Ap 92 ; Bp Bp 38 ; Cp Cp 180 (92 38 ) 50 c) 3 a 0 1 6 8 ⇒ c 30 6 18 90 cm Bp Bp 105 En un triángulo rectángulo, los catetos miden 3 y 4 decímetros, y en otro, un cateto mide 6 decímetros, y la hipotenusa, 10. ¿Son semejantes? La hipotenusa del triángulo de catetos 3 y 4: a 3 2 42 5 cm. Si son semejantes, la razón de semejanza es k 10 : 5 2. El cateto desconocido del triángulo semejante es: c 1 02 6 2 8 dm. Los lados del segundo triángulo miden el doble que los lados del primero. Por tanto, sí son semejantes. 7.34 7.33 7.32 7.31 7.30 B A N C 3 cm x M 5 cm 3 cm Determina si los siguientes pares de triángulos son semejantes indicando, en caso afirmativo, el criterio de semejanza utilizado. a) c) b) d) a) Son semejantes porque los ángulos son iguales. b) Son semejantes porque los lados son proporcionales. c) Son semejantes porque tienen dos lados proporcionales, y el ángulo comprendido entre ellos, igual. d) Son iguales porque tienen dos lados iguales y el ángulo que forman también igual. Por tanto, son semejantes de razón de semejanza igual a 1. Medida de ángulos Expresa en radianes la medida de estos ángulos. a) 30 b) 240 c) 90 d) 270 e) 135 f) 300 a) 2 3 6 r 0 a d 3 x 0 ⇒ x 2 36 0 30 6 rad d) 2 3 6 r 0 a d 27 x 0 ⇒ x 2 3 60 270 3 2 rad b) 2 3 6 r 0 a d 24 x 0 ⇒ x 2 3 60 240 4 3 rad e) 2 3 6 r 0 a d 13 x 5 ⇒ x 2 3 60 135 3 4 rad c) 2 3 6 r 0 a d 9 x 0 ⇒ x 2 36 0 90 2 rad f) 2 3 6 r 0 a d 30 x 0 ⇒ x 2 3 60 300 5 3 rad Indica la medida en el sistema sexagesimal de los siguientes ángulos expresados en radianes. a) b) — 5 6 — c) — 7 4 — d) — 8 — e) — 4 3 — f) — 7 1 1 — a) 2 3 6 r 0 a d r x ad ⇒ x 360 2 180 d) 2 3 6 r 0 a d ⇒ x 36 1 0 6 22,5 22 30 b) 2 3 6 r 0 a d ⇒ x 360 12 5 150 e) 2 3 6 r 0 a d ⇒ x 360 6 4 240 c) 2 3 6 r 0 a d ⇒ x 360 8 7 215 f) 2 3 6 r 0 a d ⇒ x 3 2 6 0 1 7 1 114 x 7 1 1 rad x 7 4 rad x 4 3 rad x 5 6 rad x 8 rad 7.37 7.36 7.35 30° 30° 3 cm 2 cm 6,75 cm 4,5 cm 20° 20° 10,5 cm 7,5 cm 4,5 cm 3 cm 7 cm 5 cm 28° 5 cm 28° 5 cm 4 cm 4 cm Calcula en grados, minutos y segundos sexagesimales la medida de los siguientes ángulos expresados en radianes. a) — 2 1 3 — b) — 9 1 7 — c) — 5 7 — a) 2 3 6 r 0 a d ⇒ x 3 2 6 0 1 2 3 27 41 32.31 b) 2 3 6 r 0 a d ⇒ x 3 2 6 0 1 9 7 95 17 38.82 c) 2 3 6 r 0 a d ⇒ x 36 2 0 5 7 128 34 17.1 Relaciones métricas en triángulos rectángulos Calcula la altura sobre la hipotenusa de un triángulo rectángulo sabiendo que las proyecciones de los catetos sobre ella miden 4 y 9 metros. h2 m n ⇒ h2 4 9 36 ⇒ h 6 m Las proyecciones de los catetos de un triángulo rectángulo sobre la hipotenusa miden 6,4 y 3,6 centímetros. Halla la longitud de los lados. c 6,4 3,6 10 cm mide la hipotenusa a2 m c ⇒ a2 6,4 10 