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www.FreeLibros.org < P r o S C e m a s d e Geometría y c ó m o r e s o C v e r C o s V_~ v ------ \ . ; ■„ ‘x :-s-j. - ??>••. ' ‘ v ' m m N ' m u r " . m a m - ' $ *tM t v .s v .. m M » , 7 - ■■ ' ^ ■» ¿Oí ̂ ■' Dirigido por: F é lix A u c a l l a n c h i V e l á s q u e z 2 Primera edición en español Copyright © 2000 por RACSO Editores Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier método de publicación y/o almacenamiento de información, tanto del texto como de logotipos y/o ilustraciones sin autorización escrita del autor y los editores. Caso omiso se procederá a denunciar al infractor a la 1NDECOPI de acuerdo a la Ley N° 13714 y al artículo N° 221 del Código Penal vigente. Printed in Perú - Impreso en Perú Imprenta MAQUETI E.I.R.L. - Jr. Carlos Ameta 1319 - Lima 1 3 SERIE DE LIBROS Y CO M PEND IO S CIENTIFICOS COLECCION RACSO PROBLEMAS DE GEOMETRIA Y COMO RESOLVERLOS EDICION COLABORADORES: Lic. Héctor Ortíz Becerra UNI Lic. Javier Reynaga Alarcón. UNI Lic. Juan C. Sandoval Peña UNI Ing. James Monge Jurado UNCP Ing. Manuel Inga de la Cruz UNPRG Ing. Carlos Carbonell Romero UNPRG Lic. Roberto Choquehuayta M. UNSA RACSO EDITORES LIMA 4 Título Original de la obra: Problemas de Geometría y cómo resolverlos © 2000, por RACSO EDITORES Primera edición Publicada por RACSO EDITORES - ABRIL 2000 Supervisión general: Ing. Martín Casado Márquez (UNI) Profesor de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Ingeniería Revisión de estilo: Dr. Carlos Chávez Vega Revisión Técnica: Javier Reynaga Alarcón Luis Vallejos Velásquez Composición, Diagramación e Ilustraciones: Compañía Editorial: RACSO EDITORES Supervisión de la edición: Miguel Angel Díaz lorenzo Compañía Editorial: RACSO EDITORES Dirigida por. Félix Aucallanchi Velásquez Primera edición en español Copyright © 2000 por RACSO EDITORES Los derechos autorales de ésta obra son de propiedad de Racso Editores. Hecho el depósito legal en la Dirección de Derechos de Autor de INDECOPI, y amparado a la Ley N° 13714 y al Código Penal (Artículo 221). Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier método de publicación y/o almacenamiento de información, tanto del texto como de logotipos y/o ilustraciones sin autorización escrita del autor y los editores. Caso omiso se procederá a denunciar al infractor a la INDECOPI de acuerdo a la Ley N° 13714 y el artículo N° 221 del código penal vigente. Printed in Perú - Impreso en Perú 5 PRÓLOGO Resulta importante reconocer las veces en que nuestros trabajos tienen un enorme signi ficado en nuestra vida profesional, uno de ellos es, qué duda cabe, el culminar un libro y más aún cuando nos corresponde presentarlo. Por tanto es esta una excelente oportunidad para dar testimonio de nuestra dedicación ofreciendo a quienes nos leen, un trabajo académico de mucha importancia para quienes forman parte de aquel inmenso número de estudiantes que confiesan tener un especial interés por aprender los secretos de una ciencia tan interesante y útil como la Geometría. Por centurias una de las dedicaciones favoritas de los matemáticos ha sido la Geometría, sus demostraciones y sus aplicaciones. A todo estudiante de secundaria en todos los tiempos, le ha sido imposible poder encontrar en una sola obra toda la información teórica y así mismo una enorme cantidad de ejercicios de fácil acceso para su solución. Al iniciar este trabajo la editorial nos propuso el reto de elaborar un texto con tales características, es decir, alcanzar el sueño dorado. En principio, debemos reconocer que la tarea de selección tanto de los fundamentos teóricos como de las aplicaciones prácticas, fue ardua y prolongada. Muchas cosas han queda do en el tintero, entre ellas algunas demostraciones y también problemas, que las postergamos con la ilusión de verlas publicadas en un trabajo posterior y más especializado. El presente texto ha sido elaborado pensando especialmente en los modelos de problemas que son en la actualidad los considerados en los exámenes de ingreso, por ello hemos estable cido una gran relación entre la parte teórica expuesta y los ejercicios resueltos. Esto servirá para que el lector pueda recorrer un capítulo completo sin la engorrosa necesidad de memorizar o demostrar teoremas o algunas propiedades particulares. Publicar un texto de esta envergadura en las actuales circunstancias, de abundante infor mación y de contenidos cambiantes, provocó en nosotros una ambición tanto en el número de temas a desarrollar como el de aplicaciones a mostrar. Tal vez por esta razón, inicialmente pensa mos que nuetro trabajo sería muy tedioso de leer, sin embargo al iniciar su lectura, el investiga dor se sentirá animado de continuarla por que notará de nuestra parte un sutil “ablandamiento” de la parte axiomática del curso. Esto nos demuestra una vez más, que no existe una materia que pudiera considerarse imposible de aprender, pues todo depende de la voluntad que demuestren no solo el estudiante sino también la sencillez del material didáctico que se emplee. Hemos tratado de incluir en esta obra todos los artificios, métodos y procedimientos en general que hemos logrado conocer, aplicar y dominar durante nuestros años dedicados a la docencia pre universitaria. Se apreciará en muchos casos que nuestra voluntad de pedagogos será insuficiente para los logros posteriores como es el dominar un tema para pasar al siguiente, si de parte del lector existe una notable deficiencia en el dominio de las materias básicas de un curso de Geometría Elemental. Esperamos que nuestro trabajo pueda contribuir a mejorar el nivel académico de los estu diantes de nuestro país, en especial de aquellos que aspiran a lograr un ingreso a las institucio nes educativas de prestigio, que son finalmente las más exigentes en sus exámenes de admisión. Los autores. 6 PRQLOGO DEL EDITOR Como en cada oportunidad en que me toca el inmenso honor de presentar un trabajo nuevo, producido con muchísimo profesionalismo, esta es una muy especial, tanto por las características de la obra, como por el volumen que ella posee. Es que se trata de un trabajo que se inició con mucha anterioridad y se dejó de hacer por las divergencias en los enfoques de ios autores con el editor, las mismas que se superaron con el diálogo tan paciente con este servidor. Debo agradecer a los autores que tuvieron a bien ser persuadidos por la filosofía de nuestra casa editorial, la que tiene por propósito elaborar una colección de textos con caracterís ticas especiales cuyo plato fuerte es la resolución de una variada y rica cantidad de ejercicios resueltos y propuestos. Nos es muy grato verlo culminado, y es un texto que estoy seguro marcará un hito entre la enorme producción nacional de textos de ciencias. Luego de revisar los más exigentes prospectos de admisión y apreciar los exámenes de ingreso , nos propusimos elaborar un libro que reuniese las características de los de la misma colección, pero esta vez había que hacerlo sin tener muchas referencias de otros con similares características, pues es cierto, la mayor abundancia de trabajos en relación a cuestiones de Geometría se da en fascículos o bibliografía incompleta, tal vez por que los autores nacionales reconocen que hacer un libro completo de esta materia es una tarea muy ardua y por que no decirlo muy ambiciosa, la que muchas veces choca con nuestras posibilidades de tiempo por la dedicación que ella demanda. Nosotros nos la propusimos, y estamos orgullosos de presentarla ya terminada. Nuestra misión de revisar el material antes de su publicación se volvió muchas veces impertinente, pues sin damos cuenta nos veíamos contagiados de seleccionar lo mejor para su publicación , sin embargo la tolerancia y el buen ánimo de los autores nos hicieron ver en muchos casos las bondades de su trabajo y los horizontes de su estrategia. Celebro que todas estas circunstancias sehallan superado para dar paso a una obra verdaderamente completa en su concepción y estoy plenamente convencido que calará entre los lectores más exigentes. Acerca de los autores debo decir que se trata de prestigiados profesionales que llevan muchos años de ejercicio docente y también como cuajados autores de libros y compendios de calidad probadas. Es una garantía que ellos elaboraran una obra como la que nos habíamos propuesto, nos entendieron y se pusieron a trabajar en este proyecto desde hace aproximada mente tres años, la tarea se ve culminada ahora y estamos seguros que formará parte de la bibliografía obligada de todos los estudiantes de esta materia. Es nuestro propósito poner en vuestras manos, libros de excelente calidad y de gran nivel, tanto por la didáctica que estas transmiten, así como por la amplitud de los contenidos. Nuestra colección se ve ahora incrementada con un trabajo que contribuirá en la formación de nuevas mentes científicas, ahora en un momento en que nuestro país reclama de sus hombres y mujeres sus mejores cualidades, debiendo recordar y/o hacer saber que los años noventa han sido declarados como la "década del cerebro", por ende la riqueza de un país será en este nuevo siglo la que provenga del conocimiento. Esperamos alcanzar el mismo éxito que tuvieron nuestras publicaciones anteriores y esta remos atentos a todas las observaciones y sugerencias que nos hagan llegar nuestros lectores. El Editor 7 AL PROFESOR El texto Problemas de Geometría y cómo resolverlos, es un trabajo que el profesor podrá emplear como complemento de sus sesiones teóricas, pues en ella se encontrará un abundante material de aplicaciones como los ejercicios de aplicación directa y los de mayor nivel de dificultad en la sección denominada Miscelánea. Todos estos ejercicios han sido serenamente seleccionados, pues es fácil ser seducidos por aquellos problemas de gran dificultad y prolongadas resoluciones, sin embargo los que se encuentran aquí publicados son a nuestro juicio los mas adecuados por serformativos y por que responden a las actuales tendencias en los exámenes de ingreso . Usted podrá apreciar que las secciones teóricas se exponen de manera que cada tema ha quedado dividido en varias partes con la finalidad de insertar al final de cada una de ellas , un determinado grupo de problemas denominados "Ejercicios de aplicación". Esto se ha hecho así por que consideramos que la prolongada exposición de la teoría resulta agotadora para un estudiante ávido de ver las aplicaciones correspondientes, quién al hacerlo sentirá que lo recientemente expuesto es de fácil retención y uso. Estamos convencidos que la secuencia de los ítems es el mismo que se emplea en la mayoría de institucioners educativas de nuestro país, muy especialmente en los centros de preparación preuniversitaria. Por ello creemos que este material puede ser utilizado independientemente del lugar de preparación así como de la especialidad a la que se va a postular. En cuanto se refiere a los problemas resueltos de mayor nivel de dificultad, debemos indicar que éstos se encuentran expuestos en la sección denominada "Miscelánea ", a llí los problemas se han ubicado tanto por el orden de la teoría como por su nivel de dificultad. Asimismo en cada resolución se hace referencia a los resúmenes teóricos , nombrándose la propiedad y/o el item al cual pertenece la propiedad a emplear. Es importante destacar que uno de los principales obstáculos a los que nos solemos enfrentar los docentes de Geometría es a la variada aplicación que se puede encontrar en cada tema, por ello con la finalidad de abarcar el mayor número de problemas tipos, hemos creído conveniente resolver dichos ejercicios del modo mas breve posible sin omitir las rigurosidades que demanda una solución matemáticamente convincente y correcta posible. El grupo de problemas propuestos se ha dividido en tres niveles de dificultad, lo cual es un estilo propio de esta casa editorial, empezando con los de nivel 1 que son siempre los mas sencillos, pasando luego a los de nivel 2 que son de mayor dificultad y finalmente los de nivel 3 que a nuestro juicio demandaran del estudiante una mayor dedicación y tiempo. Todos los esfuerzos que hagamos para que nuestros alumnos puedan encarar con éxito sus pruebas nos harán merecedores de sus halagos y gratitudes, es este el fin que nos mueve a superarnos cada día mas, para estar a la altura de las nuevas exigencias y mirar con esperanza los nuevos retos de la enseñanza actual. Atentamente: Los Autores 8 AL ESTUDIANTE Resulta interesante observar que uno de los cursos de mayor aceptación por parte de la mayoría de los postulantes es Geometría, tal vez por que ustedes tienden a relacionar rápidamente lo visto en el colegio con lo que observan en los Centros de Preparación Preuniversitaria, aunque también no es menos cierto afirmar que este inicial apego se va diluyendo a medida que van tocando temas nunca antes vistos por ustedes. Debemos recomendarles que así como puede parecer fácil la primera parte del curso, lo son también los últimos, todo consiste en no perder la ilación de los temas iniciales en los que se sugiere ser atentos y no dejarse llevar por la opinión casi general de que aquello es fácil, pues como en toda ciencia, lo difícil se presenta cuando empezamos a relacionar temas, es decir, cuando los ejercicios se resuelven empleando propiedades anteriormente vistas. El desarrollo de problemas en Geometría demanda del estudiante una visión especial de cada caso, pues en mas de una ocasión se comprobará que las resoluciones obedecen a un determinado patrón de procedimientos, los que solo con la práctica se vuelven rutinarios. Es menester de cada alumno estar siempre predispuestos a resolver primero cada ejercicio que aquí se presenta resuelto, pues debes saber que las resoluciones aquí mostradas son nuestras, es decir son la manera como nosotros hemos considerado resolverlas, sin embargo , tú tienes tu forma de verlas cosas que no tiene porqué coincidir con la nuestra, por lo demás solo debemos estar de acuerdo en que tu solución y la nuestra deben ser las mismas. El texto "Problemas de Geometría y cómo resolverlos" se pone a tu disposición, con la finalidad de satisfacer tus requerimientos con respecto al curso. El resumen teórico que se expone en el inicio de cada capítulo no debe ser necesariamente memorizado, debes dejar es n al ejercicio continuo, para lo cual se han presentado una gran variedad de problemas resueltos y propuestos que han sido cuidadosamente ordenados teniendo en cuenta el nivel de dificultad que presentan cada uno de ellos; esto te permitirá tener un amplio dominio del capítulo tratado. Recomendamos al estudiant. para un mejor manejo del texto, seguir las siguientes normas: 1°) Repasar atentamente el resumen teórico del capítulo a tratar. 2°) Repasarlos ejerciciosy problemas resueltos, observando en cada uno de ellos, la aplicación de su resumen teórico. 3°) Intentar por tu propia cuenta los ejercicios y problemas resueltos y luego compararías pasos con aciertos y/o desaciertos con la resolución que presentamos para cada problema. 4°) Entrenarse con los ejercicios y problemas propuestos y consultar con tu profesor sobre tus dificultades y nuevos métodos. Finalmente esperando que "Problemas de Razonamiento Matemático y cómo resolverlos " logren en tí una mayor capacidad de raciocinio, no me queda mas que desearte éxitos en tu meta trazada. Atentamente : Los Autores 9 ÍNDICE GENERAL Página CAP. 1.- Número de Puntos de Intersección (N .P .I . ) ............................................... 11 CAP. 2.- Segmentos de Recta................................................................................... 39 CAP. 3 .-Ángulos..................................................................................................... 67 CAP. 4.- Triángulos I ..............................................................................................99 CAP. 5 .-Triángulos I I ............................................................................................. 139 — K CAP. 6. - Polígonos................................................................................................... 181 CAP 7.- Cuadriláteros............................................................................................. 213 CAP 8 .- Circunferencia I ........................................................................................ 259 CAP. 9.- Circunferencia I I ....................................................................................... 301 CAP. 10.- Puntos Notables........................................................................................ 343 CAP. 11.- Proporcionalidad....................................................................................... 375 CAP. 12.- Semejanza de Triángulos............................................................................409 CAP. 13.- Relaciones Métricas en Triángulos Rectángulos.......................................443 CAP. 14.- Relaciones Métricas en Triángulos Oblicuángulos................................. 477 CAP. 15.- Relaciones Métricas en la Circunferencia I ............................................. 507 CAP. 16.- Relaciones Métricas en la Circunferencia I I ............................................ 537 CAP. 17.- Polígonos Regulares: Potencia y Eje Radical........................................... 571 CAP. 18.- Áreas de Regiones Triangulares................................................................ 607 CAP. 19.- Relación entre las Áreas de dos Triángulos.............................................. 655 CAP. 20.- Áreas de Regiones Cuadrangulares........................................................... 691 CAP. 21.- Áreas de Regiones Poligonales.................................................................. 731 CAP. 22.- Áreas de Regiones Circulares..................................................................... 767 CAP. 23.- Geometría del Espacio: Rectas y Planos..................................................... 807 • CAP. 24.- Ángulos Poliedros..................................................................................... 843 CAP. 25.- Poliedros Regulares.................................................................................... 877 CAP. 26.-Sólidos Poliédricos..................................................................................... 911 CAP. 27.- Cilindro y Cono.......................................................................................... 947 CAP. 28.- Sólidos Truncados...................................................................................... 983 CAP. 29.- La Esfera y sus Partes..................................................................................1017 CAP. 30.- Superficies y Sólidos de Revolución........................................................... 1051 Claves de Respuestas..................................................................................................1087 Bibliografía...................................................................................................................1090 10 SÍMBOLOS (1: 2; 3} conj. con elementos 1, 2 y 3 <=> si y solo si N conj. de los números naturales: 0; 1; 2; 3;... / tal que N* conj. de los números naturales sin cero: 1; 2; 3;... = igual Z conj. de los números enteros:...; -2: -I; 0: 1; * desigual, distinto Z+ conj. de los números enteros positivos s idéntico Z- conj. de los números enteros negativos = aproximadamente Q conj. de los números racionales 2n número par (/i * 0) Q1 conj de los números irracionales 2n+ 1 número impar (n e Z) conj. de los números reales 2/t-l número impar (n e N) m* conj. de los números reales positivos OC !o| proporcional a valor absoluto de a ÜC conj. de los números reales negativos conj. de los números complejos a > b a es mayor que b c a < b símbolo que representa a -J—l a es menor que b i a ^ b a es mayor o igual que b Í1O 0 conjunto nulo o vacío a < b a es menor o igual que b e pertenece a ... a » b a es mucho mayor que b e no pertenece a ... a « b a es mucho menor que b A c B A es subconjunto de B a < c < b c es mayor que a y menor que b A n B A intersección B ~ semejante A B A unión B = congruente A \ o . fA complemento del conj. A < > equivalente 3 existe A y í no existe V o 3 ! existe un único f { x ) función de x * no existe un único / • ' w función inversa de x V para todo n! factorial de n = n .(n - l).(n - 2).. y no para todo sen x seno del número x X suma, o, su materia eos X coseno del número x ( * ; y) un par ordenado de números lg * tangente del número x d (A.B) distancia entre los puntos A y B ctgx cotangente del número x —» O implica, luego, por lo tanto sec x secante del número x es equivalente a. implica en ambos sentidos CSC X cosecante del número x = ) entonces lím límite Intersectar es producir uno o más puntos comunes entre dos figuras geométricas, sin embargo cuando éstas son rectas, curvas cerradas o figuras poligonales, se generan un deter minado número de puntos comunes llamados puntos de intersección. Una adecuada disposición de figuras geométricas puede producir un máximo número de puntos de intersección . Será nuestra tarea atender todas aquellas situaciones en las que se presenten dichos casos. Los problemas que se desarrollaran en este capítulo son aquellos en los que general mente se buscará encontrar un Número de Puntos de Intersección Máximo (N.P.I.máx), para un conjunto definido de figuras geométricas. Para el estudio del presente capítulo, utilizaremos las siguientes fórmulas : 1*1 FÓRMULAS PRINCIPALES A) PARA "n" RECTAS SECANTES.- Contabilizando los puntos de intersección entre dos rectas, se tendrá que para "n" rectas el máximo número de puntos de intersección estará dado por: N.P.I. = n (n - l ) ... ( 1.1) Ejemplo : Hallar el N.P.I.máx de cuatro rectas secantes. Resolución : En el gráfico mostrado se ilustra el caso de n = 4 rectas secantes, las cuales se han dispuesto de modo que el número de puntos de corte sea máximo, contabilizándose 6 : N.P.I. . = 6máx Si aplicamos la relación (1.1) tendremos para n = 4 rectas secantes : _ 4 (4 -1 ) _ N.P.I. . =max N-RI-m4* = 6 Este resultado nos permite comprobar la veracidad de la relación dada. 12 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. B) PARA "n" CIRCUNFERENCIAS SECANTES.- En este caso los puntos se obtienen intersec- tando las circunferencias de dos en dos, de este modo para ’n" de ellas el máximo número de puntos de inter sección estará dado por: N.P.I. . = n (n -1)mtti ' Ejemplo: Hallar el N.P.I . de 3 circunferencias secantes•* r max Resolución.- En el gráfico puede observar que el N.P.I. máx = 6 . A continuación, aplicamos la relación (1.2) , para n — 3 circunferencias secantes, en donde tendremos que : N.P.I „ * = 3 (3 -1 ) N.RI , = 6máx Resultado que nos permite confirmar la veracidad de la ralación dada. C) PARA "n" TRIÁNGULOS SECANTES.- Dos triángulos tienen como máximo 6 puntos de intersección, y "rí triángulos tiene un máximo número de puntos de intersección que está dado por: N R 3 n (n -D ...(1.3) Ejemplo: Hallar el N.P.I . de 3 triángulos secantes . J r max s Resolución.- En el gráfico mostrado se puede observar que el N.RI. . =18 ° max Ahora si aplicamos la relación (1.3) para n = 3 triángulos secantes, tendremos. N.P.I = 3.3 (3 -1 ) N.P.I . = 18max Luis Ubaldo C Número de Puntos de Intersección (N.P.I.) 13 €)€fcCICJGS.D€ APLICAOOriV 1 mate} 1.- Hallar el máximo número de puntos de intersección de 16 rectas secantes. Resolución.- Para calcular el máximo número de puntos de intersección de "n" rectas secantes se utiliza la relación ( 1 .1 ): n (n - l) NPI , = — «— puntos Luego para nuestro problema se trata de : n = 16 rectas secan tes, de este modo el máximo número de puntos de intersec ción, se obtendrá así: NPU * = 16 ° 96 ~1) = *20 puntos2.- Si se retira una recta de n rectas secantes, el máximo número de puntos de intersec- N ción disminuirá en 14. Hallar “n". ^ p p _ ’, i f , r .p - í¿4 ^ 1 \ - \ Resolución.- '2— Para ”n" rectas, el máximo número de puntos de intersección estará dado por la relación (1.1): n p - 14--=: v v 2* - v \ — m + ' 2 NPl'máx = n (n - l ) /2 ~ Pero si se retira una (1) de estas rectas, entonces empleando la misma relación diremos que el máximo número de intersecciones, está dado así: p r — \ "1 NFMmáx Cn -1) (n - 2)/2 ^ P P - 2 6 = p í - Z P 4 X De acuerdo con la condición del problema se debe verificar que : 7 2 n f - n - NPIrnáx ' NPImáx H * ' - Z O P n (n - l ) (n-1) ( n - 2 ) = 14 <=¡L 2 2 Efectuando las operaciones indicadas : (n -1) (n - n + 2) = 28 De donde: 2 (n -1 ) = 28 => n -1 = 14 n = 15 14 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 3.- Hallar el número de rectas secantes, tal que al aumentar una de ellas, el máximo número de puntos de intersección se duplica. > 3 . n p / n - M K n + ^ - r l - r Resolución.------------------- ' ---------- --------------- ' Según el dato del problema, al aumentar una recta el máximo número de puntos de intersec ción se duplica, esto quiere decirque si n es el número de rectas, tendremos : (n + 1) (n + 1 - 1) _ 0 n ( n - 1) 2 2 Efectuando : n (n + 1) = 2 n (n -1) Luego: n + 1 = 2n - 2 => n = 3 4.- Hallar el número de rectas que se intersectan entre si, sabiendo que si se quitara una, el número de puntos de intersección disminuirá en 4. Resolución.- Sea "n" el número de rectas que se intersectan entre si, luego de la relación (1.1) tendremos : (n - 1) ( n - 1 - 1 ) _ n ( n - 1) . 2 2 Efectuando : (n - 1) (n - 2) = n (n -1 ) - 8 De donde : n -1 = 4 => n = 5 5.- El máximo número de puntos de intersección más el número de vértices de “n" trián gulos que se intersectan entre si es 588. Hallar n. Resolución.- E1 máximo número de puntos de intersección en que se intersectan ”n" triángulos se obtiene utilizando la relación (1.3) : NPI = 3n (n -1)max v J Puesto que el número de vértices de "n" triángulos es 3n, según el dato del problema plantea mos la siguiente ecuación : 3 n (n - l ) + 3n = 588 Efectuando: n2 -n + n = 196 (196 = 142) Luego : n2 = 142 n = 14 Luis Ubaldo C. Número de Puntos de Intersección (N.P.I.) 15 D) PARA "n" POLÍGONOS CONVEXOS DE "L" LADOS Al observar la relación (1.3) encontramos que en ésta se presenta el coeficiente 3 que representa al número de lados del polígono. Por lo tanto cuando dicho número sea L, tendremos: N.P.I. . = L n (n -1 )max ... (1.4) Donde: n = número de polígonos secantes L = número de lados Ejemplo : Hallar el N.P.lm&xde 2 polígonos de 6 lados. Resolución.- En el gráfico mostrado observamos que hay 12 puntos de interseción. Si a continuación em pleamos la relación (1.4), tendremos : N R1-máx = 6 ' 2 t2 - n E) PARA "n" ELIPSES SECANTES N.P.I . = 12max Si observamos la intersección de dos elipses comprobaremos que el número de puntos de intersección es el doble del que se presenta entre dos circunferencias, por lo tanto y en base ala relación ( 1 .2), tendremos que : N.P.I.rofa= 2 n (n - l ) ...(1.5) Donde : n = número de elipses secantes. Ejemplo: Hallar el N.P.I mij de 3 elipses secantes Resolución.- E1 gráfico muestra que hay 12 puntos, luego en la relación (1.5) N.P.I. . =2.3 (3 -1 ) => N.P.I . =12max * max F) PARA "n” CUADRILÁTEROS NO CONVEXOS SECANTES Al observar la interseccción de dos cuadriláteros no convexos, comprobamos que estos lo hacen hasta en 8 puntos como máximo, luego paran figuras como éstas se tendrá que : N. P. 1 .^ = 8n (n -1) ...(1 .6) Fig. 1.6 16 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Ejemplo : Hallar el N.RImáxde 2 cuadriláteros convexos no secantes Resolución.- Como se puede observar, en el gráfico dado hay 16 puntos. Si empleamos la relación (16) para n = 4 , tendremos que : N.P.I. . = 8 -2 (2 -1 ) => N.P.I = 16max max SUGERENCIAS. Es frecuente encontrar problemas en los que los puntos de intersección lo producen varios conjuntos distintos de figuras geométricas. Rectas + Circunferencias + Triángulos En estos casos se recomienda proceder a encontrar los puntos de intersección por pare jas y por separado, para luego proceder a una adición entre todas las obtenidas 6.- Hallar el máximo número de puntos de intersección de 8 cuadriláteros. Resolución.- Sabemos que con "n" polígonos convexos de "L" lados cada uno, se intersectan como máximo, en un número de puntos que viene dada por la relación (1.4): N. P. I.max = L n (r/ -1) puntos Por tratarse de cuadriláteros, entonces : L = 4 , y por ser ocho las figuras que se intersectan, se tiene que : n = 8. Luego el número máximo de puntos de intersección de 8 cua driláteros será: N. P. I.máx =4 (8) (8 -1 ) = 224 puntos 7.- El máximo número de puntos de intersección de un grupo de circunferencias secantes es igual al décuplo del número de circunferencias. Calcular el máximo número de puntos de intersección entre igual número de icoságonos convexos secantes. Resolución.- Empleando la fórmula 1.2 se tiene : NPI . = n (n -1) , donde n = Nc de circunferencias l Luís U b a ld o C. Número de Puntos de Intersección (N.P.I.) 17 Igualando: 1 On = n (n -1) => n = 11 Nos piden el NPI . entre 11 incógnitas secantes para ello recurrimos a la fórmula 1.4 r max ° Donde : L = 20 (número de lados del icoságono) y n = 11 Luego: NPI . =20.11(11-1) * max NPI . = 2 200max 8.- Calcular el máximo número de puntos de intersección de 10 rectas secantes, 15 paralelas y 20 circunferencias secantes. Resolución.- En primer lugar, hallaremos el máximo número de puntos de intersección de cada conjunto de figuras iguales o semejantes. A continuación calcularemos el máximo número de puntos de intersección de la combinación de cada dos de estos conjuntos y finalmente sumaremos estos resultados, obteniéndose así el máximo número de puntos de intersección de todas las figuras dadas. Veamos: a) Entre las 10 rectas secantes se encontrará el máximo número de puntos de intersección aplicando la relación ( 1 .1 ), es decir: NPI ——i*—— = 45 puntos => NPI . = 45 puntoskti3x ^ 11 iax b) Entre las 15 rectas paralelas no existe intersección alguna , luego el número de puntos de intersección se considera igual a Cero (0). c) Entre las 20 circunferencias se sabe que el máximo número de puntos de intersección viene dada por la relación ( 1 .2), donde n = 20, es decir: NPImáx = (20-1) = 380 puntos => NPlmáx = 380 puntos A continuación nos corresponde efectuar las combinaciones entre estos grupos, tomados de dos en dos. Veamos : 1ro.- Entre (a) y (£>) , el número máximo de interseciones viene dado por el siguiente producto: 1 • 10 • 15 = 150 puntos A A ^____ Número de rectas paralelas. Número de rectas secantes Número de puntos entre una recta y una paralela. NPI . =150puntosmax r 2do.- Entre (£>) y (c) el número de intersecciones está dado por el siguiente producto : 2 ■ 15 • 20 = 600 puntos. ^ A A I__________ Número de circunferencias Número de rectas paralelas Número de puntos entre una paralela y una circunferencia => NPI . = 600 puntosmax ^ 3ro.- Entre (a ) y (c)el número de intersecciones lo da el siguiente producto : 2 • 10 ■ 20 = 400 puntos. /Ji A I_________ Número de circunferencias Número de rectas secantes Número de puntos entre una recta secante y una circunferencia => NPlmáx = 400 puntos Finalmente, para obtener el máximo número de puntos de intersección de todas ellas, debe mos efectuar la suma de los resultados obtenidos en los pasos anteriores : N = 45 + 0 + 380 + 150 + 600 + 400 N = 1 575 9.- Si a un grupo de cuadriláteros se le quitan 4 entonces el N.P.i. máximo disminuye en 288 puntos, pero si se le agregan 4, el N.P.I. máximo aumentará e n : Resolución.- Sea "n" el número de cuadriláteros no convexos, luego en base a la relación 1.6 tendremosque: NP'máx = 8n (n - 1) (1.1.0 al quitar 4 cuadriláteros no convexos quedarán (n - 4) los cuales producirán : 8 (n - 4) (n - 5) puntos Luego : 8n (n -1) - 8 (n - 4) (n - 5) = 288 n2 - n - (n2 - 9 n + 20) = 36 8n - 20 = 36 => n = 7 El N.P.l.máx para los 7 cuadriláteros no convexos es : 8 ■ 7 (7 -1) = 336 Y el N.P.I. . para 11 cuadriláteros no convexos es : 8 11(11.1) = 880max r El aumento de puntos de puntos de intersección será : 880 - 336 = 544 18 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 10.- Hallar el máximo número de puntos de intersección entre 5 octógonos y 6 decágonos convexos. Resolución.- a) Para los 5 octógonos secantes aplicaremos la relación 1.6 la cual permite determinar: 8 ■5(5 - 1) = 160 puntos b) Para los 6 decágonos secantes aplicaremos la relación 1.6 la cual permite determinar: 10 ■ 6 (6 - 1) = 300 puntos Luego intersectando los octogonos con los decágonos, tendremos : 2 ■ 8 • 5 ■ 6 = 480 puntos. La suma total nos dará el máximo número de puntos de intersección de todas ellas, es decir: N = 160 + 300 + 480 N = 940 11.- Se tienen "n " dodecágonos secantes con la característica de tener el mismo número de puntos de intersección máximo que 8 nonágonos. Hallar el valor de “n". Resolución.- Del enunciado podemos extrar los siguientes datos : Dodecágonos: L = 12 , n = ? Nonágonos : L = 9 , n = 8 A partir de la relación (1.4) se puede establecer que : 12 . n ( n-1 ) = 9 -8 (8-1 ) n2-n =42 n2 - n - 42 = 0 " y 7 n / ^ + 6 Resolviendo encontramos que : n = 7 Luis ubaldo C. Número de Puntos de Intersección (N.P.I.) 19 20 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 1.3 PROPIEDADES COMPLEaVfONrmRMS . :. ' 1ra) El mínimo número de puntos de intersección (N.P.I. . ) entre "n" rectas secantes es 1 y esto ocu-min J rre cuando las rectas son concurrentes tal como se muestra en el gráfico adjunto. N.P.I. . = 1min (1.7) 2da) El mínimo número de puntos de intersección (N.P. I. . ) entre "n" circunferencias secantes es 2,min * tal como se muestra en el gráfico adjunto. N.P.I. t = 2mín ...(1 .8) Fig. 1.8 3ra) El N.P. l.máx que se produce al intersectar un polí gono convexo de "m” lados, con otro polígono con vexo de “n" lados (m < n), es 2m. Esto se explica porque en cada uno de losm lados existen dos (2) puntos de intersección, luego : N.P.I. = 2m ...(1.9) 4U) El N.P.I.máx entre un polígono convexo de "n" lados y una circunferencia o elipse, es 2n. Esto es así dado que en cada uno de los n lados existen dos ( 2) puntos de intersección. N.P.I. , = 2nmáx ...(1 .1 0 ) Fig. 1.10 Luis Ubaldo C. Número de Puntos de Intersección (N.P.I.) 21 5ta) Si se agregan "m"rectas secantes a un grupo de "n" rectas secantes.se puede probar que el N.P.I. aumentará en :max A N.P.I. = y (m - l )+ m n ...(1.11) 6,a) Si se quitan "m" rectas secantes a un grupo de "n" rectas secantes, entonces el N.P.I. ^ disminuirá, de tal forma que el nuevo N.P.I.má¡¡, estará dado por: AN .P .I.=m / i-| (m + l ) ...(1.12) 7™) El máximo número de rectas que exterminan "rt" puntos en los que no hay tres (3) colineales, de forma tal que cada fteta pase solo por 2 puntos, esta dado por: # rectas = ^ ...(1.13) 8V*) El máximo número de triángulos que se pueden determinar con "n" puntos o rectas, en los que jio hay 3 puntos colineales, ni rectas concurrentes, está dado por: # triángulos = —~¡T ~ —~ (1.14)O 9™) El número de partes en que queda dividido el plano por "n" rectas secantes en los que no hay 3 rectas concurrentes, está dado por : . (1.15) 22 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. ejeRClCJÓS4>€ AflICACfÓTt Í3W PART6) 12.-Si se retiran 3 elipses de un grupo que se están intersectando, el N.P.I. máximo disminuirá en 96. Determinar cual sería la disminución de puntos si se trataran de rectas secantes. Resolución.- Para hallar el NPlmáj( entre lasn elipses secantes emplearemos la fórmula 1.5 . Luego: NPlmáx = 2n (n -1) : Al retirarse 3 elipses, quedarán (n - 3) ; las que producen : NP,m fa = 2 (n -3 )(n -4 ) La disminución de puntos se obtiene por la diferencia : 2/7 (n - 1) - 2 (n - 3) (n - 4) = 96 De donde : 2n2 - 2n - 2n2 + 14n - 24 = 96 Resolviendo : n = 10 Para hallar la disminución de puntos al tratarse de rectas secantes empleamos la fórmula : m (m + 1) m n g O -12) , 3(3 + n) Donde : m = 3 yn = 10 , reemplazando : 3(10) ---- = 3 0 -6 Disminución de puntos = 24 13.-Hallar el máximo número de puntos de intersección entre 4 circunferencias secantes y 6 cuadriláteros no convexos secantes. Resolución.- a) 4 circunferencias secantes se intersectan en : 4 (4 - 1) = 12 puntos, (relación 1.2) b) 6 cuadriláteros no convexos secantes se intersectan en : 8 • 6 (6 - 1) = 240 puntos (relación 1.6) Luego (a) y (b) : 8 - 4 • 6 = 192 puntos Finalmente la suma nos dará el máximo número de puntos de intersección entre todas ellas, es decir: N = 12 + 240 + 192 N = 444 Luis Uba'do C. Número de Puntos de Intersección (N.P.I.) 23 Observación : La fórmula general, para calcular el máximo número de puntos de intersección entre "n" cuadriláteros no convexos secantes será: N = 8/7 (n - 1) 14.-El número de puntos de intersección máximo que producen un grupo de pentadecágo- nos secantes (incluyendo sus vértices) es 6 000. ¿Cuántos pentadecágonos hay en dicho grupo? Resolueión.- Recorriendo a la fórmula l .4 Se tiene : NPI . = L n (n - l ) ; L = 15 max v * * Luego NPImáx = 15n(n -1) Como hay que incluir sus vértices y teniendo en cuenta que cada pentadecágono posee 15 vértices, se tiene : # de vértices = 15n Luego : 15n (n -1) + 15n = 6 000 Factorizando: 15n (n - 1 + 1) = 6 000 Por consiguiente : 15n2 = 6 000 n = 20 15.- Se tienen "n" triángulos secantes. Si se quitan 3 triángulos, el número máximo de puntos de intersección, disminuye en 54. Hallar el valor de "n". Resolución.- Si a "n“ triángulos secantes se quitan 3 triángulos, entonces quedarían (n - 3) triángulos. De acuerdo con la relación (l .3), el máximo número de puntos de intersección de estos será: 3 (n - 3) (n - 3 - 1) puntos Según las condiciones del problema se tiene que : 3 (n - 3) (n - 4) = 3n (n - 1) - 54 De donde : 3n2 - 21 n + 36 = 3n2 - 3n - 54 => 18 n = 90 Simplificando: n = 5 24 Problemas de Geometría v cómo resolverlos Ernesto Qulspe R 1.- Hallar el mínimo número de puntos de intersección entre 3 rectas y 1 circunferencia (las rectas deben ser secantes a ia circunferencia). Resolución.- Tres rectas secantes determinan tres puntos de intersección y si por ellas hacemos pasar una sola circunferencia lograremos que el número de puntos de intersecciones sea mínimo, tal como lo muestra el gráfico: En consecuencia, el mínimo número de puntos de intersección entre 3 rectas secantes y una circunferencia es de 3 puntos. ^ NPI = 3max 2.- Calcular el máximo número de puntos de intersección entre 3 circunferencias, 4 para lelas y 6 rectas secantes. Resolución.- a) 3 circunferencias se intersectan en : b) 4 rectas paralelas en : c) 6 rectas secantes se intersectan en : lntersectando las circunferencias con las paralelas: lntersectando las paralelas con las secantes : lntersectando las circunferencias con las secantes: Luedo el máximo número de puntos de intersección estará dado por: N = 6 + 0 + 15 + 24+ 24+ 36 En consecuencia: N = 105 puntos 3 (3 - 1) = 6 puntos = 0 puntos. 6 (6 - 1 )/2 = 15 puntos. 2 ■ 3 - 4 = 24 puntos 1 • 4 ■ 6 = 24 puntos 2 • 3 - 6 = 36 puntos 3.- Se tiene dos circunferencias concéntricas y 12 rectas paralelas. Hallar el máximo número de puntos de intersección. Resolución.- En el gráfico observamos que una recta y dos circunferencias concéntricas determinan 4 puntos de intersección : .