Los ángulos y son opuestos por el vértice.

Las semirrectas OA y OD son opuestas.
Las semirrectas OB y OC son opuestas.

Cuando dos rectas son secantes quedan formados dos pares de ángulos opuestos por el vértice.

Vemos que los pares de ángulos opuestos por el vértice son:

α y γ

β y δ

Teorema:

Los ángulos opuestos por el vértice son congruentes.

Demostración:

El ángulo α es adyacente al ángulo AOC yel ángulo β tanbién es adyacente a AOC.

Entonces podemos escribir:

Luego:

Por lo tanto:

Es claro que todos los ángulos abarcan el mismo arco, AB. El central correspondiente en todos los casos es AOB. Por lo tanto, todos los ángulos tienen una amplitud igual a la mitad de AOB y por lo tanto miden lo mismo.

Demostración:

Para la demostración debemos como teorema previo, el que dice que si un ángulo inscripto y un central abarcan el mismo arco, entonces el central es el doble del inscripto.

En nuestro caso:

El ángulo BAC es inscripto y abarca el arco BC (semicircunferencia), el ángulo BOC abarca el mismo arco y es un ángulo llano por ser un diámetro de la circunferencia.

Por lo tanto: el ángulo BAC debe ser la mitad de un ángulo llano, en consecuencia, es recto.

Observen que no importa donde se encuentra el punto A, además, es claro que si A coincide con B o con C, no se formaría un triángulo.

Extraído de Educabri

Los ángulos inscriptos en una circunferencia tienen muchas aplicaciones en geometría. En esta clase veremos qué es un ángulo inscipto en una circunferencia, sus propiedades y algunas de sus aplicaciones.

Actividades

1-1 Ángulo inscripto

• Construí una circunferencia S con centro O y radio OR.
• Marcá tres puntos A, B y C en la circunferencia (Point on object).
• Creá los segmentos AB y BC. Marcá el ángulo ABC y medilo.
• Mové el punto B por el arco AC, ¿Qué pasa con la medida del ángulo ABC?
• Colocá ahora B del otro lado del arco AC.
• ¿Qué pasó con la medida de ABC? ¿Qué relación encontrás entre las dos medidas?
  Sugerencia: mové los puntos A o C y armá una tablita con los pares de valores que vas obteniendo para distintas posiciones de A y C.
• ¿Cuánto mide el ángulo ABC cuando AC es un diámetro de la circunferencia?
  El ángulo ABC se llama inscripto en la circunferencia S. Observamos que ABC es constante mientras B se mantenga en el mismo arco.

1-2 Ángulo central

• En la figura anterior, creá los segmentos AO y OC. Marcá el ángulo AOC y medilo.
• Qué relación hay entre la medida de ABC y la de AOC. De nuevo, te sugerimos que hagas una tablita con distintos pares de valores de ABC y AOC.
  El ángulo AOC se llama ángulo central. Observamos que AOC es el doble de ABC.

1-3 Ángulo inscripto en una semicircunferencia

• ¿Cuánto mide AOC cuando AC es diámetro?
  En este caso, decimos que el ángulo ABC esta inscripto en una semicircunferencia.
• Demostrá lo que observaste en el item 7 de la actividad 1-1.
  Sugerencia: usá la actividad 1-2.

Problemas

1. Demostrar las propiedades enunciadas en las actividades 1-1 y 1-2.

Sugerencia: observando los triángulos isósceles de la figura, demostrar primero que ABC mide la mitad de AOC. Deducir que ABC es constante.

Ahora podemos resolver con más generalidad:

2. ¿Qué propiedad deben cumplir los ángulos de un cuadrilátero para que exista una circunferencia circunscripta a él?

3. Sea ABC un triángulo rectángulo en A. Sea M el punto medio de BC. Probar que MA = MB = MC.

4. Sea S una circunferencia y P un punto exterior a ella. Construir las rectas tangentes a la circunferencia, que pasan por P.

Si un ángulo inscripto y un ángulo central, abarcan el mismo arco, entonces el ángulo central es el doble del ángulo inscripto.

Demostración:

La demostración la vamos a dividir en tres partes.

1ra Parte: un lado del ángulo inscripto pasa por el centro C de la circunferencia.

El triángulo OBC es isósceles: los lados CO y CB son congruentes por ser radios de la circunferencia.

Los ángulos COB y CBO son congruentes: por ser los ángulos opuestos a los lados congruentes del triángulos isósceles.

Si llamamos x al ángulo OCB tenemos que:

Por ser los ángulos interiores del triánguo OCB.

Por ser ángulos adyacentes.

Entonces tenemos que y son suplementos del ángulo x, por lo tanto son iguales.

Es decir:

2da Parte: el centro se encuentra dentro del ángulo inscripto.

Para comenzar la demostración debemos trazar una semirrecta auxiliar.

En el gráfico vemos que

El ángulo ACD es un ángulo central que abarca el arco AD y su correspondiente inscripto es AOC. Por lo tanto:

El ángulo DCB es un ángulo central que abarca el arco DB y su correspondiente inscripto es COB. Por lo tanto:

En consecuencia:

Por lo tanto:

3ra Parte: el centro se encuentra fuera del ángulo inscripto.

Para comenzar la demostración debemos trazar una semirrecta auxiliar.