64 ⇒ a 8 cm b2 n c ⇒ b2 3,6 10 36 ⇒ b 6 cm La hipotenusa de un triángulo rectángulo mide 20 centímetros, y la proyección de uno de los catetos sobre ella, 4. Calcula la medida de los catetos. c m n ⇒ n 20 4 16 cm a2 m c ⇒ a2 4 20 80 ⇒ a 8,94 cm b2 n c ⇒ b2 16 20 320 ⇒ b 17,89 cm Calcula los lados de un triángulo rectángulo cuyas proyecciones de los catetos sobre la hipotenusa miden 32 y 8 centímetros. Hipotenusa: c 32 8 40 cm a2 m c ⇒ a2 32 40 1280 ⇒ a 35,78 cm b2 n c ⇒ b2 8 40 320 ⇒ b 17,89 cm 7.42 7.41 7.40 7.39 x 5 7 rad x 9 1 7 rad x 2 1 3 rad 7.38 h n = 4 m m = 9 m Razones trigonométricas en triángulos rectángulos Escribe, en función de m, n y p, el seno, el coseno y la tangente del ángulo en estos triángulos. a) b) a) sen m n ; cos m p ; tg n p b) sen n p ; cos m p ; tg m n La hipotenusa y los catetos de un triángulo rectángulo miden 10, 8 y 6 decímetros. ¿Cuáles son las razones trigonométricas del ángulo agudo de menor amplitud del triángulo? sen 1 6 0 3 5 cos 1 8 0 4 5 tg 6 8 3 4 Calcula el coseno y la tangente de un ángulo agudo si sen 0,6. sen2 cos2 1 ⇒ 0,62 cos2 1 ⇒ cos2 1 0,36 ⇒ cos 1 0,3 6 0,8 tg s c e o n s 0 0 , , 6 8 0,75 Halla el seno y la tangente de un ángulo agudo cuyo coseno es —4 5 —. sen2 cos2 1 ⇒ 4 5 2 sen2 1 ⇒ sen2 1 1 2 6 5 ⇒ sen 1 1 26 5 2 9 5 3 5 tg s c e o n s 3 4 Calcula el seno y el coseno de un ángulo agudo si su tangente es igual a 5 . 1 tg2 cos 1 2 ⇒ 1 5 2 cos 1 2 ⇒ cos2 1 6 ⇒ cos 6 6 5 s c e o n s ⇒ sen 6 30 sen 6 6 7.47 3 5 4 5 7.46 7.45 7.44 7.43 p n m m n p 6 cm 8 cm 10 cm Calcula las razones trigonométricas del ángulo . h 2 52 1 22 21,93 cm sen 21 2 , 5 93 0,8772 cos 1 2 2 5 0,48 tg 21 1 , 2 93 1,8295 Resolución de triángulos rectángulos Calcula la medida de los lados y los ángulos que faltan en los siguientes triángulos rectángulos. a) c) b) d) a) sen 60 1 b 2 ⇒ b 12 sen 60 12 1 2 6 cm Ap 90 30 60 cos 60 1 a 2 ⇒ a 12 cos 60 12 2 3 10,39 cm b) sen 40 9 c ⇒ c sen 9 40 14 cm Ap 90 40 50 cos 40 1 a 4 ⇒ a 12 cos 40 9,19 cm c) tg Ap 1 1 1 1 1 ⇒ Ap 45 Bp c2 112 112 ⇒ c 2 42 15,56 cm d) cos Ap 1 2 0 0 ⇒ Ap 60 Bp 90 60 30 b2 202 102 ⇒ c 3 00 17,32 cm 7.49 7.48 α 24 cm 25 cm 60° 12 cm A B C 40° A B C 9 cm 11 cm A B C 11 cm 20 cm A B C 10 cm Resuelve estos triángulos sabiendo que Cp 90 . a) Ap 55 , a 18 cm b) c 10 cm, b 6 cm c) a 18 cm, b 15 cm a) sen 55 1 c 8 ⇒ c sen 18 55 21,97 cm Ap 90 55 35 tg 55 1 b 8 ⇒ b tg 1 5 8 5 12,60 cm b) cos Ap 1 6 0 ⇒ Ap 53,13 ⇒ Bp 90 53,13 36,87 a2 102 62 ⇒ a 6 4 8 cm c) tg Ap 1 1 8 5 ⇒ Ap 50,19 ⇒ Bp 90 50,19 39,81 c2 182 152 ⇒ c 5 49 23,43 cm Halla la longitud de la altura de un triángulo equilátero de 12 centímetros de lado. h2 122 62 ⇒ h 1 08 10,39 cm Calcula el