•. 1 recta y 2 circunferencias concéntricas < > 4 puntos de intersección Luis tibaldo C. Número de Puntos de Intersección (N.P.I.) 25 Esto significa que con dos rectas paralelas tendremos: 2x4 puntos; con tres (3) rectasparalelas: 3 x 4 puntos,. . . . etc. Este breve análisis nos permite concluir que 12 rectas paralelas y dos circunferencias concéntricas, determinarán: 12x4= 48 puntos de intersección 4 .-¿Cuál es el máximo número de rectas que pasan por 50 puntos sabiendo que no hay 3 de ellos alineados y que cada recta debe pasar por dos de estos puntos? Resolución.- Con fines didácticos te muestro a continuación sucesivos conjuntos de puntos y rectas para poder deducir una reglade formación entre ellas : Para 3 puntos, 3 rectas Para 4 puntos , 6 rectas Para 5 puntos , 10 rectas Luego, para 50 puntos no alineados, el máximo número de rectas que pasan por ellas será obtenido respetando la condición de que éstas no pasen por 3 puntos alineados, lo que equi vale a decir que debemos hacer combinaciones de 50 puntos tomados de 2 en 2. No cabe duda que esto amerita la utilización del número combinatorio, es decir: „50 _ 50! 50 _ 50 ■ 49 • 48! 2 2! (50 — 2)! =* 2 — 2(48)! •50 C 2 = 1 225 rectas 5.- Hallar el máximo número de puntos de intersección entre 30 triángulos secantes y 18 rectas secantes. Resolución.- a) Los 30 triángulos secantes generan: 3 • 30 • (30 - 1) = 2 610 puntos b) Las 18 rectas secantes producen : 18 (18 - 1)/2 = 153 puntos Intersectando los triángulos con las rectas: 2 - 30 -18= 1 080 De este modo el máximo número de puntos de intersección viene dado así: N = 2610 + 153 + 1 080 N = 3 843 26 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 6.- Calcular el máximo número de puntos de intersección de 3 circunferencias secantes y 1 triángulo equilátero. Resolución.- a) 3 circunferencias secantes se intersectan en: 3 (3 - l ) = 6 puntos. b) I triángulo equilátero por ser único genera : 0 puntos Intersectando las circunferencias con el triángulo : 6 • 3 ■ 1 = 18 puntos Finalmente el máximo número de puntos de intersección entre ellas será: N = 6 + 0 + 18 =» N = 24 puntos 7.- En un plano se dibujan "n " rectas, si de este grupo de rectas 5 fuesen paralelas y el resto rectas secantes entre si, el máximo número de puntos de intersección sería 45. Hallar n. Resolución.- a) De acuerdo con la relación (1.1), se sabe que (n - 5) rectas secantes se intersectan en: (n - 5) (n - 6)/2 puntos. b) 5 rectas paralelas de intersección en : 0 puntos. Intersectando las paralelas con las secantes : 1 • {n - 5) ■ (5) puntos Finalmente tendremos : — —— ~ + 0 + 5 (n - 5) = 45 Efectuando las operaciones indicadas: n2 -n-110 = 0 n -11 (n — 1 l)(n + 10) = U n +10 n = 1 1 8.- Hallar el número de puntos de intersección entre 10 circunferencias concéntricas y 20 rectas que pasan por el centro común. Resolución.- En el gráfico observamos que el máximo número de puntos de intersec ción de 10 circunferencias concéntricas y 20 rectas concurrentes en el centro común, estará dada por la siguiente expresión : 2-10-20+ 1 = 401 Las rectas concurrentes determinan este único punto Número de rectas concurrentes Número de circunferencias concéntricas. Número de puntos de intersección de una circunferencia y una secante L U I i ) U k / U i U ^ W * A T ( • ! ! ( ( , I V U l . I K l H V a l U l , J I l l l ^ f » t / i » yA i • n « & ■ ̂ N PI= 401 9.- 7 rectas secantes, 8 circunferencias y 9 triángulos se intersectan como máximo, en: Resolución.- b) Por la relación (1.2) 8 circunferencias secantes se intersectan en : 8 (8 - 1) = 56 puntos c) Por la relación (1.3) 9 triángulos secantes se intersectan en : 3 (9) (9 - 1) = 216 puntos La suma nos dará el máximo número de puntos de intersección entre todas ellas, es decir: 10.- Si al máximo número de puntos de intersección entre "m" rectas secantes se le aumenta 16 puntos, ei resultado equivale al número de rectas elevado al cuadrado y aumentado en uno. Determinar el máximo número de puntos de intersección de "m " hexágonos secantes: Resolución.- ...................................................................... ni [ m - 1) Según la relación (1.1) sabemos que m rectas se intersectan en : --------— puntos Por condición del problema: m —— + 16 = m2 + 1 Resolviendo : m (m -1) + 30 = 0 De donde : m2 + m - 30 = 0 a) Por la relación (1.1)7 rectas secantes se intersectan en : 7 (7 -1 )/2 =21 puntos Intersectando rectas con circunferencias se obtienen: 2 • 7 • 8 = 112 puntos 6 • 8 - 9 = 432 puntosIntersectando circunferencias con triángulos se obtienen : Intersectando rectas con triángulos se obtienen : 2 • 7 • 9 = 126 puntos N = 21 + 56 + 216 + 112 + 432 + 126 N = 963 puntos m +6 =* (m -5 )(m + 6) = 0 m -5 Luego el NPImáx de m hexágonos estará dado por la relación (1.4) : 6/n {m -1 ) = 6 -5 (5 -1 ) = 120 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 11.- Calcular el mínimo número de puntos de intersección entre 3 rectas paralelas y 5 rectas secantes. Resolución.- Si ubicamos convenientemente las rectas secantes sobre las rectas paralelas como el que muestra el gráfico adjunto, obtendremos el menor número de puntos de corte, luego : NPI . . = 10mínimo 12.- En un plano se tienen n rectas secantes; al duplicar el número de ellas el máximo número de puntos de intersección aumenta en 145. Calcular el número de rectas. Resolucion.- Sabemos que si se duplica el número de rectas se obtendrán 2n rectas.Luego aplicando la relación ( l . l ) se tendrá : 2n ( 2n - l ) N.Rl. . = máx = n (2n - 1 ) Entonces : N.P.I. . = n (2n -1)mav ' J A continuación el aumento de puntos se obtiene mediante la siguiente diferencia : n (2n - 1) - n = 145 Efectuando operaciones: Transponiendo términos: 2n (2n -1 ) - n (n -1 ) = 290 3n2 - n - 290 = 0 3 n 29 10 (3n + 29)(n-10) = 0 n = 10 13.- Si a un conjunto de "n " rectas secantes se le quitan 4 rectas, su NPI máx. disminuye en 90, pero si se agregan 4 rectas al conjunto, el número de puntos de intersección máximo aumentaría e n : Resolución. - "n" rectas rectas secantes determinan un : (n - 4) rectas secantes determinan un : NPI , =máx NPI . =max n ( n - 1) ( n - 4) ( n - 5) La disminución de puntos se obtiene por la diferencia entre (1) y (2) : n (n -1 ) (n -4 ) (n -5 ) = ( 1) (2) Luis Ubaldo C. Número de Puntos de Intersección (N.P.I.) 29 Efectuando laas operaciones indicadas: n2 - n - n2 + 9n - 20 = 180 De donde al resolver la ecuación, se obtiene : n = 25 25 (25-1) De este modo encontramos que : NP1 . = ------ =----- = 300 ^ max 2 29 (29-1) Al agregar 4 rectas se tendrán 29, luego: NPImáx = ------ ;>----- = 406 Luego el NPImáx aumentará en : 406 - 300 = 106 14.- Si a un número de elipses secantes se le aumenta cuatro, el número de puntos de intersección se incrementa en 184. Calcular cuántas elipses conforman dicho grupo. Resolueión.- Según la relación (1.5) n elipses secantes determinan un: NPImáx = 2n(n -1) Por la misma razón (n + 4) elipses secantes determinan : NPImáx = 2 (n + 4) (n + 3) El incremento del NPIm4x se obtiene por la diferencia: 2(n + 4) (n + 3) - 2n (n -1) = 184 Resolviendo : n2 + 7n + 12 - n2 + n = 92 n = 10 15.- Si a un conjunto de k rectas secantes se le agrega una recta, ei máximo número de puntos de intersección aumenta en un quinto del total. Calcular el máximo número de puntos de intersección. Resolución.- fc+1 rectas k rectas k rectas Por condición del problema se tiene que : NPImax = NPImax + ^ NPImax fc+1 rectas k rectas ntC = f n pC fe+1 rectas k rectas Sustituyendo cada término por la relación (1.1): + Okft + 0 ~ i] = ^ A(ft -1) 2 s 2 => * ( * + 1 ) = ! * ( * - 1 ) Simplificando "k" y efectuando operaciones: 6(fc -1 ) = 5 (/? + 1) Finalmente al despejar obtenemos : k = 11 11(12) Luego hallamos el NPlmáx a partir de la relación (1.1): NPImáx = — -— 30 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 16.- En la figura se tienen "n " rectas concurrentes y 2n elipses. Si el número total de puntos de in tersección es21n+ 12 ; calcular el valor de "n ". Resolución.' De acuerdo con lo expuesto en el item1.3 sabemos que n rectas concurrentes se ¡ntersectan en 1 punto. Asimismo podemos reconocer .según el gráfico ad junto, que n elipses secantes dispuestas en forma de eslabones determinan: 2 (n - 1 ) puntos Además cada recta al interceptar a cada elipse en 2 puntos, nos permite deducir que cada recta determine : 2 (2n) = 4n puntos sobre todas las elipses De este modo es fácil predecir que con n rectas se obtendrán : 4n . n = 4 n2 puntos. Luego el NP1 máx será : 1 + 2 (n + 1) + 2(n - 1) + 4n2 = 21 n + 12 Efectuando operaciones : 4n2 + 4n-3 = 21n + 12 Transponiendo términos : 4n2 - 17n -15 = 0 Factorizando: An v +3 n - 5 =* (4n + 3 )(n -5 ) = 0 De donde : n = 5 17.- Si a un grupo de triángulos secantes se le agregan 4, entonces el máximo número de puntos de intersección se le triplica. ¿ Cuántos triángulos conforman dicho grupo? Resolución.- Según la relación (1.3) los "n” triángulos, producirán: NPImáx = 3n (n - 1) ....(*) Si se agregan 4 triángulos: 3 (n + 4) (n + 4 -1 ) = 3 (n + 4) (n + 3) puntos Según el problema esta última cantidad resulta ser el triple de (*). Luego por condición del problema : 3 (n + 4) (n + 3) = 3 [3n (n - 1)1 Efectuando operaciones obtenemos: n2 - 5n - 6 = 0 V ’3 n / ^ + 2 Resolviendo : n = 6 (4n + 3 )(n -5 ) = 0 Luis Ubaldo C. Número de Puntos de Intersección (N.P.I.) 31 18.- Calcular el número de puntos de Intersección máximo entre 8 rectas secantes, 8 circunferencias secantes y 8 triángulos secantes. Resolución.- En el esquema adjunto se muestra la forma como se están inter- sectando las figuras . Primeramente calculamos los puntos que deter minan solo las figuras de la misma especie, luego los puntos produci dos por las figuras tomados de 2 en 2 . I ° Por la relación 1.1 las 8 rectas tienen un máximo de puntos de inter sección d e : o f ' o _ n NPl . = s = 28 puntosmax 2 2o Por la relación 1.2 las 8 circunferencias se intersectan en : NPImáx = 8 C8 - 1 ) =56 puntos 3o Por la relación 1.3 los 8 Triángulos : NPlmáx = 3- 8 (8 -1 ) = 168 puntos 4o Intersectando las rectas con las circunferencias: (2) 8 ■ 8 = 128 puntos 5o Intersectando las rectas con los triángulos : (2) • 8 • 8 = 128 puntos 6o Intersectando las circunferencias con los triángulos; (6) • 8 • 8 = 384 puntos Los números ubicados entre paréntesis en los pasos 4o, 5o y 6o, representan el NPl máx entre una figura de cada clase ,para lo cual hemos recurrido al item 1.10. De este modo se tendrá que: N = 28 + 56 + 168 + 128 + 128 + 384 Finalmente sumamos las cantidades parciales: NPl . = 892 r max 19.- Calcular la N.P.I. máximo entre 10 cuadriláteros convexos secantes, 12 hexágonos secantes y 6 circunferencias secantes. Resolución.- I ° Por la relación 1.4 para los cuadriláteros : NPl = 4.10(10-1) = 360 2o Por la relación 1.3 para los hexágonos : NPl = 6.12 (12-1) = 792 3o Por la relación 1.2 para las circunferencias : NPl = 6 (6 -1) =30 4o Intersectando los cuadrados y los hexágonos: (8) -10 12 = 960 5o Intersectando los cuadrados y las circunferencias: (8) 10 • 6 = 480 6o Intersectando los hexágonos y las circunferencias: (12) - 12-6 = 864 Finalmente : NPl , = 3486max 32 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. NPI = 8 • 5(5 - 1 ) = 160 NPI = 2 • 6(6 - 1 ) = 60 NPI _ 7 (7 - I ) ‘ 2 = 21 NPI = (8) ■ 5• 6 == 240 NPI = (4) • 5• 7 == 140 NPI = (2 ) • 6 •7 == 84 NPI . = 705max 20.- Calcularla N.P.I. máximo entre 5 cuadriláteros no convexos secantes, 6 elipses se cantes y 7 rectas secantes. Resolución.- Io Intersectando los 5 cuadriláteros : 2o Intersectando las 6 elipses : 3o Intersectando las 7 rectas secantes: 4o Intersectando los cuadriláteros con las elipses: 5o Intersectando los cuadriláteros con las rectas : 6o Intersectando las elipses con las rectas: 21.- En un mismo plano, un número igual de rectas secantes y circunferencias secantes se intersectan determinando un N.P.I. máximo igual a 117. Calcular el número de figuras geométricas que se intersectan. Resolución.- Sea x el número de rectas, entoncesx también será número de circunferencias. Para obtener el NPIniixentre ellas se deberán hacer 3 tipos de intesecciones : 1 ° Entre las x rectas: NPI = ^ 2o Entre lasx circunferencias: NPI = x ( x - 1) 3o Entre las jr rectas yx circunferencias : NPI = (2) 00 00 = 2x2 Luego por condición : ---- ^ ~ + jr ( jr - l ) + 2x2=117 O Efectuando operaciones : x(x -1 ) + Ix 2 = 117 Despejando se obtiene : 7x2 - 3x - 234 = 0 7x x -+39 p x Q _ \ => (7x + 39)0r - 6) = 0 6 x = 6 Finalmente el número de figuras geométricas será : 2(6) = 12 Luis Ubaldo C. Número de Puntos de Intersección (N.P.I.) 33 22.- Se dan "m" rectas coplanares de las cuales "n" son paralelas. Calcular NP¡máx que pueden producir a l intersectarse estas rectas. Resoluclón.- Si n rectas son paralelas, entonces {m - n) serán secantes luego nuestro problema se reduce a calcular el NPImájt que producen n rectas paralelas y {m-n ) rectas secantes. Io La intersección de las paralelas produce: NPI = 0 2o La intersección de las rectas secantes: NPI = ^ —n ^ 3o La intersección de las rectas paralelas y las secantes : NPI = (1) {n) {m - n) (m - n ) { m - n - \ ) , . Finalmente : NPI . = ---------- »---------- + n ( m - n ) max 2 _ (m - n ) (m + n - 1 ) máx 2 23.- Calcular el N.P.I. máximo entre "n“ circunferencias concéntricas y "n" rectas secan tes de las cuales “m" pasan por el centro de las circunferencias. Resolución.- Es fácil reconocer que sim rectas son concurrentes entonces de las n rectas secantes dadas .existen (n-m ) rectas que son secantes pero no concurrentes. Para ello el gráfico adjunto nos da una idea de las intersecciones establecidas. A continuación estableceremos 6 tipos de intersecciones entre estas figuras : Io Entre las n circunferencias: 2o Entre las m rectas concurrentes (R.C) : 3o Entre las (n - m) rectas no concurrentes: 4o Entre las n circunferencias y m R.C: NPI = 0 NPI = 1 NPI = { n - m ) { n - m - 1 ) NPI = {2)ji.m 5o Entre las n circunferencias y { n - m ) rectas: NPI = (2).n {n - m) 6o Entre las m R.C y { n - m ) rectas : NPI = (1 ).m {n - m) { n - m ) { n - m - 1) Luego: NPI . = 1 +max + 2mn + 2 n{n - m) + m ( n - m ) NPI n ( 5 / / - l ) - m ( r r r - l ) máx 2 24.- Si a un conjunto de rectas secantes se le agregase una cantidad igual de rectas, su número máximo de puntos de intersección aumentará en 330. Calcular el número de rectas del conjunto. 34 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Resolución.- Sea "n" el número de rectas dado; si a éste le agregamos la misma cantidad, es decir ”n", entonces por condición del problema se tendrá que : 2n rectas n rectas Mfjll) = + 330 Efectuando operaciones : 3n2 - n - 660 = 0 V 15 1 => {n - 15)(3n + 44) = 0 3 n /^+44 J En consecuencia el número de rectas será: n = 15 25.- Determinar el NPImit¡ entre m rectas secantes si k de ellas son concurrentes. Resolución.- Se trata de calcular el NPl . entre (m - k) rectas secantes y k rectas concurrentes.max J Io Entre las k rectas concurrentes (R.C .): NPl = 1 2o Entre las (m - k) rectas secantes : NPl = ^ ^ —- —— 3o Entre las ”k" R.C. y {m -k ) rectas secantes : NPl = (1) k (m - k) = k {m - k) Luego : NPl ̂ ^ ^ —- —— + k {m -k ) = {rn-k)Cnl + k - l ) max 2 26.- Calcular el mínimo número de puntos de intersección entre "n" rectas secantes y “n" circunferencias secantes. Resolucion.- Para obtener el NPlmln, debemos hacer que las "n" circunferencias se intersecten en los mismos puntos, los que como sabemos serán como mínimo dos. Sean estos puntos A y B,ahora dichos puntos serán a su vez pertenecientes a una de lasn rectas dadas y si la condición es que el número de puntos de intersección sea el mínimo posible , entonces las {n - 1 ) rectas restantes las hare mos pasar por uno de dichos puntos, por ejemplo A , tal como se indica en el gráfico adjunto. Luego los puntos de intersección estarían distribuidosasí: Io n circunferencia : NPl = 2 t Luis Ubaldo C. Número de Puntos de Intersección (N.P.I.) 35 2o n rectas: NPI = 1 (A) 3o n circunferencias y n rectas: NPI = (1) (n -1) n NP'mln = « O* - O + 2 27.- Hallar el máximo número de puntos de corte en la figura mostrada. Si hay "n " circun ferencias concéntricas y otras "n" circunferencias menores formando una argolla. Resoluclón.- 1 ° El número de puntos de corte entre las “n" circunferencias que forman la argolla se obtie ne así: 2o Una circunferencia de la argolla corta en dos puntos en a una de las concéntricas. Entonces “n” circunferencias de la argolla cortan a las “n” concéntricas en : NPI = 2 j i .n = 2 n2 Luego : NPImáx = 2 n + 2 n2 36 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R PR0BL6MAS PR0PU6ST0S 1.- Hallar el máximo número de puntos de inter sección para 2 triángulos, 6 circunferencias y 10 rectas si conocemos que todas las figuras tienen 1 punto común. A ) 139 B) 143 C) 156 D)161 E)179 2.- Hallar el máximo número de puntos de inter sección de 10 cuadriláteros convexos secan tes y 20 circunferencias que no se intersectan entre si. A ) 1960 B) 1940 C) 1950 D) 1 830 E) 1770 3.- Se tiene "n“ triángulos y "n" cuadriláteros convexos. Si al máximo número de puntos de intersección de los triángulos se aumenta el número total de los lados de los triángulos, más el máximo número de puntos de intersec ción de los cuadriláteros, más el número total de los ángulos de los cuadriláteros se obtiene 1008. Hallar "n”. A) 12 B) 18 Q24 D)36 E)48 4.- ¿Con cuántos triángulos deben intersectar- se 8 circunferencias para que el máximo núme ro de intersección sea 806? A) 10 B)20 C)30 D)40 E)50 5.- Calcular el máximo número de puntos de intersección de 10 triángulos con 6 circunfe rencias secantes. A) 900 B)930 C)940 D)960 E)980 6.- Calcular el máximo número de puntos de intersección de 100 circunferencias con 100 cuadriláteros como se muestra en la figura. A) 80198 B) 80140 C) 70130 7.- Calcular el máximo número de puntos de intersección de ,8 rectas secantes con 1 1 para lelas y con 6 circunferencias secantes. A ) 370 B)371 C)372 D)373 E)374 8.- Si el máximo número de puntos de intersec ción de "N" polígonos de 5 lados más el nú mero de vértices es 500. Calcular N. A ) 5 B) 10 Q 12 D) 18 E)30 9.- Calcular el número total de puntos de inter sección de 100 circunferencias con 100 cua driláteros tal como los mostramos. A ) 746 B)750 C)784 D)794 E)840 10.- Cuántas rectas se intersectan sabiendo que si se quitan 4, el número de puntos dismi nuye en 54. A ) 15 B )20 C)25 D )30 F 11.- Hallar el máximo número de puntos de in tersección entre 5 elipses y 11 cuadriláteros no convexos. A ) 1360 B )1260 C)1460 D )1560 E)960 12.- Si a un conjunto de rectas secantes, se le agrega una cantidad igual de rectas, su núme ro máximo de puntos de intersección aumen taría en 330. Calcular cuántas rectas tiene el conjunto. A ) 10 B)25 C) 15 D) 12 E)18 13.- Calcular el máximo número de puntos de intersección de 10 rectas paralelas, 12 rectas secantes y 16 circunferencias. A ) 1130 B)3006 C) 1240 D) 90170 E)8030 D) 1314 E) 10 17 Luis Ubaldo C Número de Puntos de Intersección (N.P.I.) 37 14.- Se tienen "n" circunferencias secantes. Si se quitan 2 circunferencias, el número máxi mo de puntos de intersección disminuye en 30. Hallar n. A ) 9 B) 8 C)6 D) 10 E)12 15.- Calcular el máximo número de puntos de intersección que producen 2 polígonos con vexos: Uno de 2 y otro de 2 lados ( « >1 ) A ) 2n+1 B )2n' ‘ C )2 n" D )2n+2 E)22+n 16.- En un plano se dibujan "k" elipses secan tes y 2k cuadriláteros cóncavos secantes. Si el máximo número de puntos de intersección es 1821'. Hallarl. A ) 4 B)6 C )9 D)5 E)8 17.- En un plano el máximo número de puntos de intersección entre n elipces secantes, n triángulos secantes, y n cuadriláteros secan tes es 339/2. Hallarn. A) 12 B) 14 C) 16 D) 18 E)26 18.- Si a un conjunto de "n" rectas secantes se le quita 4 rectas, su máximo número de pun tos de intersección disminuirá en 90, pero si se agregan 4 rectas al conjunto el máximo nú mero de puntos de intersección aumentaría en: A ) 90 B)96 Q 100 D)106 E)108 19.- En un plano se dibujan "n" rectas secan tes, si el máximo número de puntos de inter sección que determinaron (n - 4) rectas secan tes es 6n. Hallar el máximo número de puntos de intersección entre n triángulos secantes. A )2960 B )1960 C)3960 D)3660 E) 1140 20.- Hallar el máximo número de puntos de in tersección entre"n" circunferencias, "2n” rec tas secantes, y "n" triángulos al intersectarse todas esta figuras entre si. A ) 5/i (4/2-1) B) 4/2 (5/2-1) C)5/2(4/2 + l) D) 4/2 (5/2+ 1) E) n (6/2 + 2) 21.- Calcular el N.P.I. máx entre 10 rectas se cantes, 10 circunferencias secantes y 10 elipces secantes. A) 100 B) 1005 C) 1015 D )1115 E) 1111 22.- El N.P.I. entre 8 triángulos secantes y n cuadriláteros no convexos secantes, incluyen do los vértices es 560. Hallar n. A) 4 B)6 C)8 D) 10 E)12 23.- Determínese el máximo número de circun ferencias que se pueden forman con 10 pun tos coplanares, donde no hay 3 alineados. A ) 90 B) 100 C)110 D) 120 E)130 24.- Calcular cuántos pentágonos convexos se pueden determinar con 10 puntos, donde no hay 3 alineados. A ) 152 B) 176 C)202 D)222 E)211 25.- ¿En cuántas partes queda dividido el pla no por 20 rectas secantes donde no hay 3 rec tas concurrentes? A) 200 B)201 C)209 D)210 E)211 26.- Calcular el N.P.I. máx entre 12 rectas coplanares de las cuales son paralelas. A ) 50 B)51 C)52 D)53 E)54 27.- Calcular el N.P.I.Ináx entre 20 circunferen cias concéntricas y 20 rectas secantes de las cuales 10 pasan por el centro de la circunfe rencia. A ) 946 B)947 C)948 D)949 E)950 28.- Hallar el N.P.I. máx entre 15 rectas secan tes si 8 de ellas son concurrentes. A) 74 B)75 C)76 D)77 E)78 29.- Calcular el N.P.I. mín de 7 rectas secantes y 8 circunferencias secantes. A) 43 B)44 C)45 D)46 E)47 38 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 30.- Del gráfico adjunto calcular el número de puntos de intersección si hay 30 triángulos y 15 cuadrados. A ) 146 B) 147 C) 148 D)149 E)150 31.- Calcular el máximo número de circunfe rencias que pueden determinar 20 rectas se cantes, donde no hay 3 concurrentes A) 1140 B )1260 C )1310 D) 410 E) 1520 32.- Si a un grupo de rectas secantes se le agregan "k" entonces el N.P.I. máx aumentará en "A" si a este mismo grupo se le disminuye "k" rectas secantes, entonces el N.P.I. dismi nuye en "D". Calcular: A - D A ) k + 1 B ) k ( k - 1) C) — 2+ -1* D )*2- l E) * 2 33.- Hallar el N.P.I. máx entre "n" rectas secan tes, ^ rectas concurrentes y y rectas paralelas. A )| (3 / i- I )+ l D )^ (5 / i- l )+ l B )| (2 n + 1 )+ 1 E )| (5 n + 1 )+ 1 C ) f (n + l ) + 2 34.- Calcular el N .P .I.^ entre 3 rectas secan tes, 3 circunferencias secantes, 3 triángulos secantes, 3 elipces secantes y 3 cuadriláteros no convexos secantes. A) 527 B)537 C)547 D)557 E)567 35.- Si el N.P.I. máx entrek polígonos de (k + 2) lados y (k + 2 ) polígonos de k lados cada uno es 8064 puntos. Calcular k 36.- Se toman "m“ puntos sobre una circunfe rencia y "k” puntos sobre otra circunferencia, interior a la primera. Si el máximo número de rectas determinadas al unir todos los puntos tomados es 4(m + k). Calcular el número total de triángulos que se podrán forman con di chos puntos. A ) 92 B)84 C)80 D)70 E)64 37.- En un mismo plano, circunferencias y trián gulos se están intersectando, se sabe que el NPI máx disminuye en 96 sí se retiran a la vez 5 de éstas figuras de las cuales 3 no son polígonos y se sabe además que si se aumen tan igual cantidad de figuras retiradas de las cuales 3 no son circunferencias entonces el N.P.I. máx aumenta en 234, calcular el N.P.I. mi¡x. A ) 99 B) 102 C)122 D)130 E)136 38.- Hallar el N.P.I. que existen en la figura adjunta asumiendo que hay n pentágonosy n circunferencias concéntricas. A ) 2n(n -1) B)n(n + 1) C) 2/i(« +1) D) 3n(n+ 1) E)4n(n +1) 39.- Calcular el máximo número de puntos de intersección de 10 rectas secantes, 15 parale las y 20 circunferencias secantes. A ) 1675 B )1775 C )1875 D )1975 E) 1575 40.- En la siguiente figura se tienen "n" cua driláteros, "n" circunferencias y "n." rectas paralelas, si el número total de puntos de in tersección es (61« + 9). Hallar n A ) 6 B) 8 C)10 D) 12 E)14 A ) 40 B)30 C)20 D)15 E)10 2.1LINEA RECTA í B 2.1 A) NOTACION : AB ; se lee "recta AB", ó , L que se lee "recta L" 2.IB ) CARACTERISTICAS : - Dos puntos determinan una recta . - Toda recta contiene infinitos puntos . - Una recta es ilimitada en extensión . - Todos los puntos de una recta siguen una misma dirección. 2.2 RATO Porción de línea recta limitada en un extremo e ilimitada por el otro. O AO O ^ 2.2A) NOTACIÓN : —> O A; se lee "rayo OA" 2.2B) CARACTERÍSTICAS : - Se origina a partir de un punto (O) llamado origen. - Es limitada en extensión - Todos sus puntos siguen una misma dirección. OBSERVACIÓN : La figura formada por todos los puntos del rayo OA sin el punto "O" se llama semirecta OA y se —> denota así O A. 40 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 2.3 SEGMENTO DE RECTA Porción de línea recta limitada por ambos extremos. A B- ..... - O 2.3A) NOTACIÓN : AB, se lee "segmento de recta AB 2.3B) CARACTERÍSTICAS : - Es una porción limitada de una recta. - Los extremos de AB son los puntos A y B . - La medida de AB es un número real y positivo representado así: m AB ó AB . Z.4 UFJbfKAUUNtS CONSEGMENTOS COEINEAEES Ubiquemos en una recta 3 puntos A, B y C en forma consecutiva , determinándose entonces 2 segmentos consecutivos AB y BC, con lo cual quedan establecidos tres segmen tos : AB, BC y AC, tal como se muestra en la Figura. Si a continuación utilizamos las medidas de cada uno de estos segmentos , se podrán establecer las siguientes relaciones : a) ADICIÓN : AC =* AB = BC => x = a + b ... (* ) b ) SUSTRACCIÓN : AB = AC - BC => a = x - b BC = AC - AB =» b = x - a Donde : AC = x , AB = a a BC = b Observaciones: a) Si en una recta se consideran "n" puntos consecutivos, el número de segmentos (N) que quedan determinados por dichos puntos, est á dado por la siguiente relación : N = n (n - l ) ... (2 .1) b) La relación de Adición se puede generalizar así: Tomemos "n" puntos consecutivos A ,, Ay A j Ap en una misma recta, entonces se verificará la siguiente relación : — ^ 1^2 + ^2^3 + ^3^4 + ..... + ^n-l^n — ( 2 .2 ) Luis tiba ldo C Segmentos de Recta 41 A este resultado se conoce como la "regla de la cadena" ó el Teorema de Charles. Debemos notar que los segmentos considerados son consecutivos ACc) Se establece que B es el punto medio de AC, si y solo s i: AB = BC = . (2.3) 2*5 CUATERNAAKMÓNICA 4o- 2o 3o A B C D Los puntos colineales y consecutivos A, B, C y D forman una cuaterna armónica si y solo si se cumple: AH AD .-o 4-» BC CD -U - 'D Observación: Si consideramos los segmentos determinados (en el gráfico mostrado) de izquierda a derecha, entonces AB es el 1ro ; BC el 2do, CD el 3ro y AD el 4*° , luego la relación anterior se podrá expresar también com o: jo _ 4 0 2 ° ~ 3 0 ... (2.5) 2*6 PROPIEDADES DÉ LA CUATERNA .ARMÓNICA Sabiendo que A, B, C y D forman una cuaterna armónica se cumplen las siguientes propie dades : B a) AB > BC 2 1 1 b) Relación de Descartes : c) Relación de Nevvton . Si "O" es el punto medio de AC entonces : (OC)2 = OB. OD d) Silos segmento determinados por la cuaterna armónica verifica la siguiente relación : AB AD , , gQ — /? ) donde n ^ u n + 1AC ~ AB ' ADn + 1 42 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 2.7 A c c i ó n A u r e a d e un segm en to El segmento AP del gráfico adjunto se dice que es la sección áurea del segmento AB, si y sólo sí se verifican las siguientes relaciones: - A P > PB - (AP)2 = AB . PB B 2£ PROPIEDADES DE LA SECCIÓN ÁUREA, Siendo AP la sección aurea de AB, se cumplen las siguientes propiedades : B a) AP > ~ b) AB = AP CV5+ 1) 2 ( > / 5 - l ) c) AP = AB d) PB, es la sección áurea de AP (y/5 +1)e) AP = PB 0 Número Áureo: ^ + 1 Luis Ubaldo C. Segmentos de Recta 43 23 MI$C€IÁN€A 1.-Sobre una línea recta se consideran los puntos colineales y consecutivos A, B, C, yD ; tal que AC = 1 9 y BD = 23. Hallar la longitud del segmento que une los puntos medios de A B y C D . A - Resolución.- Primero ubicamos los puntos dados sobre la línea rec- j 19 — ¡ ta, luego los datos en el mismo gráfico y lo que nos A M B C N D piden para tener mayor visualidad. m -*-•— i— »--------- •------ 1 - » >- Así, en el gráfico, se pide hallar: MN = a + b + c ... (a ) i ° i ° j--- ------1- ^ 1 ^ 1 Datos: 2a + c = 19 ... (1) También: 2b + c = 23 ... (2) Sumando (1) y (2 ): 2a + 25 + 2c = 42 =» a + 5 + c = 21 Luego reemplazando en ( a ) : MN = 21 u 2.- Sobre una línea recta se consideran los puntos colineales y consecutivos A, B, C y D; siendo C punto medio de BD ; y AD = 12. Hallar CD. Resolución.- CB 2Por condición ^ = — esto se puede descomponer así: CB = 2* y CA = 3x Entonces AB = x, todo esto colocamos en el A B C D gráfico luego observamos que :----------------------- ■*---- 1---------■-------------------------- r——>- x + 2x + 2x= 12 2x 2x Ahora: 5x = 12 => x = 2,4 ^ Como: CD = 2x CD = 4,8 3.- Sobre una línea recta se toman los puntos colineales M , N , P y Q; luego los puntos A y B puntos medios de MP y NQ respectivamente, s i : MN = 5 y PQ =11. Hallar AB. Resolución.- Del gráfico: x = a + 11-5 ... (0 i a a i 11 i Sumando (1) y (2 ): x = 5 + 5 -a 2x= 5 + 11 ... (2) ■ A I B ! < - • ------—t—•-----------1------------ - »- M I N P j Q Ahora: 2x= 16 l 1 X | i■ i ' i 5 5 ¡ 5 i x = 8 44 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 4.- Sobre una línea recta se consideran los puntos colineales y consecutivos A, B , C y D tal q u e : AC + 2 DC + BD = 28 y AB = DC. Hallar AD. Resolución.- Por dato : AC + 2 . DC . + BD = 28, nos piden hallar AD. Según la condición del problema colocamos en el gráfico letras minúsculas, luego reemplaza mos en el dato: a (g + n ) + 2 (q ) + (n + o) — 28 ^ -<—•— Sumando: 4a + 2n = 28 -j— Simplificando: 2a + n = 14 Luego : AD = 2a + n = 14 AD = 14 5 .-Sobre una línea recta se consideran los puntos colineales y consecutivos A, B y C, tal que: ^ § = f y 2 AB + 3 BC = AC + 96. Hallar AB. Si ^ = ^ = a este puede ser : AB = 2a y BC = 3a ^ ® Colocamos estos valores en el gráfico. 2a I 3a Luego en el dato reemplazamos : 2 (2a) + 3 (3a) = (2a + 3a) + 96 Efectuando : 13a = 5a + 96 Donde : 8a = 96 => a = 12 En consecuencia: AB = 24 6.- Sobre una línea recta se consideran los puntos colineales y consecutivos A, B, C, D, E y F. Hallar AF, s i : DE = AB; AD = | A F y AC + BD + CE + DF=35 . Resolución.- Dato: AC + BD + CE + DF = 35 oac _ A ® C D E Condición: AB = DE y AD = — " * * * * Se pide hallar AF, el dato agrupamos convenientemente : (AC + CE) = (BD + DF) = 35 ; AC + CE = AE y BD + CE = AE y BD + DF = BF También : AE = AD + DE (Ver gráfico) Luis Ubaldo C Segmentos de Recta 45 Entonces : (AD + DE) + BF = 35 i Pero: DE = AB Luego : AD + AB + BF = 35 4. Reemplazando: ^ AF + AF =35 Efectuando: ^ AF = 35 AF = 25 7.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B, C, D, E tal que F sea punto medio de AB y H punto medio de D E . S i: AB = BC, CD - DE y AB + DE = 40. Hallar FH. Resolución.- ; q ; a i 2a 1 2b ¡ 61 b j_ Dato: AB + DE = 40, nos piden hallar FH 1 I i ! ! „ : F : : : H : Del gráfico en el dato; 2a + 2b = 40 •------1— •--------* ------- A B C D E =» a + b = 20 Luego : FH = a + 2a + 2b + b Entonces : FH = 3 (a + b) FH = 60 8.- A, B, C y D son puntos colineales y consecutivos. SI M es el punto medio de AD, y se verifica que : AB + CD = 10 m y BM - MC = 2m; calcularCD. Resolución.- B M C D ------- í------------í - U JC---- Por dato del problema: AM = MD => AB + BM = M C + x ... (1) Por dato, podemos deducir que : AB = 10 - CD =* AB = 10 - x ... (2) Reemplazando (2) en (1) y transponiendo MC al primer miembro; 10 - x + BM- MC = x Sustituyendo lo indicado por el dato, tendremos : 10 + 2 = 2x Efectuando, obtenemos ; x = 6m 46 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 9 - Sobre un recta se toman los puntos consecutivos A, B, C, luego se toman los puntos medios M y N de AB y MC respectivamente. Hallar MB + NC en función de AN. Resolución.- Sea: k = AB + NC - AM Del gráfico: AB = 2a ; NC = b y AM - a Luego : k = 2 a + b - a = a + b Donde : k = a + b Pero: AN = a + b k = AN A “V— M B ■■■ —v--Q—fe N 1 0 . - A ,B yC son puntos colineales y consecutivos. Sobre AB se ubican los puntos P y Q y sobre BC se ubica el punto medio M de modo que: A P = BM, QB = —̂ ~ ,A B = 7 y PC = 8. Hallar: QP. Resolución.- r-SSr- 2 a 2 a 2a B M Hacemos: Además : Del gráfico: De otro lado: Reemplazando: Luego : QB = a PQ = x AC = 2 o + 8 = 7 + 4o AB = AP + PQ + QB 7 = 2a + x + a BM = MC = AP = 2 a a = x = 5,5 11.- Dado los puntos colineales y consecutivos P, A, B, C y D tal q u e : 7PD = 5PC + 2PB, y, 5AC + 2AB = 14; calcular: AD. Resolución.- Luis Ubaldo C. Segmentos de Recta 47 Inculcaremos nuestra resolución con la expresión: 7PD = 5PC + 2PB Y del gráfico: 7 (PA + AD) = 5 (PA + AC) + 2 (PA + AB) Efectuando las operaciones indicadas: 7AD = 5 AC + 2AB ...(*) Pero por condición se sabe que : 5AC + 2AB = 14 Reemplazando en (* ) : 7AD = 14 AD = 2 12.- Sobre una semirecta O X , se toman los puntos A, B y C consecutivamente, de modo que los puntos A y B disten del origen 0 : a y b metros respectivamente. Hallar la longitud de OC, s i: 2 (AC + BC) = 3 AB. Resolución.- Hagamos: OC = x En el dato: 2 (b - a + x - b + x - ti) = 3 (b - a) Luego : 4x -2a -2b = 3b -3a En consecuencia: 4.v = 5b - a 5 b - ax = — .— -=H O A B C j— o >j< b - a - * t * - x - b ^ i i-* b »*i 13.- En una recta se consideran los puntos consecutivos A, B, P y C d e modo que P es el punto medio se ~BC. Si (A B f + ( A c f = 40. Hallar (AP)2 + ( B P f . Resoluclón.- Hacemos: AB = 2b y AC = 2a I—2&—+«— a - b — -+-— a - b — H Luego: BP = PC = a - b A ___ B____________ P _________ Por dato del problema: AB2 + AC2 = 40 Reemplazando: 4b2 + 4a2 = 40 =» a2 + b2 = 10 Nos piden: AP2 + BP2 = (a + ti)2 + (a - ti)2 AP2 + BP2 = a2 + b2 + 2ab + a2 + b2 - 2ab Finalmente : AP2 + BP2 = 2 (a 2 + b 2) ^Fo^ AP2 + BP2 = 20 2a - 48 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 14.-En una línea recta se ubican los puntos consecutivos A, B ,C ,D de modo que AB + CD=20. Calcular la medida del segmento cuyos extremos son los puntos medios de AC y BD Resolución.- Sean P y Q los puntos medios de AC y BD. Q - o - Luego : AP = PC = o a BQ = QD = b Del dato: AB + CD = 20 ... (a ) ¡ Pero: AB = a - BP = a - (b - x) CD = b - QC = b - ( a - x ) Sustituyendo en ( a ) : a -b + x + b - a + x = 20 Donde : 2* = 20 x = 10 15.- Sobre una línea recta se ubican los puntos colineales y consecutivos A, B, C, D, E y F. Si AC + BD + C E + D F = 91 y BE = 5/8 AF. Hallar AF. Resolución. - Del dato : AC + BD + CE + DF = 91 Pero: DF = DE + EF Entonces : AC + BD + CE + DE + EF Luego: (AC + CE + EF) + (BD + DE) = 91 B C D AF BE AF + BE = 91 Yaque: BE = f AF8 Se tiene : AF + ^ AF = 91 AF En consecuencia: gg~ =91 =» 13AF = 91(8) AF = 56 16.- A , B , C , D y E s o n puntos cólmeles y consecutivos. Si AE = 5 BD, AD = 5 CD y DE = 5. Hallar: BC. Resolución.- Hacemos : BD = o y CD = b => AE = 5a a AD = 5b Luis tibaldo C. Segmentos de Recta 49 Del gráfico obtenemos: * = a -5 ... (O También: 5 = 5a-55 .... (2) De (2) : 1 = a -5 ... (3) D e ( l )y (3 ) : * = 1 -5a-----------------------=*-¡ - a — 5- SH B C D E (-«—x - - 5 5 - 17.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B, C y D. Si M es punto medio de AD ; si AB + CD = 1 0 y BM - MC = 2. Hallar C D . Resolución.- Si: AB = a , MC = b y CD = * | q + b + 2 t b + x Por dato: a + * = 10 ¡ M Despejando: a = 10-* ...(1 ) B * C i— i— : „ i . ITambién: BM = 2 + MC => BM = 2 + 5 a 5 + 2 5 Luego: AM = MD => a + 5 + 2 = 5 + rr Simplificando: a = x - 2 ... (2) De (1) y (2 ): * - 2 = 1 0 - * => 2* =12 * = 6 u 18.- Sobre una linea recta se consideran los puntos colineales y consecutivos A , B , C y D tal que : A B . CD = A D . BC Si adem ás: AB + AD = 2 A B . AD H allar: AC Resolución.- Dado el siguiente esquema: B Nos dicen que: AB . CD = AD . BC ... (1) Asimismo se sabe que : AB + AD = 2 . AB . AD ... (2) . AB AD _ 9 . _ ]____ 9 ( ) ' AB.AD AB.AD AB AD Del gráfico: BC = AC - AB CD = AD- AC Reemplazando en (1) : AB (AD - AC) = AD (AC - AB) Efectuando : AB . AD - AB . AC = AD . AC - AB . AD 50 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Luego : 2 . AB . AD = AC (AB + AD) c 2 1 1En consecuencia: —— = —— + AC AB AD 2 Comparando: —— = 2 AC AC = 1 19.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B, C, D, E y F ; BE sabiendo q u e : AB = EF = —y . Hallar BE, si adem ás: AC + BC + CE + D F =24. Resolución.- A B— o-------0- Dato: AC + BD + CE + DF = 24 BE Condición : AB = EF = — Del dato: AC+CE + BD + DF = 24 Se escribe com o: AB + BE + BE + EF = 24 Agrupando: AB + 2 . BE + EF =24 Reemplazando: ^ + 2 . BE + = 24 •3 o Efectuando : 2 BE + 6 BE = 3. 24 Luego : 8 . BE = 3. 8.3 BE = 9 20.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A , B , C y D ; siendo “M “ punto medio de B D ; A B . C D = AD . B C y 9 (AD - BM) = 2 . A D . AB. Hallar AC. Resolución.- Dato: 9 (AD - BM) = 2 . AD . AB BD/2 BD/2 Condición: AB . CD = AD . BC ¡----------------<-------- '---- M Luis Ubaldo C. Segmentos de Recta 51 En el paréntesis : 9 (2 . AD - BD) = 4 . AD . AB ; BD = AD - AB Reemplazando: 9 (2 . AD - AD + AB) = 4 . AD . AB n a . AB AB _ 4 Donde: AD.AB AD.AB “ 9 Simplificando: AB + ÁE = f AB AD Pero si los puntos A, B, C y D son armónicos entonces resulta la proporción armónica de los cual se obtiene la relación siguiente : _ L + _L _ — AB AD ' AC A esto se le llama Relación de Descartes, en honor al geómetra Francés René Descartes. 4 2En consecuencia obtenemos por comparación: — = AC = 4,5 21.- Sobre una línea recta se consideran los puntos colineales y consecutivos A , B , M y C tal que M es punto medio de BC. Siendo: AM2 + BM2 =17. Hallar AB2 + AC2. Resolución.- Dato: AM2 + BM2 = 17 -< -----------? ---------------------------- 9 » M ' Nos piden hallar: AB2 + AC2 = ? 1 AC-AB ' AC-AB * Donde : AM = AB + BM 2 2 Del gráfico reemplazamos en el dato: £ AB + ^ g ^ B] + 2 = 17 Resolviendo (AB + AC) + (AC— AB) _ 17 sabemos que : (AC-AB ) 2 = (AB-AC ) 2 4 Luego : (AB + AC)2+ (AB - AC)2 = 68 Efectuando: 2AB2 + 2AC2 = 68 AB2 + AC2 = 34 22.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos P, A, B, C y D; tal q u e : 7 PC = 2 PD + 5 PB y 2 AD + 5 AB = 7 Hallar AC. 52 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. >- Resolución.- Datos: 7. PC = 2 . PD + 5 . PB ...(1) 2 . AD + 5 . AB = 7 ... (2) Nos piden hallar AC. Del gráfico: AD = PD - PA < A B C D También : AB = PB - PA Reemplazando en (2): 2 (PD - PA) + 5 (PB - PA) = 7 Multiplicando: 2 . PD - 2 . PA + 5 . PB - 5 . PA = 7 Luego : 2 . PD + 5 . PB = 7 + 7 . PA ... (3) Reemplazando (1) en (3) : 7. PC = 7 + 7 . PA Simplificando: PC = PA + 1 => PC - PA = 1 Pero: AC = PC - PA AC = 1 23.- Sobre una línea recta se consideran los puntos colineales y consecutivos A, B ,C y D; tal que A B . C D = BC. AD. Hallar A C , S i : = 4- Resoiución.- Dato: BC. CD = 4 (CD - BC) ... (1) Condición: AB . CD = BC. AD Nos piden hallar AC. Del gráfico: AB = AC - BC AD = AC + CD Reemplazando en la condición:CD (AC - BC) = BC (AC + CD) Multiplicando: CD . AC - CD . BC = BC . AC + BC . CD Donde : AC (CD - BC) = 2 . BC . CD A B C D • • •— -----------• - > - Luis Ubaldo C. Segmentos de Recta 53 24.