En el gráfico observamos:

El ángulo DCB es central y abarca el arco DB, su correspondiente inscripto es COB. Por lo tanto:

El ángulo DCA es central y abarca el arco DA, su correspondiente inscripot es COA. Por lo tanto:

En consecuencia:

Por lo tanto:

Los puntos de intersección del ángulo con la circunferencia forma el arco de extremos AB.

Los lados son secantes a la circunferencia porque tienen dos puntos de intersección.

r:

r1:

tenían el mismo gráfico en su representación en el plano cartesiano.

Las sumas de ambas con la recta s, ¿tendrán la misma representación?

Llamemos:

Obtenemos:

t:

u:

Sus representaciones serán:

Las representaciones de t (en rojo) y de u (en azul) son distintas, obviamente.

Por lo tanto, es necesario, considerar, como distintas a las rectas r y r1, por más que tengan la misma representación en el plano.

Las rectas secantes se clasifican en oblicuas y perpendiculares.

Rectas Oblicuas

Si dos rectas tienen un punto de intersección, y forman ángulos no todos iguales, las rectas se llaman oblicuas.

Rectas Perpendiculares

Si dos rectas tienen un punto de intersección, y forman cuatro ángulos iguales, las rectas se llaman perpendiculares y los ángulos se llaman rectos.

a) pasa por el punto (-4,3) y tiene como dirección al vector (5,-2)

b) pasa or el punto (-1,7) y tiene como dirección al vector (2,0)

c) pasa por los puntos (4,1) y (-2,2)

2) Grafiquen en un sistema coordenados las rectas anteriores.

3) ¿Cuáles son las pendientes de las rectas del punto 1?

4) Grafiquen la recta dada por la ecuación

¿Cuáles son los puntos de intersección de la recta con los ejes coordenados?

5) Hallen las ecuación general y la ecuación paramétrica de la recta del gráfico.

Dejen ideas y sugerencias de resolución en los comentarios.

“Creo que sabes que quienes se ocupan de geometría, aritmética y otros estudios similares dan por supuestos los números impares y pares, las figuras, tres clases de ángulos y otras cosas emparentadas con éstas y distintas en cada caso; las adoptan como hipótesis, procediendo igual que si las conocieran, y no se creen ya en el deber de dar ninguna explicación ni a sí mismos ni a los demás con respecto a lo que consideran como evidente para todos, y de ahí es de donde parten las sucesivas y consecuentes deducciones que le llevan finalmente a aquello cuya investigación se proponían.
¿Y no sabes también que se sirven de figuras visibles acerca de las cuales discurren, pero no pensando en ellas mismas, sino en aquello a que ellas se parecen, discurriendo, por ejemplo, acerca del cuadrado en sí y de su diagonal, pero no acerca del que ellos dibujan, e igualmente en los demás casos: y que así, las cosas modeladas y trazadas por ellos, de que son imágenes las sombras y reflejos producidos en el agua, las emplean, de modo que sean a su vez imágenes, en sus deseo de ver aquellas cosas en sí que no pueden ser vistas de otra manera sino por medio del pensamiento?”

Extraído de ¿Es Dios un matemático? de Mario Livio, página 35.

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igualando las expresiones nos queda la ecuación continua de la recta:

En la ecuación continua desaparece el parámetro y queda una única ecuación.

En forma general podemos escribrir la ecuación continua de la siguiente manera:

donde (c,d) son las coordenadas de un punto en la recta y son las componentes de un vector sobre la recta.

Ejercitación:

A partir del siguiente gráfico obtengan la ecuación continua de la recta que pasa por los punto A y B.

De donde obtenemos las siguientes ecuaciones, llamadas ecuaciones parámetricas de la recta.

en las cuales las coordenadas dependen de un mismo parámetro .

-.-.-.-.-.-.-.-.-.-

Siguiendo con el ejemplo dado en la ecuación vectorial, las ecuaciones paramétricas de la recta r serán:

observemos que los términos de las ecuaciones corresponden al punto y que los coeficientes del parámetro corresponden a las componentes del vector .

Las coordenadas del un punto P de coordenadas (x,y) perteneciente a la recta, pueden obtenerse a partir de:

Recuerden que las componentes de un vector OP pueden obtenerse restando las coordenadas del extremo menos las coordenadas del origen P – A.

Haciendo un pasaje de términos.

Si generalizamos:

Nos queda:

Ecuación vectorial de la recta:

donde son las coordenadas de un punto cualquiera de la recta.

son las coordenadas de un punto conocido de la recta.

es un parámetro, puede tomar cualquier real.

son las componentes de un vector sobre la recta.

b) Encuentren la distancia entre A y B.

c) Encuentren la pendiente del segmento AB.

d) Encuentren las coordenadas del punto medio del segmento AB.

e) Encuentren las coordenadas de un punto C de tal manera que el triángulo ABC sea equilátero.

Solución en pdf – realizado en Maple 13

Solución en .mw – realizado en Maple 13

a) Puntos A y B

b) Distancia entre A y B.

c) Pendiente del segmento AB.

d) Punto medio de AB.

e) Coordenadas del punto C

Circunferencia con centro en A que pasa por B.

Circunferencia con centro en B que pasa por A.

Mediatriz del segmento AB.

Despejamos x

Sustituyendo x en la ecuación de la circunferencia con centro en A.

Aplicando la fórmula resolvente.

Reemplazando estos valores en x.

Los puntos buscados son dos.