valor del lado a. a) b) a) a 13 cos 63,38 5,82 cm b) a 39,6 cos 45 28 cm La diagonal mayor de un rombo mide 8 centímetros y forma con cada lado contiguo un ángulo de 26,4 . ¿Cuánto mide el lado del rombo? cos 26,54 4 c ⇒ c cos 2 4 6,54 4,47 cm mide el lado. C U E S T I O N E S P A R A A C L A R A R S E Razona si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones. a) Todos los cuadrados son semejantes. b) Los ángulos de dos triángulos semejantes son proporcionales. c) Todas las circunferencias son semejantes. d) Los polígonos iguales son semejantes y su razón de semejanza es 1. a) Verdadera. b) Falsa. Los ángulos son iguales. c) Verdadera. Siempre están en la misma proporción el radio y el perímetro. El área guarda esa proporción al cuadrado. d) Verdadera, ya que si son polígonos iguales, tienen lados y ángulos respectivamente iguales. 7.54 7.53 7.52 7.51 7.50 a 63,38° 13 cm a 39,6 cm Dos triángulos son semejantes y la razón de semejanza es 3. Uno de ellos tiene un área de 6 unidades cuadradas. ¿Cuántas corresponden al área del otro? Elige la respuesta correcta. a) 40 b) 54 c) 200 Si la razón de semejanza es 3, la razón de las áreas es 32 9. Por tanto, el área del otro triángulo es 6 9 54 unidades cuadradas. Comprueba si existe un ángulo tal que sen —1 4 — y cos — 4 3 . — sen2 cos2 1 ⇒ 1 4 2 3 4 2 1 1 6 9 1 No puede existir. Si las proyecciones de los catetos sobre la hipotenusa de un triángulo rectángulo tienen la misma medida, ¿cómo es el triángulo? ¿Cuánto miden sus ángulos agudos? Las hipotenusas correspondientes a los dos triángulos rectángulos que se forman son iguales, por lo que será un triángulo isósceles. Sus ángulos agudos miden 45 . Los lados de un triángulo miden 45, 27 y 36 centímetros. Demuestra que el seno de uno de sus ángulos es —3 5 —. ¿Cuáles son las otras dos razones trigonométricas de ese ángulo? sen 2 4 7 5 3 5 cos 3 4 6 5 4 5 tg 2 3 7 6 3 4 ¿Se puede resolver un triángulo conociendo solo sus ángulos? Razona tu respuesta. No, porque los triángulos semejantes tienen los ángulos iguales y los lados proporcionales, y si no se conoce uno de los lados, es imposible determinar de cuál de todos los semejantes se trata. ¿Qué relación existe entre las tangentes de los ángulos agudos de un triángulo rectángulo? tg B b c ; tg C b c Son inversas. Explica si es posible resolver un triángulo rectángulo conociendo la altura sobre la hipotenusa y la proyección de uno de los catetos sobre ella. Con esos datos se puede calcular la proyección del otro cateto sobre la hipotenusa, y esta, al sumar las dos proyecciones. Luego se calculan los catetos con el teorema del cateto y con los tres lados se pueden hallar los ángulos del triángulo. Por tanto, sí es posible resolverlo. 