- Sobre una linea recta se consideran los puntos colineales y consecutivos: A, B, C, D, E y F, tal q u e : A C + BD + CE + DF = 40 y 5 BE = 3 A F . Hallar AF. Resolución.- Dato! AC + BD + CE + DF = 40 Condición: 5.BE = 3.AF A B C D E F Se escribe com o: BE = ^ . AF Del dato : (AC + CE) + (BD + DF) = 40 ; AC + CE = AE y BD + DF = BF I También : AE = AB + BE (Ver gráfico) . Entonces: AB + BE + BF = 40 Agrupando: + (AB + BF) = 40 LA 5Reemplazando: + AF = 40 Efectuando : — = 40 AF = 25 25.- Dado el segmento AB y un punto M, interior a el. Demostrar que si el producto AM. MB, es máximo entonces M es el punto medio de AB. Resolución.- Dato: AB = a y AM = x, luego bastará demostrar que: a A M B x - 2 ■ ■ • * Sea : k = AM . MB ; pero : AM =jc y MB = a - x Luego : k = x (a - x ) = - (x2 - ax) =» k = ~ q 2 q Observamos que como es constante el valor de k depende de x - y para que éste sea máximo entonces: x - f =0 l.q.q.d 54 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 26.- Sobre una línea recta se consideran los puntos colineales y consecutivos A, B, C, D y E; tal que : A C = BD; B C = 1 DE y J AB + DE = 36. Hallar AE. Resolución.- Luego de hacer el gráfico, según las condiciones del problema, reemplazamos sus valores según en el dato : | (a - b) + 3b = 36 -4 a 4- Efectuando: 3a - 36 + 66 = 72 A B C D E ■l-Donde : 3 (a + 6 ) = 72 H— t—-i-------------------------s ra - 6 ; 6 a - 6 ; 3 6 En consecuencia: a + 6 = 24-------------------------------4----- a ------4- Luego : AE = a + a - 6 + 36 => AE = 2 (a + 6 ) AE = 48 27.- Sobre una línea recta se consideran los puntos colineales y consecutivos A, B , C y D tal que A B . CD = n . B C . AD ; además se cum ple: . Hallar n. Resolución.- Condición: AB . CD = n . BC . AD ...(1) Nos piden "n" en : ^ ¿ ...(2) A B C D Del gráfico: CD = AD - AC y BC = AC - AB Reemplazando en (1) : AB (AD - AC) = n (AC - AB) . AD Multiplicando: AB . AD - AB . AC = n . AC . AD - n . AB . AD Factorizando: AB . AD (1 + n) = AC (n . AD + AB) Lueeo • -1 - + - n = n . AD . + AB_ es° ‘ AC AB . AD AB . AD Y simplificando de esto resulta : ~ ^ = 1 *cn ... (3) De (2) y (3 ): 7 1 + n AC AC En consecuencia: 1 + n = 7 n = 6 Luis Ubaldo C. Segmentos de Recta 55 28.- Sobre una línea recta se consideran los puntos colineales y consecutivos A, B y C cuyos puntos medios de AB y BC son M y N respectivamente. Si AC = 32, hallar el valor del segmento que tiene por extremos los puntos medios de AN y MC. Resolución.- Del gráfico: x + n - 6 = m -f------- n -------4------- n — i , x i - f - =» x = m + 6 -n ... (1) 1 *r— — r . a ; o ■ . 6 i 6 También: n = x + m -a A M :B i N C =» x = n + a -m ... (2) Sumando(1 )y (2) : 2x = a + b ...(3) Pero por dato: AC = 32 = 2a + 2b => Reemplazando (4) en (3) : 2x = 16 x = 8 P Q i -4 m 4 m f a + b = 16 ... (4) 29.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B ,C y D. Se sabe que AB = 30 y CD = 10, además se toman los puntos medios de AB y CD que son P y O respectivamente. Hallar la longitud del segmento que tiene por extremos los puntos medios de ~pc y BQ ■ Resolución.- Del gráfico: x = m + CN ... (1) x = n + MB ... (2) Pero: CN = b - n + MB = a - m Reemplazando y sumando (1) y (2): 2x = m + n + b -n +a - m Donde : 2x = a + b También sabemos que : 2a = 30 =» 26=10 => Luego : 2x = 15 + 5 M B CN D a = 15 6 = 5 En consecuencia: 2x = 20 =» x = 10 56 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 30.- Dados los puntos A, B, C, D y E son puntos colineales y consecutivos de modo que A B > BC y BD > DE. Se sabe que AB y BD son secciones áureas de AC y BE respec- 3 — -J~5tivamente. Si BC = 2 C D y AE = — — ; calcular AC. Resolución.- 2 a - A B C D E Hagamos CD = a =» BC = 2a Ya que AB es la sección áurea de AC .entonces BC será también la sección áurea de BE, de (75+1) ello se tendrá que : BD = DE ^— Es decir: AB = a (7 5 + l) Análogamente como BD es la sección áurea de BE, tendremos : BD = DE ^ => 3a = DE-^ + 1) . de donde: D E = 4 f (7 5 - l ) Del gráfico: AE = AB + BD + DE - = a (75+1) + 3a + ^ (7 5 - l ) ^ . 3 -7 5De donde : a = 5(75 + 1 ) Como: x = a(75 + l) + 2a = a (3 + 75) Lue8° : ' = f e ^ (3+y5) 75-1x = 31.-A, B, C y D son puntos colineales y consecutivos tal que: AB.CD = AD .B C ; A B . BC = x; AD. CD = y . Calcular BD. Resolución.- De la 1ra expresión : = PR ** o—" — ó------------- o- BC CD A B C D Luis Ubaldo C. Segmentos de Recta 57 Efectuando : AB . a - AB . BC = AD . a - AD . CD Reemplazando: AB . a - x = AD.a - y De donde : y - * = (AD - AB) a Pero: AD - AB = a Luego : y - x = a2 a = J y - x 32.- En una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B, C y D de tal manera que: AB = 2 C D ; BC2 = A B . CD y ^ ~~¡3o = 5 ■ Calcular AC. Resolución.- Por dato: Además: Como: De donde: _ L J I BD-CD _ i CD ‘ BD “ 5 ^ CD.BD “ 5 BC 1 BC 1 1 CD.BD 5 CD ’ BD 5 Y de (* ) : ^ ■ BÍ) = 5 =* 5AB = BCBD Como: BD = BC + CD => 5AB = BC (BC + CD) Luego : 5AB = BC2 + BC ■ , ya que : CD = AR AR Reemplazando: 5AB — AB ■ + BC * Factorizando: 5AB = (AB + BC) i*r* J r* AB+BC ACSimplificando : 5 = ---2— = ~2 AC = 10 d Id c33.- Los puntos A , B , C y D forman una cuaterna armónica. S i : ; hallar: a + b + c. Resolución.- A____________B________ C________ D AB ADSi A, B, C y D forman una cuaterna armónica entonces : = q j Pero: BC = AC - AB y CD = AD - AC AR AD Reemplazando: X t>-AB = Ap_ ÁC ^ AB . AD - AB . AC = AD . AC - AD . AB Agrupando y factorizando: 2 AB AD = AC (AD + AB) „ . . J2_____1_ 1 j í _____ a b De donde . AC " AB AD ’ pero ' AC " AB AD Comprobando: c = 2 ; a = 1 y 6 = 1 a + b + c = 4 34.- Sobre una recta se toman los puntos consecutivos A, B , C y D. Si A C . CD = A B . BD, indicar la relación correcta. Resolución.- Por condición del problema : AC . CD = AB . BD Pero: AC = AB + BC A g q D También: BD = BC + CD Luego : (AB + BC) CD = AB (BC + CD) A B . CD + BC. CD = A B . BC + AB . CD BC . CD = AB . BC Simplificando: CD = AB 35.- En una línea recta se consideran los puntos colineales y consecutivos A, M, O y R; tal q u e : A M . AR = 3 M O . O R , y : . Calcular: ^ . 58 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Resolución.- A M O R -o---------------------- o--------- o--------- o- Del dato : AM . AR = 3 MO . OR Reemplazamos: AR = AO + OR y MO = AO - AM Luego : AM (AO + OR) = 3 (AO - AM) OR AM . AO + AM . OR = 3 AO . OR - 3AM . OR => 4 AM . OR - AM . AO AM . AO = 3 AO . OR - 4 AM . OR Luis Ubaldo C. Segmentos de Recta 59 Dividiendo por: AM . AO . OR AM.AO _ 3AO-OR 4AM.OR AM.AO.OR AM.AO.OR * AM.AO.OR Simplificando: Por dato: Comprobando (1) y (2) : ... (2) 1 3 4 OR AM AO a _ b c OR AM ' AO 0 = 1 b = 3 c=4 a _ 1 b + c 7 36.- P, O, R y S son puntos colineales ubicados en forma consecutiva. Si PR es media proporcional entre PS y OS. Hallar M si : M = 7(RS) (PR) + (PO) (PR) - (OS) (RS) (RS) (PR) Resolución.- Pero PR es media proporcional entre PS y QS b2 = a.c (PR)2 = PS. QS o lo que es lo mismo: Nos piden: Reemplazando: Luego': Entonces: 7(RS) (PR) + (PQ) (PR )-(Q S ) (RS) _ PQ.PR-QS.RS M = fD Q I f D D l = 7 + M = 7 + M = 7 + M = 7 + (RS)(PR) (a - c ) (b ) - ( e ) (a - b ) (a -b )b b ( a - b ) (a - b ) b (a -b )b = 7 + = 7 + RS.PR a b - b c - a c + b c a b - a c _ 7 j_ o b -b . . .2 _ (a -b )b (o - b )b : y a q u e :b 2 = ac = 7 + 1 M = 8 37.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A , B , C y D d e modo que: A B . C D = B C . AD y 5 ( 2 . AB + BD) = A B . AD. Hallar AC. 60 Problemas deGeometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Resolución.- Condición: AB. CD = BC . AD ... (Cuaterna armónica) Dato: 5 (2 . AB + BD) = AB . AD Nos piden hallar: AC A B C D Del gráfico: BD = AD - AB Reemplazamos en el dato : 5 (2 . AB + AD - AB) = AB . AD 5(AB + AD) = AB. AD ...(1) Del gráfico también : BC = AC - AB y CD = AD - AC Reemplazamos estas dos últimas en la condición: . AB (AD - AC) = AD (AC - AB) Multiplicando: AB . AD - AB . AC = AD . AC - AD . AB Donde : 2 . AB . AD = AC (AB + AD) LueS ° : AC ~ AB ■ AD " í2) 2 (AB+AD) : = ~Ái 1 2 De( l ) y (2 ) : 5 - AC AC = 10 38.- En una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B, C y D que forman una cuaterna armónica. Si se cumple que : 2k+1 1 1 2+AD.BC BC AD k + 2 Hallar AC, sabiendo que la medida A C y k son números primos. Resolución.- A B C D AB ADPor condición del problema: (Cuaterna armónica) ... (* ) Del gráfico se observa que : AB = AC - BC y CD = AD - AC Entonces al reemplazar en (* ) : ~̂ ) C ^ = AD^AC => AD . AC - AC2 - AD . BC + BC . AC = AD . BC Luis Ubaldo C. Segmentos de Recta 61 Ubicamos los sumandos convenientemente y factorizamos AC : (AC)2 = AC (AD + BC) - 2AD . BC Dividiendo ambos miembros por: A C . BC. AD c . ^ * A C _____L , 2 Se tendrá. AD.BC “ BC AD ' AC Comparando esta expresión con el dato: - ~j~ 2 Se tiene : AC = 2k + \ = k + 2 => k = 1 AC = 3 39.- En una recta se consideran los puntos A f , A2 , A3 , .... A ̂ en forma consecutiva de modo que se determinan (3n - 201) segmentos consecutivos los cuales tienen sus medidas relacionadas p o r : A, A2 = g (A2 A J = — (A3 A4) =.... = n _ j (An f A J S i: A „ A „ = 9 790 m ; calcular A, A 2 3 6 7 f 1 n Resolución.- Hagamos : A, = a => A^A3 = 2a ; Ag A4 = 3a ; An , An = (n -1) a - i í— 9 790— : !-(n-l)<H A, Aa Aj...........A^.............. A ^ ..............A67 A„_,-----A„ Nos piden: Aj An = a + 2a + 3a + .... + {n -1 ) a => Aj An = ^ n (n - 1) ... (1) Por dato: A^ Afi7 = 9 790 1̂ 6̂7 " 1̂ 2̂3 = ® Para hallar: A! Ag? y A, A23 empleamos la fórmula ... (1) Luego : ~ (67) (66) - f (23) (22) = 9 790 => a = 5 ... (2) Por dato: 3n - 201 = n -1 => n = 100 ... (3) Reemplazando (2) y (3) en (1) : Aj An = ^ . 100 (100 -1) => Aj An = 250 (99) A, A = 24750I n 62 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 40.- En una línea recta se consideran en forma consecutiva los puntos A, B, C, D, E , F . . . y así indefinidamente de modo que AB = 10~1; BC = 2. IfX2 ; CD = 3 .1(T3 ; DE = 4 .1CT4 ; EF = 5 .1(TS y as í sucesivamente. Hallar el límite de la suma de medidas de estos segmentos. Resol ución.- 10'1 2.10’2 3.10J 4.10"* 5.10 B Sea"S" la suma de pedida, luego: S = + 103 104>0 10 Multiplicamos por 10 a a/m: Descomponemos convenientemente : 105= 1 + 105=1 + ^ - + - ^ . + -4 - + . 10 lo io3 u o 10 J J— + - 2- U o 2 io2 io 3 + io 3 Agrupando: l0S“ ('+'»+^ tT?+ •)+(io+í? +i^ + '-) El primer sumando e s : — L - = -^ y el segundo sumando es "S". 1__L y ' 10 Luis Ubaldo C Segmentos de Recta 63 PROBLEMAS PROPUESTOS 1.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos M,N, P, Q tal que : PQ = 3 NP y 3 MN + MQ = 4. Hallar la longitud del segmento M P . A ) 1 B) 1,5 C)2 D)2,5 E)0,5 2.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B y C y luego se ubi can los puntos medios M y F de AB y MC respectivamente. Hallar la longitud de AF. Si AB + FC -AM = 275 A ) 5 B )75 C )275 D)10 E)5 3.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B, C, D y luego se toman M y F puntos medios de AB y CD res pectivamente. Hallar MF, si: AC = 18 y BD = 34 A) 21 B)23 C)26 D)28 E)32 4.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B, C, D tal que : CD = 4 AC y BD - 4 AB = 20. Hallar BC. A ) 1 B)2 C)3 D)4 E)5 5.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B, F, C tal que B es el punto medio de AC. Calcular el valor numéri co de la siguiente expresión: (AF - FC)/BF. A ) 1 B)2 C)3 D)4 E)5 6.- Sobre una línea recta se consideran los pun tos consecutivos A, B, D y luego se toman M y N puntos medios de AB y BD respectiva mente. Hallar FN, siendo F el punto medio de MD y AB = 12 7.- Sobre una línea recta se consideran los pun tos consecutivos A, B, C ; de forma que Q es el punto medio de AC. Hallar BQ, s i:B C -A B = 6 A ) 1 B)2,5 C)2 D) 3 E)6 8.- Sobre una línea recta se consideran los pun tos consecutivos A, B, C y D tal que: BC = CD y A C . BC = 20. Hallar: AD2 - AB2 A ) 50 B)60 C)70 D)75 E)80 9.- Sobre una línea recta se consideran los pun tos consecutivos A, B, C y D tal que se cum ple: AB . BD = AC .C D y AB = 8. Hallar CD. A ) 4 B)6 C)7 D )8 E) 12 10.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B, C y D tal que : DC = 2.AB ; AB - a y BD = b. Hallar AC. A ) a - b B) a + b C ) b - a D) -Jab E) (a + b)/2 11.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B, C, D, E y F tal que: AC + BD +CE + DF = 91 y BE = | a F. Hallar AF A ) 56 B)54 C)52 D)48 E)36 12.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B, C y D tal que : AB + CD =12, luego se ubican M y N que son los puntos medios de AC y BD respectiva mente. Hallar MN. A) 1 B)2 C)3 D)4 E)5 A ) 2 B)4 C)6 D)8 E)10 64 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 13.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B, C, D y E; calcular la longitud del segmento que une los puntos me dios de AB y DE, si: CE= 8; BD= 12yAC= 10 A ) 5 B)10 C)12 D) 15 E) 18 14.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B, C y D. Si M es un punto medio de AD y AB + CD = 10 y BM-M C = 2. Hallar CD. A ) 3 B)6 C)8 D)9 E)12 15.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B, C y D; tal que : AC + BD = 5 (AB + CD) y AD = 12. Hallar BC. A ) 8 B) 10 C) 12 D) 14 E)16 16.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A. B, C y luego se to man los puntos medios M y N de AB y BC respectivamente, tal que : 3.MN = 2.MC. Ha llar AC, si: A B -B N = 8. A ) 24 B)26 C)28 D)30 E)32 17.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B, C y D tal que : AC + BD = 1: AB =a y CD HallarBC A )a + b B)2 ~Jab C)(a+b)/2 D )Ja b E) N.A. 18.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B, C y D. S i: ni.AB.BD = n . C D . AC. Hallar "je", en la siguiente expresión : n m _ x BD ' AC _ BC A ) n - m B ) m - n C ) m + n D) Jmn 'E)2-Jmn 19.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B, C y D; tal que : CD = 2.BC. Hallar AC, siendo: AB + AD - BC = 16 A ) 6 B)7 C)8 D)9 E)12 20.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B, C, D y E; tal que: BC = 2.AB ; CE = 4.BC y "C" es punto medio de A D . Hallar AD. siendo: AE = 33. A ) 14 B) 16 Q18 D)2() E)26 21.- Dados los puntos colineales y consecuti vos A, B, C y D; se sabe que AB + CD = A; hallar la medida del segmento cuyos extremos son los puntos medios de AC y BD . A ) A B )| C )| D )| E )| 22.- Los puntos A, B, C y D son colineales y consecutivos de modo que : AB.CD = A , AD.BC y : ^ ^ (A es primo) Calcular: A. A ) 1 B)2 C)3 D)5 E)7 23.- Los puntos A, B, C y D son colineales y consecutivos forman una cuaterna armónica • ° _ b _ d SI' AC _ BC DC Calcular :a + b + d . A ) 2 B)3 C)4 D)5 E)6 24.- A, B, C y D son puntos colineales y con secutivos. Si AC es la media proporcional en tre AD y BD. Calcular el valor de C, s i: C = 2 | - ij A ) 0,5 B) 1 C)yf2 D)yÍ3 E)2 Luis Ubaldo C. Segmentos de Recta 65 25.- En una recta se consideran los puntos con secutivos P, Q, R y S los cuales forman una cuaterna armónica. S i : QR = ü y PS = —RS Calcular: PR. A ) 5 B) 6 PQ C) 7 D) 8 E) 9 26.- En una recta se ubican en forma conse cutiva los puntos A, B, C y D de modo que : AB.CD = KBC.AD y Calcular K A )1,5 D) 2,5 B) 1,55 E) 1,66 K2- ! AC C) 2 27.- Sobre una línea recta se consideran los puntos A, B, C y D en forma consecutiva de modo que formen una cuaterna armónica; so bre AB, BC y AD, se ubican sus puntos me dios P, Q y R respectivamente. Calcular; j g - £ § A ) 1 B) 2/5 C) 2 D) 3/2 E) 3 28.- Se tienen los puntos consecutivos A, B, C y D tal que AB = 2CD ; BC2 = AB.CD - L + J - CD BD Calcular: AB. A ) 7 B) 6 C) 5 D) 4 E) 3 29.- A, C, M y B son puntos colineales y consecutivos. Si AC = CB , AM.AB = 8 y _ J ________ 2 _ 1 2MB AM ' AC ' Calcular: MB. A ) 4 B) 2 C ) 4 l D) 6 E) 2>Í2 30.- Sobre una recta XX' se ubican en forma consecutiva los puntos: A , , A2, A 3, A 4..... A n de modo que: A ( A n = 1 800 y A, A 3 + A 2 A 4 + A ,A , + .... A , A = 3 000. Calcular la medida3 5 n - 2 n del segmento que tiene por extremos los pun tos medios de los segmentos A, A n , y A 2 A n A) 200 B)300 C)400 D)500 E)600 31.- Sobre una recta se ubican los puntos con- AB BC secutivos A, B, C y D de modo que y 36 CD = 5 AB ; si BC = 8. Hallar A D . A ) 120 B)85 C) 100 D)90 E)110 32.- Los puntos P, Q, R, S y T están sobre una recta en forma consecutiva; PR = 20 y PQ = ̂ = RS = ̂ . Hallar PT A ) 34 B)32 C)35 D)38 E) 40 33.- Dados los puntos colineales y consecuti vos A, B, C, D, E, F, G, H, I, J. 3B1 4 'S i:B I = ̂ , CH Y:AD+BE+CF+DG + DG+EH+FI+GJ=63. Hallar AJ. A ) 20 B)25 C)28 D)30 E)32 34.- En una recta se tienen los puntos conse cutivos A, B, C y D ; si AB . AD = 3 B C . CD y A )6 B)7 Q 8 D)9 E)10 35.- Dados los puntos colineales y consecuti vos A, B, C y D se sabe que: AC = 8 y BD = 4. Calcular BC, si además: 2 (AC) (CD) + (AB) (BD) = 4 (BC) (BC). A ) 1,75 B)2 C)2,5 D)3 E)3,25 66 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 36.- Dados los puntos colineales y consecuti vos A, B, C y D se sabe que : AD Hallar CD. CD 2 BC AC = 1 A ) 5 B)4 C)3 D)2 E)1 37.- En una línea recta se consideran los pun tos colineales y consecutivos A, B, C y D de modo que : (2x - 3) AB . CD = A D . BC 3y+2 _ 3x - 14 5 z - 13 y AC A B A D ’ Hallar x,y, z . A ) 1; 2; 3 B )4;3;2 C )5 ;2 ;4 D) 3; 4; 5 E)4;6;8 38.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B, C y D de modo que forman una cuaterna armónica b c d Si: a AC + CD BD + AB Hallar: a + b + c + d A) 6 B)3 C)2 D)5 E)8 39.- Sobre una línea recta se consideran los puntos consecutivos A, B, C; de manera que AB - BC =12. Hallar la longitud del segmento que tiene por extremos el punto B y el punto medio del segmento que se forma al unir los puntos medios de AB y BC. A ) 3 B)2 C)4 D)7 E)8 40.- Sobre una recta se toman los puntos conse cutivos S, I, O, N siendo O, punto medio de IN . Simplificar: K = (SI)2 + (S N )2 (SO)2+ (IO )2 A ) I B) 2 C) 3 D )4 E )5 41.- Sobre una recta se toman los puntos con secutivos A. B. C, D y E. Además “M” espun to medio de AD y “N” punto medio de BE. Se sabe además que : MC = NC. Hallar MC, s i: AB + DE = 24. A ) 2 B)4 C)6 D)8 E) 12 42.- Se dan los puntos consecutivos A, B, C y D sobre una recta, de modo que : AC2= A D .B D AB BD CD ' AC Calcular: A ) 4 B)3 C)2 D)1 E)0,5 43.- Se dan los puntos consecutivos A, B, C, D, E , , de modo que : A B ~ , B C = | ,C D = ̂ ,D E = | ,E F = | .... Calcular la suma límite de x donde : x - AB + BC + CD + DE + ........ A ) 0,5 B) 1 C) 1,5 D) 2 E)2.5 44.- Sobre una recta se toman los puntos con secutivos O, A, B, M de modo que : M A + MB = 1,5 AB. Hallar OM en función de OA y OB A ) B) C) 4 OB + 2 OA 3 OB - 2 OA 5 OB - OA D) 3 OB - OA E) 5 OB + OA 45.- Sobre una recta se ubican los puntos con secutivos^ B, C, D, E y F, si “ D” es punto medio de CE , AC = CE y BD = DF. Calcular: E = A ) 1 B)2 AB2 + BE2 AC2 + EF2 C)3 D)4 E)5 * ._ J,r ^ 4+ J * ''_ .,* ■ J É H - ' - “ ‘'« A -'A ‘* '■ $ - ( t j / t - ’ * P \ V / B ^ / í - *■• -*-■• <*•? ' jjfc ,* - . - r *T ^ - W -» . "* '< * : •■»■ » w ^ ’i* tte ¿ T * » *j¡ . .<* ¡£- *•< i> - .. fc« ‘ efe tasr CRP. 3 ? k*> »r.(A «V . - , .*• ^ t . £». í » ■ ,¿6^ '. '■* • &*■£* ■ <A. ■*• ;•-» t/a. 3*1 DEFINICION A / Lado / Bisectriz vértice O Lado B Angulo es la reunión de dos rayos de origen co mún y no colineales. En la figura adjunta se observa la representación gráfica de un ángulo y sus elementos. NOTACIONES : 4 AOB , ó , 4 AÓ B se lee : "ángulo AOB" m 4- AOB se lee : Medida del ángulo AOB. CARACTERÍSTICAS : —> —> - Simbólicamente se representa por: 4 AOB = OA uOB - Su medida es un número real y positivo comprendido entre 0 y 180° es decir : 0 < m 4 AOB < 180 3*2 EQUIVALENCIAS Io < > 60’ ... (3.1) , Y < * 60” ... (3.2) a I o < > 3600" ... (3.3) Fig. 3. 3*3 CLASIFICACION A) SEGUN SU MEDIDA. A l) Ángulo Agudo.- (Fig. 3.2a) Es aquel ángulo cuya medida es menor que 90; es decir: A2) Ángulo Recto.- (Fig. 3.2a) Es aquel ángulo cuya medida es igual a 90; es decir: A3) Ángulo Obtuso.- (Fig. 3.2a) Es aquel ángulo cuya medida es mayor que 90; es decir : 0 < a < 90 ... (3.4) a = 90 ... (3.5) 90 < a < 180 ... (3.6) 68 Problemas de Geometría v cómo resolverlos Ernesto Quispe R. B) DE ACUERDO A SU POSICIÓN Y CARACTERÍSTICAS. B l) Angulos Complementarios.- Son dos ángulos cuyas medidas suman 90°. Si los ángulos mostrados son complementarios, entonces: a + 6 = 90 ... (3.7) Observación: A la medida del complemento de un ángulo lo denotaremos por: C a ; verificándose que: Ca = 90 - a ... (3.8) (0 < a < 90) B2) Angulos Suplementarios.- Son dos ángulos cuyas medidas suman 180°. Ya que los ángulos mostrados son suplementarios se cum ple que: a + 6 = 180 ...(3.9) Observación: A la medida del suplementario de un ángulo lo denotaremos por :5 a ; cumpliéndose que: Fig. 3.4 5a = 180 - a ... (3.10) (0 < a < 180) B3) Angulos Adyacentes.- Son dos ángulos de vértices común y lado común, además están situados a uno y otro semiplano de terminados por el lado común. En la figura adjunta los ángulos AOB y BOC son ángulos adyacentes, ade más considerando las medidas asumidas se verifi can las siguientes relaciones: C, = Adición: C2 = Sustracción: 0 = a + P P = 6 - a y a = 0 - p B4) Angulos Consecutivos.- Son tres o más ángulos de vértice común que de dos en dos son adyacentes tal como los ángulos AOB, BOC, COD y DOE mostrados en la figura ad junta. Observaciones: 1) Los ángulos consecutivos que en conjunto comple tan un semiplano tienen medidas que verfican la relación: a + P + y + 0 + 0 = 180 ... (3.11) / Fig. 3.5 B A>k. Fig. 3.6 Luis Ubaldo C. Angulos 69 2) Los ángulos consecutivos situados alrededor de un punto (completando el plano) tienen sus medidas que cumplen la relación : a + 0 + P + y + 0 = 180 ... (3.12) 3.4 COMPLEMENTO T SUPLE1MENTO DE UN ANGULO DEFINICION: Complemento de : a = Ca = 90 - a ; (a < 90°) Suplemento de a : SQ = 180 - a ; (a < 180°) A) Angulos Adyacentes: / A Son 2 ángulos tales como : AOB y BOC. A . .c? \ Se cumplen las siguientes relaciones: ADICIÓN : 6 = a + P SUSTRACCION : P = 6 - a Fig. 3.9 B) 4 ls Adyacentes Suplementarios : Son 2 ángulos adyacentes cuyas medidas suman 180°, tales como AOB y BOC. a + 6 = 180° ... (3.13) bV \ e A O C Fig. 3.10 C) 4-s Opuestos por el Vértice : Son ángulos deter minados al intersectarse 2 rectas. a = 6 ... (3.14) Fig. 3.11 D) Las bisectrices de dos ángulos adyacentes suple mentarios forman un ángulo de 90° B\> Q/ m 4- POQ = 90° ...(3.15) > 1 o C Fig. 3.12 70 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 6J6RC1CIOS oe APLICACIÓN ( lT9 PART6 J 1.- Hallar el CCC....C¡g ; si hay 50 veces complemento (C - » Complemento). Resoluctón.- CCC...C. 50 50 veces Ya que 50 veces es par, entonces por propiedad : CCC... C50 = 50° 2.- Hallar el SSS....SWQ; si hay 1001 veces suplemento (S - » Suplemento). Resolución.- 555. ..S.100 1001 veces Ya que 1001 veces es impar, entonces por propiedad : 555... 5ino = 180° -100°SSS...S100 = 80° 3.~ En el gráfico calcular la m 4 AOB. k+20 2k 3k-20 Resolución.- En el gráfico, por ángulos adyacentes suplementarios, tenemos : 2k + 3k + 20 + 3k - 20 = 180 Donde: Ahora: 8k = 180 R 2 Nos piden: m 4- AOB = 6/? 4.- En la figura, hallar “x". - ( f )m 4- AOB m 4 AOB = 135° Luis Ubaldo C. Angulos 71 Resolución.- Por ángulos adyacentes suplementarios, tenemos: 2a + 20 = 180 En consecuencia: a + 0 = 90 ... (1) Ahora: x = a + 0 ... (2) De la expresión (1) y (2 ): x = 90° 5 - En el gráfico, hallar la m 4 AOC, s i : m 4 AOB + m 4- AOD = 56e. Resolución.- Del gráfico: m 4 AOC - m 4 Entonces: m 4 AOB — m 4 Reemplazando: m 4 AOB = x - a Por dato: m 4 AOB + m 4 i i Reemplazando: x - a + x + Luego: 2x = 56 x = 28° V- 72 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 3.6 ANGULOS FORMADOS I?QR DOS RECTAS E\KAL£LAS r UNA TRANSVERSAL A) Angulos Alternos : Son de igual medida. A l. Altemos internos Fig. 3.14 a = P B) Angulos Correspondientes : Son de igual medida. a = P B1. Correspondientes obtusos B2. Correspondientes agudos ffe.3.15 a = p C) Angulos Conjugados : Son suplementarios a = P Fig. 3.17 a + p = 180 ...(3.16) Fig. 3.18 a + P = 180 ...(3.17) Luis Ubaldo C Angulos 73 3*7 ANGULOS DE LADOS PARALELOS Fig. 3.19 3*8 ANGULOS DE LADOS PERPENDICULARES F(g. 3.20 3*9 PROPIEDADES ESPECIALES A) Si el vértice del 4- AOB se sitúa entre las paralelas a y b, luego su medida estará ex presada por: B) Teorema de Sarrus : Para toda poligonal cuyos extremos pertenecen a las paralelas a y b s e verifica la relación; x = a + p ... (3.18) a + 6 + p = P + e ... (3.19) Fig. 3.21 Fig. 3.22 74 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. C) Del conjunto de ángulos mostrados en la Fig. 3.23 se verifica la relación, s i: OA // PQ, entonces: a + P + 0 + e + co = 180° ... (3.20) D) Si a y b son dos rectas tales que : a // b, entonces se dice que los ángulos que ellos determinan miden 0 y 180. (Fig. 3.24) Fig. 3.24 E) Siendo C el complemento de un ángulo, se cumplen las siguientes relaciones : - CCC . . . Ca = a a - CCC . . . Ca = 90 - a # par # impar F) Siendo S el suplemento de un ángulo; se cumplen las siguientes relaciones : - s s s s . . . s e = e a - s s s s . .. se = iso-e # par # par Luis tiba ldo C. Angulos 75 ej€RCICIOS D6 APLICACIÓN ( 2da PART6 } 6.- S i : L1/ /L 2 y cc + p = 225, hallar "x". Resolución. - En el gráfico por propiedad : x - 180 - a + 180 - P Luego: x = 360 - (a + P) ... (1) Dato: a + P = 225 ... (2) Reemplazando (2) en (1) : x = 360 -225 x = 135° 7.- En ¡a figura L1/ /L ¡¡, hallar "p". Resol ución.- Por el teorema de Sarrus : En consecuencia: 8.- S i: L1 / /L 2 , calcular '10 Resolución.- Por el vértice "C" se traza L3 // AB . Luego por ángulos correspondientes : 0 - 50 = 80 0 = 130° 20 + p + 10 = 60 + 50 P + 30 = 110 P = 80 -Q - \ 76 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 9.- S i: L1/ /L z y a / / b , calcular "0 Resolución.- En el gráfico : 60 + 70 + 0 = 180 ... (4-s Suplementarios) Entonces : 0 = 180 -130 0 = 50° 10.-Se tienen los ángulos consecutivos AÓB, BO C ,C O D y DO A que son proporcionales a los números 2, 4 y 8 respectivamente. Hallar el menor ángulo que forman las bisectrices del primer y último ángulo. Resolucion.- Del gráfico: Ahora: Entonces : Luego : x = a + 0 ... ( I ) AÓB BÓC _ CÓD _ DÓA 2 ~ 3 5 8 AOB = 2k . BOC = 3*, COD = 5*, DOA = 8* AÓB+BÓC+CÓD+DÓA =18* En consecuencia: 360 = 18 *=> * = 20 Ahora : AÓ B = 2 (20) => AÓ B = 40 ; pero AÓ B = 2a También : DOA = 8(20) DOA = 160 ; pero DOA = 20 ► a = 20 0 = 80 x = 10 0 ° Luis Ubaldo C. Angulos 77 1.- Se tienen los ángulos consecutivos AOB, BOC y COD. Se trazan las bisectrices O M y 2.- El suplemento del complemento de la medida de un ángulo, es igual al doble del com plemento de la medida de dicho ángulo. Calcular el complemento de la mitad de la medida de dicho ángulo. Resolución.- Seax la medida del ángulo, según los datos del problema planteamos la ecuación: SCx = 2Cx Entonces : 180° - (90° - x) = 2 (90 - x ) Resolviendo : 90° + x = 180° - 2x Donde: 3x = 90° => x = 30° —) —) —) —) —) 3.- Los rayos OA, OB, OC, OD y OE se encuentran ubicados en un misjno plano, de modo que la bisectriz OX del ángulo AOB es perpendicular a la bisectriz OD del ángulo BOE. Si m 4 X O E = 160s, calcular la medida del ángulo BOD. O N de los ángulos AOB y COD respectivamente. Hallar la medida del ángulo AOC sabiendo q u e : m 4 MON = 90e y m 4- BOD = 82-. Resolución.- Del gráfico: * x = a + 82°-20 + 0 = 90° => a -0 = 8° ... (1) * x = 2 a + 82° - 2 0 => a - 0 = ^ -41° ...(2) De (1) en (2), tenemos : 8o = ^ -41° Entonces : x = 98° D Pero nos piden: Luego : = 75° 78 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. Resolución.- Del gráfico: a + 20 = 160° ... (1) También se sabe que : a — 90° - 0 ... (2) Reemplazando (2) en (1 ): 90° -0 + 2 0 = 160° Luego nos queda : 0 = 160° - 90° 0 = 70° 4.- Se tienen los ángulos consecutivos AOB, BOC y COD; tal q u e : m4LBOD-3.m4LAOB = 60° a mJLCOD = 3.m4LAOC. Hallar: m4-BOC. Resoluclón.- Sabemos por dalo que : m ¿COD = 3.m4ÍAOC = 3 a También: Del gráfico: De donde: En consecuencia: rr¡4lBOD - 3m ¿AOB = 60° (x + 3a) - 3 (a - x ) = 60° x + 3a-3a + 3x = 60° 4 x = 60° x = 15° 5.- La tercera parte de la mitad del complemento del suplemento de la medida de un án gulo excede en 8o a los tres quintos del complemento de la mitad de la medida del mismo ángulo. Hallar la medida de dicho ángulo. Resol ución.- Seax la medida del ángulo. Por dato tenemos: Resolviendo, nos queda: ^ • -i (90 - (180 -x )] - | [ 90° - | ] = 8o (x -9 0 ) (540 - 3x) 10 = 8o x = 165° 6.- Hallar el complemento de la diferencia de las medidas de dos ángulos tales que la medida del primero excede en 60g al complemento de la medida del segundo y la medida del segundo ángulo sea igual a ¡a mitad del suplemento de la medida del primer ángulo. Luis tibaldo C. Angulos 79 Resoludón.- Sean a y 6 las medidas de los ángulos. Se pide : x = 90° - (a - 0) Sabemos que: a - (90° - 6) = 60° => a + 0 = 150° ...(1) También: 0 = ^ (180° - a ) => a + 20 = 180° ... (2) Restando (2) y (1) : 0 = 30° En (1) : a = 120° Finalmente : x = 90° - (120° - 30°) * x = 0° 7 - La suma de las medidas de dos ángulos es 80ey e l complemento de la medida del pri mero es el doble del segundo. Hallar la diferencia de las medidas de dichos ángulos. Resolución.- Sean "a" y "0" las medidas de los ángulos; se pide hallar: a - 0 Por condición del problema sabemos que: a + 0 = 80° ... (1) También se sabe que : 90° - a = 20 Entonces : a + 20 = 90° ... (2) Restando (2) y (1) : 0=10° En (1) : a =70° En consecuencia: a - 0 = 60° 8.- Si a la medida de un ángulo le disminuimos su cuarta parte más que la mitad que su complemento, resulta un tercio de la diferencia entre el complemento y el suplemento de la medida del mismo ángulo. Hallar dicho ángulo. Resolución.- Seax la medida del ángulo pedido. Por condición del problema : x - ^ + ̂ (9 0 - jr )] = ^ [(90 - x ) - (180-*)] De donde : x - ^ + y - 45 = - 30 Luego nos queda: 5x = 1 5 x 4 x = 12° 80 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 9 .-Si m //n ; c a lcu lar:x . Resolución.- En el gráfico observamos que a I I b. Luego x se mue ve a otro ángulo como vemos en la figura : En ese ángulo: x = 62° + 24° x — 86° 10. - Si m //n ; calcular: x . Resolueión.- (60°+a-jr) x + 120°-a Recordemos la propiedad: Si m //r¡ se cumple : a + 6 + c + </ = a + P + 6 Según esta propiedad, para nuestro problema tenemos: e2- a + a + G + 60° + a - x = 02 + a + 0 x = 60° Luis Ubaldo C. Angulos 81 11.- Si m //n ; calcular x5. Resolución.- En el gráfico se cumple : x + 180-2a =180 Donde: x = 2a -n 12.- Un tercio de la diferencia entre el suplemento y el suplemento de un ángulo es igual al doble de su complemento. Calcular su medida. Resolución.- Sea "a" la medida del ángulo entonces la diferencia entre el suplemento y el complemento de a es : (180 - a ) - (90 - a ) = 180 - a - 90 + a = 90 Un tercio de esta diferencia será : ^ (90) = 30° Según el problema, este último reultado es igual a : 2(90 - a) Luego : 30 = 2(90 - a) En consecuencia: 15 = 90 - a a = 75° 13.- La suma de las medidas del suplemento y complemento de un ángulo es igual a "n“ veces la medida del complemento de dicho ángulo. Calcular su medida, si ésta es la menor de todas las posibles (ne Z*). Resolución.- Sea "0" la medida del ángulo, entonces complemento de : 0 = 90 - 0 Suplemento de : 0 = 180 - 0 Según el problema: (180 - 0) + (90 - 0) = n(90 - 0) Entonces : 270 - 20 = 90 n-nQ (n -3 )Despejando©: 0 = 90 De (* ) : n - 2 > 0 => n > 2 Si: n — 3 => 0 = 0° (no es posible ya que 0o < 0 < 90°) Si: n = 4 => 0 = 45° n - 2 . . . (* ) 82 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 14.- En la figura a - P = * ; calcular x . Resolución.- Del gráfico sabemos que : x + P = 60-.x + a De donde : 2x - a + P = 60 Entonces : 2x - (a - P) = 60 Reemplazando: 2x - ^ = 60 x = 36 15.- En la figura: a / /b ; calcular: x . Resolución.- —) —) Prolongamos CB y ED hasta intersectarse en O, luego : a = 90 - x Empleando el teorema de Sarrus para la poligonal ABOE 60 + a = 90 + 45 Reemplazando: 60 + 90 - x = 90 + 45 x = 15 16.- De gráfico mostrado determinar el valor entero de "x" cuando "y" tome su máximo valor entero. Luis Ubaldo C Angulos 83 Resolución.- Del gráfico: (2y - x) + (x + y) + (x - y) = 180 => 2y + x = 180 ... ( 1 ) Pero: x - y > 0 (definición de < ) => y < x ... (2) Donde reemplazando tenemos : y < 180 - 2y Luego : 3y < 180 => y < 60° El mayor valor entero de "y" será : 59° Sustituyendo en (1) : 2(59) + x = 180 x = 62 17.- Se consideran los ángulos adyacentes AOB, BOC y COD de modo que la medida del ángulo COD es el doble de la medida del ángulo AOB. Calcular la medida del ángulo BOD si el ángulo AOE mide 1° siendo OE bisectriz del ángulo BOC. Resolución.- Del dato: En el gráfico: Entonces : También: m 4 COD = 2m 4- AOB m 4 CÓD = 2 (1 - a) m 4 COD = 2 - 2 a x = a + a + 2 - 2 -a x = 2° —) —) 18.-En una linea recta XX' se ubica el punto O, por dicho punto se trazan los rayos O A , OB, —) —) OC y OD en un mismo semiplano de modo que m < AOC = m < BOD = 90° Además m < AOB + m < COD = 20° Calcular la m < BOC. Resolución.- Sea AÓ B = a => CÓ D = a, ya que : x + a = 90 ... (* ) Dato: m 4 AO B + m 4 COD = 20° Reemplazando: a + a = 20° Entonces : a = 10o En (*) : * + 10° = 90° x = 80° 84 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 19.- En el gráfico L1/ /L 2 . Calcular 6 . Resolución.- Del gráfico: 60° + 20 + 30 = 180° Entonces: 5 0 + 6 0 = 180° Luego sabemos que : 50=120° 0 = 24° 20.- La medida de un ángulo es 0° Si la diferencia entre los 5/6 del suplemento de 6 y el complemento de Q/2 excede en Q/15 el doble del complemento de 0. Hallar el suple mento del complemento de 6. Resolución.- Planteamos la ecuación : j Jj^(180°-0)J - j^90° - j - 2 (90 - 0) = Luego : Homogenizando: Luego: En consecuencia: Nos piden SC^: — - 5-° - 90 + | - 180 + 2 0 = ^o ¿ lo 900-59 30 126 97n_ _0_ 6 6 + 6 15 900+100 J0 6 ‘ 15 4500 + 500-20 =8100 = 270° => 0 = 75 = 180-(90-75) = 165° 21.- Se tienen los ángulos consecutivos AOB, BOC, y COD. Se trazan las bisectrices; O M y O N de los ángulos AOC y BOD. Hallar m 4 M O N , si m 4 AOB + m 4 COD = 186° Resolución.- Por dato tenemos que : m 4 AOB + m 4 COD =186 ... (1) Pero en el gráfico: m 4 AOB = a + x - 0 ... (2) También : m 4 COD = 0 + x - a ... (3) Luego (2) y (3) en (1 ): a + x - 0 + 0 + x - a = 186° De donde: 2x = 186° .-. jr = 93° Luis Ubaldo C. Angulos 85 22.-Se tienen los ángulos consecutivos AOB y BOC (m 4 AOB < m 4 BOC) tal que: m 4 AOB + 2.m 4- BOC = 148B. Se traza el rayo OE bisectriz del ángulo AOB y OP bisectriz del ángulo EOC. Hallar la medida del ángulo EOP. Resolución.- Tenemos como dato: m 4 AOB + 2.m 4- BOC - 148° ... (* ) Según el gráfico: m 4 AOB = 2a .. . ( 1 ) También se sabe que : m 4 BOC = 26 - a ... (2 ) Reemplazando en (* ) : (2a) + 2(26 - a) = 148° De donde: 2a + 46 - 2a = 148° 6 = 37° —) —̂ —> —) 23.- Se tienen los ángulos consecutivos AOB, BOC y COD tal que OP, OO, OR y OS son las bisectrices de los ángulos AOB, COD, AOC y BOD respectivamente. Si m 4- POQ + m 4- ROS = 144° calcular m 4 AOD. Resolución.- Tenemos por dato: m ¿PO Q + m 4 ROS = 144° Del gráfico: m 4 POQ = to - a + to + 6 .. . ( 1 ) También sabemos que: m 4 POS = 0 + 2 a - to - (2) De igual manera: m 4 POS =cú + 26-0 .. (3) Sumando (2) y (3) : 2 . m 4 ROS = 2a + 26 De donde: m 4 ROS = a + 6 - (4 ) Reemplazando (1) y (4 ): (o - a + o + 6) + (a + 6) = 144° Sumando: 2(6 + tü)= 144° m 4- AOD = 144° 24.- Se tienen los ángulos consecutivos AOB y BOC tal q u e : m 4- AOB - m 4- BOC = 56B. —) —̂ —) Los rayos ON, ON, OP bisecan a los ángulos AOB, BOC y MON respectivamente. Hallar m 4 POB. 86 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Resolución.- Delgráfico: jc = c o -8 ...(1) También: x = a - to ... (2) Sumando (2) y (1) : 2x = a - 6 ...(3) Pero por dato nos dan : m 4 AOB - m 4- BOC = 56° Reemplazando: 2a - 26 = 56° => a - 6 = 28° ... (4) Reemplazando (4) en (3 ): 2x = 28° x = 14° 25.-Se tienen los ángulos consecutivos POA, AOQ, QOB, BOR y ROS; tal que: m 4 POS = 180B m 4 BOR = 48B, m 4 ROS = m 4 AOP y el ángulo POQ es menor que el ángulo QOS. —> —) Hallarla m 4 AOQ; sabiendo además que los rayos OA y OB son las bisectrices POQ y QOS respectivamente. Resolución.- Nos dicen que: m 4 QOS > m 4 POQ = 180° Entonces : m 4 AOQ = m 4IROS = x Dato: m 4 BOR = 48° Del gráfico: x + 6 = 90° ... (1) También : 6 - x = 48° ... (2) De (1) y (2) restando m.a.m.: 2x = 90° - 48° 2x = 42° x = 21‘ 26.- Se tienen los ángulos consecutivos AOB, BOC y COD;tal que :m 4 A O C -m 4- BOD= 109 —> —̂ y m 4 MON = 100B; siendo los rayos OM y ON las bisectrices de los ángulos AOB y COD respectivamente. Hallar la m 4 AOC. Resolución.- Por dalo tenemos : Del gráfico: También: m 4 AOC-m 4 BOD = 10° ... (1) m 4 AOC = 2a + to... (2) m 4 BOD = co + 26 ... (3) Reemplazando (2) y (3) en (1) : 2a + co - (co + 26) = 16° De donde : 2a - 20 = 16° Simplificando: á - 6 = 5o ... (4) M Luis Ubaldo C. Angulos 87 También por dato: a + co + 0 = 100° ... (5) Sumando las dos últimas ecuaciones (4) y (5): 2a + co = 105° Pero del gráfico : x = 2a + co En consecuencia: x = 105° 27.-Se tienen los ángulos consecutivos AOB, BOC, COD, DOE y EOF; tal que: m 4 AOF= 180° m 4 BOD = 90ey m 4 AOB = 3.m 4 DOE. Hallar la m 4 BOC, sabiendo además que —) —) los rayos OE y OD son las bisectrices de los ángulos DOF y COF respectivamente. Resolución.- Luego de dibujar la figura según las condiciones del proble ma, pasamos a establecer las ecuaciones: 36+ 90°+ 26= 180° Luego : 50 = 90° => 0 = 18° x + 20 = 90° Reemplazando: x + 2 (18°) = 90° => x=9 0 °-36 ° x = 54° 28.- Si m / / n ; calcular aB+ b B + cB. Siendo 0 = 50B. Resolución.- Por ángulos de lados paralelos movemos 20 al trazar la recta" I ” paralela a AB. Luego : 20 + 20 = 180° + to => to = 40 -180° ... (1) Ahora por propiedad : a+£> + c + co=0 + 0 Reemplazando (1) en (2) : a + b + c + 40- 180° = 20 Entonces : a + b + c = 180° - 20 Pero: 6 = 50° En consecuencia: a + b + c = 80° 88 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 29.- Alrededor de un punto "O" se trazan en forma consecutiva los rayos OA, OB, OC, —) —-V —̂ OD, OE y OF de modo que cualquiera de estos rayos es bisectriz del ángulo formado por los rayosanterior y posterior a esta bisectriz. Calcular la medida del ángulo formado por las bisectrices de los ángulos EOD y BOC. Resolución.- Ya que cualquier rayo es bisectriz de los otros dos rayos más próximos entonces los 6 ángulos determinados al rededor del punto "O” serán congruentes. Sea ”0" la medida de estos ángulos. 60 = 360 => 0 = 60Luego : Nos piden: x 2 + 0 + 2 - 2 x = 12 0 ° ^ ̂ y 30.-En la figura: L1 / / L2;a / /b y m //n . Calcu lar : x + y. Resolucion.- Por propiedad: De donde : 3a = m < A + a m < A = a aPor ángulos alternos : m < T = m < k — ^ Por Sarrus para la poligonal MATLSK se tiene : x + ^ + 0 = Ty+LU + 180-y => x + y = 180 + (w - 0) . . . ( 1 ) Empleando nuevamente Sarrus para la poligonal OBLS: 1 8 0 + w = 18O-a + 0 =j w - G = | ... (2) Sustituyendo (2) en (1) : ax + y = 180+ ~ Luis Ubaldo C. Angulos 89 31.- En la figura, hallar el menor valor entero expresado en grados sexagesimales que puede tomar x. Resolución.- Del gráfico: 2x-y + y + x + y = 180 => De donde : y = 180 - 3* Pero sabemos que : 2x - y > 0 Luego : 2x > y Reemplazando: 2x > 180 - 3x Entonces: 5x > 180 => x > 36 jc = 37° 3 * + y = 180 32 .