7.61 7.60 7.59 7.58 7.57 7.56 7.55 b c a P R O B L E M A S P A R A A P L I C A R El logotipo de una empresa tiene la forma de un hexágono cuyos lados miden 3, 4, 5, 7, 8 y 9 centímetros. En los carteles publicitarios se quiere dibujar un hexágono semejante de 117 centímetros de perímetro. ¿Cuánto miden los lados homólogos? Perímetro del hexágono: 3 4 5 7 8 9 36 cm La razón de semejanza es 1 3 1 6 7 3,25. Los lados del hexágono en los carteles publicitarios medirán: 3 3,25 9,75 cm; 4 3,25 13 cm; 5 3, 25 16,25 cm; 6 3,25 19,5 cm; 7 3,25 22,75 cm; 9 3,25 29,25 cm. A la misma hora del día se miden las sombras que proyectan la torre del reloj y el obelisco de una plaza. Halla la altura de la torre. 1 x 2 5 2 x 12 5 2 4,8 m mide el obelisco. Para medir la distancia entre dos puntos muy alejados A y B, se han situado dos personas sobre ellos. Una tercera persona, una mujer, está en un punto C, a 50 metros de distancia de A. Calcula la distancia que separa los puntos A y B. Si a es la distancia que separa los puntos A y B: tg 82 5 a 0 ⇒ a 50 tg 82 355,77 m El tronco de una palmera mide 3,5 metros y crece de forma inclinada debido al peso de la parte superior. La perpendicular desde su parte más alta hasta la tierra mide 2 metros. Calcula el ángulo de inclinación del tronco respecto a la vertical. cos a 2 3 0 5 ⇒ a 55,15 Cuando se hace una fotografía con una cámara compacta, se produce un paralaje: la imagen que captura el visor no coincide con la del objetivo porque no están situados a la misma distancia. Calcula el ángulo que mide este error. sen 2 1 0 7 0 ,5 0 0,00875 ⇒ a 30 4,84 7.66 7.65 7.64 7.63 7.62 Se invierten 6 segundos en la observación de un avión que sobrevuela un punto de la Tierra. En ese intervalo de tiempo, la aeronave ha cambiado ligeramente de posición. Si el avión se observa perpendicularmente a una altura de 1350 metros y lleva una velocidad de 600 kilómetros por hora, ¿qué ángulo diferencia las dos visuales del observador? La distancia entre las dos posiciones del avión es: s 600 km/h 6 seg 60 3 0 60 0 0 00 m/s 6 s 1000 m El ángulo que diferencia las visuales es : tg 13 1 50 ⇒ 2 32,79 En el momento del día en que los rayos del sol forman un ángulo de 60 con la horizontal, la sombra que proyecta un árbol en el suelo es de 2,6 metros. ¿Cuánto mide el árbol? Si h es la altura del árbol, tg 60 2 h ,6 ⇒ h 2,6 tg 60 4,5 m Unas cigüeñas han construido su nido sobre el tejado de un edificio a 25 metros del suelo. Un chico lo observa desde un punto situado a 50 metros del edificio. Calcula el ángulo de observación. tg 2 5 5 0 ⇒ 26,57 Para realizar prácticas de óptica, un estudiante que mide 1,70 metros, situado a 12 metros de un edificio, coloca frente a sus ojos una regla vertical de 25 centímetros con la que oculta exactamente la altura del mismo. Si la distancia del ojo a la regla es de 40 centímetros, calcula la altura del edificio. 