-Se trazan los ángulos adyacentes AOB, BOC, COD. Si m e AOB = m < COD = bBy m < AOD = aB. Calcular la medida del ángulo formado por las bisectrices de los ángulos AOC y BOD. Resolución.- Del gráfico: QO C + b = También : BÓ P + b = g -b 2 a - b QOC = BÓP = q -3¿> 2 a -3 b Luego : BO Q — • + x r. i j a - b a -3 b . Reemplazando: —— = — -— + x Entonces: En consecuencia: x = Ca -b ) (a -3 b ) 2 ' 2 a -b - a + 3 b x = b 33.- Se consideran los ángulos adyacentessuplementarios AOB y BOC se trazan las —> —> ----- bisectrices OP y O Y de los ángulos AOB y BOC, luego se traza OZ, bisectriz del < POY, si m < AOB - m < BOC = 60B. Hallar la medida del < BOZ. Resolución.- Del gráfico por propiedad : a + 0 = 9O ...(1) Dato: m < AOB - m < BOC = 60 Reemplazando: 2a - 20 = 60 De donde : a - 0 = 30 ... (2) 90 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Sumando (1) y (2) m.a.m.: 2a=120 => a = 60 ; 6 = 30 Del gráfico: x + 0 = 45 x = 15° 34.- Seana yP las medidas de dos ángulos. Si los 77 del suplemento del complemento de P Plos ^ de la diferencia entre el suplemento del suplemento de a y el complemento del complemento de p es igual a los ~ del suplemento del complemento de los |r de la diferencia entre el complemento del complemento de a y el suplemento del suple mento de p, luego: Resolucion.- Expresemos simbólicamente el enunciado del problema : ^ jsc|J^SSa-CCpJj = P S c | j (CCa - SSP)j Operando se tiene : ^|l80 - 9 0 + ^ (a -P)j| = « Simplificando: Entonces: De donde : Finalmente: 90+ P - ? r l = fa CC90 + -p --a 9 o (| ) + a - P = 9 o [| ) + a -P 90( j ) - 90© a = p 35.- En la figura adjunta se muestran una línea poligonal for mada por n segmentos los cuales forman ángulos entre si y también con las paralelas L 1 y L¿. Si los ángulos for mados tienen sus medidas que determinan una progre sión aritmética decreciente de razón “r". Calcular la me dida del mayor ángulo a. Rcsolución.- Del gráfico deducimos que como hay "n" segmentos que conforman la línea poligonal, enton ces habrán (r? + 1 ) ángulo donde : Luis Ubaldo C. Angulos 91 El penúltimo < : a - (n - 1) r Y el último < : a - n r PorScurus: a + a - 2 r +...+ a - n r = a - r + a - 3 r +... a - (n - l ) r a + ^ - 2r| 1 + 2 + ... + De donde: Ahora: Luego: a. 2M i Á = . , ( a ¿ c = f (n + 2) = - i n _ ^ rn /■ . rn « = 4- (n + 2) - - 4- - r ( 1 + 3 + 5 +...+ n -1) 36.-En la figura mostrada: m / / n ; a / /b y m ffn. Calcular: x + y. a-(n-l)r¡ r a -n r a = rn A Resolución.- Del gráfico: Entonces: Luego: 2$ = 90 + 2a 2$ - 2a = 90 d> - a = 45 También en la poligonal ABC : j r + ( ] ) + 9 0 - a = 1 8 0 Ordenando: x + (J) — a + 90 = 180 Reemplazando: x + 135 =180 x = 45 92 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 37.- En la figura L1 / / y y + p = 260° Calcular x. Resolución.- En el gráfico por Sarrus: x = 3a + 30 Luego : ^ = a + 0 También: < P = 180 - y + 180 - P Entonces : < P = 360 - ( y + P ) Reemplazando: < P = 360 - 260 => < P = 100 Por consiguente en la poligonal PQBR : < B = 80 También en la poligonal ABCD, tenemos : 80 = x + a +0 Reemplazando: 80 = x + — Finalmente : 4* = 240 x = 60 38.- Se tienen los ángulos consecutivos AOB, BOC y COD; tal q u e : m 4- POQ + nr>41 ROS = 140e, — > — > — > — > siendo los rayos OP, OQ, OR y OS las bisectrices de los ángulos AOB, COD, AOC y BOD respectivamente. Hallar la : m 4- AOD. Luis Uboldo C. Angulos 93 Resolución.- Por dato tenemos : m 4 POQ + m^lROS = 140° Del gráfico: m 4- POQ = a + 2w + 0 También : m 4 ROS = o + 0 - (a + o - 2 a) Reemplazando en el dato: (a + 2w + 0) + [o = 0 - (a + o - 2a)] = 140° De donde : 2a + 20 + 2w = 140° Pero la m 41 AOD : 2a + 20 + 2üj = 140° m 4 AOD = 140° —> —> 39.-Se tienen los ángulos adyacentes AOB, BOC y COD de modo que OA y OD son rayos —) —̂ —) —) opuestos, además la m < B O C = 1209. Se trazan los rayos O X , O Y , OP y OR bisec trices de los ángulos AOC, BOD, BOY y XOC respectivamente. Calcular la m < POR. Resolución.- Sean m < AOB = 2a y m < COD = 20 Luego : 2a + 120 + 20 = 180 =» a + 0 = 30° —I Ya que : OX es bisectriz del < AOC => m < AOX = m < XOC = 60 + a —> OY es bisectriz del < BOD => m < BOY = m < YOD = 60 + 0 —► OP es bisectriz del < BOY => m < BOP = m < POY = 30 + | OR es bisectriz del < XOC => m < XOR = m < ROC = 30 + ^ Del gráfico observamos que : 2a + 30 + ^ + <J) + 30 + + 20 = 180 4> + 60 + | (a + 0) = 180 => $ = 120 - 1 (30) $ = 120 - 1 (30 ) A O D O 94 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R." 40.- En la figura L1/ / L 2 , si a + P + <|> + y = 140° calcular: x . Resolución.- En la poligonal ABC : Dato: Reemplazando en ( *) : j r + a + p + (¡)+Y = 180 a + P + (])+Y = 140 x + 140 = 180 .. . (*) * = 40 Luis Ubaldo C Angulos 95 PR06L€MAS PROPU€STOS 1.- La diferencia entre las medidas de los án gulos consecutivos AOB y BOC es 30°. Hallar —̂ la medida del ángulo que forman el rayo OB y la bisectriz del ángulo AOC. A ) 5o B ) l ( f C) 12° D) 15° E) 18° 2.- Se tienen los ángulos consecutivos AOB y BOC (m AOB > BOCm). Hallar la medida del ángulo que forman las bisectrices de los án gulos AOB y AOC. Si m 4- BOC = 40°. A ) 5o B) 7,5° C) 10° D) 15° E)2(T 3.- Se tienen los ángulos consecutivos ABC, CBD y DBE, siendo BD la bisectriz del ángulo CBE. Calcular la medida del ángulo ABD si la suma de los ángulos ABC y ABE es 62°. A ) 27° B)29° C)31° D)35° E)38° 4.- Se tienen los ángulos consecutivos AOB, BOC y COD, tal que la m4- AOC = m4- BOD - 70° Calcular la medida del ángulo que forman las bisectrices de los ángulos AOB y COD. A ) 35° B)40° C)45° D)50° E)70° 5.- La suma del complemento de la medida de un ángulo, con el suplemento de la medida de otro ángulo es 140°. Calcular el suplemento de la suma de las medidas de ambos ángulos. A ) 10° B)20° C) 3(f D)40° E )5 (f 6.- Si a uno de dos ángulos suplementarios se le disminuye 35° para agregarse al otro; da como resultado que el segundo es 8 veces lo que queda del primero. Hallar la diferencia de estos ángulos suplementarios. A ) 7Cf B)65° C)60° D)55° E)5Cf 7.- Si el complemento del suplemento del su plemento del complemento de un ángulo mide 15°. Hallar el suplemento del complemento, del complemento del suplemento de dicho ángulo. A ) 7,5° B)9° C ) l ( f D) 12° E)15° 8.- Se tienen los ángulos consecutivos AOB, —> —> —) BOC y COD, siendo OM, ON y OL las bisectrices de los ángulos AOB, COD y MON recpectivamente. Hallar la medida del ángulo COL. Si m 4IMOC - m 41NOD = 83° A) 4 Io 30' D)37° B)40° E)53° C)38° 30' 9.- Si mlln y allb ; calcular jt” . A ) 3 IoB)32° Q33° D)34° E)35° 10.- Si mlln y 0o es la medida de un ángulo agudo y mayor de 50°. Calcular el máximo va lor entero de Xa. A ) 109° B) 112° C)116° D) 118° E)12(f 11.- La diferencia de las medida de dos ángu los consecutivos AOB y BOC es 60°. 96 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Calcular la m 4IDOB. Si OD es bisectriz del ángulo AOC. A ) 10° B)20p C )3 (f D)40° E)50° 12.- Dados los ángulos consecutivos DOA, AOB y BOC; de manera que el ángulo DOB —) —) mide 80°, se trazan las bisectrices ON y OM de los ángulos DOA y BOC respectivamente. Cal cular lam 4IDOM. Si el ángulo BOC mide 60°. A ) 100° 8)110° Q12CP D) 130° E) 140° 13.- De qué ángulo debe restarse los 2/3 de su complemento para obtener 52°. A ) 25° B) 38° C)72° D)54° E)67,2° 14.- De qué ángulo se debe restar la quinceava pane del triple de su complemento para ob tener 6°. A ) 15° B) 12° Q 2 ( f D )3 (f E)45° 15.- Si C —» complemento: calcular "n" en ; 2C +C2C +C2C2C =160°n n n A ) 5° B )8° C) 10° D) 12° E) 15° 16.- El triple de la diferencia entre el suple mento d e y el complemento de jt° es igual al doble del suplemento del complemento del doble de x°. A) 90° B)45° C) 30° D)60° E) 22° 30' 17.- Si allb\ calcular el complemento de 0°. A ) 40° B )5(f C)70p D)2ü° E)60P 18.- Si mlln ; calcular r° A ) 60° B)70p C )8( f D)90° ----- E )100° 19.- Stm/ín ; calcular.*0 -m - Tí A ) 90° B)60“ C) 45° + a D )90°-a E)72° 20.- La suma de las medidas de los ángulos es 140°; y el duplo del complemento del prin. 11 > es igual al triple del complemento del comple mento del suplemento de su ángulo doble ^el segundo. Hallar la medida de dichos ángulos. A ) 100° y 40° D) 60° y 80° B) 900 y 50° E) N.A. C) 70° y 70° 21.- Sea "a" la medida de un ángulo si la di ferencie entre los ~ del suplemento de a y el complemento de la mitad de la medida de di cho ángulo excede en al doble del com plemento de a. Calcular el complemente del suplemento de a. A ) 140° B) 145° C) 148° D) 165° E) 170° Luis Uboldo C Ángulos 97 22.- Se considera los ángulos adyacentes AOB, BOC y COD. Calcular la medida del án gulo que forman las bisectrices de los ángulos AODy BOC, si :m < AOB - m < COB = 0. A ) 6 B) | C) | D) 0 E)|e 23.- Se consideran los ángulos adyacentes AOB y BOC, si se trazan las bisectrices O N , OM, OF y OH ,de los ángulos AOB, BOC, y MOF respectivamente. Calcular la/w < BOH, sim < BOC-m AOB =40° A ) 5o B) 7,5° C ) l ( f D) 12° 30' E)20° 24.- Si a la medida de un ángulo le disminui mos su cuarta parte más que la mitad que su complemento, resulta un tercio de la diferencia entre el complemento y el suplemento del mis mo ángulo. Calcular la medida de dicho ángulo. A ) 12° B) 14° C)16° D) 18° E )2 (f 25.- Calcular el complemento de la semidi- ferencia de las medidas de dos ángulos tales que la medida del primero excede en 60° al com plemento de la medida del segundo y la medi da del segundo sea igual a la mitad del suple mento de la medida del primer ángulo. A ) 30° B)37° C)45° D)60° E)75° 26.- Se consideran los ángulos adyacentes AOB, BOC y COD, se trazan las bisectrices OX, OY, OZ de los ángulos AOB, COD y XOYrespectivamente.Calcularlas < AOB, si m < XOC +m < XOD -4 m < BOZ = 80°. A )8( f B)60° C)40° D) 5 (f E )2 (f 27.- Se tienen los ángulos consecutivos AOB y BOC de tal manera que : m < AOB +m < BOC = 300° —) —1 Se trazan los rayos OP y OQ bisectrices de los ángulos AOB y BÓC respectivamente; luego —1 —1 OR y OS bisectrices de los ángulos A O Q y CÓP. Calcular la medida del ángulo ROS. A ) 60° B)65° C) 75° D )8( f E)105° 28.- A l rededor de un punto O se trazan los rayos O A, OB, OD y OE, de modo que las me didas de los ángulos AOB, BOC. COD y DOE —1 sean proporcionales a 1, 3,4, y 5. Si OD es la prolongación de la bisectriz del <AOB. Cal cular la medida del ángulo que forma dicha bisectriz con el rayo OE. A ) 12° B)60° C)48° D) 120° E) 72° 29.- Hallar jc, si £,//£2. A ) 137° B) 138° 30' Q 140° D) 141° 30' E) 141° —> —> 30.- En la figura OA // M N , calculara A ) 15° B) 18° C)20° D)24° E)27° 31.- Calcular la medida del mayor de tres án gulos que están en la relación de 3, 5 y 7, sa biendo que el complemento de la suma de las medidas de los ángulos es 15°. A ) 48° B)25° C )3 (f D)35° E)45° 98 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 32.- Si a la medida de un ángulo se le aumenta se el cuadrado de la medida de su complemen to se obtendrá 180°. Hallar la medida de dicho ángulo. A) 100° B)99° C )8( f D)60° E) N. A. 33.- En la figura mostrada: hallar™ 4 COM si rn 4 BOC -m 4- AOC = 24°. OM bisectriz del 4 AOB. A) 12° B) 18° C)20° D)24° E)N.A 34.- Si al suplemento de la medida de un ángu lo le disminuimos 30° menos que el doble de la medida de su complemento, esto es igual a 3/11 de la medida de su suplemento. Hallar la medi da de dicho ángulo. A ) KF B) 15° C)30° D)40° E)N.A. 35.- Si el complemento del suplemento del su plemento del complemento de un ángulo mide 10o. Hallar el suplemento del complemento del complemento del suplemento de dicho ángulo. A) 5o B)2Cf C)36° D )8(T E)10° 36.- S i: .£1 // Íl2 y //i?4 ; hallar: jt. 37.- Sean los ángulos adyacentes suplemen tarios AOB y BOC; se trazan los rayos OM y ON bisectrices de los ángulos AOB y BOC; —) —) además se trazan los rayos OP y OQ con la condición ; 2 m 4 AOP =m 4 POM y 2 m 4 COQ =m 4 QOM Calcular la medida del ángulo que forman las bisectrices de los ángulos MON y POQ. S i: m 4 AOB - m 4 BOC = 72° A ) 8o B) 1(P C) 12° D) 14° E)16° 38.- Hallar :.r; si :£,//.£, A ) 60° B)75° Q 105° D) 135° E)N.A. 39.- S i ; ^ // T2 ; hallar r. A ) 100° B) 120° C) 130° D) 140° E)150° 40.-81:.?, // ?2 . Hallarjc; si . a + b + c + d — 122° A ) 4 Io B)51° C)60f D)61 E) N.A. Es la reunión de 3 segmentos determinados por 3 puntos no colineales. NOTACIÓN: A ABC; se lee "triángulo ABC" CARACTERÍSTICAS : - Posee tres lados, tres vértices , 3 41 interiores y 6 4is exteriores. - Simbólicamente : A ABC = A B u BC u AC - Perímetro : 2p — AB + BC + AC La Región triangular es la reunión del triángulo con todos sus puntos interiores. 4.Z TEOREMAS FUNDAMENTALES TEOREMA 1. La suma de las medidas de sus 3 ángulos interio res es 180°. En el gráfico, podemos observar que : <x + P + 0= 18 0 ...(4.1) TEOREMA 2. La medida de un ángulo exterior (ó ) es igual a la suma de 2 ángulos interiores (a ) y (P) no adya centes a él. Es decir = a + P ... (4.2) Fig. 4.1 Fig. 4.3 100 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. TEOREMA 3 Un lado está comprendido entre la suma y la di ferencia de los otros lados. A este teorema se le llama "Teorema de la Des igualdad triangular" Entonces : a - c < b < a + e (4.3) TEOREMA 4 A mayor ángulo se le opone mayor lado y viceversa. Quiere decir que : a > 0 <=> a > c ■ (4.4) Observación: La suma de tres ángulos exteriores de un triángulo es 360°. Entonces: e, + e2 + e3 = 360° ... (4.5) 4.3 CLASIFICACIÓN DE LOS TRIÁNGULOS A) SEGUN SUS ANGULOS a) A ACUTÁNGULO: Es aquel que tiene tres ángulos agudos, o sea meno res de 90°. Así: a <90° P<90° e< 90° b) A OBTUSÁNGULO : Es aquel triángulo que tiene un ángulo obtuso y dos ángulos agudos. Así tenemos : 0>9O° —> obtuso a <90° P<90° ^ agudos Luis Ubaldo C. Triángulos I 101 c) A RECTÁNGULO: Es aquel triángulo que tiene un ángulo recto y dos ángulos agudos. Así: a + 6 = 90” ... (4.6) B. SEGÚN SUS LADOS. d) A ESCALENO : Es aquel triángulo que tiene sus tres lados diferentes y sus tres ángulos interiores diferentes. e) A ISÓSCELES: Es aquel triángulo que tiene dos lados congruentes y los ángulos que se oponen a dichos lados son tam bién congruentes. 180 — fi Del gráfico :2a + 6 = 180° => a = -— ^— => a = 90° - | .-. a < 90° ... (4.7) 0 A EQUILÁTERO : Es aquel triángulo que tiene sus tres lados congruen tes y sus tresángulos interiores que miden 60° cada uno. Cateto "1 “ N Cateto Fig. 4.9 Fig. 4.10 / m ___^ en el / \ vértice a a A Fig. 4.11 /60°\ \60° 6 0 °Á g) OBSERVACIÓN : Si en el A ABC mostrado se cumple que AB = BC y m ^lB = 60° => A ABC, es Equilátero Fig. 4.12 102 Problemas de Geometría y como resolverlos Ernesto Qulspe R. 6J6RC ICIOS o e aPLICACIÓM M r* PARTÉJ 1.- En un triángulo ABC, se toman los puntos M, P y N sobre AB, AC y BC respectiva mente, tal q u e : AM = MP y PN = NC. Hallar la m < M PN , si m < B = TCP Resolución.- Aplicando el Teorema 1 del ítem (4.2) tenemos : a + |3 + 70° = 180° => a + P = 110° .... (1) Del gráfico también : x + a + P = 180° B 110° x = 70° 2.- Las medidas de los ángulos internos de un triángulo son proporcionales a los núme ros 2, 3 y 4. Calcular la medida del suplemento del complemento del ángulo interme dio del triángulo. Resolución.- Aplicando el Teorema 1 del ítem (4.2) tenemos . 20 + 36 + 40 = 180° 90 = 180° 0 = 20° Nos piden : Sc30 = Sc ,̂ = S30 = 150° Sc60« = 150° 3.- Calcular la medida del mayor ángulo de un triángulo, en el cual la medida del mayor ángulo es el duplo de la medida del menor y la medida del tercer ángulo excede a la del menor ángulo en 16° Resolución.- Aplicando el Teorema 1 del item (4.2) 0 + 20 + 0 + 16° = 180° 40 = 164° 0 = 41° Nos piden : < mayor = 20 = 82° < mayor = 82° B 4.- En un triángulo ABC, AC = BC, sobre AC se toma el punto “E ”, tal que: AB = BE = EC. Hallar la m < ACB. Luis Ubaldo C. Triángulos I 103 Resolución.- A BEC por el Teorema 2 del Item (4.2) m < BEA = x + x = 2x A EBA isósceles : m < A = m < BEA = 2x A ACB isósceles: m < A = m < B = 2x => m < EBA = x Por el Teorema 1 del item (4.2) 2x + 2x + x = 180° 5* = 180° x = 36° 5.- En un triángulo PBR (PB = BR), se prolongan B P y P R hasta los puntos C y A respectivamente, tal que AB = BC. Hallar m < PCA si m < RBC = 30° Resolución.- A ABC isósceles : m < A = m < C = x + Q A APC por el Teorema 2 del item (4.2) m < BPC = * + 0 + * = 2jr + 6 También en el A BRC por el mismo Teorema m < BRP = 30° + 6 Como A PBR isósceles : m < BPR = m < BRP 2x + 6 = 30 + 6 => 2x = 30 x = 15° 6.-E n u n triángulo isósceles ABC (AB = BC) se toman los puntos E y F, sobre A B y B C respectivamente, tal que el triángulo CEF es equilátero. Hallar la m < FEB, si m < ACE = 0 g Resolución.- Como A EFC es equilátero : m < EFC = m < FEC = m < FCE = 60° Además A ABC, isósceles : m < A = m < C = 60° + G Luego A AEC por el Teorema 2 del item (4.2): 60° + x = 60° + G + O x = 20 104 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 7.- Dos lados de un triángulo escaleno miden 5 y 7 m, calcular la suma de los valores enteros impares que puede tomar el tercer lado. Resfllufiián.- Por el Teorema 3 del ítem (4.2) Tenemos: 7 - 5 < x < 5 + 7 Luego : 2 < x < 12 Entonces: * = 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 1 0 , 1 1 Por dato A ABC es escaleno, entonces los valores que puede tomar* será : * = 3 , 4 , 6 , 8 , 9 , 1 0 , 1 1 /. £ * = 51m 8.- En un triángulo ABC, se sabe que AC + BC = 11, exterior y relativo a AB se toma el punto “P" tal que : PA = 4 y PB = 5. Calcular la diferencia entre el mayor y el menor valor entero que toma PC. Resolución.- Aplicando el Teorema 3 del ítem (4.2) A CAP : a - 4 < * < a + 4 . . . I A OBP : b - 5 < * < b + 5 ... II Sumando I y I I : (o + b) - 9 < 2* < (o + b) + 9 Por dato : a + b = 11 Reemplazando : 11 - 9 < 2* <11 + 9 2 < * <10 * , = 9máx * . - * . = 6 máx mín * = 3trun B 9.~ En un triángulo ABC, en la región exterior y relativa a AC se ubica el punto “P ”. Calcu lare! valor entero de AP. Sabiendo que la recta perpendicular a AC trazada por C interseca a A P; además AC toma su máximo valor entero, AB = 3 m, BC = 6m y PC = 2m. Resoluclon.- A ABC por el Teorema 3 del ítem (4.2): 6 - 3 < AC < 6 + 3 => 3 < AC < 9 Por dato : AC es máximo => AC = 8 Ahora A ACP por el Teorema 3 del ítem (4.2) 8 - 2 < x < 8 + 2 => 6 < * < 1 0 ...I Del gráfico podemos damos cuenta que * > 8 ... II De I y II * = 9 m B Luis Ubaldo C. Triángulos I 105 4.4 LINEAS NOTABLES a) Mediana: BM Las (hedianas concurren en elbariceniro "G" Propiedad: a G = 2GN c) Bisectriz: BD y BE. Las bisectrices interiores concurren en el punto (I), llamado incentro. Observación: Para el triángulo ABC "E" es uno de sus 3 excentros y éste es relativo al lado BC. Entonces el excentro es el punto de intersección de dos bisectrices exteriores con una bisectriz in terior. --------- 106 Problemas de Geometría v cómo resolverlos Ernesto Qulspe R e) Ceviana: BP y BQ 3 ceviauas culesquiera que se intersecten determinan el cevencentro (T ) ftg.4.20 Luis Ubaldo C. Triángulos I 107 tjfcKuuOa ut ¿ArucüciOn {¿^PcsKit)' ' 10.- El segmento de recta que un vértice de un triángulo en el punto medio de su lado opuesto se llam a: A) Mediatriz B) Bisectriz C) Mediana D) Altura E) Ceviana Resolución.- Aplicamos el caso "a" del punto 4.4 y nos damos cuenta que dicho segmento se llama mediana. RPTA. C 11.- En la figura, BM es mediana, si "G" es el baricentro, hallar BG ; BM = 24. Resolución.- S i: BM es mediana => BG = 2 GM Luego sea : GM = a => BG = 2a ..... (1) Ahora : BM = 24 => 2o + a = 24 Por consiguiente : a = 8 ....(2) Reemplazando (2) en (1 ): BG = 2(8) BG = 16 12.- Las tres alturas de un triángulo, concurren en un punto llamado : . A) Baricentro B) Excentro C) Ortocentro D) Circuncentro E) Incentro Resolución.- El ortocentro, es el punto de intersección o punto de concurrencia de tres alturas del triángulo. RPTA. C 13.- En un triángulo obtusángulo, el ortocentro se encuentra en : A) Un punto interior del triángulo D) Un vértice del triángulo B) Un punto exterior del triángulo E) N.A. C) El punto medio de un lado del triángulo Resolución.- En un triángulo obtusángulo el ortocentro se encuentra en un punto exterior del triángulo. RPTA. B 108 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 14.- ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa? A) En un triángulo rectángulo, el ortocentro se halla en el vértice del ángulo recto. B) El punto de intersección de las bisectrices interiores de un triángulo se llama incentro. C) Las mediatrices concurren en el punto llamado excentro. D) Una bisectriz interior con dos bisectrices exteriores concurren en el excentro. E) El punto de intersección de tres cevianas se llama cevencentro. Resolución.- El circuncentro es el punto de concurrencia de tres mediatrices. RPTA. C 15.- De las siguientes afirmaciones, diga Ud. cuál es la verdadera : A) En un triángulo rectángulo, las mediatrices se encuentran en el punto medio de la hipotenusa. B) En un triángulo rectángulo, las mediatrices se encuentran en el punto medio de uno de sus catetos. C) En un triángulo acutángulo, las mediatrices se encuentran en un punto exterior al triángulo. D) En un triángulo obtusángulo, las mediatrices se encuentran en un punto interior al triángulo. E) Sólo B y C son correctas. Resolución.- Las mediatrices en un triángulo rectángulo se encuentran en el punto medio de su hipotenusa. RPIa . A 16.- En un triángulo rectángulo de hipotenusa igual a 10cm, hallar la distancia del ortocentro al circuncentro. Resolución.- Según lo estudiado anteriormente el ortocentro se encuentra en "B" y el circuncentro en "M", entonces: Propiedad que estudiaremos más adelante — AC ~ BEntonces: BM = ^ Ortocentro - - Ahora BM es la distancia pedida, entonces : Luis Ubaldo C. Triángulos I 109 17.- El punto de intersección de tres cevianas de un triángulo, también se le llama : A) Gravicentro B) Centro de Gravedad C) Punto Aferente D) Punto de Menelao E) Punto Ceviano. Resolución.- En honor al gran matemático Ceva, el punto de concurrencia de tres cevianas, también se le llama punto ceviano. RPTA. E 18.- En la siguiente figura, hallar"x". Resolución.- Del gráfico: También: Luego: Reemplazando (2) en (1 ): * = a + 0 ... (1) 2a + 20 = 180° a + 0 = 90° ... (2) x = 90° 19.- En un triángulo los ángulos A, B y C miden 60° 40° y 80° respectivamente, hallar el ángulo que forma las bisectrices de los ángulos A y C. Resolución.- En el triángulo AIC : En consecuencia: B * + 30 + 40 = 180° * = 180-70 jc = 110 110 Problemas de Geometría v cómo resolverlos Ernesto Quispe R a) En un triángulo, el ángulo formado por las bisectrices interiores de dos ángulos, se puede calcular con la siguien te relación {Fig. 4.21a): b) En todo triángulo, el ángulo formado por una bisectriz interior y una exterior, está dado por la siguiente relación {Fig. 4.21b): c) En todo triángulo, el ángulo formado por dos bisectrices exteriores, está dado por la siguiente relación {Fig. 4.21 c): x = 90° + a a x = x = 90° - ^ ... (4.8) ... (4.9) ... (4.10) d) En un triángulo, el ángulo formado por una altura y una bisectriz trazadas desde un mismo vértice, está dado por la siguiente relación: e) En la siguiente figura si BD es bisectriz la medida del ángulo "x" está dado por la siguiente relación : f) En la siguiente figura (cuadrilátero cóncavo), el ángulo convexo exterior, está dado por la siguiente relación : - ( * ? ) '(t *) Fig. 4.21 ... (4.11) x = 9 0 ° | ^ 1 l ...(4.12) x = a + p + 0 ... (4.13) Fig. 4.22 g) En la siguiente figura, el ángulo V está dado por la siguiente relación: h) En la siguiente figura, el ángulo "x" está dado por la siguiente relación: f a + e l = b d ~ (414) = ( ^ ) ...(4.15) Luis Ubaldo C Triángulos I 111 i) En la siguiente figura, el ángulo "x" está dado por la siguiente relación : x = 45° - ... (4.16) Fig. 4.23 j) Si m 4 EBC = a AB = BE = EC También : Si m 4 ABF = a => BF = BC Luego : AB = AF k) En la siguiente figura, si BD es bisectriz y m 4l A = 2 m 4 IC, entonces el lado BC, está dado por la siguiente relación : BC = AB + AD ... (4.17) 1) En la siguiente figura, si BE es bisectriz y m 4 A = 2m 4 C, entonces el lado BC, está dado por la siguiente relación : BC = AE - AB ...(4.18) Fig. 4.24 m) En el triángulo rectángulo mostrado, BH es altura y BE bisectriz del 4 HBC , entonces se cumple lo siguiente: AB = AE ... (4.19) n) En el triángulo rectángulo BH es altura, BD y BE son bisectrices de los ángulos ABH y HBC respectiva mente, entonces se cum ple lo siguiente: DE = AB + BC-AC B (n) / r / 1 -\ \ A D H E Fig. 4.25 ,.. (4.20) 112 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. ejeRCICIOS D€ APUCACIÓM (3ra PART€) 20.- Según el gráfico dado, calcular "x" Resolución.- Por propiedad de ángulos de lados perpendiculares : m < B = m < P - x A QPR por el Teorema “a” del Item (4.5) 2x = 90° + TT ^ = 90° x = 60° 21.- En el triángulo ABC; m < B = 100°, Hallar x B Resolución.- En el A ABC por el Teorema “a" del item (4.5) 100°m < ADC = 90° + ±y - m < APC = 140° Por propiedad de ángulos de lados perpen diculares : * + 140° = 180° * = 40° B Luís Ubaldo C. Triángulos I 113 22.- Hallar "x" de ¡a figura Resolución.- Haciendo los trazos indicados y aplicando el Teorema “b” del item (4.5) A ABC tenemos : m < P = 20° Luego A APC tenemos : m < x = 10° x = 10° 23.- Del gráfico calcular “x ” B Resoluclón.- Haciendo los trazos indicados : A ABC por el Teorema “a” del item (4.5). on m < BPC = 90 + = 130° Luego A BPC por e I Teorema “c” del item (4.5) on 130° m < x = 90 — — x = 35° 24.- Del gráfico calcular “x" B 114 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. B Resolución.- Por la propiedad “b” del ítem 4.5, tenemos : m < P = x También : 4jt + 4x + x = 180° 9x = 180° x = 20° \ x : 25.- Del la figura calcular “x" Resolución. - Haciendo los trazos indicados se forma el A RST, aplicando el Teorema “c” del item (4.5) 70° = 90 - f S = 40° Por propiedad de ángulos de lados perpendiculares : x = 40° .-S /S 26.- De la figura mostrada calcular el valor de “x" Luis Ubaldo C. Triángulos I 115 Resolución.- Aplicando el Teorema “b" del ítem (4.5), hacemos los trazos indicados en el A ABC. m < R = m < B 40° = 20°2 2 Ahora en el A TCR, aplicando el Teorema anterior: m < Rm < x = m < x = 10° 20° 2 -R 27.- En la figura mostrada, hallar la medida del ángulo “x" Resolución.- Por la propiedad “b” del item 4.5 tenemos que : m < APB = 20° Por ángulos de lados perpendiculares : x = 20° 116 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. M i s c e l á n e a 1.- En la figura, si AE = E F ; calcular x9 Resolución.- En el A ABC, por el teorema del ángulo exterior : <J> = m £ A + 40° => m 4- A = 0 - 40° Pero dado que el A AEF es isósceles, tendremos : m 4- A = m AFE = 0 - 40° Luego en el A FBC, también por el teorema del ángulo exterior tenemos : 0 - 40° + x — 0 + 40° * = 80° 2.- En la figura; calcular x9 4Ca + Resolución. * - * 'y f . B, i» Recordemos la propiedad : y = ^ ^ Al aplicar esta propiedad en nuestro problema, observamos que: a + b 24° = Y =* o + b = 48° ... Finalmente en el AABC : x + 2 (a + b ) = 180° ... Reemplazando (1) en (2) : x + 2 (48°) = 180° En consecuencia: x = 180° - 96 x = 84° CD (2) 3 0 ' Luis Ubaldo C. Triángulos / 117 3.- Calcular: x + y + z , en el gráfico siguiente: X~ 0 -f v - p e + A x Z _ = _ I 3 0 - ¿ A - '3® I B O .-v A l _ « 8 V * \ ® ° Resoluclón.- Del gráfico, por el teorema del ángulo exterior : x = a + 0 — (1) También : y = 2 a + 2 0 ... (2) De igual manera: z = 180° - (3 a + 3 0) ... (3) Sumando (1), (2) y (3 ): x + y + z = 3a + 30 + 180° - 3a - 30 + 9 + '* - V e\0\. 0 4 . V - 2 © Xy JC + y + z = 180° 4.- Calcular xB; si : a + 0 = 124° cj lE) x + n = 90° Resolución.- En el AMBH : Multiplicando por 2 miembro a miembro: 2x + 2n = 180° Transponiendo términos, tendremos que : 2n = 180o - 2x ...(1) En el A ABC : 2n + a + 0 = 180° Despejando el término 2n, tendremos : 2n = 180° - (a + 0) ...(2) Igualando (1) y (2): 180° - 2x = 180° - (a + 0) a + 0Eliminando 180° y despejando encontramos que : Reemplazando el dato: x = x = 2 124° 2 x = 62° 118 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 5.- Calcular x, en la siguiente figura. 3 -V © + $ - l & ° + - IfoD Resolución.- Del gráfico, en el triángulo CDE (4 - exterior): x = <J> + 170° - 0 ...(1) También en el triángulo ABC : x = 0 + 160° - 0 ...(2) Sumando miembro a miembro (1) y (2) : 2x = 330 x = 165° 6.- En la figura, calcular x °, s i : a + b = 220° , y, CN = N M . Resolución.- En el A ABC, sabemos por teoría que : a + b + 20 = 360° Por dato, tendremos : 220° + 20 = 360° Ahora : 20 = 360° - 220° =» 20 = 140° 0 = 70° Entonces en el vértice C, se tendrá que : a = 40° Finalmente en el A MCQ : x = a + a + 0 Reemplazando : x = 40° + 40° + 70° 160o - A x = 150° 7.- Calcular x, en el gráfico mostrado. Luis Uboldo C. Triángulos / 119 Resolución.- Recordemos la siguiente propiedad : x = 90° - Cü Para nuestro problema: Donde : t¡ = 90° - 80° 80° = 90° - 1 f =10° * = 20° t / a \ 0 ~ 8 o y ,:1 * ....... \ x n \ A 8.- En la figura, se sabe q u e : BC //D E , además AD = DE, y: m ~n = 36e; calcular a . 3 Resoluclón.- Si BC // DE, entonces la m 4- D = m 4- ACB = a En el A ABC: m = + a ... (1) En el A AED : n = 2x + a ... (2) Restando (1) y (2) miembro a miembro : m - n = x Del dato se sabe que : 36° = x a = 36° 9.- Del gráfico se pide calcular x. - (80 < r 120 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Resolución.- En el triángulo sombreado : 3x + 3x = 180° + o => w = 6 x -180° ... (1) En el cuadrilátero no convexo ABCD, se tiene : tú = 3 (180°-4x ) ...(2) De (1) y (2) : 6x - 180° = 3 (180°) - 12x Donde: 18x = 720 x = 40° 10.- En la figura, calcular “x" s i : AM = MC lOO- in j Resolución.- El triángulo rectángulo PMC es isósceles : PM = MC En el fcv AHC, trazamos la mediana HM, entonces : HM = AM = MC También: Entonces: En el A HMC (< exterior) : => El triángulo PMH es isósceles : m < HAC = 55° m < AHM = 55° m < AMH = 70° m < PMH = 20° HM = PM x = 80° B 11.- Una recta perpendicular a la base AC de un triángulo isósceles ABC, intersecta en M a AB y en N a la prolongación de C B . Si AM = a y NC = b. H allar: BC. Resolución.- En el h. AHM: 0 + a = 90° Luis Ubaldo C. Triángulos 1 121 En el b. NHC : m < HNC = 90 - 0 = a Luego el triángulo NBM resulta ser isósceles. Entonces : BN = BM Pero: BN = f t - r y BM = x - a De donde : b -x = x - a x = a + b 12.- En la figura: L1/ /L ¿. Calcular el menor valor entero de x, si el ángulo ABC es agudo. Resoluclón.- Prolongamos BA hasta cortar L,, en P, luego: 17? < CBP = 17? < APQ (< alternos) En el A APQ; E es excentro, luego ; x = 90 - ^ (Propiedad) De donde : m < P = 180 - 2x Pero; m < CBP = 180 - 2x < 90 (< agudo) Resolviendo: x > 45° ^ B \ Q L, XÁ í-, B El menor valor entero de x es 46° 13.- En un triángulo A B C : m < A = 30g y m < B = 120e. Sobre la prolongación de AB se ubica el punto "P" y sobre AC se ubica el punto "p", tal q u e : AB = BP = QC. Hallarla m < PQC. Resolución.- En el A ABC : AB = BC y m < C = 30° El A PBC es equilátero, entonces : PC = BP = BC y m < BCP = 60° En el A QCP, que es rectángulo isósceles : QC = PC x = 45° 122 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 14.- Hallar "x" en el gráfico: Resolución.- En la figura ABCD, empleamos la propiedad 3.5 g : a+0 . „x = —r— => a + 0 = 2x m < AED = m ~ ~ (3.5 b) Para el A APD, E es excentro, luego: =>z En el A APD : Ahora: Luego: 2a + 20 + 2x = 180 2 (a + 0)+ 2x = 180 2(2x) + 2x = 180 2x = 177 < P x = 30° 15.- En la figura, AB = BC, y el triángulo PQR es equilátero. Hallar x, si: a + p = 142. Resolución.- En el triángulo isósceles ABC : m < A = m < C ... (1) En el A PAQ : m < A = a + 1 2 0 - x (ángulo exterior) EnelAQCR: m < C = 120 - p + x (ángulo exterior) Reemplazando en (1) : a + 120-x = 120 - P + x a + P = 2x a + P _ 142 x 2 2 G = 71 16.- En la figura DC = 12; hallar el valor entero de AB. B Luis Ubalclo C. Triángulos I 123 Resolución.- En el A DBC trazamos la ceviana BE, de modo que la m 4 EBC = G. Entonces : BE = EC = AB x. Luego el A DBE es también isósceles : DB = DE = 12-x. Ahora por el teorema de la desigualdad triangular en el A DBE: 0 < x < 1 2 - x + 1 2 - jc => Luego: 3x < 24 => B x < 24 - 2x x < 8 ... (1) En el A ABD y de acuerdo con la magnitud de los ángulos opuestos, se tiene que : AB > BD, es decir: x > 12-x Donde: 12 < 2x => 6 < x ... (2) De (1) y (2) tenemos : 6 < x <8 En consecuencia, el único valor entero que adopta r e s : x = 7 17.- En la figura; hallar B C , s i : AB = 6 y MC = 2. Resoluclón.- A partir del A ABC prolonguemos el lado BA y construya mos el triángulo isósceles NBC, en el cual : BN = BC = x. Ahora centremos nuestra atención en el A NAM, donde : m 4- ANM = rn 4 BCM = P , y , m 4 BAM = a + P Entonces : m 4 AMN = a Luego este triángulo NAM es isósceles NA = NM = 2. En consecuencia: x = 6 + 2 * = 8 124 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 18.- Calcular x , en la figura mostrada. Resolución.- En el AABD, se traza la ceviana BE, de modo que : m 4IEBD = 15 Este trazo nos permite reconocer que el AEBD, es isósceles. Asimismo podemos reconocer que el 4 AEB es un ángulo exterior cuya me dida viene dada por: 1774L AEB = 15 + 15 = 30 Este resultado permite estabecer que el AABE es también isósceles, por ello afirmaremos que: AB = BE = ED C Esta última conclusión nos permite asegurar que, el AECD es equilátero EC = CD = EQ. Observando el vértice B, podemos descubrir que : m 4- BEC = 90 Luego el triángulo BEC es rectángulo isósceles (recto en E), en el cual: x + 15° = 45° x = 30° 19.- En el A ABC,se sabe que BE y DF son las bisec trices de los ángulos ABC y ADC respectivamente. Si además :¿AEB =¿DFC = 72n, calcular: x. Resolución.- Elaboremos un gráfico en el que se indiquen los ángulos iguales que se generan debido a las bisectrices BE y DF, asimismo prolongemos dichas bisectrices hasta que lo gren intersectarse en el punto H, con lo cual se habrá construido el AEFH. Por dato podemos establecer que : m 4 FEH= m 4 EFH = 72° A continuación podemos calcular la medida del 4 EHF: 72° + 72° + m 4 EFH = 180° Luego : m 4 EFH = 36° B B H Luis tiba ldo C. Triángulos I 125 Recordemos la siguiente propiedad : Rara nuestro problema en el triángulo ABD : x = m x 2 36°= | * = 72° 20.- Dos lados de un triángulo miden 8 y 14 m . Hallar el mínimo valor entero de la mediana relativa al tercer lado. Resolución.- A partir del A ABC, prolongamos las mediana BM hasta D, tal que BM= MD. De este modo y por una simple inspección, habremos provocado que el cua drilátero ABCD sea un romboide. En el A BCD por el teorema de la desigualdad trian gular tenemos: 14-8 < 2x < 14 + 8 Efectuando, tendremos : 6 < 2x < 22 Dividiendo por 2 : 3 < x < 11 Los valores enteros de x serán : x = {4 ; 5 ;....; 10} Luego el mínimo de estos valores enteros es : 21.- Si AD = DC = B C ; calcular x ,e n la figura : Resolución.- El triángulo DBC es equilátero : BC = CD = BD El triángulo ABD es isósceles AD = BD Luego en el vértice B, se tendrá que : * + 35° + 60° = 180° En consecuencia: x = 180° - 95° x = 85° B x = 4can 126 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 22.- El ángulo C de un triangulo ABC mide 36° Se traza la ceviana B F de modo A F = BC y BF = FC. Calcular la m < A. Resolución.- Trazamos BL de modo que : m < BLC = 72° Luego los triángulos BLF y BLC resultan ser isósceles con lo cual se tiene : BL = BF = a y BC = CL = b Del gráfico deducimos que : AL = a En el triángulo isósceles ALB : x + x = 72 x = 36° 23.- En la figura adjunta se tiene AB = 6 y BC = Calcular: CD. Resolución.- En el A ABD: 36 + a = 180 Trazamos BT de modo que : m < BTA = 6 + a , luego: BT = BA = 6 En el A BTD : m < TBD = 6 Con lo cual se tiene : BT = TD = 6 En el A TCB, los ángulos T y B son congruentes de donde : 6 + x = 9 Luis Ubaldo C. Triángulos I 127 24.- Calcular "x", si :A F = B F + BC. B / f x n O r \ 2 4 ° ¡ \ A F C Resolución.- En el A FBD : m < F = 2 m < C = 48° B Trazamos la ceviana BE, de modo que : m < BEF = 24° Luego : BE = BC = b ; BF = EF = a ; EA = EB = b 24°/ \ / ’ a En el triángulo isósceles AEB : 2x = 24 24° K 48° 24 °\ x = 12 A b E F a C 25.- Se tiene un triángulo A B C , tal que : AB = 5 ; m 4LBAC = 4 m 4-BCA . Calcular el máximo valor entero de BC. Resolución.- En el triángulo ABC, se traza la ceviana BF, de modo que la m 4- FBC = m 41 C = a Entonces: BF = FC = a Luego trazamos BE, de modo que : m 4. EBF = 2a => BE = EF = AB = 5 En el A EBF isósceles : a < 10 En el A ABF : 5 < a De (1 )y (2) : 5 < a < 1 0 Valores enteros de a = {6; 7; 8; 9} El máximo valor de a , = 9máx Finalmente en el AFBC isósceles : Reemplazando: Luego : (1) (2) x < a . + a .máx max X < 9 + 9 x < 18 r . . entero =17 °max 128 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 26.- En un triángulo isósceles ABC(AB= BC) se ubica exteriormente y relativo al lado BC el puntoD dem odoqueA C =A D ;m 4_A D C = 80°ym 4_ BCD = 15". Calcular la m 4 BAD. Resolución.- En el triángulo isósceles ADC : 17? 4- ACD = 80° => m 4- ACB = 65° Luego : m 4 DAC = 20°. Finalmente en el triángulo isósceles ABC : x + 20° = 65° x = 45° 27.- Calculara; s i : AB = BC + CD B B Resolución.- Trazamos BT con la condición: 17? < BTA = 2a, Luego : AB = BT = a + b En el triángulo isósceles BTD : BT = TD = a + b => CT = a En el triángulo isósceles BCT: m < CBT= 2a Luego : 3a + 2a = 90 - a => 6a = 90 a = 15° 28.- En la figura : AD = BD = B C ; calcular Q Luis tiba ldo C Triángulos I 129 Resolución.- En el A ABC, por < exterior : 177 < BAC = 40 En el A ADB: m ABD = 50 En el triángulo isósceles DBC: m DCB = 80 De donde : m < ACD = 0 El A ADC es isósceles entonces : AD = DC El triángulo DBC en realidad es equilátero con lo cual se tiene : 80 = 60 /. G = 7,5 29.- Sobre el cateto AB de un triángulo rectángulo ABC, recto en B, se construye exterior- mente el triángulo APB; de tal manera q u e : PB = AB = BC. Calcular: m 4_ CPA. Resolución.- Si m 4- BPC = a, entonces la m 4- PCB = a En el A PBA isósceles : m 4- P = m 4- PAB = a + x Finalmente en el A APC : x + a + x + 45° + 45° - a = 180° Operando: 2x + 90° = 180° Donde : 2x = 180° - 90° => 2x = 90° x = 45° 3 0 .-En la figura; calcular "as", s i: AC = 2 BD B Resolución.- Se traza la ceviana BM, de modo que : De este modo el A MBC es isósceles con : Aplicando el teorema del ángulo exterior en el vértice M : Por la misma razón, podemos concluir que en el vértice D : m 4IBDM = 4a Podemos reconocer que el A DBM es isósceles, dado que : m 4IBMD = m ^.BDM =4a 177 4IMBC = 2a BM = MC = BD = a m 4IDMB = 2a + 2a = 4a 130 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. Luego de la condición haremos que : AC = 2a =* BD = BM = MC = a. En consecuencia M es punto medio de AC, luego: AM = a. Esto nos indica que M equidista de A, B y C, por lo tanto podemos concluir que el A ABC es recto en B, de este modo: 3a + 2a = 90° => 5a = 90° a = 18° 31.- Calcular x, s i : AL = BL = LM = MC y B T= TL B B Resolución.- Sea: m < LCM = a, luego : m < LCM = a ; m < BML = 2a ; m < LBM = 2a EnelABLC: x = 2a + a => x = 3a ...(1) En el A BLC : m < TBL = m < TLB = 3a (ángulo exterior) En el A ALB; isósceles : m < ABL = m < BAL = 3a En el A ABM : 3a + 5a + 2a =180 => a =18° ...(2) Reemplazando (2) en (1) : x = 54° 32.- Por el excentro E referente a BC, lado de un triángulo ABC. Se traza una recta paralela a AC la cual intersecta en O a BC, en P AB y en R a la bisectriz del ángulo A. S iA P = m y QC = n. Calcular RP. Resolución.- Por propiedad 2.4a del capítulo 2, se tiene : m < QEC = m < ECS = 0 También: m < EAC = m < PEA = a De igual manera: m < QRC = m < QCR = P Luis Ubaldo C Triángulos I 131 EQC, APE y RQC Donde : QE = QC = n ; AP = PE = m ; RQ = QC = n Del gráfico: RE = 2n = m + x x = 2/i - m 33.- S i : BP = PC ; AB = 6 y QC = 2, hallar AC. Resultando los triángulos isósceles: Resoluclón.- Trazamos AS tal que : AS = AB = 6 y m < BCP = 3 => PBC = 0 Luego : m < ASB = m < ABS = a En el A SAB; por < exterior la m < SAB = P El A ASQ es isósceles, entonces : SA = SQ = 6 Finalmente el A SCA es isósceles ya que : a = 3 + 20 =* AC = CS x = 8 34.- En un triángulo ABC se traza la ceviana B P. Si las medidas de los ángulos ACB, BAC y PBC son proporcionales a los números 1 ,2 y 3 y AB = 4. Calcular el valor de PC. Resolución.- Sea m < ACB = a =* m < BAC = 2a y m < PBC = 3a m < MBC = a Luego : m < PBM = 2a = m < BMP Entonces : AB = BM = MC = 4 Además : BP = PM = x - 4 ■ / 4 / 2a \ y P X -4 0.4 A 2 a 4« / ' 2a/'-- ------ ©— jr-4 M 132 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R EnelABPM: x - 4 + x - 4 > 4 =* 6 < x ...(1) En el A ABP: m < A < m < P =* x - 4 < 4 =* x < 8 ... (2) De (1) y (2 ): 6 < x < 8 x = 7° 35.- En la figura se sabe q u e : AB = BC y m < ABC = 240 - 4a. Calcular x. Resolución.- Aplicamos la propiedad 3.5j para el A ABD, trazando la ceviana interior BP con la condición: m < PBD = a Luego : AB = BP = PD y m < ABP = 180 - 4a Como: m < ABC = 240 - 4a (dato) => m < PBC = 60° El A PBC es equilátero, entonces : PB = BC = PC Y : m < BPC = m < m < BCP = 60° Por < exterior para el A PCD: 60 + 2a = a + x + a + x x = 30° 18? 240 - 4a -60-a 36.- Interiormente a unís ABC se ubica el punto P tal que m < PAC = 48B; m < PC A = 18B y m < APB = 120B. Calcular la m < PBC si AC = BP. Resoludón.- Prolongamos AP hasta L, de modo que m < PCL = 66° Luego m < PLC = 48° Resultando que : AC = CL = PL = BP □ A BPL es equilátero, entonces BL = BP = PL y m < PBL = m < BLP = 60° En el triángulo isósceles BLC : m < LBC = m < LCB = 36° x = 24° B 37.- En un trapezoide ABCD: BC = C D ; AD = AB + BC y m < D = 6 0 B. Calcular: m < B. Luis Ubaldo C. Triángulos I 133 Resoluclón.- Trazamos CT de modo que : DT = CD = a Luego el A CDT resulta ser equilátero con lo cual ■jm < DTC = 60° y CT = a Del gráfico observamos los triángulos isósceles BCT y BAT resultando las siguientes igualdades. m < CTB = a y m < BTA = 0 Como: x = a + 0 y a + 6 = 120° 38.- Calcular x; s i se sabe que AP = PC. Resoluclón.- E1A APC es isósceles, entonces : m < PCA = 40 Luego : m < QCA = 40 - 30 = 10° Por < exterior : m < BPC = 40 + 40 = 80° □ A PCB es isósceles, entonces: CP = CB El A QBC es isósceles, entonces: BQ = BC En el vértice P : m < RPC = 180 - (30 + 80) = 70° El A PCRes isósceles, entonces : PC = RC El A BCR resultó ser equilátero en consecuencia: BR = BC = RC y m < RBC = m < BRC = 60° Finalmente en el A QBR isósceles : x + 10 = 80° x = 70° -a + b- x = 120° B 134 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 39.- En la figura: AB = FC. Hallare Resolución.- Trazamos la ceviana FE de modo que : m < BFE = 0 a m < FEC = 0 Resultando que : BE = EF = FC = AB En el triángulo isósceles ABE m < ABE = 180 -120 de donde : m < BAE = m < BEA = 60 A AEF es isósceles (m < EAF = m < EFA) en tonces AE = EF. Entonces el A ABE es equilátero : 60 = 60 40.- En la figura, s i : AB = DC = A D ; calcular x. 0 = 10° Resolución.- Dado que AD = DC, concluimos que el AACD, es isósceles, por e llo : m 4 ACD =3Jr Completando todos los ángulos del AABC, tendremos que: m 4 BAC = 180° -1 lx ...(1) Al trazar BD .encontramos que el AABD es isósceles, con lo cual: m 4 ABD = m 4 ADB Completando todos sus ángulos, sabemos que se debe verificar que: m 4 ABD + m 4 ADB + (m 4 BAC + 3xr) = 180° ...(2) Reemplazando (1) en (2) : 2m 4 ABD + 180o - 11* + 3x = 180° =* m ABD = 4* Luego, concluimos que : m 4 ABD = m 4 ADB = 4x De acuerdo con este resultado, podemos asegurar que en el A DBC: m 4 DBC = 5 i y como la m 4 BCD = 5x, entonces el triángulo DBC es isósceles, de modo que : BD = DC. En consecuencia, el A ABD es equilátero, con lo cual: 4x = 60° x = 15° Luis Ubaldo C. Triángulos I 135 PR0G16MAS PR0PU6ST0S 1.- Calcular la medida del ángulo 0 A ) 22° 30' B) 30° C) 15° D) 45° E) 18° 2.- Calcular el ángulo x. A ) 100° B) 110° C ) 115° D )130° E) 120° 5.- Calcular "m - n", en la figura. J * X \ 5a / ( a r A ) 10° B) 20° C) 30° D ) 15° E) 18° 6.-En un triángulo isósceles ABC (AB = BC), en BC se ubica el punto "D" tal que: AD = AC. Calcular la m 4 ABC, si m 4 BAD =15° A ) 50° B) 30° C)45° D )40° E) 20° 7.- S i : m II n ; calcular x A ) 100° a + y & y t 2 D ¿ 3.- Calcular x , s i : m /l n , y , a l l b A ) 20° B) 25° C) 30° D) 40° E) 50° 4.- En la figura, si la medida del ángulo ABC es obtuso, calcular el máximo valor entero de x. B A ) 105° B) 145° C) 132° D ) 149° E )138° B ) 110° C) 120° D ) 130° E) 140° 8.- Si : m l l n ; calcular x A ) 23° B) 36° C) 42° D) 48° E) 30° 9.- Calcular x, en la figura. m 136 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 10.- Calcular a, en el gráfico. A ) 24° D) 15' B) 20° E) 10' C) 18° 11.- En el g rá fic o , hallar "jc1 A ) 30° B) 45° C)60° D) 75° E) 90° 12.- Calcular*, en la figura. A ) 80° B) 60° C) 40° D) 45° E) 30° 13.- En la figura: //j£z y el ángulo ABC es obtuso. Calcular el mayor valor entero de jc. A ) 44° B) 45° C) 46° D) 47° E) 48° 14.- En el gráfico; calcular "jc" en función de "6" A )60-0 B) 45 - 0 C) 90 - 0 D) 45 + 0 14 E) 45 + 0 a 15.- En el triángulo ABC, sobre los lados AB y BC se ubican los puntos M y N respectiva mente; de tal manera que : AM = C N \m 4- M A N = 10° y m 4 NAC = 50° Calcular m 4 MNA; s i : m 4- A = 40° A ) 20° B) 30° C) 40° D) 50° E)60° 16.- Del gráfico mostrado; calcular "0" A ) 15 B) 16° C) 20 D) 18 E) 22 17.- El perímetro de un triángulo rectángulo es 30. ¿Cuántos valores enteros puede tomar la medida de la hipotenusa? A ) 3 B) 5 C) 4 D) 2 E) 6 A ) 24° B) 30° C) 32° D) 36° E) 45° / jc 7 o r ^ n 19.- Calcular jc, en el gráfico A ) 20° B) 25° C) 30° D) 35° E) 40° 20.- S i: A ) 3 B) 5 C) 7 D) 9 E) 4 AB + AD = 4 ; hallar BC B Luis Ubaldo C. Triángulos I 137 21.- En la figura; calcular x. S i: 2 m 4 ABD + m 4- BCA = 130° A ) 40° B B) 50° C)30° D) 45° E) 35° A D C 22.- En la figura mostrada; calcular x + y A ) 110° B) 115° C) 120° D) 130° E) 140° A C 23.- Calcular x, en la figura. A ) 8o B) 10° C) 12° D) 13° E) 15° 24.- Se tiene un triángulo ABC; s i : AB = 5 ; m 4- BAC = 4 (m 4 B C A ). Calcular el máxi mo valor entero de "BC'' A ) 11 B) 13 C) 15 D) 17 E) 19 25.- Las longitudes de los lados de un trián gulo forma una progresión aritmética de ra zón r (r e Z*). Hallar el mínimo valor entero que puede asumir el perímetro. A )6 r -1 B) 6r C )3 (r -1 ) D) 6r + 1 E) 7r - 1 26.- Sobre los lados AC y BC de un triángulo isósceles ABC (AB = BC) se ubican los puntos Q y P respectivamente y en el exterior relativo a AB se ubica en el punto R tal que PQ // AB y el triángulo QPR es equilátero. Calcular la m < BPR; si m < RQA = 4 m < RPB. A ) 10° B) 12° C) 20° D) 15° E) 14° 27.- En un triángulo isósceles ABC (AB = BC) la bisectriz del ángulo exterior C intersecta en P a la prolongación de BA. Calcular el máximo valor entero del < APC A ) 46° B) 30° C) 60° D)44° E)51° 28.- En un triángulo ABC: m 4 A = 2m 4 C; si AB = a ( a 6 Z+) . Hallar la suma del míni mo y máximo valor entero de BC. A ) 2a B) 3a C) 4a D) 5a° E) 6a 29.- Sobre los lados AC y BC de un triángulo isósceles ABC, (AC = BC), se ubican los pun tos M y N respectivamente; de tal manera que: BM = MC , BN =AB y m 4 MBN = 20°. Calcular m 4 BMN. A ) 60° B) 40° C)30° D) 20° E) 50° 30.- En la figura 'T^es incentro y "E" es excentro relativo a BC . Calcular "x". A ) 45 B) 60 C) 75 D) 30 E) 50 31.- Las medidas de los ángulos internos de un triángulo escaleno son números enteros meno res que 80°, la bisectriz de uno de sus ángulos interiores determina sobre el lado opuesto dos ángulos que son entre si como 7 a 13 es. Hallar la medida del menor ángulo del triángulo. A ) 25° B) 28° C) 24° D) 26° E) 27° 32.-JEn la figura las longitudes de los segmen tos A B , BD y BC están expresados por nú meros enteros. Si AB + BD = k. Hallar la suma del máximo y mínimo valor que toma BC. 138 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. A) 2k+ 1 B )2k - 1 C)2k + 2 D) k + 2 E) k 33.- En la figura E es excentro de A ABC. Hallar el máximo valor entero de x. A ) 21° B) 22° C) 23° D) 24° E) 25° D 34.- Calcular*; s i: AC = CB y M N = ML A) 8o B) 10° C) 12° D) 14° E) 16“ 35.- Calcular x ; si AT = TQ. A ) 20° B) 30° 96' s\ 36° B 72° \ x" C)40° D) 50° E) 60° 36.- Según el gráfico; AB = AD = D C , indicar que punto notables es "D" del triángulo ABC. A ) Baricentro B) Ortocentro C) Incentro /130 D) Circuncentro / D E) Cevacentro ¿ 2 6 r ^ 37.- Calcular* (* 6 Z*) s i : AC = AB = CD BA ) 39° B) 41° C) 43° D) 45° E) 46° 38.- Calcular*, en la figura. tX.35° 45 °/\ A ) 10° B) 15° C) 20° D) 25° E) 30° 39.- En la figura ¿Qué punto notable es "K ” del A ABC, si los triángulos AKD Y BKE son equiláteros. A D A ) Incentro B) Baricentro C) Circuncentro D) Ortocentro E) Excentro 40.- Calcular v de! gráfico. A ) 105° B) 100° 80° C) 115° 'J\>20 D) 125° E) 160° , --*-<¡ft. ,in' *^’* ■ ák.’ J ^ ^ W *̂63 ,c* * ‘1 "■“■ .> ̂ ̂ * • | - * * »*, * ■» •■-■̂ r*-- ■* ” ' « v - & i*» ^ ' ¿ r A V A * * » » .• » i * »* • -,k . » * * + P t h i / ^ ‘* . .T ¿ » * • ¿*-«*. ' V * * á » '* « « ' W ^ IiT J í Kw CRp. 5 ? v..-y«»:-#V.-;«.-/l 5.1 CONGRUENCIA DE TRIANGULOS 5.2 CASOS DE CONGRUENCIA DE TRIÁNGULOS (=) I o CASO.- (A.LA.) Dos triángulos son congruentes si tienen dos ángulos respectivamente congruentes y el lado adyacente a ambos respectivamente con gruentes. Si: 1 AC = ML 4LA = 4 M 4. C = 4 L A ABC = A MNL ... (5.1) 2o CASO.- (LA.L.) Dos triángulos son congruentes si tienen dos lados respectivamente congruentes y el ángulo comprendido entre ellos respectiva mente congruentes. Si: < AB = MN 4 k = 4 M . Ĉ )> A ABC s A MNL AC = ML (5.2) 3o CASO.- (L.L.L.) Dos triángulos son congruentes si tienen sus tres lados respectivamente congruentes. S i: AB = MN BC = NL AC = ML A ABC s A MNL ... (5.3) B N Xa e \ X a e \ A C M L Fig. 5.1 140 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 4o CASO.- Dos triángulos son congruentes si tienen dos lados respectivamente congruentes y el ángulo que se opone al mayor de ellos respectivamente congruentes. ' AB = MN AC = ML 41B=41N AC > AB ML > MN - pig. 5.4 Si: A ABC = AMNL (5.4) Recomendaclón.- Inmediatamente después de haber encontrado dos triángulos congruentes del gráfico de un problema, te recomiendo aplicar el criterio que dice : "A lados congruentes se le opo nen ángulos congruentes y recíprocamente a ángulos congruentes se le oponen lados con gruentes. 5.3 CONGRUENCIA DE TRIANGULOS RECTANGULOS I o CASO.- ' ¿ A = 4M Si: AC = ML 2o CASO.- AB = MN Si: ¿ C = 41 L 3o CASO.- AB =MN Si: AC = ML ABC = ^ MNL ... (5.7) Fig. 5.7 " a b = m n Luis Ubaldo C 4o CASO.- Triángulos I I 141 Si: < BC = NL Bi. ABC = Bí . MNL (5.8) Fig. 5.8 Observación.- Para la congruencia de los triángulos rectángulos nota que sólo es necesario que halla, dos elementos (2 lados ó 1 ángulo y 1 lado) iguales ó congruentes. A diferencia de la congruencia entre triángulos oblicuángulos donde se necesitan 3 elementos congruentes donde por lo menos un elemento debe ser lado. 5.4 TEOREMA DE LA BISECTRIZ DE UN ANGULO «Todo punto de la bisectriz de un ángulo, equidista de sus lados». Si: P e OF PQ 1 OA a PR 1 OB PQ = PR y OR = OQ ... (5.9) RECIPROCO : «Todo punto interior a un ángulo y que equidista de sus lados pertenece a su bisectriz ». Fig. 5.9 Si: PQ = PR OP es bisectriz del 4- AOB. 5:5 TEOREMA DE LA MEDIATRIZ DE UN SEGMENTO « Todo punto de la mediatríz de un segmento equi dista de sus extremos ». > Sea £ la mediatríz del segmento AB , entonces : Si: P e í => PA = PB ... (5.10) Fig. 5.11 142 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. RECIPROCO : Si un punto equidista de los extremos de un segmen to entonces, éste pertenece a la mediatríz del segmento. Si: PA = PB QA = QB PQ es mediatríz de AB Consecuencias: a) En un triángulo isósceles las líneas notables relativas a su base se confunden. b) Si en un triángulo una ceviana cumple con la función de 2 líneas notables, entonces el triángulo es isósceles. Fig. 5.12 Altura Bisectriz Mediana Mediatríz h - Base ~| Fig. 5.14 Luis Ubaldo C. Triángulos I I 143 ejeRCICIOS D€ APLICACIÓN ( J ra PARTCJ 1.- en la figura mostrada, si AB = BC ;B P = 4 y PQ = 3. Calcular PC. Resolución.- De la figura trasladando ángulos tenemos: ^ ABQ = ^ BPC (caso A.L.A) x = 7 2.- En la figura los triángulos ABC y BDE son equiláteros. Calcular CD, si AE = 3 Resol ución.- Graficando los datos en la figura resulta que: A ABE = A DBC (caso L.A.L) * = 3 B 3.- De la figura si AB = BE, AD = EC y BD = BC. Calcular 6 B 144 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. B Resoluclón.- Del gráfico : A BAD = A BEC (caso L.LL) => m 41 BAD = m 41 BEC = 70 Además : A ABE isósceles m 4 BAE = m 4 BEA = 30 Entonces:30 + 70 = 180° 100 - 180° 0 = 18° 4 .-En un triángulo AP,C (B = 9 0 g) la bisectriz exterior de Á y la prolongación de la altura BH se intersectan en ‘ F" tal que : AB + AH = 4 y HF = 3. Calcular BH Resolución.- Por dato : AB + AH = 4 => a + b = 4 Por propiedad de la bisectriz AH = AP = b HF = PF = 3 Luego kx BPF es notable (37° y 53°) => BF = 5 = x + 3 x = 2 5.- En la figura AD = 2DB. Calcular m 4 DF. Resoluclón.- Aprovechando las bisectrices, por propiedad : DB = DP = DR = n En . Ak.° es notable : 30° a 60o => m 4 C = 60° En el A FCE por propiedad dada en el capítulo anterior: Luis Ubaldo C. Triángulos I I 145 * = 90° 60° x = 60° 6.- De la figura si PM es mediatríz, PC = 2 BP, calcular 6 Resolución.- Se une A y P, luego por propiedad de la mediatríz: AP = PC = 2o AAPC isósceles: m 4- PAC = m 41 PCA = 0 ABP es notable de 30° a 60o Por 4- exterior: 0 + 0 = 60° 6 = 30° 7.~ De la figura adjunta BM = 2MC y AC = CR. Calcular 6 Resolución.- Se une A y M, luego por propiedad de la mediatríz: AM = MC A AMC isósceles : m 4L A = m 4L R Luego por propiedad de la bisectriz: El̂ BPM es notable de 30° a 60o ^ ACB : 20 + 30 = 90° 20 = 60° e = 30° 146 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 5.6 TEOREMA DE LA BASE MEDIA En todo triángulo, el segmento que une los pun tos medios de dos lados es paralelo al tercer lado y su longitud es igual a la mitad de su correspondiente lon gitud . S i: MN es Base Media. =* MÑ//ÁC a Observación: Si: BM =M Ay MÑ//ÁC BN = NC MN = AC MN = AC (5.11) ... (5.12) 5.7 TEOREMA DE LA MEDIANA EN UN TRIANGULO RECTANGULO En todo triángulo rectángulo la longitud de la me diana relativa a la hipotenusa es igual a la mitad de su correspondiente longitud. S i: BM es mediana, entonces : BM = AC Luego : m 4 AMB = 2 m 4- C ... (5.13) ... (5.14) Observación: Si: BM = MC BM es mediana Luis tibaldo C. Triángulos I I 147 5.8 PROPIEDADES PUOTCULARES EN LOS TRIANGULOS ISOSCELES Dado el A ABC , donde : AB = BC , se cumple : a) Si: P e AC (base) P M IÁ B y PÑ1BC AH = PM + PN , (5.15) b)Si: Pe a la prolongación de AC (base), PM J. AB a PÑ_L BC CH = PM - PN ...(5 .16) c )S i: Pe AC(base) PM//ABy PM//BC AB = BC = PM + PN ,(5.17) d) Si: P es un punto de la pro longación de AC (base) PM // BC a PÑ // AB í > AB = BC = PM - PN , (5.18) Fig. 5.22 148 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R 53 PROPIEDADES ARTICULARES EN LOS TRIANGULOS EQUILATEROS Donde : AB = BC = AC P es un punto en el interior del A ABC a> s¡: PQ X ÁB, PL X BC a PS X AC c> BH = PQ + PL + PS (5.19) b) Sí: c )S i: P es un punto ex terior del A ABC PQ X ÁB; PL X BC a PS XÁC BH=PQ + PS - PL P es un punto in terior del A ABC PQ//BC.PL//ÁC a PS X AB AB = PQ + PL + PS (5.20) (5.21) B Fig. 5.25 P es un punto ex terior del A ABC PQ // BC; PL // ÁC a PS//ÁB Q\ B / '\ / \ v p 0 AB = PQ + PS - PL ... (5.22) A S C ~Fig. 5.26 LulsUbaldoC. Triángulos I I 149 €)€RCICIOS 0€ APLICACIÓN (2oa PARTCJ 8.- En la figura BC = 2BM. Calcular 8 Resolución.- Se traza la base media MN entonces BN A MBN isósceles: 26 + 20 + 0 = 180° 50 = 180° 8 = 36° 9.- Siendo BP una mediana. Hallar BC, si B F= 4 Resol ación.- Se traza PR // TF, por base media en A PBR: F —> punto medio de BR Entonces: BF = FR = 4 A AFC como PR // AF entonces PR es base media, entonces R es punto medio de FC. Entonces: FR = RC = 4 * = 12 10.- Del gráfico calcular BP, Si AP = 3 y PC = 15. 150 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Resolución.- Se traza la mediana relativa a la hipotenusa BM entonces: BM = ^ = f = 9 Por la misma propiedad : m 4 BMA = 2 m 4- C = 26 A PBM resulta isósceles x = 9 K -3 - -15 11.- De la figura mostrada si AC = 12. Calcular BH. Resolución.- Se traza la mediana relativa a la hipotenusa, por propiedad BM = ~ = 6 Luego Ex BHM es notable (30° a 60o) BM 6 x ~ 2 ~ 2 Jt = 3 B :> K 12.- En un triángulo A B C : AB = 10 y B C = 8, desde el punto medio “M ” de AC se traza M H perpendicular a B C . Calcular MH, si BH = 1. Resolución.- Se traza la base media MN. Entonces: MN = = ^ = 5 Además “N” es punto medio de BC => BN = NC = 4 En consecuencia: HN = 3 Ex MHN es notable (37° a 53o) Luis Ubaldo C. Triángulos I I 151 13.- En un triángulo ABC (m 4~ A = 50B y m 4 TO5), calcularla longitud del segmento que une los pies de las alturas trazadas d e A y C , sabiendo que AC = 8. Resolución.- Ex ATC se traza la mediana relativa a la hipotenusa, por propiedad : Ex ARC se traza la mediana relativa a la hipotenusa, por propiedad: Luego A TMR es equilátero x = 4 TM = RM = AC 2 AC 8 - 14.- En un triángulo acutángulo ABC, se traza la altura BH y la mediana CM. Si AB = 12, calcular la medida del segmento que une los puntos medios de CM y HC. B Resolución.- Ex AHB se traza la mediana relativa a la hipotenusa, por propiedad: Luego en el A MCH por base media PO _ MH _ 6ry - 2 - 2 x = 3 15.- En un triángulo ABC (m 4 A = 48By m 4- C = 12% sobre los lados AC y BC se ubican los puntos E y F (puntos medios ), luego se prolonga AB hasta el punto H, tal q u e : BH = BF. Hallar m 4 EHF. Resolución.- A HBC es equilátero : m 4I B = m 4 BHF = m 4 BFH = 60° Al unir H con C el A HFC es isósceles => m 4 FHC = m 4 HCF = 30° Ex AHC es rectángulo : m 4 AHC = 90° Por propiedad de la mediana relativa a la hipotenusa. AE = HE = EC Luego A HEC isósceles : m 4 EHC —m 4 HCE 30° + x = 30° + 12 x = 12 152 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 5.10 TRIANGULOS RECTANGULOS NOTABLES c) fc.de 16° y 74° d) fc.de 15° y 75° e ) fc.de 37° y 53° i 16° k 15°l 24* \25* (73+1)* \272* 4* \ 74° \ 75° n A n A 7* (V3-1) A 3* 5.11 PROPIEDADES EN LOS TRIANGULOS RECE4N b) S i: BD : bisectriz BM : mediana 0 x = a-Q ... (5.24) B Luis Ubaldo C. Triángulos I I 153 c) Si: BH : altura BD : bisectriz BM: mediana O x = y ... (5.25) d) Si: m ^ C = 15° BH = Altura O BH = AC . (5.26) e) Consecuencia: ACBH = m 4 . A = 75° Si: < 2 c^> m 4 - C = 30° ... (5.27) 154 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. £jeRCiCK)s o€ aplicación b RA parto 16.- Del gráfico, calcular el valor de x Resolución.- &x DBC 45° a 45° : BD = BC = 3 Ex ABC 37° a 53° : si BC = 3 => AB = 4 Del gráfico: A D = A B - D B = 4 - 3 x = 1 17.- De la figura mostrada, calcular x Resolución.- Se traza la altura BH luego: Ex BHC 30° a 60°: BH = 4 Ex BHA 37° a 53° : si BH = 4 x = 5 C K-X-H i------------- 4 B 21.- En la figura mostrada, calcular x, si AB = 1 0 a AC = 12 B Luis Ubaldo C. Triángulos I I 155 Resolución.- Se construye 30° sobre AC, luego se trazan las perpendiculares BD y CE. Ex ADB 37° a 53° BD = 6 Ex ACE 30° a 60° => CE = 6 Del gráfico las distancias entre BC y AE son iguales. Entonces: BC//AE x = 30° B 22.- De la figura mostrada, calcular AD. S i A C = 7 j 6 Resolución.- Se prolonga CD y se traza la perpendicular AH Ex AHC 45° a 45°: si AC = 7>/6 => AH = HC = 7/3 Ex AHD 30° a 60°: si AH = 7^3 x = 14 B ] Pro lemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 1.- En la figura se mestra una serie de triángulos e indican algunos datos del gráfico mostrado. Calcular 6 . Resoluclón.- El triángulo rectángulo AEC, es isósceles AE = CE Ahora observamos que el A ECD, tienen las mismas características, que el A ABE entonces son congruen tes. Es decir A ABE, = A EDC, esto afirmamos por el caso de congruencia (L.L.L.) Luego : m 4- ECD = m 41 AEB = 20 Por lo tanto : 20 + 30 = 90° Entonces : 50 = 90° 0 = 18° 2. -A partir del gráfico mostrado, se pide calcular NH, si BH = 36. B Resolución.- Siempre que en los triángulos se muestren varios puntos medios, te sugiero utilizar el teorema de los puntos medios. En este caso trazamos MQ1 AC, entonces : HQ = QC = m y MQ = 18. En el t i. AQM : Luego : AH = HQ = rn NH = ^ NH = 9 NH = ^2 m Luis Ubaldo C. Triángulos 11 157 3.- En la figura mostrada se sabe q u e : AM = MB y BC = 2 CM Con estros datos se pide calcular: 6 Resolución.- Del dato hacemos: BC = 2 C M = 2a Prolongamos CM hasta "Q" tal que : CM = MQ = a Ahora observamos que : AAMC=ABMQ (L.A.L.) Entonces: m 4 Q = m 4 QBC - m 4 ACM = 20 Finalmente en el A QBC : 0 + 26 + 20 = 180° En consecuencia: 50 = 180° 0 = 36° 4.- En la figura mostrada se sabe q u e : DC = 2.AB Calcular la medida del ángulo ACB = x . Resoluclón.- Del dato hacemos: DC = 2 AB = 2a. Luego en el Lx DBC, trazamos la mediana BM relativa a la hipotenusa, entonces: BM = a. B Luego sabemos que : m 4- A = m 4- BMD = 2x Pero: m 4 BDC = 2x + 2x = 4x Finalmente en el fc*. DBC : 4x + x = 90° Por consiguiente : 5x = 90° x = 18° 158 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R 5.- Calcular el valor de xg, s i : BE = 2.AE Resolución.- A C Del dato hacemos : BE = 2.AE = 2a .Luego construimos el t*. BFC = ts.BEC, entonces : BE = FB = 2a y m 4- BCE = m 4- FCB = x Ahora observamos que: m = m 4- FCA = 90° - x Luego : AF = AC = 5a En consecuencia el fc*. ABC es notable aproxi mado , en el cual: 2x = 53° x = 26° 30’ 6.- En la figura se sabe que AC = 10 , además de los ángulos mostrados. Se pide hallar la medida de DH. Resolución.- Trazamos CQ 1 AB Completando ángulos observamos que : :m 4L BCQ = m 4L CDH = G Pero como BC = CD, entonces se verifica que fc:.. BQC = fc:.. CHD Luego : DH = QC Pero en el tx AQC : QC = 8 DH = 8 71- En la figura mostrada se sabe que : AC = 2 AD y BM = M D . Calcular: x . -X. B M i5 ° r Luis Ubaldo C. Triángulos I I 159 Resolucion.- Hacemos: AD = 2a => AC = 4a . En el Ex ABC de 15o v 75°: la altura BH es : Si ahora trazamos: DL ± AC , resulta que : Ex BHM = Ex MLD => BH = DL = a Finalmente en el Ex ALD : AD = 2 DL x = 30° D 8.- Calcular el valor de «x» para la figura mos trada : Resolución.- 4 * * ^ En el A ABD, trazamos la geviana DE, de manera que la m 4 BDE = 20° - Entonces : m 4 EDA = x ( 4 exterior), ya que : m 41ADB = 20° + x El A EBD, es isósceles dado que : BD = ED. Luego se verifica que : m 4 C = m 4 1 A = 20° Finalmente en el A ABC : 20° + 80° + x + 20° = 180° Donde: x = 180° -120° =* x = 60° ■ En la figurase pide calcular la medida de A B , s i : BN = 3 y NC = 11 160 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Resolución. - En primer lugar trazamos QP perpendicular a la prolongación de AB, de modo que por propie dad de bisectriz, se sabe que : BN = PB = 3 y PQ = QN = b Ahora utilizando la propiedad de la mediatíz trazamos AQ y QC, verificándose que : AQ = QC = a Ahora observamos que ti». APQ e ti». CNQ Luego : AP = NC => AB + 3 = 11 x = 8 10.- Sabiendo que los triángulos ABC y EFC son equiláteros, se pide calcular el valor de x . B Resolución. - Sea m 4 ACE = 0 => m 4- BCE = 60-0 Luego : m 4 BCF = 0 Entonces : A BFC = A AEC (L. A. L) Luego : x + 60 = 100 x = 40° B 11.- En un triángulo ABC, se traza la altura BH de tal manera que : m 4 HBA = 2 m 4 C ,y , 3 A H = 2H C . Calcular la m 4 C . Resolución.- AH 2Dato: = g ; esto se puede desdoblar así: AH = 2o y HC = 3o. Luis Ubaldo C. Triángulos I I 161 Prolongamos AB y luego trazamos CQ per pendicular a dicha prolongación. Ahora observamos que hvBHC = hi. BQC. Entonces : QC - HC — 3o Luego el hv AQC es notable aproximado, en el cual: 20 = 53° => 6 = 5372 0 = 26° 30’ 12.- En un triángulo ABC se sabe que :mj(_ A = 37- y AC = 5 AB .Con estos datos se pide calcular la m 4_ C . Resolución.- Del dato hacemos : AC = 5 AB = 5o. A continuación prolongamos AB, luego trazamos CH perpendicular a dicha prolongación. El hv AHC es notable aproximado, entonces: HC = 3o y AH = 4o Pero: AB = 0 =» BH = 3o De esto resulta que el hv BHC es isósceles En consecuencia: x + 37° = 45° (4- exterior) x = 8° H 13.- En la figura mostrada, se sabe que M es pun to, medio de AQ, y N e s punto medio de CP. Si además se sabe q u e : A P = 6 y QC = 8 ; se pide calcular la medida del segmento MN. Resoluclón.- Dado que se conocen las longitudes de AP y QC, ubicaremos el punto medio "E" de AC , de modo que : AE = EC = 0 Luego trazamos ME y EN, con la intención de utilizar el teorema de los puntos me dios en dos triángulos : A APC y A AQC. Veamos: AP A APC: NE = ^ = 3 B 162 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. EnelAAQC: ME = 4 Pero como ME // BC y NE // AB, entonces la : m 41 MEN = 90° En consecuencia el A MEN, es rectángulo y Pitagórico: .-. MN = 5 14.- En un triángulo A B C , donde m 4_ B = 90g, se traza la ceviana interior A N , tal que NC = 2.AB y m 4- C = 15g. Hallar la m 4 . BAN Resolución.- Del dato, se sabe que : NC = 2.AB = 2 . A continuación trazamos NH -L AC, luego HQ X NC, para lo cual mostramos el gráfico adjunto en el que se indican dichos trazos. B — AREn el fcs. ABC, observamos que : QH // AB , donde se reconoce que : QH = ... ( j De acuerdo con el teorema de los puntos medios , deducimos que la relación (* ) solo será posible, si H es punto medio de AC . Esto significa que : AH = HC, es decir NH es la mediatríz de AC. Luego : AN = 2o A continuación, por ser ángulo exterior se reconoce que : m 4- ANC = 30°. Finalmente deducimos que el fcs. ABN , es notable : x = 60° 15.- En un triángulo ABC, la mediatríz de AC intersecta a BC en F; asimismo, la mediana BM y AF se intersectan en H, siendo B F = 2 y BH = HM. Hallar la medida de AH. Resolución.- En primer lugar trazamos MN // AF, entonces de acuerdo con el Teorema de los puntos medios , se tendrá que : FN = NC A continuación, reconocemos que : HF // MN, de modo que en el A MBN, al conocerse que : BH = HM , deduci- A M C Luis Ubaldo C. Triángulos I I 163 mos que : BF = FN = 2 y NC = 2 Pero: MN = FN = NC = 2 Entonces sabemos que : HF = 1. Luego en el A AFC isósceles : AF = FC = > * + 1 = 2 + 2 => * = 3 16.-A partir del gráfico mostrado, se pide calcular la medida de x, si ABCD es un cuadrado. B Resolución.- Del gráfico observamos que AC es una diagonal del cuadrado y ® se verfica una congruencia de triángulos: A BAP = A PAD (L.A.L) => m 4- APD = m 4 BPA = 2x En el punto P : 2 *+ * + * + *= 1 8 0 Donde: 5 *= 180 * = 36 17.- Interiormente a un triángulo acutángulo ABC, se ubica el punto P. Calcular la m 4 BPC para que la suma PA + PB + PC sea mínima. Resolución.- Sean AP = o ; BP = 6 y C P = e , luego por condición del problema, la suma : a + b + c, debe ser lo mínimo posible. A contnuación construimos los triángulos equiláteros PBQ y ABT, luego: APBQ: PB = BQ = PQ = fc A ABT: AB = BT = AT => m 4 TBA = m 4 PBQ = 60° Y por (LAL) : A TBQ = A ABP => TQ = AP = a Entonces para que : a + b + c sea mínimo los puntos C, P, Q y T deben ser colineales , con lo cual: * + 60 = 180 * = 120° 164 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R 18.- En la figura mostrada se sabe que ; BH = LE. Entonces es pide calculara la medida de « a » , si además se sabe que : E es el excentro del triángulo A B C . B Resolución. - A H Ya que E es excentro, entonces BE y CE son bisectrices de los ángulos exteriores B y C, del A ABC. Por propiedad: m 4- BEC = 90 - m => m 4 BEC = 90 - a k. BHC = k. ELC (ALA) => BC = EC El A BCE resulta ser isósceles en donde : 3a = 90-a a = 36° 19.- Apartir del gráfico mostrado se pide calcular leí valor de «x» del gráfico, si AB = BD Resolución.- Ubiquemos un punto P simétrico de C respecto de BD, luego : m 4 PBD = m 4 BBC = a y m 4 PDB = m 4 BDC = 0 Además : BP = BC y PD = DC. Luego por el teorema de la mediatriz PA = PD y m 4 BAP = m 4 BDP = 0 Además: m 4 PAC = 0 Dado que P es incentro del A ABQ : m 4 BQP = m 4 PQA = m 4 BQC = 60° En el A BQA: 2a + 20 =60° => a + 0 = 30° Luis Ubaldo C. Triángulos 11 165 Finalmente en el A BCD : a + 6 + x = 180 x = 150 20.- En un triángulo ABC : m 4- B = 90-. La mediatriz de AC se intersecta en P con la bisectriz del ángulo exterior B . S i : BC - AB = k ; calcular BP. Resolución.- Sean: AB = c y BC = a => a -c = k Por el teorema de la mediatriz se debe cumplir que : PA = PC Trazamos PT y PL perpendiculares a la prolongación de AB y a BC respectivamente, resultan do el cuadrado BTPL, donde : BT = BL = PL = PT t\ ATP = PLC (4to caso) Luego : AT = LC = c + BT Del gráfico: BC = BL + LC =» a = BT + c + BT De donde : BT = => BT = f En el t\ BTP de 45°: x = BTV2 X = | J 2 21 .-En la figura mostrada se sabe que :QC=2HC. Entonces se determinar: a . Resolución.- Obseivamos que en los triángulos QBP y PHC, los ángulos BPQ y HPC son congruentes, luego prolongamos QP y desde C trazamos CT ± QP. Entonces por el teorema de la bisectriz : CH = CT = o En el ts.QTC: m 4_ TQC = 30° En el t^QBC: 3a + 30 + 2a = 90 a = 12° 166 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 22.- En el interior de un triángulo ABC, se ubica el punto P, de tal manera q u e : m 4 PBA = m 4- BAC; m 4 PBC = 2 , m 4 P A B yP B = 4. Hallar AC, si BC = 15. Resolución.- Prolongamos CB hasta "Q" de manera que QB = BP = 4. El triángulo QBP es isósceles: m 4 BQP = m 4 BPQ = 6 . Pero por dato: m 4 BAP = 6, en tonces por teoría sabemos que: m 4 ABP = m 4 AQP = a . Ahora observamos que: m 4 Q = ct + 6 y m 4 A = a + 6 En consecuencia el A AQC es isósceles: jr = 4 + 15 x = 19 si A F = CE = 12. Resolución.- En el t x EBC, trazamos la mediana BN, en el cual se reconoce que : BN = 6 En el Cx ABF, trazamos la mediana BM, el que además tiene como medida a : BM = 6 Pero: m 4- MBN = 60° Luego el A MBN es equilátero, de donde : x = 6 Luis Ubaldo C. Triángulos I I 167 24.- A partir del gráfico mostrado, calcular «x» . Si BM = M C . Resolución.- Creo oportuno recomendarte que cuando veas dos ángulos adyacentes cuyas medidas estén en la relación de 2 a 1 (como el caso de los ángulos 4 BAM y 4- MAC), debes trazar la bisectriz del 4- doble y a continuación aplicar el teorema de la bisectriz. Siguiendo este procedimiento, trazamos la bisectriz A! 1 del 4- BAM. Luego, trazamos MN _L AH y MP ± AC. Y puesto que AM es bisectriz del 4 HAC, deducimos que : MH = MP = ^ En el ANAM isósceles : MH = HN = o/2 Por dato se sabe que : BM = MC = o. Asi mismo se observa que BM = MN = o , luego el A NMB es isósceles .En conse cuencia : m 4- NBM = m 4- BNM = 90 -x Dado que el 4- NBM es ángulo exterior del A ABC, podemos establecer la relación : N 90-x ■-.0/2 90-x — 3x + 30 x = 15° 25.- En la figura se sabe q u e : AB = BP, BC =BQ y PQ = 12 Con estos datos, se pide calcular: BM Resolución.- Prolongamos AB hasta T de modo que : AB = BT, resultando que : A PBQ = A TBC (L.A.L) De donde : PQ = TC = 12 y m 4- QPB = m 4 BTC = a Por otro lado notar que m 4 HBT = a En el A ATC: B es el punto medio de AT y BM // TC ; luego BM es base media. 168 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 26.- En la figura se sabe q u e : AB = B C , PL = 2 , PF = 5 , MP=PN. Con estos datos, se pide calcular: C H . Resolución.- Trazamos : NT ± BC ; NE ± AB y PQ _L NE Luego en el A MTN, PL es base media, tal que : NT = 4 Reconociendo que : PQN = MPL (A.L.A.) => PL = QN = 2 Además , se aprecia que : PF = QE = 5 Yen el A ABC, isósceles aplicamos la Propiedad 5.7a: CH = NE + NT => CH = 7 + 4 CH = 11 B B 27.- En un A ABC recto en A , AB < AC . Por M , punto medio de BC , se levanta una perpendicular a este la do , la cual corta a AC en D . En la prolongación de CA se toma una longitud AE = A D . Tam bién, las prolongaciones de BE y MA se cortan en F ; s i : 4 BF = 3 E C ; calcular m 4 ACB. Resolución.- En el ABC, AM es mediana, luego: BM = AM = MC. Y puesto que MD es mediatríz de BC, se deduce que el ABDC es isósceles , por lo tanto : m 4- MBC = m 4 ACB = a . Y con respecto al segmento ED : BE = BD y m 41 BED = m 41 BDE = 2a . Siendo el A FEA isósceles, hacemos : EF = EA = a Y si hacemos : BE = BD = b , entonces : DC = b. ' Por condición del problema : 4 BF = 3 EC 4 (a + b ) = 3 (2a + b) => 4a + 46 = 6a + 3b De donde : b = 2a Por consiguiente el A EBD es equilátero, entonces : 2a = 60 a = 30° Luis Ubaldo C. Triángulos I I 169 28.- El ángulo A de un triángulo ABC mide 75s sobre la altura BH se ubica el punto O de modo que AC = BO respectivamente. Siendo M y N puntos medios de AB y OC respectivamente. Calcular la m 4 A M N . Resolución.- Empleando el teorema de la base media (ítem 5.5) en el A ABC, trazamos MT, resultando: MT = ° y m 4- BMT = 75° ¿i Además: MT ± BH. En el A BOC, TN es base media luego : TN = | y m 4 MTN = 90°. Observa que el fc^MTN es isósceles; entonces : m 4 TMN = 45°. Finalmente en el punto M : x + 45 + 75 = 180° A H C i---------- @ ---------- 1 x = 60° 29.-En un triángulo rectángulo ABC, recto en B la mediatríz de AC y la bisectriz del ángulo exterior B se intersectan en P; se traza PQ _L BC. Calcular la m 4 OQC; siendo "0"el circuncentro del triángulo ABC (AB < BC). Resolución.- Prolongamos AB y trazamos PT 1 AB , asimismo PA y PC . Luego, empleando el teorema de la mediatríz , deducimos que : PA = PC . Por otro lado la figura BTPQ es un cuadrado , en consecuencia : PT = PQ = BQ = TB . Por tal razón: ATP s fc. PQC => 4 TAP = 4 PCQ Esto último trae como consecuencia que el 4 APC sea recto, resultando el triángulo APC de 45° donde : AO = PO = OC. En el ABC, BO es mediana, luego se tendrá: BO = OC = AO. Finalmente nótese que A BQO = A PQO (L.L.L.) => m 4 BQO = m 4 PQO = 90 + x Luego : 90 +x + x = 180 => x - 45° 170 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R 30.- En un triángulo rectángulo ABC, recto en B, la m 4_ C = 1Sg. Se traza la ceviana AM con la condición q u e : MC = 2 AB. Calcular la m 4_ MAC. Resolución.- Sea: AB = a B MC = 2 a En el ts. ABC, trazamos la altura BH. Luego por Propiedad : BH = ~ = b 4 A continuación ubicamos el punto medio «P » de MC y trazamos PQ 1 AC . De este m odo: ts. PQC = ts. BHA => BH = QC = TQ = b Ahora, trazamos MT 1 AC, luego para el ts. MTC; PQ es base media, de donde : TQ = QC = b Asi, k. AMC es isósceles, ya que MT es mediatriz de AC. * = 15° 31.- En la figura se muestra un triángulo isósceles, en donde: AB = BC . Además se sabe q u e : AM = M P . De acuerdo con estos datos se pide calcular x Resolución.- Delgráfico: m 4- PCA = 45° . Trazamos BH, mediatriz de AC En el A APC : MH es base media, luego : MH // PC y m 4- MHA = m ¿ PCA = 45° Además M es incentro del ts. AHB, lo cual significa que : Luis Ubaldo C. Triángulos I I 171 B32.- En la figura dada se sabe q u e : AB = BC ; AH = HC y HM = ML De acuerdo ocn estos datos, se pide calcular «x». Resolución.- En el triángulo isósceles ABC, BHes mediana y también altura, entonces : BH _L AC. En el HLC, trazamos la base media MP , donde P es punto medio de LC. Luego : PK ± BH En el A ALC, HP es base media , luego : PH // AL y m 4L BSP = x B Finalmente reconocemos que en el A HLP, M es el ortocentro, por consiguiente : x = 90° 33.- A partir del gráfico mostrado, se sabe que : AM = M C , además de la relación que guardan entre s í los ángulos indicados. Se pide calcular el valor de x . A M C Resolución.- En primer lugar trazamos MN , de modo que lam 4L BMN = x, entonces el A BNM y el A MNC son isósceles. A continuación construimos el A EBM, de modo que : A EBM = A NBM (A.L.A.): => BE = EM = BN = MN = a. En el cuadrilátero no convexo ABEM, aplicamos B la propiedad que establece que : => m 4L A = 120° -x Finalmente en el A ABM : 120° -x + 2x + 3x = 180° En consecuencia: 4x = 60° x = 15° A a M a c 172 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R 34.- En la figura dada sesabe que : AM = MC, además de los ángulos Indicados. Con estos datos es pide calcular x. Resolución.- En primer lugar construimos el A NBC equilátero, en el cual : MN = MC . Trazando AN, se observa que el A ANC, es recto en N , dado que : AM = MN = MC ; luego : m 4 ANC = 90°. Luego : m 4 BNC - 60° y m 4 ANB = 30° Es fácil deducir que : m 4 ABN = 75°, entonces : m 4 BAN = 75° y AN = BN = a. Establecido que el ANC es isósceles .diremos: m 4 ACN = 45° En consecuencia: x + 45° = 60 ° * = 15° B 35.- En la figura, calcular x . & Resolución.- En primer lugar trazamos MN , de modo que m 4 NMC = x, entonces : MN = NC = a . Luego el A BMN es isósceles, por lo tanto: BM = MN = a. A continuación construimos el A AEM de modo que : A AEM = A MNC (A.L.A.) => AE = EM = MN = NC = a. B En el cuadrilátero no convexo ABME; por propiedad se sabe que : m 4 ABM = 120° - x Finalmente en el A ABM : 2x + 120° -x + 3x = 180° De donde : x = 15° LUIS UDOiaO o . i rianguios i -i / o 36.- En Ia figura se sabe que BD es bisectriz del ángulo B y BM es la mediana relativa a la hipotenusa. Calcular el valor de x . Resolución.- Como BM es mediana, entonces : Y al trazar la altura BH resulta también que : Empleando la propiedad : 5.10c, resulta que: m 4 HBD = m 4 DBM = 6 Por el teorema de la bisectriz (5.5) : BH = BL Obsérvese que : E¡\. AHB s BLE => AB = BE Finalmente en el ABE isósceles : x = 45° 37.- En la figura mostrada se sabe q u e : AB = QC, BP = PQ, AM = MC Calcular: m 4 PMQ. Resolución.- Prolongamos CB hasta T ,tal que BT = AB, luego A ABT y A TAC son isósceles, donde : m 4 BTA = m 4 BAT = 40° y AT = AC = 2a Luego : A ATB = A AQC (L.A.L.) => AQ = AB. En el A AQC isósc.: m 4 AQM = m 4 MQC = 50°. En el A TAC : PM es base media . Luego : PM // AT =* m 4 ATC = m 4 MPC = 40° Y en el A MPQ : 50 = 40 + x x = 10° m 4 MBC = m 4 ACB = a m 4 ABH = a B l_ I r 1^70/\ J C*UIO/>_/C7 H . 38.- Calcular «x» en la figura mostrada. Resolución.- En primer lugar prolongamos CB, luego trazamos AE de manera que : m 4 EAB = 30°. Entonces : A AEB = A ADB (A.L.A.), luego : AE = AD = a y EB = BD = n. El A AED es equilátero : AE = ED = AD = a. En el A DEC: m 4 DEC = 40° m 4 EDC = 70° y m 4 ECD = 70° De esto se deduce que : AE = EC = a. En el A AEC : m 4 EAC = m 4 ECA = 40° En consecuencia: x + 40° = 70° * = 30° 39.- En la figura se muestra un D ABC equilátero , en el que se verifica que AP = B M . Con estos datos, se pide calcular x9. Resolución.- Primero construimos el A BQC , de modo que : A BQCa A APC Entonces se cumplirá que : BQ = QC = AP = PC. Ahora observamos que: A QBM = A PCQ => MQ = QP = 2n. Pero QN = n, entonces el E\ PNQ es notable, con, m 4 NPQ = 30° Finalmente en el A PQM isósceles : Luis Ubaldo C. Triángulos I I 175 m 4 PQM = 140° => m 4- QPM = m 4 QMP = 20° En consecuencia : x = 30° + 20° jc = 50° 40.- Dado un triángulo A B C , donde : m 4 B = 54g y m 41 C = 30e. Por B se traza una recta paralela a AC que intersecta a la bisectriz interior del ángulo A en P. Calcular la m 4 PCB Resolución.