1 x 2 0 0 ,2 ,4 5 ⇒ x 7,5 m es la altura del edificio. Alba va a poner una bombilla de bajo consumo en una lámpara que está situada a 2 metros del suelo. Alba mide 1,53 metros, y cada lado de la escalera, 70 centímetros. Averigua si alcanza con ella para poner la bombilla. Al abrir la escalera, sus lados forman con el suelo un triángulo isósceles. La altura del triángulo es la misma a la que estará el último peldaño una vez abierta. sen 50 7 h 0 ⇒ h 70 sen 50 53,62 cm. La altura a la que llegará la cabeza de Alba es: 53,62 153 206,62 cm Por tanto, llegará para cambiar la bombilla sin esfuerzo. 7.71 7.70 7.69 7.68 7.67 R E F U E R Z O Figuras semejantes. Teorema de Tales. Semejanza de triángulos Halla el valor de x sabiendo que los lados AB y DE son paralelos. 4 x 6 8 x 8 6 4 5,33 cm La razón de las áreas de dos hexágonos regulares es — 4 3 9 6 — . Si el lado de uno de ellos mide 18 centímetros, ¿cuál es el perímetro del otro? 4 3 9 6 1 x 8 ⇒ x 24,5 cm mide el lado del otro. El perímetro: P 6 24,5 27 cm Los perímetros de dos triángulos isósceles son de 15 y 5 centímetros, respectivamente. ¿Cuál es la razón de semejanza? La razón de semejanza y la razón de los perímetros es la misma: k 1 5 5 3. Considera los triángulos ABC y A B C . ¿Cuánto deben medir el lado A C y el ángulo C para que sean dos triángulos semejantes? ¿Qué criterio de semejanza utilizas? La razón de semejanza es 3 : 2 1,5. A C 3 1,5 4,4 cm Cp Cp 40 Medida de ángulos Calcula la medida en radianes de estos ángulos. a) 36 b) 20 c) 216 d) 160 e) 324 f) 290 a) 2 3 6 r 0 a d 3 x 6 ⇒ x 2 36 0 36 5 rad b) 2 3 6 r 0 a d 2 x 0 ⇒ x 2 36 0 20 9 rad c) 2 3 6 r 0 a d 21 x 6 ⇒ x 2 3 60 216 6 5 rad d) 2 3 6 r 0 a d 16 x 0 ⇒ x 2 3 60 160 8 9 rad e) 2 3 6 r 0 a d 32 x 4 ⇒ x 2 3 60 324 9 5 rad f) 2 3 6 r 0 a d 29 x 0 ⇒ x 2 3 60 290 2 1 9 8 rad 7.76 7.75 7.74 7.73 7.72 A 8 cm B C D x E 2 cm 4 cm 3 cm 2 cm B A 40° C B’ A’ C’ 3 cm Expresa en grados: a) 4 rad d) —13 6 — rad b) — 9 4 — rad e) — 5 1 2 — rad c) — 7 9 — rad f) —11 5 — rad a) 2 3 6 r 0 a d 4 x rad ⇒ x 360 2 4 720 d) 2 3 6 r 0 a d ⇒ x 360 12 13 390 b) 2 3 6 r 0 a d ⇒ x 360 8 9 405 e) 2 3 6 r 0 a d ⇒ x 360 24 5 75 c) 2 3 6 r 0 a d ⇒ x 360 18 7 140 f) 2 3 6 r 0 a d ⇒ x 360 10 11 396 Razones métricas y trigonométricas en triángulos rectángulos Halla las razones trigonométricas del ángulo en los siguientes triángulos rectángulos. a) b) a) Si b es el cateto