- Construimos los triángulos equiláteros ABQ y BTC, de donde resulta : m 4 QBC = 6° y AB = BQ = AQ Por otro lado en el A BCT, CA es bisectriz, mediatriz, etc ; luego AB = AT. Los triángulos ABT y BQC resultan ser con gruentes (L.A.L.) de donde : QC = BQ y m 4 QCB = 6o En el triángulo equilátero ABQ trazamos la me diatriz BL de AQ , de donde : LA = LQ y m 4 QLC = 72°. El A QCL resulta ser isósceles, entonces : QC = LC Finalmente : A BCP = A BCL (L.A.L.) * = 24° y m 4 TBA = 6° y BC = CT = BT 176 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R PftOBl€«4S PftOPUeSTOS 1.- En un triángulo rectángulo ABC, recto en B, la mediatriz de AC intersecta a BC en "P", de tal manera PB = 12 y m 4- A = 3 . m 4- PCA; calcular AB. A) 18 B )16 C)14 D) 12 E) 10 2.- En la figura, con respecto al triángulo ABC BD es bisectriz y BM es mediana. Calcular a. A) 45° B)60° Q30° D)53° E)75° 3.- En un triángulo ABC, obtuso en A, las mediatrices de AB y AC se intersectan en "T", de manera que el ángulo exterior en A es el triple de la medida del ángulo TBC; hallarm 4 TBC. A ) 37° D) 15° B)30° E)45°/2 C) 3772 4.- Hallara , si los triángulos ABC y BMN son equiláteros. B A) 30° B)37° Q45° D)53 E)60° 5.- En un triángulo escaleno ABC, se traza la mediana CM : en el triángulo BMC se traza la mediana BN, de manera que BN = 18 obtuso. Sobre AC se ubica un punto "P" de modo que MP // B N ; calcular MP. A ) 18 B) 16 C) 14 D) 12 E)6 6.- En la figura BP = AC. Hallar a- , si AM = MB y PN = NC BA) 60° B)45° C)53° D)75° E) 67° 30' 7.- Los lados de un triángulo miden 13:14 y 15 unidades, se trazan dos bisectrices exteriores de ángulos diferentes y desde el tercer vértice se trazan perpendiculares a esta bisectrices. Calcular la longitud del segmento que une los pies de las perpendiculares. A ) 15 B) 16 C) 18 D)21 E)24 8.- En la figura se sabe que: AP = PB , AN = NC y BC = óV2. Hallar M N . Luis Ubaldo C. 9.- En un triángulo rectángulo ABC, recto en B, se traza la ceviana interior BM de tal mane ra que BM = 36y w 4I MBA = 30°; hallar AC, si m 4- A = 50° A ) 36 B)54 C)64 D)72 E)90 10.- Calcular a , si AB = 2. HM B 11.- En un triángulo ABC, se traza la mediana BM , de tal manera que/n 4 MBA = 2. m 4 MBC ; hallar m 4- MBC , si BC = 2 . BM A ) 18° B)24° C) 3(f D)36° E)45° 12.- En la bisectriz exterior del ángulo A de un triángulo rectángulo ABC, recto en B, se ubica el punto "P" de manera que dista en 6 unidades de AC y en 8 unidades de BC. Hallar PB. Triángulos 11 177 A ) 7 B)8 C)9 D) 10 E)5 13.- Calcular x° . en la figura. 14.- En el interior del un triángulo ABC, se ubica el punto ”P" de tal manera que: PC = BC y m 4 PAB —m 4 PAC =17°. Hallarw 4 PCB, si m 41B=107°. A ) 13° B) 17° C)20° D)21° E)26° 15.- Calcular 16.- En un triángulo ABC, se traza la ceviana interior BM ; de tal manera que AM = BC y m 4 C = 2. m 4 MBC. Hallar m 4 MBC, si m 4 A = 2 .m 4 C A ) 10° B) 12° C)15° D) 16° E)20> 17.- En la figura: AF = BC. HallarG. B 178 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. A) 15° B) 18° C)22°30' D)20° E)30° 18.- En un triángulo rectángulo ABC, recto en B, se traza la ceviana interior B P , de tal mane- BP AP PC : - T = - r = — Calcular m 4 BPC. A ) 30° B)37° C)45° D)53° E)60" 19.- En la figura: a, (3 y 0 forman una progre sión aritmética. Calcular "P" A ) 10° B)20p C)15° D) 3 (f E)22°301 20.- En un triángulo ABC, se traza la ceviana interior C M . de modo que CM = AB: además se conoce m 4- A = 30° y m 4- B = 100°. Calcu lar m 4 MCB. A)3(P B)40° 050* D)25° E)35° 21.- En el interior de un triángulo equilátero ABC, se ubica el punto "P", de tal manera que: PA PB PC „ —y = - y - - y . Hallar m 4 PBC A) 90° B)97° C)120° D) 135° E) 150° 22.- En un triángulo ABC, se traza la ceviana in terior B M , de tal manera que: AM = BM + BC y m 4 MBC = 120°; calcularm 4 ABM, si m 4 C = 20°. A ) 10° B)20° C)15° D) 25° E)30° 23.- Calcular x. A) 10° B) 12° Q 15° D) 16° E)18° 24.- En el interior de un triángulo rectángulo isósceles ABC, recto en B, se ubica el punto "P”. de tal manera que: PC PB PA 1 2 ~ 3 Hallar m 4 BPC A ) 90° B) 105° C)115° D )135° E )150° 25.- Del gráfico mostrado: calculara si A P= BC. Luis Ubalúo C. Triángulos I I 179 26.- En un triángulo ABC, se traza la ceviana BF, de modo que AB = FC y las medidas de los ángulos ABF ; FBC y ACB son directa mente proporcionales a : 3, 7 y 4 respectiva mente. Hallar la razón de proporcionalidad. A ) 8o B)9° C) 15° D) 10° E)12° 27.- En un triángulo ABC se traza las alturas AM , CF y BG determinándose eljirtocentro H. Por H se traza una paralela a FM la cual intersecta en P, L, R y Q a AB, FG , MG y BC respectivamente. Si FL = 4 y MR = 7. Hallar PQ. A ) 11 B) 15 C)19 D)22 E)27 28.- Interiormentea un triángulo acutángulo escaleno ABC se ubica el punto P. Si: AB = 38 ; BC = 30 y AC = 23 La suma PA + PB + PC máxima es: A ) 60 B)90 C) 105 D) 120 E)150 29.- En la figura: AC - HC = 12 V3. Calcular BP. B A) 4 B) 6 C) 3 S D) 6 V3 E) 9 30.- En un triángulo ABC, se traza la mediana BM , luego AH I B M . Si : BC = 2 AH , calcular m 4 MBC. A ) 5CP B) 20° C) 15° D)40° E)3tf> 31.- Sobre el lado BC de un triángulo ABC se ubica el punto R de tal manera que : AB = CR = 10. Hallar la longitud del segmento que une los puntos medios de AR y BC. Si m < B = 60° A ) 2,5 B)4 C)5 D)3 E)6 32.- HallarO; si I es incentro del A ABC. Además BI = AC. B 33.- Sobre la bisectriz del ángulo interior C de un triángulo isósceles ABC (AB = BC) se ubi ca exteriormente el punto T, de tal manera que: m 4 CTA = wz 41TAB = 3(F. Calcular lam 4 TBA A) 8o B) 10° C) 12° D) 15° E)20° 180 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 34.- Calcular*, si AM = MC D)50° E)60° 35.- Dado el triángulo rectángulo ABC, recto en B. La mediatriz de AC se intersecta en P con la bisectriz del ángulo exterior B; luego se traza AF // BP (Fe BC); si FC =a. CalcularBP. A )| B ) a j l C )|V2 D )| V 3 E )a 36.- Del gráfico; calcular*. S i: AB = BC A) 10° B) 12° Q15° D)20° E)25° 37.- Dado el triángulo rectángulo ABC recto en B. Sobre AC se ubica el punto P de modo que: AB = PC la mediatrices de AP y BC se intersectan en Q. Hallar la m 4- BQT, si m 4 ACB = 20° y T es el punto medio de 38.- Dado el triángulo rectángulo ABC recto en B, se traza la bisectriz interior BD intersecta en P a la prolongación de CA y en Q a la mediatriz de BC. Calcular la m 4 PBQ. A ) 105° B) 115° C) 125° D) 120° E) 135° 39.- En la figura mostrada se sabe que: AM = MC y PM = BC Calcular lam 4 BPM D) 15° E)22°30' 40.- Calcular* del gráfico. A ) 1° 30' B)9° C) 12° D) 18° 30' E)26°30' A ) 10° B)5° C)15° D)20° E)7,5° ■*'‘5*.1* * * * <s>'°>_'*4 ‘* ¿!'i ~/%- * *s*tA &■' » •■ ' "0 *\ ’jh ^ y^/ ,**7SST CRP 6 í^ > * * '* * f*Vi£ , m * fcA DEFINICION.- Es aquella figura geométrica determinada por una línea quebrada y cerrada. a) Vértices : A, B E b) Lados : AB , BC,..., AE c) Angulos Interiores : 4 - A, 4- B ,... , 4 E d) Angulos Exteriores : 4 LAB, 4 TBC,..., 4 KEA e) Diagonal: BE 0 Diagonal Media : MN g) Perímetro : 2p = AB + BC + ... + AE 6.2 CLASIFICACIÓN 6.2.1 DE ACUERDO A SU CONVEXIDAD a) Polígono Convexo.- Si toda recta que contiene a uno de sus lados lo ubica en un mismo semiplano. Ejm: Hexágono convexo. b) Polígono no Convexo.- Si por lo menos existe una recta que conte niendo a uno de sus lados lo ubica en uno y otro semiplano. Ejm : Pentágono no convexo. Fig. 6.2 182 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 6.2.2 Atendiendo a la Regularidad de sus elementos. a) Polígono Equiángulo.- Aquel que tiene sus ángulos congruentes. b) Polígono Equilátero.- Aquel que tiene sus lados congruentes. c) Polígono Regular.- Aquel que es equiángulo y equilátero a la vez. Ftg. 6.3 6.5 DE ACUERDO AL NÚMERO DE SUS LADOS 3 lados —> Triángulo 4 lados —> Cuadrilátero 5 lados —» Pentágono 6 lados —> Exágono 7 lados —> Heptágono 8 lados —> Octógono 9 lados —> Nonágono 10 lados —> Decágono 1 1 lados —> Undecágono 12 lados —> Dodecágono 15 lados —> Pentadecágono 20 lados —> Icoságono 6.4 PROPIEDADES GENERALES DE U N POLÍGONO CONVEXO DE "n" LADOS 6.4a) En todo polígono, el número de lados es igual al número de vértices ,e , igual al número de ángulos interiores. N° lados = N° vértices = N° 4 interiores = n ... (6.1) 6.4b) En todo polígono, el número de ángulos exteriores es el doble del número de lados. N° 4 exteriores = 2n ... (6.2) 6.4c) En todo polígono, el número de diagonales trazadas desde un vértice, está dado por la siguiente relación: N° d,v = n - 3 ... (6.3) 6.4d) En todo polígono, el número de diagonales medias trazadas desde un lado, está dado por la siguiente relación.: N° d . m = n -1 ... (6.4) 6.4e) En todo polígono, el número de triángulos determinados al trazar las diagonales desde un vértice, está dado por la siguiente relación: (6.5)... N° As = n - 2 ; N° As : Número de triángulos 6.40 En todo polígono, el número de cuadriláteros determinados al trazar las diagonales me dias desde un lado, está dado por la siguiente relación: (6.6)... N° □ s = n - 2 ; N° Ds Número de cuadriláteros 6.4g) En todo polígono, la suma de las medidas de los ángulos interiores, está dada por la siguiente relación: S 4 1 = 180(n - 2) ... (6.7) 6.4h) En todo polígono, la suma de las medidas de los ángulos exteriores es 360°: S 4 e = 360° ... (6.8) 6.41) En todo polígono, el número total de diagonales, está dado por la siguiente relación : N °D = n(/12~3) ... (6.9) 6.4j) En todo polígono, el número total de diagonales medias, está dado por la siguiente relación: N° D.M. = /l(n2— - ... (6.10) 6.4k) En todo polígono, el número de diagonales trazadas a partir de "m" vértices consecutivos, está dado por la siguiente relación: . (m + l)(m + 2) N °d = m n -~ ^ ------ ...(6.11) 6.41) En todo polígono, el número de diagonales medias trazadas a partir de "m" lados consecu tivos, está dado por la siguiente relación: Luis tibaldo C Polígonos 183 184 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. €J6RCIC10S 0 6 APLICACIÓN PAftTej 1.- Calcular la suma de los ángulos interiores de un polígono de 8 lados. Resolución.- Aplicando la propiedad "6.4 g " , tendremos: S^lint. = 180 (n - 2) ; donde n = 8 Reemplazando: S^lint. = 180 (8 - 2) Luego : S4lint. = 180 (6) S^llnt. = 1080 2.- Calcular el número total de diagonales de un polígono de 12 lados. Resolución.- De acuerdo con la propiedad "6.4 f , tendremos: N.D. n n̂o ^ ; donde n = 12 Reemplazando: Luego: N.D. = N.D. = 12(12-3) 2 12(9) N° D. = 54 3.- En un endecágono, hallar el número total de diagonales medias. Resoluclón.- E1 nombre de Endecágono es sinónimo de undecágono y es el polígono que tiene 11 lados , luego, de acuerdo con el item 6.3 , podemos establecer que : N°D.M. = n n̂n ^ ; donde n = 11 Reemplazando: N°D.M. = 2 11(10) N° D.M. = 55 4.- En un hexágono, calcular el número de diagonales trazadas desde un sólo vértice. Resoluclón.- Si aplicamos la propiedad ”6.4c", tendremos: Luis Ubaldo C. Polígonos 185 N°D.M. = n - 3 ; donde n = 6 Reemplazando: N°D.M. = 6-3 N° D.M. = 3 5.- Dado un dodecágono, se pide calcular el número de diagonales trazadas a partir de cuatro vértices consecutivos. Resolución.- De acuerdo con la propiedad ”6.4 k ", se logra establecer que : ~ (m+1) (m + 2) Tenemos que : N°d = mn - -------- -̂------- Donde : n = 12 ; m = 4 Reemplazando: N°d = (4) (12) - — + ̂ ̂ + ̂ Entonces: N°d = 48-15 N° d = 33 6.- En un heptágono, calcular el número de triángulos determinados al trazar las diagonales desde un vértice. Resoluclón.- Según la propiedad "6.4e", se puede establecer que : N° As = n - 2 Donde: n = 7 (heptágono) Reemplazando: N° As = 7 - 2 N°AS = 5 186 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 6.5 PROPIEDADES EN UN*POIÍGONO REGULAR DE "n " LADOS. 6.5a) La medida del ángulo interior, está dado por la siguiente relación: i = 180(/i-2) ...(6.13) 6.5b) La medida del ángulo exterior, está dado por la siguiente relación: e = 360n ... (6.14) Fig. 6.4 6.5c) La medida del ángulo central, está dado por la siguiente relación: ...(6.15) 6.5d) La medida de la suma de ángulos centrales es 360°. S4Icentrales = 360° ... (6.16) 6.5e) Las propiedades a y b s e cumplen también para un polígono equiángulo. 6.6 PROPIEDADES ESPECIALES 6.6a) El máximo número de ángulos interiores agudos de un polígono convexo es : 3 6.6b) El mínimo número de ángulos interiores obtusos de un polígono convexo es : n - 3 6.6c) El número de ángulos rectos a que equivale la suma de las medidas de sus ángulos inte riores es : 2 (n - 2) 6.6d) Si el número de lados de un polígonodisminuye en "m" (m < n ) , su número de diagona les disminuye en "d" cumpliéndose : (/i-2) + (n -3 ) + (/i-4)+...+[/i-(m + l)] = d ...(6.17) "m" sumandos 6.6e) Si el número de lados de un polígono aumenta en "m” su número de diagonales aumenta en "d", cumpliéndose: (n - l ) + (n) + (n + l ) +...+ [n + (m -2 )] = d ... (6.18) "m" sumandos 6.60 Si las medidas de los ángulos interiores de un polígono convexo están en progresión aritmética de razón V y el menor ángulo interior es "a", entonces : 180 (n - 2) = a n + m{ n - 1) (6.19) LulsUbaldoC. Polígonos 187 6.6g) Si las medidas de los ángulos externos de un polígono convexo forman una progresión aritmética de razón "r" y el menor ángulo exterior mide "a ", entonces : 360 = an + rn(R7V> _ (6-2o ) 6.6h) Para dos polígonos regulares óent yrt2 lados cuya diferencia de las medidas de susángulos internos, externos o centrales es "a", se cumple : n, - n. É6 = ± 7 ± ín' >n*> 6J6RCICI0S D€ APLICACIÓN (2* PARTC) 7.- Calcular el número de lados que tiene un polígono regular si se sabe que de la medida de uno de sus ángulos interiores es 144g. Resolución.- Según la propiedad 6.5a, tendremos que : 4 lint. = ^ — Reemplazando: 144 = n 180(n-2) n Luego : 144 n = 180(n - 2) .Al efectuar operaciones , se tendrá que : 4 n = 5n -10 n = 10 8.- Si la medida del ángulo exteríorde un polígono regular es 249, ¿ De qué polígono se trata ? Resolución.- 360Según la propiedad vista en el item 6.5b , tenemos que : <$lext. = 360Reemplazando datos: 24 = n = 15 188 Problemas de Geometría v cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 9 .-En un polígono regular la medida de su ángulo central es 24B. Determinar el número de lados de dicho polígono. Resolución.- 360De acuerdo con la propiedad 6.5c, tenemos que : 4Icentral = Reemplazando el dato: 24° = Luego, al despejar tendremos: n = 15 10.- Calcular el mínimo número de ángulos interiores obtusos que puede haber en un polígono convexo de veinte lados. Resolución.- Sea : Min N°4lobt.: Mínimo número de ángulos obtusos, entonces de acuerdo con la propie dad especial vista en el item 6.6a , tendremos que : Min N°4lobl. = n - 3 ; donde : n = 20. Reemplazando: Min N°4lobt. = 20-3 Min N°4lobt. = 17 11.-¿Cuál es el número de lados de un polígono, si se sabe que la suma de las medí: de los ángulos interiores equivale a 12 ángulos rectos ? Resolución.- Según la propiedad especial 6.6c , tenemos que : N°4 lrect. = 2 (n - 2) Donde al sustituir datos tendremos : 12 = 2 (n - 2) n = 8 12.-Del ejercicio anterior ¿Cuál es el número de ángulos llanos a que equivale la suma de las medidas de sus ángulos interiores?. Resoluclón.- La suma de los ángulos interiores es : S^lint. = 180 (n -2 ) Como un ángulo llano equivale a 180°, entonces la parte señalada con paréntesis representa el el número de ángulos llanos.Pero del resultado anterior se sabe que n = 8 , luego : S/£int. = 8-2 => S4lint. = 6 Luis Ubaldo C. Polígonos 189 M l5 C e i # N € A 1.- En un octógono, ¿En cuánto excede el número de diagonales al número de vértices ? Resolución.- El número de diagonales, lo hallamos utilizando la propiedad 6.4i: N° D = ^ oro _ o 1) El octógono tiene 8 lados, luego el número de sus diagonales es : — — = 20 Entonces al operar nos queda: N° D = 20 Según condición del problema : N° diagonales = N° vértices + x ; Donde x es el exceso, luego: 20 = 8 + x x = 12 2.- En cierto polígono el número de diagonales medias y el número de diagonales se encuentran en la relación de 7 a 5. ¿De qué polígono se trata? Resolución.- Si el polígono tiene "n" lados, entonces el número de sus diagonales medias y el de sus diagonales respectivamente viene dado por las siguientes relaciones : N° DM = n (n-l)/2 a N °D = n^ ~ 3) n { n - 1 ) / 2 7 Según condición del problema se tiene que : n (n-3 )/2 = 5^ Simplificando y efectuando operaciones se tendrá que : 5n - 5 = 7 n - 21 => n = 8 En consecuencia, el polígono es un : octógono 3 .-¿Cuál es el polígono convexo en el que el número de diagonales es mayor en 133 al número de sus lados? Resoluclón.- Sea "n" el número de sus lados, entonces por dato se tendrá que : N° D = 133 + n Sustituyendo el primer miembro por la relación 6.4i: 7 7 ^ = 133 + n 190 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Factorizando: n2-5 n - 266 = 0 (n - 19) (n + 14) = 0 n = 19 4.- La suma de las medidas de los ángulos internos, centrales y externos de un polígono regular es igual a 2520g; hallar la medida de su ángulo central. Resoludón.- Sea "n" el número de lados del polígono regular convexo que buscamos , luego según la condición del problema tendremos que : Zm ^C i + 1.m 4 - c + T m 4- e = 2520° Efectuando , se obtiene : De donde: En consecuencia su ángulo central "c" medirá: 180° (n - 2) + 360° + 360° =2520° 180 (n - 2) = 1800 r ? = 12 360 c ~ 12 c = 30° 5 - En un polígono equiángulo, desde 5 vértices consecutivos se han trazado 54 diagonales, hallar el valor del ángulo exterior. Resolución.- Calcularemos el número de lados "n" del polígono , para lo cual se utilizará la relación 6.4k: N °d = m n - (m + 1)2(m +2) ; donde : m = í => 54 = [5n - 21 ] => n = 15 Luego el ángulo interior medirá : 0 = 180 (15 - 2)/15 => 6 = 156 Pero: e +0 =1 80 ° => e = 180-156 e = 24° 6.- El número de vértices y el número de diagonales totales de un polígono regular son iguales, cuál será la medida de su ángulo central. Resolución.- Sea "n" el número de lados del polígono regular. Luego, según las condiciones del problema Luis Ubaldo C. Polígonos 191 tendremos : N° vé rtices = N° diagonales totales Reemplazando: n = n {n - 3) ¡2 Donde: n = 5 360Luego por la relación 6.5c, su ángulo central medirá: 4-£ = Reemplazando datos: 4-C = 360/5 => c = 72° 7.- En un polígono el número de diagonales medias es 15. ¿Cuántas diagonales se podrán trazar desde 3 vértices consecutivos en dicho polígono? Resolución.- En un polígono de "n" lados la expresión, que nos lleva a calcular su número de diagonales medias e s : N° DM = Según las condiciones del problema: ^ = 15 De donde al efectuar operaciones : n2 - n - 30 = 0 n v ^ - 6xn N - 5 (n - 6) (n + 5) = 0 => n = 6 Luego de la propiedad 6.4k : N° d = mn - . m = 3 Reemplazando datos: N° d = (3) (6) - — N °d = 8 8.- La diferencia entre el número de diagonales y el número de ángulos llanos a que equi vale la suma de las medidas de los ángulos internos de un polígono es 119. Calcular el número de triángulos determinados al trazar las diagonales desde un vértice. Resolución.- Sea "n" el número de lados del polígono. Luego según las condiciones del problema, se tendrá: —X X - (n -2 ) = 119 Efectuando: n2 - 3n - 2n + 4 = 238 192 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Donde : n2 - 5n - 234 = 0 18 *+ 13 (n -1 8 )(n + 13) = 0 => n = 18 Luego el número N de triángulos determinados al trazar las diagonales desde un vértice es (n - 2) Reemplazando: N = n -2 = 1 8 -2 N = 16 9.- Calcular el número de diagonales de un polígono regular sabiendo que el cuadrado de la medida de su ángulo central equivale a 9 veces la medida de su ángulo interior. Resolución.- Sea "n" su número de lados del polígono regular. Luego según las condiciones del problema: \2 n 180(n-2) w - n Al efectuar operaciones , se tendrá : 2 . 9 . 40 = 9 n (n - 2) Simplificando: 80 = n2 - 2n Por aspa simple : rí¿ -2n - 80 = 0 -10 *+8 Luego : (n -10) (n + 8) = 0 Entonces: n = 10(s¡) v n = -8 (no) Luego : N° D = 10(1° ~ 3) N° D = 35 10.- Si el número de lados de un polígono convexo se duplica, el número de sus diagonales aumenta en 234. ¿Cuántos lados tiene ? Resolución.- Sea "rí el número de lados del polígono convexo. , .. . , . . , . n { n - 3 ) 2n(2n -3 ) Luego por condiciones del problema :------ -̂---- + 234 = ------ -̂---- Resolviendo : n2-3n + 468 = 4n2 - 6n Ahora : 0 = 3n2 - 3 n - 468 Luis Ubaldo C. Polígonos 193Factorizando , se tendrá que: 13 12 (n -13) (n + 12) = 0 156 = 0 Luego: Entonces: n = -12 v n = 13 n = 13 11.- En un polígono equiángulo se conoce que la suma entre el número de diagonales trazadas desde un vértice, el número de triángulos que se forman y el número de diagonales medias que se determinan al trazarlas desde un lado es Igual a 48. ¿Cuán to mide un ángulo exterior de este polígono? Resolución.- Por propiedad se sabe que : - N° de diagonales trazadas desde un vértice = n - 3 - N° de triángulos determinados al trazar las diagonales desde un vértice = n - 2 - Números de diagonales medias trazadas desde el punto medio de un lado = n -1 Luego según el problema: (n - 3) + (n - 2) + (n -1 ) = 48 Resolviendo : n = 18 360Luego la medida del ángulo exterior será: m ̂ exterior = -t j- 12.- Si a la medida del ángulo exterior de un polígono regular se le disminuye 60s, e l resul tado es numéricamente igual al número de diagonales aumentado en 7. Calcular el « número de sus lados. Resoludón.- Según el enunciado del problema se tiene que : m 4- exterior = 20° ^ - 6 0 ° = ^ ^ - ^ + 7 => 720 - n2 (n - 3) = 134n De la expresión anterior: n3 - 3n2 + 134 n - 720 = 0 Resolviendo: (n2 + 2n + 144) (n - 5) = 0 n = 5 194 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 13.-¿Cuántos lados tiene aquel polígono regular tal que la medida de su ángulo interior es (m +11) veces la medida de su ángulo central? Por otro lado se sabe que el número de sus diagonales es 110 m (m e Z). Resolución.- Sea "n” el número de lados del polígono. , _ 180(n-2) 360 n - 24Luego : = (m + 11) — => m - — ^— - 0 ) Por otro lado: /7Cn̂ _?) = H0m => m = ^^20^ ^ n. frw n 24 n(n 3} De (1) y (2) : ~ 2 ~ = ^ 2 0 ~ De esta expresión se llega a la ecuación cuadrática: n2 - 113n + 2 640 = 0 Resolviendo se logra encontrar dos valores para n : n = 80 a n = 33 33-24Si: n = 33 m = — -— - 4,5 (en este caso m íZ ) Rfl — 94 Si: n = 80 => m = — ^— = 28 (si es posible ya que m e i ) n = 80 14.- Si a la medida del ángulo interior de un polígono regular se le disminuye en 9B, el número de sus lados se reduce en 2. ¿Cuántas diagonales quedan? Resolución.- „ 0 n l~ n2De acuerdo a la propiedad 6.6h, tendremos: ^77: = ~z " joU " l ■ n2 Donde los datos son: 0 = 9° a n2 = n,- 2 9 2 Reemplazando datos se tendrá: =--- 7— 77---ítt360 (rJ] )(n 1 -2 ) De donde: ( n , ) ( n , - 2 ) = 80 Resolviendo : * n f = 10 a n2 = 8 Luego el número de diagonales que quedan se obtendrá a partir de n, = 8 , en la relación 6.4i: Luis Ubaldo C Polígonos 195 15.- La diferencia entre el número de diagonales y el número de ángulos llanos a que equivale la suma de las medidas de los ángulos internos de un polígono es 119. Calcular el número de triángulos determinados al trazar las diagonales desde un vértice. Resolución.- Sea "n"el número de lados del polígono dado ; luego : 16.- Las medidas de los ángulos interiores de un pentágono convexo están en progresión aritmética. Calcular el mayor valor entero de la razón. Resolución.- Sean r la razón de la progresión y a - 2r la medida del menor ángulo interior del pentágono; luego el mayor ángulo será : a + 2r N° D = - - - - -- - A N° de ángulos llanos = (n - 2) Según condición del problema: Efectuando operaciones: Por aspa simple: n2 - 3n - 2n + 4 = 238 n2 - 5n - 234 = 0 Resolviendo .tendremos : Nos piden N° de triángulos desde un solo vértice : x = n - 2 n = 18 x =18-2 x = 16 De acuerdo con la figura : (a - 2r)+ (a -r )+ (a )+ (a + r )+ (a + 2r) = 180(5 - 2) Simplificando: 5a = 540 De donde : a = 108° ... (1) Además: a + 2r < 180° ... (2) Sustituyendo (1) en (2) : 108 +2r < 180 Ahora: 2r < 72 Finalmente : r < 36° =» r = 35 ; 34 ; 33 ;... Eli máximo valor entero de r será 35° 196 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 17.- En un polígono equilátero se conoce que desde 3 vértices consecutivos se pueden trazar 50 diagonales. Calcular su perímetro, si uno de sus lados mide 5. Resolución.- Se logrará determinar el número n de lados del polígono , emplearemos la propiedad 6.4k: (m + l)(m + 2) N° d = m n ---^ -------- Donde los datos son: m = 3 a N° d = 50 rA o (3 + 1X3 +2) Reemplazando se tiene : 50 = 3n ---------- -̂--------- => n = 20 Luego su perímetro (2p), será : 2p = 20 (5) 2p = 100 18.- ¿En que polígono convexo se cumple que el cuadrado del número de sus vértices es igual a la suma de su número de diagonales, número de diagonales medias y seis veces el máximo número de ángulos interiores agudos que puede tener? Resolución.- * Sea "n" el número de vértices, luego el polígono tendrá "n" lados . Ahora por condición del problema se tendrá que : [Número de vértices]2 = N°D + N°D.M + 6[máximo N°de ángulos interiores] , ^ 2 n { n - 3) . n (n - l ) (n j = ----^— ' + 2— ™ Luego : 2nz = n2 - 3n + n2 - n + 36 Simplificando: 4/7 = 36 => n = 9 Es el Nonágono 19- La suma de las medidas de los ángulos internos de cierto polígono regular excede a la suma de las medidas de los ángulos externos en 900g. ¿Cuánto sumarán las medidas de sus ángulos interiores? Resolución.- Sea "n" el número de lados del polígono regular dado. Lurgo por condición del problema : 'Lm 4- i = I m <¡Ce + 900° 180°(n-2)= 360° + 900° Simplificando se obtiene: n - 2 = 2 + 5 Ahora : n — 9 Luis Ubaldo C Polígonos 197 Luego la suma pedida será: I m 4 - i = 180° (9 -2 ) Z m 4 _ i= 1260° 20.-¿Cuál es el polígono convexo en el que el número de diagonales es mayor en 133 a su número de vértices? Resolución.- Sea "n" el número de lados del polígono convexo. Entonces por condición del problema: 77̂ ^ = # de vértices + 133 Pero: # de vértices = # de lados = n Entonces : ~"^2 ^ =n + 133 Operando : n2 - 5n - 266 = 0 Factorizando: n = 19 El polígono es de 19 lados 21.- ¿ En qué polígono regular se cumple que al aumentar 309 a ¡a medida de su ángulo externo, se obtiene otro polígono regular en el cual su ángulo externo es a su ángulo interior como 2 e s a 7 ? Resolución.- Sean "n" y "m” los números que expresan la cantidad de lados de cada polígono regular buscado . Luego si consideramos al polígono original a aquel cuyo número de lados es "n" , según los datos dados, elaboraremos los gráficos adjuntos, los que según las codiciones del problema, deberán verificar la siguiente relación: e + 30° a-30° De donde al efectuar las operacionescorrespondientes , tendremos : 2a- 7e = 270° ... ( 1) Pero observando el primer esquema, se puede establecer que: a + e = 180° ...(2) A continuación resolveremos (1) y (2), obteniéndose : e = 10° a a =170° X Luego : e = ^ n = 360 10 n =36 198 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 22.- Calcular la medida del ángulo interior de un polígono regular sabiendo que excede en 20g a la de otro que tiene tres lados menos. Resolución.- Sean n̂ y n2 los números de lados de los polígonos y a la diferencia de las medidas de sus ángulos interiores (pudiendo ser también las exteriores o centrales). ÍX 1̂ — 2̂ Luego según la propiedad 6.6h, se cumple : ^60 = n, n2 (* ) De los datos del problema, se sabe que : a = 20° a n2 = n ¡ - 3 Luego , al reemplazar en (* ) , se tiene : 20 _ 3 360 r7|(r7]-3) Entonces , al despejar y resolver, se obtiene : n¡ = 9 Ahora, por la relación 6.5a, el ángulo interior será: i = ^0 (9 2) i = 140° 23.- Los S/2 de la medida del ángulo interior de un polígono regular es igual al cuadrado de la medida de un ángulo exterior. Hallar el número de sus lados. Resolución.- Sea "n" el número de lados de este polígono , luego según condición del problema se debe establecer que: medida interior = [medida 4- exterior ]2 ....(*) Si ahora reemplazamos cada expresión de (* ) por las relaciones 6.5a y 6.5b, tendremos : 5 j~180(r?-2)j = ^360j 2 De donde: 450(r?-2) _ 360 360 n ~ n n Simplificando: 5 (n - 2) = ^*360 Ordenando se establece que: n (n - 2) = 288 = 18 (18 - 2) Finalmente por comparación: n = 18 Luis Ubaldo C. Polígonos 199 24.- La cantidad de diagonales de dos polígonos regulares se diferencian en 36 y las medidas de sus ángulos centrales están en la relación de 4 a 5. Calcular la diferencia de las medidas de sus ángulos interiores. Resolución.- Seann yn los números de lados de dichos polígonos, tal que n x > n , luego por condición del problema se tendrá: ni(ni~ 3) n { n - 3) 0„ 2 2 ■■■ Pues bien, si ahora deseamos establecer la relación que guardan entre si los números n y n v emplearemos la segunda condición : 360 1 - n, = £ n ... (2)360 5 1 4 n Sustituyendo (2) en (1) : 4 n( ^ n 3) n(r?-3) = 3g Efectuando : 3n2 -4n - 384 = 0 De donde al resolver: n = 12 a n x = 15 »u . . - 180(15-2) 180(12-2)Ahora la diferencia pedida sera:------ -----^ ^ ----- = ® 25.- Las medidas de los ángulos internos de un polígono convexo están en progresión aritmética de razón 6S. Si el menor ángulo mide 1059; hallar el número de diagonales del polígono. Resolución.- Sea "n" el número de lados del polígono, luego por la propiedad 6.6f, tendremos : rn(r7-l) Donde: Reemplazando: Ahora: Simplificando: También: Factorizando: 180 (n - 2) = an + a = 105 a r = 6 180 (n - 2) = 105n + 6 n (n -l) 180n-360= 105 n + 3n2-3n 3n2 - 78 n + 360 = 0 n2 -26 n + 120 = 0 n = 6 y n = 20 Donde el primer valor es el que corresponde a "n" ya que el segundo no satisface las condiciones del problema. 200 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R Ahora , el número de diagonales será : N°D = ^ => N°D = ^ N°D = 9 26.-¿Cuántos lados tiene el polígono regular cuyo ángulo Interno es (k + 15) veces el án gulo exterior, y además se sabe que el número de diagonales es 135k. Resolución. - Sea "n" el número de lados del polígono, luego por condición del problema se sabe que el número de diagonales está dado así: n { n - 3) = 135¿ ( ] ) OCA Pero el ángulo exterior está dado por: e .... (2) Del gráfico: e + e (fc + 15) = 180° Factorizando: e {k + 16)= 180° .... (3) Reemplazando (2) en (3) : . {k + 16) = 180° Donde: 2(/? + 1 6 )= n -— (4) 2(fc+16)Í2(*+16)-3] Reemplazando (4) en (1) : = 135 k Simplificando y acomodando : k2 - 37k + 232 = 0 k \ j>f - 29 k / ^ - 8 (k - 29) ( * - 8) = 0 => k = 29 a k = 8 Reemplazando estos valores en (4) : a) Con k = 8 , se tiene : n = 2 (29 +16 ) =* n = 90 b) Con k = 29, se tiene : n = 2 (8 + 16) => n = 48 27.- En un exágono equiángulo ABCDEF, se sabe que : AB = 2, BC = 3, CD = 4, DE = 5 . Hallar AF. Resolucion.- Según los datos, elaboramos el gráfico correspondiente : Luis Ubaldo C. Polígonos 201 . 180(6-2) 1 6 Entonces: i = 120° Formamos el triángulo equilátero PQR, donde : PQ = q r = pr Ahora: F*Q = QR i i x + 2 + 3 = 3 + 4 + 5 x = 7 Calculamos su ángulo interior: (n = 6) | /60° \ g B X60°60f ' c 28.- En la figura los polígonos CARMEN y CPATQS son hexágonos regulares ; calcular la medida del ángulo TBE. Efisoludón.- Cada ángulo interior de un hexágono regular mide: 180(6-2) = 120° En el Triángulo isósceles CPA: m 4 CAP = m 4 PCA = 30° ; De donde : m -¡CCAT = 90° En el hexágono CARMEN : m 4 ERM = 30° => m 4 ARB = 90° Además : m 4 BAR = 120 - 90° = 30° En el punto B : x = 180-60 =» jc = 120° 202 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 29.- Calcularla medida del ángulo interior de un polígono regular, en el cual la suma entre el número de lados, el número de diagonales y el número de diagonales medias es igual a los números de ángulos rectos a que equivale la suma de las medidas de sus ángulos internos, externos y centrales. Resolución.- n(/7-3) Por la relación 6.4i, se sabe que : N° D = Y por la relación 6.4j: N° D M = 2 n { n - 1) Además la suma de los ángulos internos, externos y centrales = 180 (n - 2) + 720 y su equiva lencia en ángulos rectos será: 180(n-2) + 720 00 — 2 (/7 - 2) + 8 — 2/7 + 4 Luego, según condición del problema, se establece que : _ n { n -3) n (n - l ) n + ----2---- + ----2-----= n Simplificando: n2 - 3n - 4 = 0 . . 4 Resolviendo , encontramos que : n = 4 Finalmente nos piden la medida del ángulo interior, el cual viene dado por la relación 6.5a . 180(/7-2) 180(4-2) ' “ n ~ 4 i = 90° 30.- A partir del gráfico mostrado, se pide calcu lar el número de diagonales del polígono equiángulo ABCDEF___ .O--. Luis Ubaldo C. Polígonos 203 Resolución.- Rara el polígono equiángulo sus ángulos exterio res son congruentes. Sea "a” la medida de estos ángulos, luego: 360a = — ...(1) En el A BTC; por < exterior : 80 = 2a => a = 40° ... (2) De (2) en (l):4 0 = — Entonces: n = 9 Entonces : N° de Diagonales = 9 (9 -3 ) N°D = 27 31.- A B C D . . . . es un polígono regular si a la medida del ángulo ACE es 1 5 0 Hallar su número de diagonales. Resoluclón.- => m 4- BAC = m 4- BCA = m 4- DCE = m 4 DEC = a Ya que el polígono es regular: m ^ .B = m 4 lC = 150 + 2a En el A ABC : 4a + 150 = 180 De donde : 2a = 15° 360Como el < exterior del polígono mide : 2a = = 15 De donde: n = 24 204 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 32.- En un polígono regular ABCDEF...... de "n" lados, ¡a m 4- ACE = 135° Calcular su número de diagonales medias. Resolución.- Para calcular su número de diagonales de este polígono, es necesario calcular su número de lados En la figura , ¿c <-s un ángulo central: => 2c + 135“ = 180° Entonces : ci = 45°/2 d c c 360Pero por 6.5c: c = , . , 45° 360Igualando: => n = 16 Su número de diagonales medias será: N° DM = N° DM = 120 33.- Calcular la medida del ángulo interior de un polígono regular sabiendo que excede en 209a la de otro que tiene 3 lados menos. Resolución.- r> i ' r 360° r i .Del gráfico: e = .... (1) e + 20° = .... (2)n - 3 Reemplazando (1) en (2) : + 20 =n n — ¿ 360 360 = 20 Simplificando: Luego por propiedad 6.5a: Reemplazando: n - 3 n 360-3 = 2 0 n (n - 3) n = 9 , = 180(n-2) — n . 180(9-2) 1 ~ 9 l = 140° Primer Polígono e / n Segundo Polígono n-3 '0.-209 , a-20° Luis tiba ldo C. Polígonos 205 34.- En cierto polígono se cumple que el número de diagonales excede en 30 al número de diagonales de otro polígono cuyo número de lados es la mitad del primero. Calcularla suma de las medidas de los ángulos interiores del primer polígono. Resolución.- Del primer po lígono: Primer Polígono N°D = n(n~ 3) f ( f - 3)íeono : N°D = — -Del segundo polígono Según las condiciones del problema , se tiene que : n (n -3 ) f ( H + 30 => n(n - 3) n (n- 6) = 30 8 /72 - 2/7 - 80 = 0 2 2 Por consiguiente : 3n2 - 6n - 240 = 0 => Factorizando y resolviendo : n = 10 Luego la suma de las medidas de los ángulos interiores del 1er polígono. Será: £ m 4- i = 180° {n - 2) Reemplazando: £m 4I / = 180° (10-2) £m 4 1 1 = 1440° Segundo Polígono 35.- En un polígono regular, se desea saber en cuánto aumenta el número de diagonales, cuando el número de lados aumenta en 2, si se sabe que el ángulo interior aumenta en 2: Resolución.- ; „ , Al aumentar el número de lados de un polígono, también aumenta su nú mero de diagonales. Si x representa a este aumento, por condición del ^ problema se deberá cumplir que : { [ jj N°D, + x = N°D2 n (n -3) (n + 2 )(n -l) + x = -2 2 Del mismo modo , los ángulos exteriores sufren un cambio , tal que : (1) e i ' 2° = e2 Efectuando y despejando: 360 J360̂ n ' n + 2 n = 18 ...(*) /■« 18(18-3) (18 + 2)(18-1) Luego reemplazamos (*)en (1) : + x = -------- -------- Resolviendo: x = 35 206 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 36.- En un exágono regular ABCDEF, sobre AB se construye Interiormente el cuadrado ABCH, se ubica el punto medio "M" de HE ; hallar la medida del ángulo AMF. Resolución.- En principio elaboraremos dos gráficos, en el 1 ro el exágono y cuadrado interior y el 2do. en el que ampliaremos el A FHE en el que podamosapreciar las características del ángulo 0 buscado F Se traza HN _h_ FE , luego trazamos NM, entonces el A HNM es equilátero y el A FNM es isósceles. Luego: 37.-Interiormente a un exágono regular ABCDEF se construye el pentágono regular APQRF. Hallarla medida del ángulo BFP. Resolución.- C E 6 + 15° = 60° G = 45° En el exágono: m 4- A = —— = 120° Además : m 4 ABF = m 4 AFB = 30° En el pentágono APQRF : Además : m 4 APF = m 4 AFP = 36° Del gráfico: Reemplazando en (* ) : x = m 4 PFA - m 4 BFA ... (' x — 36° - 30° B A F E Luis Ubaldo C. Polígonos 207 38.- La figura ABCDEF es un exágono equiángulo. Hallar el perímetro del ATKG, si se sabe que : BC = a y EF = b (b > a ). B Resolución-- Ya que el exágono es equiángulo entonces la medida de su ángulo interior estará dado así: 1 8 0 ^ 2 ) = 12()0 O Si BCDG es un paralelogramo, entonces : BC = GD = a Además : m 4 TGK = m 4- GBC = 60° Como FTDE es un paralelogramo, entonces : TD = FE = b Y : m 4 KTD = m 4 TFE = 60° El A TKG es equilátero: TG = GK = KT = b -a 2P(ATKG)= 3(6 - á) 39.- En la figura adjunta : ABCDE es un pentágono regular y FGHIJ es un pentágono equilátero. Calcular A K , si KH = 12; adem ás: GD = GF Resoluclón.- Por ser "0" la medida del ángulo exterior del pentágono regular ABCDE G = 3 6 0 = 72oSe tiene : Además: m 4 ADE = 36° En el pentágono equilátero FGHIJ : m 4 GJF = 36° De donde : AD // KJ , luego en el triángulo AHD : KG es base media. j c = 1 2 208 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 40 .-En la figura dada, el pentágono ABCDEes regular y además PD = A B . Con estos datos se pide calcular el valor de " x", que expresa la medida del ángulo indicado. Resolución.- A partir del gráfico oeiginal, trazamos AD, luego en el triángulo isósceles AED: m 4 EAD = m 4 EDA = 36° Además en el vértice A se tiene : 42 + m 4 PAD + 36 = 108° => m 4 PAD = 30° Construimos el triángulo equilátero AQD, luego : AQ = QC = AD y m 4 QAP = m 4 PAD = 30° A QAP = A PAD (L.A.L) => PQ = PD (AP común a ambos triángulos) AAEDsAQPD (L.L.L.) De donde : m 4 PQD = m 4 PDQ = 36° En consecuencia. m 4 ADP = 60 - 36 = 24° Entonces : x = 36 + 24 = 60° jc = 6 0 ° Luís Ubaldo C. Polígonos 209 PR0816MAS P0PU6ST0S 1.- ¿Cuántos diagonales tiene aquel polígono regular que tiene 165° como medida de su án gulo interior. A ) 125 B) 168 C)225 D)252 E)325 2.- Calcular el número de diagonales totales de aquel polígono en el cual al duplicar su número de lados, la suma de las medidas de sus ángulos internos se cuadruplica. A )0 B)2 C)5 D)9 E)4 3.- ¿Cuál es el polígono en el que se puede trazar 21 diagonales desde 4 vértices conse cutivos? A ) El pentágono D) El icoságono B) El decágono E) El pentadecágono C) El nonágono 4.- Se tiene un heptágono regular ABCDEFG; hallar la medida del ángulo que forma la diago nal EG con la bisectriz del ángulo DAG. A ) W B)H(T C)(WF D)(31ü )“ E )(2|2)" 5.- En la figura, hallar PF, si PD / / EF ; PE / / CD y ABCDEF es un exágono equiángulo AB = 1, BC = 5,CD = 2 yA F = 4. B C A ) 3 B)4 C)3y¡3 D)6 E)1 F E 6.- Si la diferencia entre el número de lados de dos polígonos es 3 y la diferencia entre el nú mero de diagonales es 15; hallar el número de lados del polígono de menor número de lados. A ) 8 B)6 C)5 D) 10 E)4 7.- ¿Cuál es el polígono regular convexo en el que el número de diagonales es igual al núme ro de ángulos rectos a que equivale la suma de las medidas de los ángulos internos dividi do entre 2. A ) El triángulo D) El exágono B) El cuadrado E) N.A. C) El pentágono 8.- Calcular el número de lados de aquel polí gono en el cual su número de lados más su número de diagonales es 28. A ) 5 B)6 C)7 D)8 E)10 9.- Determinar el número de lados de aquel polígono en el cual al aumentar un lado, su número de diagonales aumenta en 6. A ) 6 B)7 C)8 D) 12 E)14 10.- Las medidas de un ángulo interior y un ángulo exterior de un polígono regular, son entre si como 11 es a 2; hallar el número de diagonales medias. A ) 65 B)68 C)72 D)78 E)84 11.- Calcular el número de lados de aquel polí gono en el cual al disminuir dos lados su nú mero de diagonales disminuye en 19. A ) 6 B)8 Q 10 D) 12 E)14 210 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R 12.- La suma de las perpendiculares bajadas por los vértices de un exágono regular a una recta exterior es 18; hallar la distancia del cen tro del polígono a dicha recta. A ) 1 B)2 C)3 D)5 E)6 13.- Interiormente a un pentágono regular ABCDE, se construye un triángulo equilátero AMB; hallar lam 4- DME. A) 86° B)84° Q66° D)54° E)42° 14.- Se tiene el polígono regular ABCDE..., cal cular el número de diagonales sabiendo que AC y BE forman un ángulo cuya medida es 135°. A) 55 B)54 C)45 D)56 E)108 15.- La suma de las medidas de los ángulos internos, externos y centrales de un polígono regular convexo, es 1260°. Calcular el número de lados del polígono. A) 5 B)6 Q 8 D)9 E)12 16.- ¿Cuál es el polígono regular covexo tal que si su ángulo interno disminuye 10° resul taría otro polígono regular cuyo número de lados sería 2/3 del número de lados del polígo no original? A) 18 B)20 C)22 D)15 E)24 17.- Hallar el número de lados de un polígono, cuyo número de diagonales medias es el do ble del número de diagonales de dicho poligono. A) 5 B)6 Q 7 D)8 E)10 18.- Las medidas de los ángulos interiores de un endecágono convexo forman una progre sión aritmética de razón r. Hallar el máximo valor entero de r. A ) 4o B)5° C)6° D)8° E)9° 19.- Calcular el número de lados de un polígo no equiángulo ABCDEF... si las mediatrices de AB y EF forman un ángulo de 36°. A ) 15 B)20 C)10 D)40 E) 10.40 20.- De 4 lados consecutivos de un polígono equiángulo se han trazado 50 diagonales me dias. ¿Cuánto mide un ángulo exterior del po lígono? A ) 12 B) 15 Q20 D)24 E)30 21.- Dados dos polígonos regulares cuyos nú meros de lados son consecutivos. Calcular el número de lados del polígono de mayor ángu lo central, si la diferencia entre las medidas de sus ángulos exteriores es 12. A ) 4 B)5 C)6 D)7 E)8 22.- En la figura, hallar: a + p + 0 + to A ) 360° B)463° C)607° D)630° E)720° 23.- Calcular la medida del ángulo interno de aquel poh'gono regular convexo cuyo número total de diagonales excede en siete al número tota] de diagonales de otro polígono convexo tiene un lado menos. A ) 9° B)120P Q90° D)140P E)144° 24.- En la figura se muestra dos pentágonos regulares, calcular "x". Luis Ubaldo C Polígonos 211 A ) 58° B)27° Q72° D)80P E)60° 25.- En un campeonato de fútbol participaron "n" equipos, sabiendo (n - 4) equipos jugaron 5n partidos. Hallar n. A ) 9 B) 10 Q 11 D) 12 E)15 26.- En la diagonal AE de un octógono regu lar ABCDEFGH se ubica el punto P talque el 4- FPE mide 30°. Calcular la medida del ángulo HPF. A) 30° B)45° C)60° D)75° E)90° 27.- Hallar el número de vértices de aquel polí gono donde el número de diagonales es el do ble de la suma del número de lados mas dos. A ) 4 B)8 Q 10 D) 12 E) 14 28.- En un polígono regular ABCDE.... de n lados. Hallar el menor valor que puede tener el ángulo ACE. A ) 360 n D)60° B) E) 720° n 180° n C)36° 29.- Al disminuir en 6o la medida de cada án gulo interno de un polígono regular resulta otro polígono regular, resulta otro polígono regular cuyo número de diagonales es los 3/5 del número de lados de dicho polígono. A ) 14 B) 15 C)10 D)20 E)15 30.- De 2 polígonos regulares, uno de ellos tiene 3 lados menos que el otro pero el ángulo exterior de uno de ellos mide 27° menos que la medida del ángulo exterior del otro. Hallar la suma de las medidas de los ángulos internos de dichos polígonos. A ) 1500° D) 1620° B) 1520° E) 1 800° C)1600° 31.- En un polígono de "n" lados la suma del número de diagonales medias y el triple del número de lados es 1650. Calcular la diferen cia entre el número de diagonales trazadasdesde 5 vértices consecutivos y de un vértice. A ) 198 B) 200 C) 205 D) 203 E) 202 32.- Se tiene un polígono convexo de "n" la dos cuyo número de diagonales se encuentra entre 22 y 34. Hallarn. A ) 8 B)9 C)10 D) 11 E)12 33.- En cierto polígono al aumentar el número de lados en "K", el número de diagonales au menta en 6K. ¿Cuántos polígonos cumplen estas condiciones? : A ) 2 B)6 C)5 D)15 E)14 34.- Dado un hexágono convexo ABCDEF tal que : m 4 B = 40° ; m 41 E - 150° y m 4 - C + m 4 - D — 330°. Calcular la medida del ángulo que forman las rectas AB y FE al intersectarse. A ) 60° B)70° C)80° D)20° E)100° 35.- El perímetro de un octógono equiángulo ABCDFGH es 4( 1 + J2 ) dicho polígono tiene 2 tipos diferentes de lados de los cuales se presentan en forma alternada. Calcular : VÁF+BG 212 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R A ) -J2 -1 B) 3 + J2 C )V 2 + 1 D) 3 - -J2 E )V 3 + 1 36.- El menor ángulo de un polígono convexo mide 139° y las medidas de los otros ángulos con la del primero una progresión aritmética de razón 2o. Calcular el número de lados del polígono. A) 10 B) 15 C)9 D) 12 E)20 37.- En la figura: ABCDEF; AMNF y FTN son polígonos regulares. Hallar jc B C A ) 30° B)45° Q60P D)75° E)53° 38.- En la figura los polígonos mostrados son regulares; hallar x. A ) 120° B)110P Q 115° D) 130° E )135° 39.- En la figura ABCDE, es un pentágono re gular BD =BK ;AB = BT ;T K = 2 -n/5 . Calcular CH. A ) JE B)2V5 C)5 <7 D)2,5 e> 2 ^ 40.- En la figura ABCDE es un pentágono re gular AP = EC y PB = KD; hallar*. A ) 15° B)20p C)22,5° A D)3(P E)36° 41.- La diagonal de un polígono viene hacer: A ) El segmento que une dos vértices conse cutivos. B) El segmento que une los puntos medios de dos de sus lados. C) El segmento que une un vértice con el pun to medio de otro lado del polígono. D) El segmento que une dos vértices no con secutivos. E) B y D son correctas líh, ‘ ó* Jfc ‘ * • Jk ^ ̂ ,»**t/cfc »*?> r'■**-. A C ^ í-^ ¿3* 1 ***•>* Al.-rf'-ZÜ-.. >.‘ ■̂.;^¿<J>* jj"' ¡g CAP. 7 GúádÉtfáíéMs - u p t u h . íV * ’ -c»£71 ~,j-> .1 - V * « v ■-¿ ' V - . • -/O •• •* • '■»•'. t / » DEFINICION : Es aquel polígono que tiene cuatro lados. 7.1 LOS CUADRILÁTEROS PUEDEN SER ; A) CUADRILATERO CONVEXO Cuando sus ángulos interiores son convexos, se cumple que: c t + P + 0 + p = 360 ... (7.1) B) CUADRILATERO NO CONVEXO Cuando tiene por lo menos un ángulo no con vexo (mayor de (90°), también se le llama cuadriláte ro cóncavo. x = a + p + 0 ... (7.2) C) CUADRILATERO ALABEADO Es aquel cuyos puntos se encuentran en dos o más planos. Diagonal 214 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe /?. O ASm CAClG N BE LOS CUADRILÁTEROS CONVEY 7.2.1 TRAPEZOIDE No tiene lados paralelos. Pueden ser: A) TYapezoide Asimétrieo.- Cuando todos sus lados tienen diferente longitud. B) TYapezoide Simétrico.- Llamado también trapezoide bisósceles o contraparalelogramo. X a r e > \ n/ a J Fig. 7.4 7.2.2 TRAPECIO. Es aquel cuadrilátero que tiene dos lados opues tos paralelos. Elementos : a)Bases: BC y AD (BC//AD) b) Altura: BH c) Mediana: MN (MN//BC//AD) a MN =BC + AD Fig. 7.5 .. . ( 7 . 3 ) d) El segmento que une los puntos medios de las diagonales : CLASES DE TRAPECIOS : PQ = AD_i BC (7 4) 1. TYapecio Escaleno.- Es aquel cuyos lados no paralelos son diferentes. 2. TYapecio Isósceles.- Es aquel cuyos lados paralelos son congruentes. 3. TYapecio Rectángulo.- Es aquel en el que uno de los lados no paralelos es la altura del trapecio. / \ /X \ J \ / \ n \ Fig. 7.6 Luis Uboldo C. Cuadriláteros 215 7.2.3 PARALELOGRAMO.- Es aquel cuadrilátero que tiene sus lados opues tos paralelos y congruentes. Características : * AB // CD ; AB = CD *B C //A D ;B C =Á D * AO = OC ; BO = OD * AC * BD * ¿ A = 4 L C ;4 L B b ¿ D * « + 0=180 CLASES DE PARALELOGRAMOS : 1. Rectángulo (Cuadrilongo) También llamado cuadrilongo, es aquel paralelogramo cuyos ángulos interiores miden 90°, sus diagonales son iguales y se bisecan (cortan en su punto medio). Sus lados opuestos son iguales. 2. Rombo (Losange) También llamado Losange, es aquel paralelo-gra mo cuyos lados tienen igual longitud, sus diagonales se cortan perpendicularmente, se bisecan y son bisectrices de sus ángulos interiores. 3. Cuadrado Es aquel paralelogramo que tiene sus lados de igual longitud, sus ángulos interiores miden 90°; sus diagonales son iguales. Se cortan perpendicularmen te, se bisecan y son bisectrices de sus ángulos inte riores. 4. Romboide Es el paralelogramo propiamente dicho. e ><. />< e 6 e Fig. 7.10 Fig. 7.11 216 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 7.3 PROPIEDAD GENERAL Si ABCD es un cuadrilátero cualquiera, entonces se cumple que : - MNLF es un Paralelogramo. - El perímetro (2p) del cuadrilátero MNLF es : AC +BD Observación: M/ \ y h Si: * AC = BD => MNLF es un Rombo * AC X BD => MNLF es un Rectángulo * AC = BD y AC X BD =» es un Cuadrado. r x / \ A F D Fig. 7.12 7.4 PROPIEDADES EN TRAPEZOIDES 1ra Propiedad. Si 2p = perímetro, entonces : 2p = AB + BC + CD + AD Y además: p < a + f > + c + d < 3 p ... (7.5) 2da Propiedad. Si 2p = perímetro, entonces : p < AC + BD < 2p ... (7.6) 3ra Propiedad. S i: AE y BE son bisectrices, entonces : Luis Ubaltío C. Cuadriláteros 217 4ta Propiedad. S i: BE y DE son bisectrices, entonces: * = —2 ~ ™ (7’8) 5ta Propiedad. S i: BE y DE son bisectrices, entonces : * = ... (7.9) 6ta Propiedad. S i: BF, CF, AE y DE son bisectrices, entonces : a + p = 180 ...(7.10) 7ma Propiedad. En la figura se cumple que : a + p + <i-e = 360 ...(7.11) 8va Propiedad. S i: M, L, N, F son puntos medios, entonces : MO = ON a LO = OF ... (7.12) A Pí \ 'E Fig. 7.17 Fig. 7.20 218 Problemas de Geometría v cómo resolverlos Ernesto Quispe R 9na Propiedad. Si: M, F, N, L son puntos medios, entonces : MO = ON a LO = OF 10ma Propiedad. S i: AC = BD = a ; M y N puntos medios. Y además: AC X BD => MN = |-/2 ...(7.13) 11ra Propiedad. Si: G, : Baricentro del A ABC G2 : Baricentro del A BAD Se cumple que DGi y CG2 son medianas del cuadrilá tero ABCD; "O" es baricentro del cuadrilátero ABCD. CO = 3 (OG2) a DO = 3 (OG,) ... (7.14) 12da Propiedad. Si "O" es Baricentro del cuadrilátero ABCD, en tonces : a + b + c + d x = -----------^--------- ... (7.15) 13ra Propiedad. En la figura se cumple que : a + b + c + dx = ----------^---■------- ... (7.16) Fig. 7.21 Fig. 7.22 Fig. 7.25 L U I S U U U I U V O. d i u u r t i u i c r l/j kit/ 14 Propiedad. En el triángulo ABC, si se cumple que "G" es Baricentro. a + b + c ... (7.17) 1513 Propiedad. En el triángulo ABC, si se cumple que "G" es Baricentro. b — a + c ... (7.18) 6J6RCICI0S t>€ APltCACIÓN l»*a PART6) Fig. 7.26 ba / $ \ : / h r \ @ f G 1 Fig. 7.27 1.- En e l cuadrilátero convexo, ha lla r la m 4- BAD. Resolución.- Por la relación 7.1, tenemos : En consecuencia: Ahora: x + x + 10 + x + 20 + x + 30 — 360 4* + 60 = 360 4x = 360 m 4L BAD = x = 75° 2.- En el cuadrilátero cóncavo, hallar "x". Resolución.- Por la relación 7.2, tenemos : x = 40 + 80 + 20 x = 140° 3.- Un trapecio asim étrico es : A) Cuando sus lados no paralelos son de diferente longitud B) Llamado también bisósceles C) Cuando uno de los lados no paralelos es la altura del trapecio. D) Cuando sus lados no paralelos son de longitudes congruentes E) Cuando todos sus lados tienen diferente m edida de longitud. Resolución.- Según el item 7.2.1 A, sabemos que un trapecio asimétrico es aquel cuyos lados tienen diferen te medida de longitud. RPTA. E 4.- En el trapecio ABCD (B C // A D ) , calcular MN. Por la relación (7.3), tendremos : MN = 8 + 6 MN = 7 5.- En e l trapecio A BC D (B C // A D ), ca lcu lar PQ. S i: A P = PC y BQ = QD. Resolución.- B 8 C Según la relación (7.4), sabemos que : PQ = 12 -8 PQ = 2 6.- En elcuadrilátero BE y AE son bisectrices. Calcular "x", si: m 4- A = 1/2 m 4- C = 50° Luis Ubaldo C. Cuadriláteros 221 Resoluclón.- Del dato: Según la relación (7.7), se sabe que : x = m 4- C = 2 (50°). 100° 100+70 De donde: x = 85° 7.- En e l gráfico mostrado, B E y DE son bisectrices, hallar "x", s i ad em ás: x < 609 Resolución. - De acuerdo con la relación (7.9), tenemos : B 10° = 60- x x = 40° 8.- En la figura, B E y DE son bisectrices, calcular e l va lo r de "x", s ien d o : x >709. Resoluclón.- Según la relación (7.8) se sabe que : 5° = x-70 x = 80° 9.- S i B F y C Fson bisectrices, hallar "x" s i adem ás :a = SOs y 6 = 45s. 222 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Resolución.- Se puede reconocer que : m 4- B = 85° Luego por la relación (7.10), se tendrá : x + 85 = 180 x = 95° De la relación (7.15) sabemos que : 7 = 8+4+6+x De donde : x = 10 11.• A partir del gráfico mostrado, se p ide hallar "x Resolución.- Según la relación (7.16), se tiene : 11 = x +8+10+14 x = 12 12.- En e l triángulo mostrado, se sabe que “G “ es baricentro, entonces se p ide hallar "x". Resolución.- Por la relación (7.17), tendremos: 12 = l l + x + 10 x = 15 Luis Uboldo C. Cuadriláteros 223 7.5 PROPIEDADES EN TRAPECIOS 1 ra p rop iedad Si: BC // AD => A BAF : Isósceles y AB = AF 2DA PROPIEDAD Si: BC // AD y BE , AE son bisectrices, en-tonces: x = 90° 3ra PROPIEDAD Si: BC / / AD a m 41 B = 2m 4I D => AD = AB + BC 4TA PROPIEDAD Si: BC // AD ; CE y DE son bisectrices exteriores, entonces : x = 90° Fig. 7.31 224 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 5U Propiedad Si :"M" es punto medio, entonces : BC+AD MN = ---- ... (7.19) 6U Propiedad Si "P" es un punto medio de AC , entonces PQ = BC ... (7.20) Fig. 7.32 7™ Propiedad Si "M" es punto medio, entonces BM = AM Fig. 7.33 Fig. 7.34 8V* Propiedad Si los segmentos trazados son bisectrices, en tonces : (6 + d ) - (a + c ) . (7.21) Fig. 7.35 9"* Propiedad Si: BE , AE, CF , DF son bisectrices y hacemos EF = x , entonces : Luis Ubaldo C. Cuadriláteros 225 a + b + c + d ... (7.22) 10 "» Propiedad Si: AO , BD , CD , DO son bisectrices, entonces se cumple que: a + c = b + d (7.23) Fig. 7.37 11ra Propiedad S i: AB = BC = CD = a y BC // AD = > A D = 2 a Y además : 0 = 60° Fig. 7.38 12d* Propiedad Si: BC//AD x z + y z = í b + d )2 ...(7.24) Fig. 7.39 226 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 13ra Propiedad Si: a + 0 = 90 =* x = ... (7.25) 14“ Propiedad Si: AF , BF , CE y DE son bisectrices y hacemos EF = x , entonces : 15“ Propiedad Si: MP = QP = QN, además M y N puntos medios. => AD = 2 BC ... (7.27) Fig. 7.41 16u Propiedad Si: CE y DE son bisectrices, entonces: x = AD t .BC, - CD (7 gg) Fig. 7.42 Fig. 7.43 Luis Uboldo C Cuadriláteros 227 13.- En e l trapecio ABCD, BC es paralelo a AD calcular AD. B 1 0 C / A F D Resolución.- De acuerdo con la Ira propiedad del item 7.5, tenemos que el triángulo BAF es isósceles, entonces: Luego : AD = AF +FD => AD = 8 + 6 => AD = 14 14.- S i : BC / / AD y adem ás BE y A E son b isectrices . Resolución.- De acuerdo con la 2da propiedad del item 7.5, tenemos que : P = 90° Luego : x + 32° = 90° => x = 58° 15.- En la figura se sabe q u e : BC // AD ; AB = 8 , BC = 5 a A O = 13. De acuerdo con estos datos ca lcu la ra . Calcular "x", s i a = 3 2 ® A D 228 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Resoluclón.- Según la 3ra propiedad del ítem 7.5, se verifica que : AD = AB + BC Luego : m ^ B = 2 m ^ .D = 2(50°) m 4- B = 100° 16.-S i BC //A D y además CE y DE son bisectrices, hallar "x" B Resolución.- Por la 4“ propiedad del ítem de 7.5, tenemos que : 0 = 90° Asimismo: 2a = 80° => a = 40° x = 50° 17.- En la figura "M" es un punto medio de D C . Calcular x. --- — i— — M —— 5 X i r r 6 + x Resolución.- Por la 513 propiedad del item 7.5, tenemos : 5 = —^ x = 4 18.- En e l gráfico, hallar x s i : A P = PC N C Luis Ubaldo C. Cuadriláteros Resolución.- 9—x Según la 613 propiedad del item 7.5, tenemos : 2 = —-— x = 5 19.- En el trapecio rectángulo ABCD, se sabe q u e : CM = MD. B Calcular B M , si: A M = 5 a 0 = 90s Resolución.- Por la 7ma propiedad de 7.5, tenemos : BM = AM = Luego del Lx AMB : AB = AM yÍ2 BM = 5 BM = 5^2 20.- En el trapecio ABCD, se tiene q u e : BC //A D ; s i los segmentos trazados en su interior son bisectrices, calcular "x". Resoluclón.- Por la 8va propiedad del item 7.4, tenemos : 4 = Entonces: 4 = (10 + 12 )-(x + 2 + x) 20-2* * = 6 21.- En e l trapecio ABCD, se sabe q u e : BC / / A D . S i los segm entos trazados son bisectrices, hallar P Q = x, s i adem ás : AB = 8 a CD = 6 B x - 8 C P r o b l e m a s d e G e o m e t r í a y c ó m o r e s o l v e r l o s Ernesto Qulspe R. Resolución.- Por la 9na propiedad de 7.5 , tenemos : x = ̂+ X x = 18 22.- En e l trapecio ABCD, se sabe q u e : BC //A D . S i adem ás: A B = BC = CD = 6 , se p ide calcular AC. A D Resolución.- Por la 11ra propiedad del item 7.5 , tenemos : AD = 2(6) Luego en el ACD : AC = Va D2-CD 2 => AC = 6 ̂ 3 23.- S i se cum ple que BC / / A D , M y N p u n to s m edios de BC y AD respectivamente. Calcular BC; adem ás a + 0 = 90s (MN = 3 y A D = 12) Resolución.- Según la 13ra propiedad del item 7.5, tenemos : Reemplazando: MN = 3 = AD-BC 2 12 - BC BC = 6 Luis Líbatelo C. Cuadriláteros 231 7*6 PROPIEDADES EN BARALELOGRAMOS 1ra Propiedad Si :BF es bisectriz, entonces A BAF es isósceles, donde : AB = AF 2d* Propiedad Si: AB = CD y BC = AD £ 7 ABCD es un paralelogramo 3ra Propiedad Si: BC = AD BC/ / AD £ 7 ABCD es un paralelogramo Fig. 7.46 4ta Propiedad S i: AE y DE son bisectrices a x = 90 232 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 5U Propiedad Si: AE y DE son bisectrices, entonces : x = 90° Fig. 7.48 6U Propiedad S i: AP y DP son bisectrices, entonces : BH = 2 PQ Fig. 7.49 7ma Propiedad En la figura se cumple que : En la figura se cumple que : b = a + c 8V* Propiedad 9™ Propiedad En la figura se cumple que : b -d = a + c Fig. 7.52 10m* Propiedad En la figura se cumple que : b -d = c Fig. 7.50 Luis Ubaldo C. Cuadriláteros 233 11ra Propiedad 14u Propiedad En la figura: El □ MNLF : Rectángulo S i: E y F son puntos medios, entonces: => ML = BC - AB BP = PQ = QD 12d* Propiedad En la figura: □ MNLF : Rectángulo => ML = AB + BC 15u Propiedad S i: E y F son puntos medios, entonces : BP = PQ = QD Fijg.7.58 13ra Propiedad Si: M es punto medio de BC, entonces: PD = 2 BP 16*3 Propiedad S i: □ ABCD : ROMBO Fig. 7.56 Fig. 7.59 234 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 1 7 ".. Propiedad En el rectángulo se cumple que : a = 6 □ ABCD: Cuadrado => x - 90° 18v* Propiedad Fig. 7.60 Fig. 7.61 Ü \ lpa 24.- En el romboide ABCD ,A E y DE son bisectrices. Calcular AD. B Resolución.- Por la 4la propiedad del item 7.6 , tenemos : Reemplazando: AD = 2(16) AD = 32 25.- En el romboide A B C D , hallar "x" s i : A E y DE son bisectrices. A d em ás; 0 = 65- AD = 2 AB => x + 16 = 2jt = > x = 1 6 Luis Uboldo C. Cuadriláteros 235 Resolución.- Por la 5,d propiedad del item 7.6, sabemos que : P = 90° => x = 25° 26.- En el gráfico. Hallar BH s i P Q = 2 ; se sabe que ABCD es un romboide. A Q D Resolución.- Por la 6ta propiedad de 7.6, tenemos que : BH = 2 PQ ; PQ = 2 Reemplazando: BH = 2(2) BH = 4 27.- Si ABCD es un romboide, hallar x Resolución.- Por la 7ma propiedad del item 7.6, tenemos : 6 + 2x = 8 + x x = 2 28.- S i la figura es un romboide, hallar "x". 236 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R Resolución.- Por la 9na propiedad del item 7.6, tenemos : 11 - 3 = 2 + x x = 6 29.- Del romboide ABCD, MNLF esun rectángulo, B__________________________ C hallar ML, si además : BC = 4 ML / e V 6 N aW 7/ u / 3 / A U y' 1^0. F e ) 0 / Resolución. - A D Por la 1 la propiedad del punto 7.6, tenemos : ML = BC - AB Reemplazando: ML = 4 ML - 3 ML = 1 30.- Si ABCD es un romboide, BP = 3x, hallar PD. B M C / \ 3 / R 1 \ x + 20 / A D Resolución.- Por la 13ra propiedad del item 7.6, tenemos : PD = 2 BP => x + 20 = 2(3*) De donde: x = 4 PD = 24 31.- Si ABCD es un romboide, hallar la medida de BP. B n £ c Luis Ubaldo C. Cuadriláteros 237 Rcsolución.- Por la 15la propiedad del item 7.6, tenemos : BP = PQ = QD => 2 + x = 6 -x De donde : x = 2 Luego: BP = 2 + 2 => BP = 4 32.- En el romboide ABCD, hallar BD. Resolución.- Porla 14ta propiedad del item 7.6, tenemos : BP = PQ = QD => 2 x - 6 = x + 3 De donde : x = 9 Finalmente : BD = 3(9 + 3) => BD = 36 33.- Si ABCD es un cuadrado, hallara + P = ? Resolución.- Por la propiedad número 18 del punto 7.6 tenemos : x = 90° En el fci, CEM : a + P = 90° 238 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Miscetáfiea 1.- Si ABCD no un romboide, donde FB = 2; hallar QR. Resolución.- En primer lugar observamos que AD =2 . BQ y FD = 2 . BF (Propiedad 14(7.6)) => FD = 2 . 2 => FD = 4 Por otro lado los triángulos EBQ y RED son isósceles, si FE = a Entonces EQ = o + 2y RE=ED = 4- o Finalmente : QR = 4- o + a + 2 QR = 6 2.- Si ABCD es un romboide con BC = 36; hallar PQ Resolución.- B En primer lugar prolongamos CM y DA hasta N. Ahora observamos que el A MBC h A MAN (A.L.A.), entonces : BC = NA = 36 En el fcx NFD : 2x = 36 (Mediana) jc = 18 Luis Uboldo C. Cuadriláteros 239 3.- En un trapezoide ABCD, s iA B = 2, B C = 1 0yC D = 4 ,m 4 - B = 1 4 3 y m 4 - C = 127; hallar AD Resolución.- Al prolongar los lados AB y DC obtenemos el AHD, en el cual BH = 8 y HC = 6. En este triángulo rectángulo tenemos : x2= 102 + 102 x= 1 0 V 2 H 4.- En un trapecio ABCD, BC / /A D , se traza ¡a altura CH que intersecta a la diagonal BD en P. Calcular CM, s i "M" es punto medio de A P , AB = BD, B P = 1 0 y PD = 4. Resolución. - Prolongamos AB y HC hasta "Q". El A BQP resulta ser isósceles BQ = BP = 10 En el A AQP, por el teorema de los puntos medios. MC = x = 14 + 10 x = 12 5.- En un trapecio ABCD, BC //A L ), AB = A C y C D = 4. H allar AM, siendo “M " punto medio d e B D . Resolución.- Prolongamos DA de modo que AD = AE = n. Pero BM = MD - m por dato, entonces EB = 2x. Por otro lado el A EBA = A DCA (L.A.L), entonces: EB = CD =4 =* 2jc = 4 x = 2 6.- En la fig u ra ; ABCD es un rectángulo, FE = EC, BE = 1 3 y DE = 5. Hallar AF. 240 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Resolución.- A1 trazar AC, resulta que AM = MC = a y BM = MD = 9 =* a — 9 Pero: ED = 5 =* ME = 4 Luego en el Lx ACF, por el Teorema de los puntos medios : x = 2 (4) x = 8 7.- En la figura mostrada, A BCD y MNPQ son cuadra dos "M" es centro del cuadrado ABCD. Hallar e l ángulo "Q" Resolución.- Trazamos las diagonales AC y BD las cuales se ¡ntersectan perpendicularmente. Ahora observamos que los triángulos AMQ y DMN son congruentes, el caso de congruencia es : (L.A.L) =» m £ AQM = m £ MND = 34° Luego : 34° + 0 = 90° e = 56° AB 1 — ----8.- En un rectángulo ABCD, donde ^ = ~ j^ , Ia diagonal AC y B M se ¡ntersectan en “F" ("M" punto medio de A D ); hallar FD, s i A B = 2 j 3 Resolución.- A1 trazar BD, observamos que el punto " F" es baricentro del triángulo rectángulo ABD. Entonces s i: FD = x Finalmente en el fcs. AED FE = [x + | J = [Sf + (2V6)2 Luis Uboldo C. Cuadriláteros 241 Donde: 9x = 3 + 24 x 2 = 3 .4 x = 2 / 3 9 - En un trapecio ABCD BC / /A D se sabe que A D -B C = 2. A B y m 4 1B = 4. m 4 D. Calcular la m 4 C. Resolución.- Dato: b - a = 2 n En primer lugar trazamos BE // CD, entonces EBCD es un romboide BC = ED = a. Luego trazamos BF con la condición que el A FBE sea isósceles. Pero el A ABF también es isósceles AB = AF = n, pero como FE = n, entonces BF = n. En consecuencia el A ABF es equilátero : 2a = 60 => a = 30° Luego : m 4 BCD = m 4 BED = x x = 150° 10.- En un trapezoide ABCD, m 4 A = 45B, m 4 B = 90° AB = 20 y BC = 6. Desde "N" punto m edio de C D , se traza perpendicular a A B . Siendo MB = 5. H allar MN. Resolución.- En primer lugar trazamos DQ _L AB Entonces : AQ = QD = 10 En el trapecio rectángulo QBCD, MN es mediana. 10+6Luego por propiedad : x = x — H 11.- En un trapecio ABCD (B C //A D ), se traza la altura B H, siendo A H = 2, HD = 9 y BC = 3 y m 4 A = 2 . m 4 D »" h a lla r : AB. 242 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Resolución. - Construimos el trapecio isósceles EBCD, en el cual EH = QD = 6. B 3 C Es decir: * + 2 = 6 x = 4 QQ 12.- En un trapecio ABCD ( B C // A D ), se considera e l punto F en B C , tal q u e : FC = . Se traza BM 1 A C , adem ás "N" es punto m edio de A D . Si BC = 4 ,A D = 1 2 ,m 4 - A C D = 90s; hallar la longitud del segm ento que une e l punto F con el punto m edio de M N . Resolución.- Se traza NC y MQ, los cuales son paralelos Pero: MQ = 2 y NC =6 2 + 6 ■ 2 » 1 i 3- Luego por Propiedad: * = x = 4 13.- En un cuadrilátero convexo ABCD, AB = BC = C D , m 4 BCA = 31By m 4- A C D = 91B; hallar m 4- CAD. Resolución.- Se construye el triángulo AEC que es congruente al triángulo ABC , luego el triángulo ECD es equilátero. El triángulo AED es isósceles: m 4 EAD = m 4 ADE = * - 31 Luego: *-31 + 182+*-31 = 180 =* 2* = 60° * = 30° 14.- En un trapecio escaleno A BC D ( BC / / A D ) , las bisectrices interiores de A y D se intersectan en un punto de B C ; hallar e l perím etro de l trapecio s i su m ediana m ide 14,5 y el segm ento que une los puntos m edios de los lados A F y FD m ide 6,5. Luis Uboldo C. Cuadriláteros 243 Resolución.- En el A AFD, por el Teorema de los puntos medios: AD = 2 (6,5) y AD = 13 Los triángulos ABF y FCD son isósceles : AB = BF = a a FC = CD = b Por propiedad en el trapecio ABCD : Donde: a + b - 16 En consecuencia el perímetro (2p) del trapecio ABCD será: 2p = 2 (a + £>) + 13 Reemplazando: 2p = 2 (16) + 13 2 p = 4 5 15.- En la figura m ostrada ABCD es un rectángulo, "M" es punto m edio de A D ; adem ás se sabe que: A P = 5 , M N = 2. Hallar PC. Resolución.- Trazamos BD, entonces: AQ = QC = n + 5. En el trapecio rectángulo APDH : 2n-5 2 = — 2 ~ ^ 4 + 5 = 2 n Luego : PC = ¿n + 5 Reemplazando: PC = 9 + 5 2n = 9 PC = 14 16.- En un rom boide A BCD se construye exteriorm ente los triángulos equiláteros A B M y BCN. H a lla r: m 4. M DN Resolución.- En el gráfico observamos que los triángulos MAD, NCD y NBM son congruentes. Luego : MD = ND - MN En consecuencia: x = 60° N 244 Problemas de Geometría v cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 17.-En un romboide ABCD, por e l baricentro del triángulo ABD se traza una recta secante a AB y C D . Hallar la distancia de "A " a la recta, s i la distancia de "C" a dicha recta es 12. Resolución.- En el gráfico tenemos : E —> baricentro del A ABD F —» baricentro del A BCD En el Ex ECR, por el T.P.M. :• FQ = 6 Finalmente : Ex APE = Ex FQE x = 6 18.- En la figura se sabe que : B M = M C ; AQ = 6 ; BP = 8 y "O" es centro del romboide ABCD; hallar OR. Resolución.- Se traza CE _L_ a la recta Ahora observamos que el Ex BPM = Ex CEM, entonces PB = EC = 8 Finalmente en el trapecio rectángulo AQEC: x = (Mediana del Trapecio) x = 7 19.- ABCD es un rectángulo cuyas diagonales se cortan en "O", se construye e l triángulo equilátero AOM. S i m < A DO = 25° Calcular la m < AMB. Resolución.- En el □ ABCD tenemos : AO - OB = OC = OD y m < OAD = m < ADO = 25° En el A AOD . m < AOB = 50° (< exterior.) En el A equilátero AOM : AO = OM = AM y m < AMO = rn < AOM = m < OAM = 60° En el A BOM: m < OBM= m < BMO = 35° * = 25° M Luis tibaldo C. Cuadriláteros 245 20.- Las distancias de los vértice A, B, C y D de un trapezoide ABCD a una recta secante a los lados A B y A D son 1 , 4 , 7 y 5. H allar la distancia del centro de gravedad del trapezoide a dicha recta. Resolución El punto medio "P" de EF es pl centro de grave dad del trapezoide; trazamos ES y FT perpendi culares a la recta secante. Luego: ES = ^ i = | y F T = ^ = 6 f + 6 En el trapecio SETF : x = — (mediana) x = 4,25 21.- En la figura BC / / A D , AB = BP = PD. Calcular C P , A D = a Resolución.- Prolongamos CP hasta cortar a AD en L Luego el cuadrilátero LBCD resulta ser un romboide donde : CP = PL = x y BL = CD A BAL a A CPD (410 caso) => AL = CP = x y m < PCD = m < ALB = a Por ángulos correspondientes: m < BLA = m < CDL =cc A CLD es isósceles, entonces: CL = LD = 2x Finalmente; 3x = a 22.- E l ángulo A de un romboide ABCD m ide 80° Las m ediatrices de AB y BC se cortan en "O ", punto interior a l romboide. S i la m < OAD = 20 ° H allar la m < ODC 246 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Resolución.- Por el teorema de la mediatríz : OA = OB = OC y rn < BAO — m < ABO =60° El triángulo ABO es equilátero, donde : AO = OB = AB En el romboide ABCD : AB = CD rn < BAD = m < BCD = 80° m < ABC = 100° de donde: rn < OBC = m < BCO = 40° m < OCD = 40° En el A OCD, isósceles : x + x + 40° = 180° x = 70° 23.- Sobre el lado AD de un trapezoide ABCD se ubica e i punto P de tal manera que AB = BP y PC = CD. S i: BC = 8 ; calcular la longitud del segmento que une los puntos medios de AC y BD sabiendo que BD biseca a AC. Resolución.- ^ Del gráfico: a + 6 + P = 180° y BN = ND Prolongamos CN hasta Q tal que : CN = NQ Luego el cuadrilátero BCDQ resulta ser un rom boide, donde: CD = BQ y rn < ATB = m < PDC = P EnelAABT: a + P + rn < ABT = 180° De donde : m < ABT = 0 A ABQ s A BPC (LAL) =* BC = AQ = 8 8 D En el A ACQ : MN = — (Base Media) MN = 4 24.- Externamente a un rombo ABCD se construye el triángulo equilátero BEC. Calcular la m c AED LUIS U U U /U U O L s u u u n i w e r i ' s ¿ H l En el triángulo isósceles ABE: m < BAE = m < BEA = a Luego : m < EFC = 60 + a Por ángulos correspondientes: m < EFC = m < EAD = 60 + a En el rombo ABCD : m < BAD = m < BCD = 60 + 2a En el A ECD : m < DEC = m < EDC = 30 - a Finalmente en el vértice E: a + x + 30-a = 60° x = 30° 25.- Sobre los lados A B , BC y CD de un romboide ABCD se construyen exteriormente los cuadrados de centros P, O y R respectivam ente; hallar m 4 QPR- Resolución.- „ En el gráfico observamos que el A PBQ = A RCQ (L.A.L) Entonces: PQ = QR = o m 4- PQB = m 4 CQR = a Luego : m 4 PQR = 90° En consecuencia: x = 45° 26.- En un trapecio rectángulo ABCD recto en A y B; M e s un punto m edio de CD y N e BC, adem ás A N n BM : P . S i A P = 6 , m 4 BAN = 3 Q y m 4 CBM = 30g + 0. Calcular BM Resolución.- B Trazamos AM ; luego: BM = AM = x Además: m 4 MBA = m 4 MAB = 60-0 m 4 BMA = 60 + 20 A BPA : m 4 MPA = 60 - 0 + 30 = 60 + 20 ( 4 exterior) 30 « A PAM es isósceles. .-. x = 6 N C 60 + 20 /48 Problemas de geometría y como resolverlos Ernesto Quispe R. 27.- Calcular "x “ Resolución.- Se construye el triángulo AEC equilátero : AE = EC = AC = a Al construir el triángulo AFC isósceles, observa mos que éste es congruente al triángulo BEC (A.L.A) Entonces: BE = BC = AF = FC = b Luego el triángulo FBC es equilátero : FB= BC = FC = b Donde CD es mediatriz de BC, entonces el A DBF es isósceles, en donde la m 4- ADB = 40° ^ 3 0 ° VjSO* Finalmente: x + 40° + 50°= 180° x = 90° 28.- En la figura mostrada, se sabe q u e : 2AD = 3BC ; BM = MA ; CP X CD. Calcular x. Resolución. - Hacemos: HC = 4a => AD = 6a Del gráfico: m < MCD = 90 - a Trazamos la mediana: MN Luego : MN = —Q̂ q = 5 a y m < CMN = 2a El triángulo CMN es isósceles: En el h. MBC: 2a = 37° MC = MN = 5a a = ¥ D Luis Ubaldo C. Cuadriláteros 249 Trazamos MH _L CN , luego :CH = HN = b y ND = 2b 37En el k. MHN de En el MHD : MH = 36 MH = HD x = 45° 29.- En la figura AB < BC ; A M = MC y PM = 5. Calcular MQ Resolución.- En los triángulos rectángulos APB y BQC Se trazan las medianas PT y QK Luego : PT = TB = AT < exterior: m < ATP = 2a También : QK = BK = KC < exterior: m < QKC = 2a B TBKM es un romboide entonces : TB = MK ; BK = TM y m < BTM = m < BKM = P A PTM = A MKQ (LAL) x = S 30.- En la figura ABCD es un rombo. Hallar x, s i A P = PD = DQ. Resolución.- En el A ADC: a + a + 9 0 + m < QDC + a = 180 De donde : m < QDC = 90 - 3a En el A DQC, por < exterior: rn < BQD = 90 - 3a + 2a = 90 - a El A BDQ es isósceles => BD = DQ B Por el teorema de la mediatriz PB = PD El A BPD es equilátero => 2a + 2a = 60° Luego: a =15 x = 60° D 250 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R 31.- En un trapezoide A B C D : m 4- B + m 4 C = 2709 ; AB = a y CD = b . Hallar la longitud del segm ento que une los puntos m edios de las diagonales Resolución.- B En el trapezoide ABCD : a + 0 = 360 - 270 = 90° nemos : AABD : LQ = ^ y m 4 QLD = a ( ¿ s correspondientes) CD b A ACD: LP = - ^ = -2 y tn 4 1 PLA = 0 ( 4 S correspondientes) En el A PLQ : Por Pitágoras: m 4 L = 90° .2 2 *2 = V + V4 4 32.- En un romboide ABCD, M es e l punto medio de C D ; adem ás se sabe q u e : BM _L A B y BH _L AD (H e A D). Calcular la m 4 ADC; s i A D = 2 B H . Resolución.- Por propiedad... m 4 ABC = m 4 ADC = x => m 4 MBC = x - 90 Trazamos MN // AD (N en AB) Luego : MN = AD = 2a y BL = LH = | En el 6^ NBM : BF ; luego : MNb f = jvi<i= 0 y NFB = 2 (x - 90) En el fc, BLF : BF = 2 BL => m 4 LFB = 30 = 2 (x - 90) * = 105° Luis Ubaldo C. Cuadriláteros 33.- Calcular x, si ABCDE es un pentágono regular. Resolución.- Trazamos AD, luego en el triángulo isósceles : AED m < EAD = m < EDA = 36° De donde : m < PAD = 30° Construimos el triángulo equilátero ATD, luego : m < TAP = 30° y PT = PD A AED = A < TPD (L. L. L.) => m < EAD = m < PTD = 36° En el vértice D : 36° + 24° + x = 108° x = 48° 34.- En la figura, ABCD es un paralelogram o; se sabe q u e : BC = 20 ; adem ás: A P = P D . Hallar MN Resoltición.- Pbr T, punto medio de BM y por el vértice D, tra zamos TK y DH perpendiculares a AB ; luego: En el fc, AHD : de 37° y 53° HD = 16 y en el fc» BNM : TK = x/2 En el A BMC trazamos la base media TL T L = f *1 0Luego : A TML s A PMD (A.L.A.) => TM = MD = B T En el trapecio rectángulo HKTD : x = r + 16 (Mediana del trapecio) 252 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. Luego : En consecuencia: 2x = ~2 +16 f - . e X = 32 35.- En un trapecio rectángulo ABCD (recto e n A y B ) se cu m p le : m 4 A BD = 2m 4 BDC; en la prolongación de DC se ubica e l punto E, tal que A E _L BD en H. Calcular A B , s i la distancia de E a BC es 4m y HD = 12m . Resolución.- En el ki. BAD : m 4 BDA = 90-26 => m 4 ADC = 90 - 26 + 6 = 90 - 6 En el A EAD : m 4 E = 90 - 6 Luego el triángulo es isósceles y las alturas EG y DH son iguales es decir: 4 + jc=12 x = 8 36.- En la figura se muestran los cuadrados ABCD y C E F G ; si BG + ED = a . H allar A F . Resolución.- Sean: BC = d y CE = fe Luego AC = d J 2 y CF = byÍ2 A BCG = A CED (L.A.L.) => BG = ED Pero: BG + ED = a Luego : BG = ED = ^ Comparando los triángulos ACF y DCE Luis Ubaldo C. Cuadriláteros ’253 37.- En la figura ABCD es un rom boide; s i B T = a y TM = b. Hallar AT. B Resoluclón.- Prolongamos BM hasta intersectaren E a la pro longación de AD Luego : A BMC = A DMC (A.LA.) Entonces : BC = DE y ME = BM = a + b A ATE es isósceles : x = a + 2 b B j «y B W / /e • t d + b H \ a k — --------h---------- — — H-------------i 38.- Calcular la m edida del m enorángulo que forman las diagonales de un trapecio isós celes en e l cual su m ediana es la m itad de una de sus d iagonales. Resolución.- Sean las bases del trapecio ABCD : BC = a y AD = b B a C Luego su mediana será ° y sus diagonales : BD = AC — o + b Trazamos CT // CD (T en la prolongación de AD Luego : BCTD es un romboide Donde : BC = DT = a y BD = CT = a + b Además : m 4 ACT — m 4- AOD = 0 Como el A ACT tiene sus 3 lados que miden a + b ; luego este es equilátero. 0 = 60° 3 9 - Del gráfico, calcular x . S i ABCD es un rom boide; ad e m á s : OP = PD = C Q . 254 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Resolución.- S¡ ABCD es un romboide; entonces AO = OC y BO = OD Trazamos: OH X AQ Luego; A AQC : OH es base media de donde : O H - f En el PHO; OP = 20H Entonces : m 4 OPH = 30° Finalmente en el A OPD : 30° + x + x = 180° x = 75° 40.-En la figura mostrada, se sabe q u e : AC = 25 y MN = 11,5. Hallar 0 Resolución.- Prolongamos BA y CD hasta que se intersecten en F ; luego el A CAF resulta ser isósceles va que AD es altura y bisectriz a la vez de donde : AC = AF = 25 En el fes. CBF trazamos la base media DL BF 25 + aLuego ; DL = 2 y DL X BC 25 + a B N En el trapecio ABLD : 11,5 = a + - de donde a = 7 J 7=a 25 A 539^ 11 ,5 7 0X . j / En el ABC : m 4- BAC = 74° (notable) Entonces : 0 + 74° + 0=180° Luego: 20=106° 0 = 53° M 25 YD Luis Ubaldo C. Cuadriláteros 255 1.- El cuadrilátero que se determina al unir los puntos medios de los lados de un trapecio isósceles de diagonales perpendiculares es un: A ) Cuadrado B) Rectángulo C) Rombo D) Romboide E) Trapecio 2.- Las mediatrices de los lados AD y CD de un paralelogramo ABCD se intersectan en un punto "M" que pertenece a BC. Hallar la m 4- M A D . Si :m 4I B = 110° A ) 10° B) 30° C) 40° D) 60° E) 50° 3.- En un cuadrilátero no convexo ABCD, (no convexo en "C " ) al prolongar los lados BC y DC intersectan perpendicularmente a los la dos AD y AB respectivamente. Calcular la medida del ángulo que forman las diagonales del cuadrado. A ) 60° B) 40° C) 80° D) 90° E) 100° 4.- En un triángulo ABC de baricentro "G". se traza una recta "JP" secante a AB y BC y perpendicular en "M" a BG . Si BM = 3 y las distancias de A y C a dicha recta son 2 y 16; calcular MG. A ) 3 B) 4 C) 5 D) 6 E) 2,5 5.- En el gráfico (BC // A D ) AD = 2 . CD y m 4- CBD —m 4I BDC; calcular x. B C A ) 60° B) 80° C) 90° D) 100° E) 105° 6.- Por el vértice A de un paralelogramo ABCD se traza AP (P en BC) de tal manera que : m 4~ BAP = 2m 4- PAD . La altura BH intersec- ta a APen "Q " ; hallar : AB, s i : PQ = 20 A ) 5 B) 8 C) 10 D) 12 E) 116 7.- En un rectángulo ABCD, del vértice B se traza la perpendicular BF a la diagonal AC, labisectrizdel ángulo DBFintersectaal lado DC en "E". Hallar la m < BEC. A ) 30° B) 45° C) 60° D) 53° E) 37° 8.- La suma de las longitudes de las perpendi culares bajadas por los vértices de un hexágo no regular a una recta exterior es 18. Hallar la distancia del centro del polígono a dicha recta. A ) 1 B)2 C)3 D)5 E)6 9.- En un trapecio ABCD se tiene ( BC // A D ), m ¿4 ABC=2x/?i /¡CCDA,sí: AB + 2.BC= 18. Hallar la longitud de la mediana del trapecio. A ) 18 B) 12 C)10 D)9 E)6 10.- Los lados de un rectángulo miden 6 y 8, hallar la longitud de la diagonal del cuadriláte ro que se forma al intersectarse sus bisec trices exteriores. A ) 10 B) 14 C )12 D) 20 E)21 . 11.- En un cuadrado ABCD; M y N son puntos medios de BC y CD ¿Cuál es la medida del ángulo que forman al intersectar AM y BN ? A ) 90° B) 70° C) 60° D) 50° E) 75° 12.- En un cuadrilátero ABCD, P y Q son • puntos medios de BC y A D , M y N son pun tos medios de AC y BD. Calcular MN. Si : m 4- PNQ = 90° y AB = CD = 4^2 A ) 1 B) 2 C)V2 D) yÍ3 E) 4 256 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 13.- Las proyecciones de las diagonales de un rombo sobre uno de sus lados miden 1 y 9. Calcular la medida del lado del rombo. A ) 8 B)7 C)6 D)4 E)5 14.- En un romboide ABCD, se consideran los puntos medios M y N de los lados AD y BC; AC intersecta a BM y DN en P y Q respecti vamente. Hallar PQ, si AC = 18. A) 4 B)6 C)9 D)5 E)8 15.- Dado un^triángulo ABC, cuyos puntos medios de AB y BC son M y N respectiva mente, se traza una recta exterior tal que las distancias de A, M y N a dicha recta miden 7; 9 y 6 respectivamente. Hallar la distancia del punto medio de AC a dicha recta. A ) 4 B)6 C)5 D)3 E)1 16.- En un trapecio ABCD : AB // CD , m 4- A= 2 .m 4- C, AD = 10. Hal lar la longitud del segmento que une los puntos medios de las diagonales. A) 5 B)6 C)4 D)8 E) 10 17.- En un trapecio rectángulo ABCD, recto en A y B se traza CH _L BD (H en BD), s i : m 4 BCH = 2.m 4- BDC y 3 . AD = 8 . CH; calcular la m 4 BDC. A) 53° B)37° C) 15° D) 26° 30 E) 18° 30 18.