que falta: b 4 02 3 22 24 sen 3 4 2 0 4 5 ; cos 2 4 4 0 3 5 ; tg 3 2 2 4 4 3 b) Si a es la hipotenusa: a 1 62 1 62 2 162 16 2 sen 16 1 6 2 2 2 ; cos 16 1 6 2 2 2 ; tg 1 1 6 6 1 Calcula la tangente del ángulo agudo en cada caso. a) si cos 0,2 b) si sen —5 8 — a) sen2 cos2 1 ⇒ 0,22 sen2 1 ⇒ sen2 1 0,04 ⇒ sen 0 ,96 0,98 tg s c e o n s 0 0 ,9 ,2 8 4,9 b) sen2 cos2 1 ⇒ 5 8 2 cos2 1 ⇒ cos2 1 2 6 5 4 ⇒ cos 3 6 9 4 8 39 tg s c e o n s 5 39 39 7.79 7.78 x 11 5 rad x 7 9 rad x 5 1 2 rad x 9 4 rad x 13 6 rad 7.77 16 cm 16 cm α 32 cm 40 cm α 5 8 8 3 9 Halla el área y el perímetro de un triángulo rectángulo sabiendo que la hipotenusa mide 20 centímetros, y la proyección de uno de los catetos sobre ella, 9,6 centímetros. El cateto cuya proyección es 9,6, b: b2 9,6 20 ⇒ b 13,86. La proyección del otro cateto sobre la hipotenusa, m: m 20 9,6 10,4. El cateto, c: c2 10,4 20 ⇒ c 14,42. P 14,42 13,86 20 48,28 cm A 13,86 2 14,42 99,93 cm2 Resolución de triángulos rectángulos Calcula las medidas de los ángulos y de los lados desconocidos de estos triángulos. a) c) b) d) a) c 4 92 6 42 80,60 cm c) a 3 82 1 62 34,47 cm tg Ap 6 4 4 9 ⇒ Ap 52,56 sen Ap 1 3 6 8 ⇒ Ap 24,90 Bp 90 52,56 37,44 Bp 90 24,90 65,1 b) Bp 90 42 48 d) Bp 90 53 37 tg 42 1 x 8 ⇒ x 16,21 cm tg 53 2 x 4 ⇒ x 18,09 cm c 1 82 1 6,212 24,22 cm c 2 42 1 8,092 30,05 cm Resuelve el triángulo rectángulo cuya hipotenusa mide 26 centímetros, y uno de los ángulos agudos, 74 . sen 74 2 x 6 ⇒ x 26 sen 74 25 cm cos 74 2 y 6 ⇒ y 26 cos 74 7,17 cm Los ángulos miden: Ap 90 Bp 74 Cp 26 7.82 7.81 7.80 49 cm 64 cm 18 cm 42° 38 cm 16 cm 24 cm 53° A M P L I A C I Ó N La diagonal de una pista deportiva rectangular mide 13 metros y la razón de sus lados es 2,4. Existe otra pista semejante con perímetro de 102 metros. ¿Cuánto mide su diagonal? Si x e y son las medidas de los lados de la pista, la diagonal será: 132 x2 y 2. Su perímetro es 102 2,4 42,5, puesto que la razón del perímetro coincide con la razón de los lados. El perímetro de la pista inicial es: 2x 2y 42,5. Planteando un sistema de ecuaciones y despejando y de esta última: y 21,25 x. 132 x2 (21,25 x)2 169 x2 451,56 x2 42,5x 2x2 42,5x 282,56 0 x 42,5 2 37,59 ⇒ y Los lados de la pista inicial miden 2,46 y 18,79 cm. Su diagonal: d 2 ,462 18,792 18,95 cm. La diagonal de la pista semejante a ella: d 2,4 18,95 45,48 cm. Un alumno de 4.o de ESO necesita para la realización de un trabajo una copia reducida de un dibujo rectangular de 35 centímetros de alto y 15 de ancho. ¿Qué porcentaje de reducción tiene que aplicar para incluirlo en un hueco de 20 centímetros de alto? Se reducen 35 20 15 cm Porcentaje de reducción 15 3 5 100 42,86% Dibuja un cuadrado que tenga la misma área que un rectángulo cuyos lados miden 5 y 7 centímetros. Utiliza el teorema de la altura. A 5 7 35 cm2 l 2 35 ⇒ l 3 5 5,92 cm Resuelve este triángulo. Hipotenusa del triángulo de la derecha, que es el cateto mayor del triángulo a resolver: cos 53,13 33 a ,33 ⇒ a cos 33 5 , 3 3 , 3 13 55,55 dm El ángulo superior del triángulo rectángulo de la izquierda: 90 53,13 36,87 . La hipotenusa de ese triángulo que coincide con el cateto menor del triángulo a resolver: cos 36,87 33 b ,33 ⇒ b cos 33 3 , 6 3 , 3 87 41,66 dm. La hipotenusa del triángulo: c 4 1,662 55,55 2 69,44 dm. 7.86 7.85 7.84 18,8 28,79 40,05 2,46 42,5 4 2,52 4 1 ( 282 ,56) 2 7.83 7 cm l l A 5 cm A 33,33 dm 53,13° Un ángulo mayor de 360 es la suma de varios ángulos de 360 más uno menor de ese valor y, por tanto, equivale a este último. Calcula el ángulo menor de 360 al que equivale, y las razones trigonométricas de 450 , 1125 y 2190 . sen 450 sen (360 1 90 ) sen 90 1 ⇒ sen2 cos2 1 ⇒ 1 cos2 1 ⇒ cos 0 ⇒ tg s c e o n s 0 sen 1125 sen (360 3 45 ) cos 45 2 2 ⇒ sen2 cos2 1 ⇒ 2 2 2 cos2 1 ⇒ ⇒ cos 1 2 4 2 2 ⇒ tg s c e o n s 1 sen 2190 sen(360 6 30 ) sen 30 1 2 ⇒ sen2 cos2 1 ⇒ 1 2 2 cos2 1 ⇒ ⇒ cos 1 1 4 2 3 ⇒ tg a s c e o n s 1 3 3 3 P A R A I N T E R P R E T A R Y R E S O L V E R Losetas de dos colores Se quieren fabricar losetas como las de la figura que estén formadas por un rombo de 18,10 centímetros de diagonal mayor y 8,36 centímetros de diagonal menor, y un cuadrado inscrito en él. Calcula el área de la zona gris y la suma de las áreas de las zonas naranjas. La zona gris corresponde al cuadrado interior, y las zonas naranjas son las superficies restantes del rombo. Los triángulos ABC y DEC son semejantes. A BC B D EC E ⇒ 4 9 , , 1 0 8 5 9, x 05 x ⇒ 37,829 4,18x 9,05x ⇒ x 3 1 7 3 ,8 ,2 2 3 9 2,86 Área gris: (2 2,86)2 32,7 cm2 Área naranja: 18,10 2 8,36 32,7 42,9 cm2 Altura del satélite de GPS En el planeta imaginario AXT22 se quiere colocar un satélite, S, a una altura desde la que el mayor paralelo que se pueda divisar sea el de latitud 20 . Si el radio del planeta es de 4000 kilómetros, calcula: a) El radio, CT, del paralelo. b) Las distancias SO, del satélite al centro del planeta, y SP, del satélite a la superficie del planeta. a) En el triángulo rectángulo OCT: CT 4000 cos 4000 cos 20 3759 b) El ángulo qOCT 20 y, por tanto: SO s 4 en 00 2 0 0 11 695 km ⇒ SP 11 695 4000 7695 km 7.89 7.88 7.87 α S P T O C C A D E B x x A U T O E V A L U A C I Ó N Indica cuáles de los siguientes pares de triángulos son semejantes y, en ese caso, calcula la razón de semejanza de sus lados. a) 3, 4, 5 y 4,5; 6; 7,5 cm c) 5, 12, 13 y 12,5; 30; 32,5 cm b) 2, 5, 6 y 4, 10, 11 cm d) 4, 7, 10 y 2,4; 4,2; 6 cm a) Sí ⇒ k 3 2 c) Sí. k 5 2 b) No d) Sí ⇒ k 3 5 Considera los triángulos de la figura. a) ¿Cómo deben ser los lados MN y BC para que los triángulos AMN y ABC sean semejantes? b) Halla el valor de x. a) Paralelos, para que verifiquen el teorema de Tales. b) 3 x x x 5 ⇒ x2 5x 3x ⇒ x2 5x 3x 0 ⇒ x2 2x 0 ⇒ x(x 2) 0 ⇒ x 0 y x 2 Como 0 no puede ser la solución, puesto que en ese caso no existiría triángulo, la solución es x 2. En un triángulo rectángulo, la altura sobre la hipotenusa la divide en dos segmentos que miden 2 y 18 centímetros, respectivamente. Calcula el área de un triángulo rectángulo semejante con razón de semejanza k —3 2 —. Por el teorema de la altura: h2 18 2 36 ⇒ h 3 6 6 cm b b k 20 3 2 30 cm h h k 6 3 2 9 cm A b 2 h 30 2 9 135 cm2 Expresa en grados la medida de estos ángulos. a) — 3 5 — rad b) —15 4 — rad c) 9 rad a) 2 3 6 r 0 a d ⇒ x 360 10 3 108 b) 2 3 6 r 0 a d ⇒ x 360 8 15 675 c) 2 3 6 r 0 a d 9 x rad ⇒ x 360 2 9 1620 Expresa en radianes las medidas de los siguientes ángulos. a) 36 b) 100 c) 310 a) 2 3 6 r 0 a d 3 x 6 ⇒ x 2 36 0 36 5 rad b) 2 3 6 r 0 a d 10 x 0 ⇒ x 2 3 60 100 5 9 rad c) 2 3 6 r 0 a d 31 x 0 ⇒ x 2 3 60 310 3 1 1 8 rad 7.A5 x 15 4 rad x 3 5 rad 7.A4 7.A3 7.A2 7.A1 x A B C M N 3 cm 5 cm x Halla las razones trigonométricas de los ángulos y del siguiente triángulo. h 1 002 602 80 cm sen 1 8 0 0 0 0,8; cos 1 6 0 0 0 0,6; tg 8 6 0 0 1,33 Las proyecciones de los catetos de un triángulo rectángulo sobre la hipotenusa miden 5 y 8 centímetros. a) Calcula la altura sobre la hipotenusa. b) Resuelve el triángulo. a) h2 5 8 40 ⇒ h 6,32 cm b) c m n 5 8 13 a2 m c ⇒ a2 5 13 65 ⇒ a 8,06 cm b2 n c ⇒ b2 8 13 104 ⇒ b 10,20 cm tg Ap 1 8 0 , , 0 2 6 0 ⇒ Ap 51,67 ⇒ Bp 90 51,67 38,33 Calcula la medida de los lados y de los ángulos desconocidos. a) Bp 90 35 55 b) b 19 sen 65 17,22 cm c sen 18 35 31,38 cm Cp 90 65 25 b 31,38 sen 55 25,70 cm c 19 sen 25 8,03 cm Calcula la medida de los ángulos agudos del siguiente triángulo. sen ⇒ 60 ⇒ 90 60 30 M A T E T I E M P O S La parcela de mi abuelo Mi padre ha heredado una parcela triangular de 400 metros cuadrados. Uno de sus lados está limitado por la casa de un vecino, y los otros dos forman con ella ángulos de 55 y 90 de amplitud, respectivamente. ¿Cuáles son las dimensiones de la parcela?” El terreno forma un triángulo rectángulo. Si llamo b a uno de los catetos y h al otro, me queda el siguiente sistema: ⇒ ⇒ tg 55 8 b 0 2 0 ⇒ b2 tg 80 5 0 5 ⇒ b2 560,17 ⇒ ⇒ a 2 3,672 33,82 41,26 m b 23,67 m h 33,8 m 2 3 1 7.A9 7.A8 7.A7 7.A6 120 cm 100 cm 100 cm α β 18 cm 35° 19 cm 65° 1 m m 1—2 m 3—2 h b a 55° b 2 h 400 tg 55 h b h 8 b 00 tg 55 8 b 00 b