- La base menor AB de un trapecio ABCD mide 5, por A y B se trazan paralelas a los lados no paralelos. Hallar la medida de la base mayor sabiendo que dichas paralelas se ¡ntersectan en un punto de la mediana del trapecio. A ) 10 B) 13 C)15 D) 18 E)20 19.- Sobre los lados de un romboide se cons truyen cuadrados. Al unir los centros de di chos cuadrados se obtiene un : A ) Rombo B) Rectángulo C) Trapecio D) Cuadrado E) No se sabe 20.- El lado del cuadrado ABCD mide 4. Calcular TC A ) 2 B)2V2 0 4 D )4 -Jl E)5 21.-Cale drado: A ) 2 B)3 C) 4 D)5 E)2,5 D 22.- Siendo ABCD un romboide, donde OP - 2CD; calcular x. B P C A ) 10° B) 12° C) 15° D) 18° E)22°30' 23.- Si el lado del cuadrado ABCD mide J lÓ ; hallar PQ. A ) 1 B)2 Q V 5 T íoD) E)30 D Luis Ubaldo C. Cuadriláteros 257 24.- En la Figura: ABCD es un romboide y los triángulos APB, AQD y CRD son equiláteros. Hallar x A) 100° B)90? Q105° D)12(T E)150P 25.- En la figura ABCD es un romboide y m 4 ABE = 100° ; AE = AD y FC = CD. Calcular x A ) 120° B)135° Q 145° D) 155° E)175° 26.- Se tiene un trapezoide ABCD. tal que : A B =C D = 6;m 4 ABD = 75, w 4 BDC = 15. Calcular la medida del segmento que une los puntos medios de las diagonales. A ) 6 B)8 C)3 D)4,5 E)9 27.- En un trapecio ABCD. (CB // AD ) m 4 B = 4 m 4 D y 11 AB + 5BC = 5 AD. Calcular la m 4 D. A ) 18,5 B)22,5 C)26,5 D)30 E)27,5 28.- Del gráfico, hallar PL, si: QL =12 A ) 12 B)6 Q 9 D) 15 E)I3 29.- Calcular x del gráfico, si ABCD es un rombo, A BEC es equilátero y además: m < BCT = 2m < BAE. A ) 60° B)45° C)75° D)53° E)3(F 30.- Sean los cuadrados ABCD y EFGC, tal que: G, E y D son colineales, GE = ED . Calcu lar la m 4 EAD (E es exterior al cuadrado ABCD). A ) 15° D)22,5° B)30° E)26,5° C) 18,5° 31.- Dado un rectángulo ABCD (AB > BC) por B se traza la perpendicular a AC la cual interseca en "P" a CD y en "M" a la perpen diculara BD trazada por D. Las prolongacio nes de DM y BC se intersecan en ”Q". Calcu lar "PM"; si DQ= 17 y BP = 9. A ) 2 B)4 C)6 D)5 E)4^2 32.- En un trapecio ABCD, (AB // CD ): sien do BD su altura. Se traza A M , siendo "M ” punto medio de BC, tal que AM = BC; ade más m 4 ADB —m 4 C. Calcular: m 4 MAD. A )45 B)37 C)53 D)30 E)60 33.- En la figura RM = 6 y MS = 1. Calcular BK. A ) 5 B)4 O 3.5 D)3 E)2,5 B 258 Problemas de Geometría v cómo resolverlos 34.- En la figura mostrada, SD = 2 (AR). Ernesto Quispe R. Calcular: K y 35.- Calcular el valor de a , si AB = CD B 6a A D C A ) 7°30 B) 10° C)12° D) 15° E) 18° 36.- Si ABCD es un trapezoide simétrico, (AB = BC); M, N, L, F y P son puntos medios de AB, BC, CD, AD y BD respectivamente. Calcular x. B A ) 12° B) 18° C)24° D) 36° E) 15° M ,-- ' \ N x \/p36® / FY 37.- Si . ABCD es un cuadrado, EF = AB y AG = GD; calcular "x " D A ) 30° B) 15° C) 45° D) 57° E) 53° 38.- Si ABCD y GFED son cuadrados y AG = 10. Calcular la distancia entre los puntos medios de AE y CG. B__________________ c A ) 5 B) 5-Jl C )4V2 D) 10 V3/2 E) 10^2/3 39.- Si ABCD y EFGH son cuadrados, HG = 2 y GN = -J5; calcular "EH". A ) 2-Jé B) 2 C )2 j5 D) 4 E )5 1 B E B S g 1. Centro: 2. Radio: 3. Cuerda: 4. Diámetro: 5. Arco: O OQ (OQ = /?) MÑ AB (AB = 2R) MN o MQN i 6. Flecha o Sagita : PQ 7. Puntos * Exterior: * Aferente: * Interior: 8. Rectas * Exterior: * Tangente: * Secante: ü?2 (E : Punto de tangencia) ^3 8 .2ÁNGULOS CONRELACIONA UNA GR.CUNFEKENC A)ANGULO CENTRAL Es aquel ángulo formado por la abertura de dos radios de una circunferencia y viene a ser igual al arco que subtienden dichos radios. a = rn AB ... (8.1) Fig. 8.2 260 Problemas de Geometría v como resolverlos Ernesto Quispe R B) ANGULO INSCRITO Es aquel ángulo formado por dos secantes que parten desde un punto de la circunferencia. a = m AB ... (8.2) Fig. 8.3 C) ANGULO SEMI - INSCRITO Es el ángulo formado por una tangente \ una cuer da que parte desde el punto de tangencia. Punto de tangencia a = m AB ... Í8.3) D)ANGULO EX - INSCRITO Es el ángulo formado por una secante y una cuerda a = mABP ... (8.4) E)ANGULO INTERIOR Es el ángulo formado por dos cuerdas secantes de una circunferencia mAB + mCD _a = -------------------- ... (8.5) Fig. 8.5 Fig . 8.6 F) ANGULO EXTERIOR Es el ángulo formado por las secantes desde un punto exterior a la circunferencia, tenemos: Luis Ubaldo C Circunferencia I 261 1) Angulo formado por dos rectas secantes. 2) Formado por una secante y una tangente. 3) Formado por dos tangentes. Observación : Solo para dos rectas tangentes, se cumple que : a =- m CD- m AB a = m AB-m ÁC m AMB-m ÁB a = a + m AB = 180° ... (8.6) ... (8.7) ... (8.8) ... (8.9) G E N E R A L E S "Si en una circunferencia, trazam os dos cuerdas paralelas, éstas forman dos arcos congruentes" Si: ÁB // CD => Áe == bd 2“ » TEOREMA "Si trazamos dos cuerdas de longitudes congruen tes, entonces los arcos que subtienden cada uno son congruentes” Si: MÑ = EF => MN = É? Fig. 8.Í 3er TEOREMA "En una circunferencia se traza una tangente, al unir el centro de la circunferencia con el punto de tan gencia, ésta caerá perpendicularmente a ella" S i: "M" es un punto de tangencia => OM _L£ 262 Problemas de Geometría y cómo resolverlos 4TO TEOREMA "Si en una circunferencia se traza una cuerda perpendicular a su diámetro, entonces ésta se biseca" Si el diámetro AB es perpendicular a MN : => MH s HÑ Ademas : MB s BN ____J J - r ti h .H — i i 15 M Fig . 8.11 5TO TEOREMA "Si por un punto exterior de una circunferencia, se trazan dos tangentes, entonces la bisectriz del án gulo formado por éstas coincide con el centro de la circunferencia" S i: A y B son puntos de tangencia . => PA = PB Fig. 8.12 6T0 TEOREMA "S ise intersectan dos circunferencias congruen tes, los arcos de intersección son congruentes" Si las circunferencias son congruentes. =* APB = ÁQB Fig. 8.13 1.- Dado el triángulo ABC inscrito en la circunferencia de centro “O", calcular la m j AOC S A 4cr o A<* S C Resglucíón.- En la circunferencia nos damos cuenta que el • ABC es inscrito, entonces por la relación (8.2): Donde : Ahora : Luego : m AC = 2 ni 4 ABC m AC = 2 (40") rri AC = 80" Apro\echando este resultado diremos que la rn I AOC , por ser un ángulo central, estará dada por la relación (8.1): m i AOC = m AC = 80" m 41 AOC = 80° 2.- En la figura m ostrada MA = MB. s i la m Y MAB = 759 Calcular la m AB Resolurion.- Si AM = MB, entonces el triangulo MAB es isósceles. Luego : m 4 MAB = ni 4 MBA = 75” En consecuencia ni AMB = 30” Ahora por ser ángulo inscrito, de la relación (8.2): m AB111 AMB = Reemplazando: =•> m AB - 2m • AMB m AB = 60° B A 40” O AV i _ / 1 f c ? o f W o í u í o ^ - / c ; j \ . 3.- Si /a recta "£" es tangentes la circunferencia en "M", calculara la medida de MN. Resolución.- Por ángulos suplementarios : 120° + m 4 NMQ = 180° Luego : m 4 NMQ = 60° Ahora por ser ángulo semi-inscrito, emplearemos la re lación (8.3): m 4 NMQ = - " i M ! m MN= 2m 4 NMQ m MN = 2 (60°) m MN= 120° Entonces: Reemplazando: 4.- Dadas las circunferencias tangentes exteriores, calcular la m 4 $ Resolución.- Luis Ubaldo C. Circunferencia 1 265 5.- En la siguiente figura BC / / A D , adem ás s i m BC = 100B y m AD = 160° calcular ia m 4- AEB Resolución.- Sea la m 4- AEB = a , ahora como BC // AD, entonces del Primer Teorema del item 8.3 : m AB = m CD = 50° 50° + 50° Luego por la relación (8.5) : a = ----- -̂---- a = 50° 6.- En e l gráfico mostrado la m 4- ACD = 50° m 4 BDC = 20g, hallar "x". l O D ' Resolución.- Por ser ángulo inscrito de la relación (8.2), tendremos : m 4- AD = 2m 4 ACD Reemplazando datos: m AD = 50 (2) =* m AD = 100° Análogamente : m BC = 40° Por ser 4 APB un ángulo exterior, aplicaremos la relación (8.6) : 100o - 40° x = 30° 266 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 7.- S i se sabe que A y B son puntos de tangencia, y m AM B = 300B, calcular "x" (O—» centro) ' . o V , 9 - - 6 0 Resoluclón.- En el gráfico la m 4 AOB = 60 , luego por ser ángu lo central: m 4 AOB = m AB Entonces: m AB = 60° Ahora por ser 4- APB un ángulo exterior, aplicaremos M la relación (8.9) Tenemos: 60° + x = 180° x = 120° 8.- S i las circunferencias m ostradas son de igual radio, donde la m 4 AMB = 30a, calcu lar m APB Resoludón.- Pór ser 4 AMB un ángulo inscrito, tendremos que : m AQB = 60° Como las circunferencias son iguales, entonces según el 6*° teorema expuesto en el item 8.3, se tendrá que : m APB = m AQB m APB = 60° Luis Uboldo C. Circunferencia I 267 8.4 POSICIONES RELATIVAS ENTRE" DOS % CIRCUNFERENCIAL a) Circunferencias Exteriores Si las circunferencias son exteriores el segmento que une sus centros, será mayor que la suma de sus radios, es decir: PQ > R + r Fig. 8.14 b) Circunferencias Interiores Si las circunferencias son interiores, el segmento que une sus centros, será menor que la diferencia de sus radios, es decir: PQ < R - r c) Circunferencias Tangentes Interiores Si las circunferencias son tangentes interiores el segmento que une sus centros es igual a la diferencia de sus radios, es decir: PQ = R - r d) Circunferencias Tangentes Exteriores En dos circunferencias tangentes exteriormente el segmento que une sus centros, es igual a la suma de sus radios, es decir: PQ = R + r Fig. 8.17 268 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R e) Circunferencias Secantes En dos circunferencias secantes, si el segmento que une sus centros es perpendicular a la cuerda co mún, entonces divide a dicha cuerda en dos partes congruentes, es decir: Si: AB : Cuerda Común y PQ 1 AB => AH = HB También : R - r < PQ < R + r f) Circunferencias Ortogonales En dos circunferencias ortogonales, el cuadrado del segmento que une sus centros es igual a la suma de los cuadrados de sus radios, es decir: PQ2 = R2 + r 2 g) Circunferencias Concéntricas Son aquellas circunferencias que tienen el mis mo centro, es decir: PQ =s 0 Fig.&A8 Fig. 8.19 Fig. 8.20 £.5 ALGUNAS PROPIEDADES IMPORTANTES 1ra p r o p ie d a d Si: PA y PB son tangentes y ±s 2D* PROPIEDAD Si: AB = R PA = PB = R m AB = 60 Luis tibaldo C. Circunferencia 1 269 3ra PROPIEDAD Si P y Q son centros como en la Fig. 8.23 => m APB = m AQB = 120° => m ATO = m AQB = 420° 4™ PROPIEDAD Si las dos circunferencias idénticas son concén tricas (tienen el mismo centro). => AB = CD = EF c 5™ PROPIEDAD Si AB y AC son diámetros se cumple que B, P y C son colineales, es decir, los puntos B, P y C están en una misma recta. ^ 6™ PROPIEDAD r S i: A, P y B son puntos de tangencia : => m 4 APB = 90 7HA PROPIEDAD Si: "P" es punto de tangencia m 4- APB = m AP + m PB (8.10) Tig. 8.24 Fig. 8.26 Fig. 8.27 270 Problemas de Geometría v cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 8V* PROPIEDAD S i: AM = MB, P y Q son centros : => m 4 PMQ = 90 9N* PROPIEDAD Si "P" es punto de tangenciade dos circunferen cias tangentes exteriormente, se cumplirá que : =* AB //CD 10M* PROPIEDAD Si A y B son puntos de tangencia =* 4 MBA == 4 ABL 11ra PROPIEDAD Si P y C son puntos de tangencia : => 4 BPC = 4 CPL 12DA PROPIEDAD Si AB es diámetro y "Q" punto de tangencia =* 4 HQB = 4 BQP Fig. 8.28 J Fig. 8.30 Fig. 8.32 Luis tiba ldo C Circunferencia I 271 13ra PROPIEDAD Si : M, N, y L son puntos de tangencia y "p" el semiperímetro. AM = p BC BN =p -A C CL = p - AB 9.- Dada la figura siguiente, donde A y B son puntos de tangencia, calcular PA, s i se cumple q u e : m T Q = 6 0 p y OQ = 3. Resolución.- Por ángulo central la m 4 TOQ = 60°, luego poi propie dad de triángulos, anteriormente estudiados vemos que el A TOQ es equilátero, entonces : OT = OQ = TQ = R = 3 Luego, por la 1ra propiedad del item 8.5, tenemos . PA = PB = R PA = 3 272 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R Resolución.- Si unimos los centros de las circunferencias y además estos puntos con A y B, observaremos que dichos seg mentos son iguales uno a uno e iguales al radio de las circunferencias, obteniéndose dos triángulos PAQ y PBQ equiláteros y equiángulos. Entonces : m 4- APB = 120° También: m 4- APB = m AQB (ángulo central) in ÁQB = 120° 11.- Si A, P y B son puntos de tangencia, calcula la m 4- APB Resolución.- Al trazar la tangente i? por el punto "P", interceptando a AB en Q, resultando que los triángulos AQP y PQB son isósceles donde : Por consiguiente: m 4- PAQ = m 4- APQ = a También: m 4- QPB = m 4- PBQ = 0 En el A APB: a + a + 0 + 8 = 180° De donde : a + 0 = 90° Y puesto que : m 4- APB = a + 0 171 4 APB = 90° 12.- Dadas las circunferencias tangentes exterio res y la tangente común AB, siendo M punto medio de AB, calcular "x" (O y O t son cen tros) Luis tibaldo C. Circunferencia I 273 Resolución.- Sea "T" el punto de tangencia de las dos cir cunferencias, al trazar MT, nos damos cuenta que MO es bisectriz del 4- ATM. Entonces : m 4- AMO = m 4- OMT = a Esto debido al 5to teorema del item 8.3 De igual manera :m 4- TMO, = m 4- Oj TB = 6 Ahora, recordemos que : x = a + 6 ... (1) También : 2a + 2G = 180° De donde : a + 8 = 90° ... (2) Finalmente de (1) y (2), concluimos que: x = 90° 13.- En la figura mostrada, se tiene una semicircunferencia de centro "O"; s i T es punto de tangencia, calcular "x". Resolución.- Trazamos OT perpendicular a (propiedad) Sea: m 4- OTH = a => m 4 TOH = 90 - a Ahora: m 4 TOB = m 41 T B Entonces : m T B = 90 - a ... ( 1 ) Por ángulo semi-inscrito, tendremos que : m T B m 4 PTB = 20° = z Luego : m TB = 40° De (1) y (2 ): 40° = 90-a => a = 50° (2) Por consiguiente, en el triangulo rectángulo BTO, en el ángulo recto T, tendremos que . a + x + 20° = 90° Reemplazando: 50 + x + 20° = 90° x = 20° 14.- Si P ,Q y R son puntos de tangencia, donde AB = 8, B BC = 6 yA C = 4, calcular AP. j , 274 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. i 8 -x + 4 - x = 6 Resolución.- 1er Método: g f\ T s Sabemos que BC = 6, reemplazando ¡ \ . x f N 8 - *8 - x P, 4 x - 3 x /[ J \4 - x 2a0 Método : ¿ — ^ ^ \ A C Aplicamos la 13ra propiedad del item 8.5 : AP = p - BC n j 8 + 6 + 4 Donde p = ------ -̂----- => p = 9 Y por dalo del problema: BC = 6 Reemplazando: AP = 9 - 6 AP = 3 Luis Ubaldo C Circunferencia 1 27 1.- En el gráfico adjunto, ABCD es un cuadrado; hallar "x". Resoluclón.- Trazamos el radio OF, entonces el A FOE es isósceles, en donde los ángulos miden (45°/2) Finalmente en el A AEF : 45° + ~2~ = ■** 135°x = x = 67° 30* B a / f j \ o/ / V / ( f ) )\ . / a A ° F ° D 2.- En la figura mostrada, hallar " r " ; s i : BC + AD = 12 y AB * CD = 20 Resolución.- Por dato: También: a + 6 =12 ... (1) 2r + (a + b ) = 20 ... (2) Reemplazando (1) en (2 ): 2r + 12 = 20 De donde : 2r = 8 . * r = 4 ¿.io rrooiemas ae ueomeiria y como resolverlos tr esrou ispei<. 3.- En la figura mostrada, se sabe q u e : A B + B C - AD . Además, si CD = 6, hallar: (R + r) Resolución.- Por el Teorema de Poncelet en el ABC : AB + BC = 2r + AC ... (1) En el fc. ACD : AC + CD = 2R + AD ... (2) Sumando (1) y (2) : A ( AB+BC) + + CD = 2 {R + r) + + AD En donde por dato : AB + BC = AD a CD = 6 E ntonces: + 6 = 2 {R + r) + pÓ R + r = 3 4.- En el triángulo ABC, calcular la longitud del radio de la circunferencia inscrita sabiendo que los segmen tos BO y RS son congruentes. Además BM = 3 R esolución.- Sea V la longitud del inradio del ABC, entonces por el Teorema de P once le t: AB + BC = 2x +AC 4 Pero : AB — a + n ; BC = 3 + m y AC = n + cT+ m R eem plazando: a + n + 3 + m = 2x + n + a + m De donde : 3 = 2x x = 1,5 Luis Ubaido C. Circunferencia 1 277 5.- En la figura dada, ABCD es un cuadrado tal que AO = OD. Calcular a . Resolución.- E1A AED es equilátero El A ABE es isósceles AD = AE = ED = 2o AB = AE = 2a El BAO es notable aproxim ado (53°/2) : =» m 4- ABO = 5372 Luego en el A ABE: De d o n d e : c o o a + ~ = 75° a = 75° - 26,5° a = 48° 30' 6.- En la figura PQRS es un cuadrado, “O" es centro de la semicircunferencia y PO = OS; ca lcu lar: m 4- QOE, siendo Fpunto de tangencia. R esolución.- E1 üx OES -» notable (30° y 60°); donde : PQ = OF = OE = 2a (radio de la circunferencia) El Ê . OQP —> notable aproxim ado de : 5372 =» m 4- PQO = 5372 127° L uego: 2 A hora: D onde: + x + 60° = 180° x = 120° - 127 240-127 x = 56° 30' 7.- En un cuadrilátero convexo BCDF inscrito en una circunferencia, se prolongan los lados opuestos hasta intersectarse en A y E. ¿Qué ángulo formarán las bisectrices interiores de los ángulos A y E ? 278 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. R esolución.- En el cuadrilátero no convexo ABEH : x = m + 6 + rt... (1) Por otro lado, reconocem os que la : m 4- FDE = 0 A hora: m 4 BFA = 0 + 2n ( 4 exterior) En el A ABF : 2m + 2 0 + 2rj = 180° Entonces : m + 0 + rt = 90° ... (2) De (1) y (2) : x = 90° 8.- En la figura mostrada, se sabe que : AM = 3 y NP = 8. Hallar E F . R esolución.- Por teoría sabem os que : NP = NE —> 8 = a + x ... (1) También : PQ = AB —> 8 + a = 3 + 3 + x ... (2) Sum ando (1) y (2) : 16 = 6 + 2x Donde : 1 0 = 2x x = 5 9.- En la figura, O y O, son centros, T es punto de tangencia, si PH = 2 ; hallar AQ. Resolución.- Trazamos la tangente por "P" a la sem icircunferencia de centro "O" Luego trazamos AE perpendicular a dicha tangente y prolongamos a continuación BQ hasta "F". Ahora por el Teorema de la bisectriz de un ángulo tenem os : EP = PH = 2 ; PF = PH = 2 Luego : EF = AQ = 2 + 2 AQ = 4 Luis Ubaldo C. Circunferencia 1 279 10.- A partir del gráfico mostrado, se pide en contrar una relación entre a; b; c y d ( a ; b; c; d son las longitudes de los inradios de los triángulos rectángulos). R esolución.- Por el Teorema de Poncelet en el ABP : PB + PA = 2o + AB También en el EK CPD Sumando (1) y (2) : D onde: También : PB + PC = 2b + BC Sum ando (a ) y (P) : PC + PD = 2 c + CD PA + PC + PB + PD = 2o + 2c +AB +CD ... (2) AC (a) BD = 2 (a +c) + AB + CD ... (3) PA + PD = 2d + AD ... (P) AC + BD = 2 (b + d) + BC + AD ... (4) Observamos que (3) y (4) son iguales : 2 (o + c) + AB + CD = 2 (5 + d) + BC + AD Luego la relación buscada e s : 11.- En el gráfico, calcular lam 4- DEC, si DC = CB y m 4- DAB = 72e a + c = b + d Resolución.- Al trazar AC, resulta que el A ADB es isósceles, ya que es mediatriz. Entonces : m 4 DAC = m 4 BAC = 36° y m 4 ABC = 54° Luego; com o el cuadrilátero AECB es inscrito, se concluye que : x = 54° B B 12.- En un triángulo ABC , m 4 A = 2 m 4 C ; se traza la bisectriz interior AD, la circunfe rencia circunscrita al triángulo ABD intersecta a AC en "E", calcular E C ; s i AB = 7. 280 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto QulspeR. Resolución.- Se traza BE, entonces el A EBC es isósceles BE = EC = x Se observa que : m 4- A = m 4- AEB = 2 a Entonces el A ABE tam bién es isósceles, en donde : AB = BE /. x = 7 13.- Una circunferencia es tangente a tres lados de un romboide. S i sus alturas son entre si com o 4 a 5, calcular la medida del arco que determina el cuarto lado al ¡ntersectar a dicha circunferencia. Resolución.- Sean las a ltu ras: TQ = 1 0 * y HK = 8 * Luego* OT = OQ = 5 * ; OK = 5 * y OH = 3 * En el OHQ : m 4 . HOQ = 53° También : m 4 POH = 53° Finalmente, por ángulo central : x = 106° 14.- En el gráfico calcular "x", s i "O " es centro y además, OP = PQ. T es punto de tangencia y m 41 O OP = 26- Resoluclón.- Por s e r : x = ™ T L 0) El A OPQ es isósceles Luego : m 4 POQ = m 4 PQO = 26° El A LOP es isósceles, e n to n c e s : 17? 4 OLP = m 4 OPL = 52° OT ± 17? (propiedad) entonces OT / / LP de d o n d e : m 4 TOL = 52° Luis Uboldo C. Circunferencia 1 281 Por 4- cen tra l: m TL = 52° 52 En (1) : x = ~tt x = 26° 15.- En Ia figura, calcular "x" si "T "y "S " son puntos de tangencia. Además: m DC = 80g y m DS = 409. Resolución.- Por dato lam DC = 80°, entonces la m 4 CSD = 40° ( 4 inscrito) Luego la m 4 BTS = 40°, entonces la m TS = 80°. El arco TC m ide ahora 160°; entonces la m 4 TSC = 80°. jj¡ Finalmente en el A ATS : x + 40° = 80° (4 exterior) x = 40° 16.- En la figura mostrada, calcular "x" R esolución.- Lam AB = 2 . (38) = 76° ( 4 semi-inscrito) Lam 4 AOB = 76° Pero OM es bisectriz del 4 AOB, entonces la : m 4 AOM = m 4 MOB = 38° Entonces en el triángulo rectángulo ALB la : m 4 OAM = 52° Finalmente en el ALB : x + 52° = 90° x = 38° 160° x N / L n \ / \ i \ / \ /\ / 282 Problemas de Geometría y cómo resolverlos 17.- Del gráfico mostrado, calcular “x " Ernesto Quispe R Resolución.- En el cuadrilátero inscrito EFCD : m 4 EDC = 80° * En el cuadrilátero inscrito ABCD : m 4- BCD = 60° Luego : x + 60° + 80° = 180° Donde : x = 180°-140° Jt = 40° 18.- En la figura mostrada, las circunferencias son del mis mo radio, se pide calcular “x", si m AB = 90s. Resolución.- El triángulo EAF es equilátero. El triángulo AFC es rectángulo. Entonces la m 4 EFC = 30“ y la m 4 EEB = m 41 EBF = 15° Luego la m 4 AEB = m 4 AHB = 45° En consecuencia : x = 45° + 15° x = 60° 19.- En la figura mostrada, se pide calcular x6 Luis Ubaldo C. Circunferencia I 283 R esolución.- T razam o s OT X BC . A hora co m o AB // OT, entonces por ángulos alternos in te rn o s: B m 4 BAT = m 4 ATO = 2x. En el A ATO isó sce les: m 4 TOC = Ax ( 4 exterior) Finalmente en el OTC :4x + x = 90° x = 18° 20.- En la figura, se muestra dos circunferencias de distinto radio, se pide calcular xB; si m AB = 58B. Resolución.- Trazamos BC y CH. Ahora si lam 4 BDH = 0, =* 17? 4 BCH = 0 También la m 4 ACB = 29° ( 4 inscrito) En el cuadrilátero inscrito CEFH : m 4 HFT = 29° + 0 Finalmente en el A DEF, por el Teorema del ángulo ex terior: x + 0 = 29° + 0 x = 29° 21.- En una circunferencia de centro O se traza la cuerda AB. Calcular la medida del arco AB, si un diámetro que divide al arco AB en la razón de 3 a 1, divide a la cuerda AB en la razón de 2 a 1. R esolución.- S ea : m PB = a => m AP = 3 a Además s i : QB = 2a => AQ = 4a Trazamos OL X AB, de donde : m AL = m LB = 2a Luego AH = HB = 3a, con lo c u a l : HQ = a (OL n AB : H ) Trazamos QT X OB, luego por el teorem a de la b isec triz : QH = QT = a 284 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. En el triángulo rectángulo QTB : En el triángulo rectángulo OHB : Reemplazando: m 4 QBT = 30° 2a = 60° m AB = 4(30) m AB = 120° a = 30° ; rn AB = 4 a 22.- En la figura dada se sabe q u e : m AP + m BC =220B. Entonces se pide calcular la m AQB. Resolución.- En el A EFH, por propiedad en triángulos se sabe que : a + 0 = 180° + to ... (1) Pero por dato : a + 0 = 220° ... (2) De (1) y (2) : 220°= 180° + o) En consecuencia: o) = 40° Aplicando la relación (8.9), se puede establecer que : w + 17? AQB = 180° Reemplazando: 40° +17? AQB = 180° m AQB = 140° 23.- En la figura AOB es un cuadrante en donde: MN = 5 y ML = 8. Bajo estas condiciones y las que muestra la misma figura, se pide calculare. Resolución.- A1 completar la semicircunferencia se observa que L, M y C son colineales, luego m 4- CLB = 90° Por el teorema de la mediatriz : MC = MB y AC = AB Luis Ubaldo C. Circunferencia 1 285 Luego : A ACM = A ABM ( LLL) => m 4- ACM = m 4 ABM= a Por 4- inscrito : m 4 ACL — m 4 ABL = a Por el Teorema de la b isectriz : NL = NT = 3 En el MTN, por sus lados es un triángulo 3 - 4 - 5: Luego en M : 20 + 37 = 180° 6 = 71° 30' m 4 M = 37° 24.- En el gráfico se muestra un rectángulo y en él una semicircunferencia tangente en tres de los lados, de aquel. Bajo éstas condiciones y otras que aparecen en el gráfico, se pide calcular la medida de "x “. Resolnclón.- Duplicando la gráfica y com pletando la circunferencia, prolongamos CH, hasta llegar al punto de tangencia "F”, de m odo que : m 4 BDA = m 4 HCD = 53°/2. Entonces 90°la m 4 AEF = —2~ = 45° En consecuencia, al observar el som breado, se con cluye q u e : x = 45° 25.- En la figura dada, O es cen tro ja tan gente CP es congruente a CQ. De acuerdo con estos datos se pide hallar lam 4 APB. 286 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Resolución.- Trazamos el radio OP, reconociendo que: OP _L PC (propiedad) Sea 17? 4- CPQ = a = m 4- CQP Luego en el triángulo te*. OPC, m 4 POQ = 90 - 2 a En el A OPB, isósceles : m 4- OPB — m 4- OBP = 45 + a En el A OPQ : m 4- APO = 90 - a Luego : m 4 APB = 90 - a + 45 + a m 4 APB = 135° 26.- En la figura mostrada : A y B son puntos de tangencia, de dos circunferencias, una de las cuales es mostrada en for ma parcial. Hallar x, si dichas circunferencias son ortogonales. Resolución.- Por prop iedad : OA ± AB y 0]B ± AB Los triángulos AOP y PO,B son isósceles, luego : m TB 2x 2 " 2 x = a + 0 Por 4 inscrito: m 4 APB = Por Propiedad: Pero: a + x + G = 90 Luego : 2x = 90 x = 45° = x 27.- Hallar “x " ; si A, B . C y D son puntos de tangen cia, para las tres circunferencias mostradas. Luis Ubaldo C Circunferencia 1 287 Resolución.- Del gráfico observam os que :2x + 0 = 180°... (1) Por propiedad de tangentes : PA = PC = PB En el A APB (isósceles): m 4- BAP = m 4- ABP = a En el A CPB (isósceles): m 4 BCP = m 4 CBP = 0 + a En la figura interior : a + x = a + 0 + 0 =» ® = "2 Sustituyendo (2) en (1) : D onde: 2x + ~2 — 180 2 x = 180 x = 7 2 ° 28.- En la figura A y B son puntos de tangencia de dos circunferencias de distinto radio. Calcu lar 0 (s i O es centro de una de las circun ferencias dadas) Resolución.- Por Propiedad : SP / / TK, luego : HB X TK A TQK es isósceles ya que QH es mediatriz de TK Luego : m 4 TQH = m 4 HQK = 0 Del gráfico: 3 0 = 180° 0 = 60° 29.- Calcular la m 4 CPD, s i : AH = HD; ade más T es punto de tangencia. 288 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Resolución.- Del gráfico: x = a + 0 ... (1) Hacemos : OA = OT = 5r Luego : AB = CD = AH = HD = lOr En el BAO : m 4 ABO = ~ = m 4 OBT De donde : m 4 TBC = 37° ^ y m 41 TOD = 53° : Trazamos por T : KM -L BC Luego : Li, OMT de 37° y 53° : TM = 4r y OM = 3r En el BKT de 37° y 53° : TK = 6r En el ^ TKC : a = 26,5° E nelE ^T M D : 6 = 1 8 ,5 ° Sustituyendo en (1) x = 45° 30.- Calcular "x" del gráfico, si A , B , C y D son puntos de tangencia. I k = 4 r Resolución.- Por 4 inscrito : m BD = 4x y m AC = 6* m 4 BCD = 180-4* m 4 ABC = 180-6* * + 1 8 0 -4 * + 180-6* = 180 180 = 9* * = 20° Por Propiedad: En el A MBC : En consecuencia: Luis Ubaldo C. Circunferencia I 289 31.- En la figura "O" es centroy MN es mediatriz de OT; hallar x. Resolueión.- S ean : OA = OM = OB = R Luego : OQ = QT = y y MQ _L OT En el E¡̂ MQO: m 4 QMO = 30° y : m 4 AOM = 30° = m AM En el ^ QOB : m 4 QBO = 26,5° = De donde resolviendo : x = 11,5° 32.- En la figura se muestra una circunferencia en la q u e : m AB =82By A B / / C D . Con estos datos se pide calcular x Resolución.- Dado que AB // CD, se puede establecer que ni 4 ABC - m 4 BCD = G (altem os internos) Por 4 inscrito : m EC = 2x Ahora : 20 = 2x + m AE Tam bién: 20 = rn AE + 82° 20 Igualando: 2x + m AÉ = m AE + 82° De donde : 2x = 82° x = 41° 290 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 33.- Del gráfico mostrado calcular "x", si A y B son puntos de tangencia. Resolución.- Hacemos : m 4 T = a y m 4 Q = 6 Luego en el A TKQ : a + 0 + j f = 1 8 O ...(1 ) Por 4- sem i-inscrito: m 4- ESAS = = a m 4 ABC = — = 0 En el A ABC, por 4 ex terio r: x = a + 0 ... (2) Sustituyendo (2) en (1) : x + x = 180 Luego : 2x - 180 x = 90° 34.- En la figura mostrada, m BÑ = 120°, m BP = 40° y BP = MN. Calcular: x Resoluclón.- Del gráfico deducim os q u e : m 4 BAC = 90° y m 4 BMN = 60° con lo cual BM y BC son diámetros de las circunferencias. Sean O y Q centros de la circunferencias Luego : MQ = MN = QN = BQ m 4 QBN = 30° y m 4 BOP = 40° El A QBP es isósceles, lu eg o : m 4 BQP = m 4 BPQ = 40° El cuadrilátero QBPO es inscriptible lu e g o : m 4 QOB = m 4 BPQ = 40° Luis Ubaldo C Circunferencia 1 291 Para el A MBC, QO es base m edia, luego QO // MC x = 40° 35.- En la figura, ABCD es un romboide, T y K son puntos de tangencia y O es centro. Demostrar que x = 90° Resolución.- E1A TDK es isósceles : TD = DK = a El A BAT es isósceles : AB = AT = b ... ( 4 ABT = 4 TKD alternos internos) Prolongamos OD hasta intersectar a la prolongación de BC en "L", lu eg o : OD 1 TK y CD = CL = 6 Ya que OT 1 AD y BC // AD => OS 1 BC Para el A OBL "T" es ortocentro => LN 1 OB El cuadrilátero ACLT es un rom boide luego : AC // LN x = 90° 292 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 36.- Del gráfico; hallar x (0 y 0 1 son centros) En el CHB : En el Oj OB ; R esolución.- En las circunferencias tangentes interiores O y O, la línea de centros pasa por el punto de tan gencia T y adem ás OT X AB Luego : OT = OA = 2r y m 4- A = m 4 -T = 45° En la circunferencia O , : m 41 OCT = 90° ^ L~y En el Lx ACO de 45°, al trazar CH X AO ; se tiene : AH = CH = HO = r m 4_ HBC = 18,5° m 4 . OBO, = 26,5° => x = 26,5 - 18,5 x = 8o 37.- La circunferencia inscrita en el cuadrante AOB es tangente a OA, OB y ÁB en los puntos E , F y G respectivamente. BE intersecta a la circunferencia en H . Calcular la medida del ángulo FGH. Resolución.- S e a r el radio de la circunferencia m enor Oj Luego en el cuadrado OEOj F : EF = OO, = r j 2 y m 4- EFO = 45° En el cuadrante AOB : OG = OB De donde: r j 2 + r = r + FB Luis Ubaldo C. Circunferencia 1 293 FB = r j 2 A EFB es isósceles => m 4 FEB = 22° 30' Finalmente por 4 inscrito . x = 22° 30' 38.- En la figura T . K y L son puntos de tangencia. Calcular 0 (O es centro) ® \ O I Resolución.- Por Propiedad : AK // SL Luego : m 4 BAK = 6 y ML es mediatriz de AK Con lo cual se tiene : rn 4- BAK = m 4 BKA Por 4 sem inscrito : m 4 MKB = G En el MHK : 0 + 0 + 0 = 90 0 = 30° M 39.- A partir del gráfico mostrado, se pide calcular el valor de a . 294 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. Resolución.- Por 4- inscrito : 3 a = => También : 2 a = => □ ✓ - . • ™ 4 a + 6aPor 4- in terior: 90 = ---- ^— D onde: 90 = 5a a = 18° Por Propiedad de las tan g en tes: PA = PB Luego por el Teorema de la mediatriz : OA = OB De donde : m 4- OBA = x y m 4 OAP - 0 Y en el A PAB : 2 a + 2 0 + 2* = 18 0 =? a +0 + * = 90 ... (1) En la circunferencia de cen tro "O", se verifica que : m MN = 2 * , y , m 4 MQN = 180-2* APQB: 2a + 2 0 + 180 - 2* = 180 => a + 0 = * ... (2) Sustituyendo (2) en (1) : * + * = 90 * = 45° m CD = 6 a m AB = 4 a Luis Ubaldo C. Circunferencia 1 295 41.- De la figura calcularx, si P ,Q ,R ,S y T s o n puntos de tangencia. R esolución.- Se dem uestra que los puntos P, S, y D son colineales, se une "C” con “D” => m 4 ADC = 90° El cuadrilátero SHDO es inscriptible Además : m 4 ADP = m 4 ABP = 30° Ahora aplicarem os la relación (8.9) m QR + 30° = 180° m QR = 150° Por ángulo inscrito : x = = 75° x = 75° 42.- Según el gráfico, calcular el valor de “x". Si m R C = 703, siendo A, B y C puntos de tangencia. m 4 SCH = m 4 SDH = 30° R esolución.- Se une “B” con “S” Por 4 sem i-inscrito: Por 4 inscrito : m 4 RBS = 90° (PROP) m BR = 2 x m 4 RSB = x Del gráfico: m RC = m RC' = 70° Luego por 4 sem i-inscrito: m 41 C = 70° A dem ás: m 4 A = 70° (PROP) En el A PAB : x + x + 70 = 180° x = 55° 296 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. PRp&t€l4A5 PROPUeSTOS — • + - > _. _____ 1.- Si dos circunferencias son exteriores, en tonces el segmento que une sus centros es : A) M enor que la suma de sus radios. B) Igual a la diferencia de sus radios. C) Menor que el radio mayor. D) Mayor que la suma de sus radios. E) Mayor que la diferencia de sus radios. 2.- ¿Cuál o cuáles de las afirmaciones son co rrectas? A) Circunferencias concéntricas son las que tienen el mismo centro. B) El segmento que une los centros de dos cir cunferencias interiores es mayor que la di ferencia de sus radios. C) Dos circunferencias son secantes cuando se cortan en un solo punto D) El segmento que une los centros de dos circunferencias tangentes in teriores es igual a la diferencia de sus radios. E) Solo A y D son correctas 3.- En un triángulo rectángulo, los inradios de los triángulos AHB, BHC y ABC suman 12. Siendo BH la altura relativa a la hipotenusa, calcular BH. A) 8 B) 10 Q 12 D) 14 E)16 4.- Calcular*. A) 30° B)40° Q 60° D)70P E)75° 5.- Se tiene un triángulo ABC, en el cual la circunferencia que pasa por los puntos me dios de sus tres lados pasa también por el vér tice B. Calcular lam < B. A) 60° B)70° C)80° D)90° E)12(P 6.- En la figura, si m AB = 40°. Calcular*®. A) 70° B)45° C)40° D)50° E)60° 7.- En un triángulo rectángulo un cateto mide 28 y la suma de las longitudes de su inradio y circunradio es de 20. Hallar la longitud del otro cateto. A) 12 B) 16 C) 18 D)20 E)24 8.- En la figura dada calcular*0, si AB = B C ; m < BPQ = 50° y ni < BCQ = 20°. BA) 100° B )110° C) 140° D) 150° E) 120° 9.- Dado un triángulo de lados cuyas longitu des son 8; 15 y 17. Hallar la longitud del radio de la circunferencia inscrita. A)1 B)2 C)2,5 D )3 E)4 10.- En la figura, hallar AP, si AB = 5 y BC = 3 Luis Ubaldo C. Circunferencia 1 297 A) 6 B)8 Q 10 D) 12 E) 15 11.- Se tiene un pentágono convexo ABCDE circunscrito a una circunferencia. S i: AB + CD + A E= 11 y BC + ED = 7, hallar la longitud de la tangente trazada desde A a di cha circunferencia. A) 2 B)3 C )4 D)2,5 E)3,5 12.- En la Figura mostrada calcularJt0. A) 25° B)2CP Q 3 0 ° D)50° E)35° 13.- Las circunferencias ex-inscritas a los cate tos de un triángulo tienen radios que miden 6 y 8. Hallar la longitud de la hipotenusa del triángulo. A) 10 B) 12 C) 14 D) 18 E)25 14.- En la figura, ca lcu lar: a° + b° + c°. A )180° B)225° C)60° D)50> E)75° 15.- En la figura, si m APC = 240°, calcular.*0. A) 45° p B) 60° C) 75° D) 30> E) 36° 16.- Hallarf?, si BM = 2 y BN = 6 A) 1 B)2 Q 3 D)4 E)5 17.- En la figura "O" es el centro de la circun ferencia y AM = FM, siendo M el punto de tangencia; calcu lara. A) 19° B) 15° Q 25° D) 18° AX E)20° 18.- En una semicircunferencia de diámetro AC, se inscribe el triangule) ABC; se une los puntos medios de AB y BC con los vértices C y A que se i ntersectan en los puntos E y F con los lados AB y BCrespectivamente, jue go se traza EH y FG perpendicular a AC. Hallar la longitud del radio de la circunferen cia inscrita al triángulo ABC, s i : HG = 4m. E)8»iA) Un B)2m C)3m D)4m 19.- Calcularx. si BC = BD = AB. A) 40° C B)47° C)45° D)60° E)30° 20.- Del gráfico , hallar x , si m M N = 80°, MQ = QN y "O" es centro. A) 10° B)20p C)30° D)40° E)50p 298 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 21.- Calcular 'V . A) 45° B)60° C)30° D)53° E)75° 22.- En la figura es centro, T es un punto de tangencia y m TC = 80°. C alcularx°. A)10P B B)20p Q3CP D)40° E)50° 23.- Calculara, si O y 0 ( son centros. A) 22° 30' B) 18° 30’ C)26°30' D)30P E) 15° 24.- Calcular PH, si AM = 8 J l A) 4 B)2V2 C)4V2 D)8 E)3V2 25.- D el^ráfico mostrado, calcular lam DEF, si m ABC = 100° A )200° B ) 150° C)90° D) 100° E) 120° 26.- En la figura F, M, G y H son puntos de tan gencia. Hallar MC, s i : A F =4, FB = 6 y AM - 8. A) 1 B)2 Q 3 D)4 E)5 27.- Del gráfico calcular 0, si T, Q, K y L son puntos de tangencia. A) 30° B)36° Q 45° D) 53° E)60° 28.- Calculara. A) Io B)9° Q 15° D) 14° E)8° 29.- En una circunferencia de centro "O" se trazan las cuerdas AB y AC. Sean M^yN los puntos medios de los arcos AB y AC res pectivam ente, MO prolongado intersecta en L a la circunferencia. Hallar la medida del án gulo formado por LN y AC, si m AB = 100° y m AC = 120° A) 20° B)25° C) 30° D)35° E)40° 30.- Calcular "jc"; si P, R, S, T y M son puntos de tangencia. A) 18° B)30° C)45° D)60° E)36° Luis Ubaldo C. Circunferencia 1 299 31.- En la figura, ca lcu la ra si m 4- M PF = 80 A) 20 B)25 C)30 D)40 E)50 32.- En la figura: A, B, C, D, N4y N son puntos de tangencia. Calcularx, sim AB -m CD = 110. 33.- En la fig u ra : M, N y L son puntos de tan gencia, calcular m 4- PBN f 6V 8 2 ] I 205 B)60° v ' A) Are sen C)63°30' D)72° E)75° 34.- En la figura :M T=TN ,LG = G PySK = KQ. Calcularx. A^CP B)60° Q 75° D)45° E)53° 35.- Si P, Q, M y N son puntos de tangencia y a + 6 = 100. Calcular "x" Q A) 10 B)20 C)30 D)40 E) 15 36.- En la figura : AOB es un cuadrante y los cuadriláteros OMNL y LTQK son cuadrados. Calcularx. A„ A) 5o B) 10° Q 15° D) 18° E)20° 37.- En la figura : AM - MB y m CD - 80 . Calcular "x" A) 100 B)110 C)115 D) 120 E)150 38.- A partir de un punto P, exterior a una circun ferencia se trazan las tangentes perpendiculares PA y PB , luego se traza la secante PMN de modo que m AN —2 ni AM . Calcular la ni 4- NPB. 1 \ M 300 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. A) 60° B) 75° C) 53° D )45° E) 63° 30' 39.- Del gráfico a - 0 = 20°; hallar x. A) 10° B) 20° C )40° D) 30° E) 36° 40.- Calcular a , si M N = 80°; NC = 120° (AB => diámetro) A) 20 B) 10 C) 15 D) 12 E) 18 41.- En la figura mostrada, si P y Q son puntos de tangencia y m BC + m FE= 130°, hallar x. A) 20° B) 25° C) 30° D D) 80° E) 50° 42.- En la figura mostrada P y Q son puntos de tangencia y m QC = 140°. Hallar x. A) 10° B) 20° C) 30° D) 35° E) 25° A) 60° B) 75° C) 37° D) 45° E) 53° 43.- En la figura, AB = 2 MN. Calcular “jt”. B 44.- Hallar “x", si m BM = m M C; donde “O” y “N” son centros. 45.- Si ABCD es un cuadrado. Calcular ‘V ’. siendo “M” y “N” puntos medios de CD y AD respectivamente. B CA) 30° B) 37° C) 45° D) 53° E) 60° 46.- Calcular “jc” si m A C = 80°. Siendo A, B y C puntos de tangencia A) 75° B) 85° C) 95° D) 100° E) 105° 9.1 TEOREMA DE PQNCELET En todo triángulo rectángulo la sum a de las m edidas de los catetos es igual a la m edida de la hipotenusa m ás la m edida del diám etro de la cir cunferencia inscrita es el triángulo rectángulo. S i: OF = r, es el Radio de la circunferencia inscrita (Inradio) Entonces se cum ple que : AB + BC = AC + 2r ... (9.1) 9,2 CUADRILÁTERO CIRCUNSCRITO Es aquel cuadrilátero cuyos lados son tangen tes a una m ism a circunferencia. ABCD: Es un cuadrilátero circunscrito com o el m os trado en la Fig. 9.2, en el que se cum ple : 1) Teorema de P itho t: AB + CD = AD + BC ... (9.2) 2) Las bisectrices de sus cuatro ángulos interiores son concurrentes en el centro de la circunferen cia inscrita. OBSERVACIÓN : Un cuadrilátero será llam ado circunscriptible, si puede circunscribirse a una circunferencia; para que esto suceda, dicho cuadrilátero deberá cum plir con cualquiera de las dos propieda des anteriorm ente señaladas. B Fig. 9.2 rrooiemus ae ueomerria y como resolverlos trnesto tíuispe R OBSERVACION: Un cuadrilátero se llam a ex-inscriptible si se puede ex-inscribir a una circunfe rencia; para que esto ocurra dicho cuadrilátero deberá cumplir con el teo rem a de Steiner. 9.4 QRCIXNI15RENCIA EX-INSCRtIAA IIH TRÍÁMH¡ 5 Es aquella circunferencia tangente a un lado y a las prolongaciones de los otros dos lados de un triángulo. La circunferencia de centro "O" es la circunfe rencia ex-inscrita al triángulo ABC y referente a AB. OF : Radio de la circunferencia ex-inscrita (ex-radio) Se cumple q u e : CQ = CP = PAABC ». (9.4) Donde : "p" es el sem iperím etro del A ABC Fig. 9.4 9.5 TAN G EN TES COMUNES A) Tangentes Com unes In te rio res Dos tangentes com unes interiores a dos cir cunferencias son congruen tes: AB = CD Luis Ubaido C. Circunferencia II 303 Dos tangentes com unes exteriores a dos cir cunferencias son congruen tes: AB = CD B) Tangentes Comunes Exteriores 3.6 CUADRILATERO INSCRITO CÍCLICO Es aquel cuadrilátero cuyos vértices pertene cen a una m ism a circunferencia. ABCD: Cuadrilátero inscrito o Cuadrilátero Cíclico AC y BD: Diagonales En todo cuadrilátero inscrito se cum plen las siguientes p ro p ied ad es: Fig. 9.7 1ra PROPIEDAD Los ángulos opuestos son suplem entarios. => a + 0 = 180 2DA PROPIEDAD Las diagonales forman con los lados opuestos ángulos congruentes. => a = 0 Ftg. 9.9 304 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto QuIspeR 3 ra PROPIEDAD Un ángulo interior es congruente con el opuesto exterior. => a = 0 Se llama así al cuadrilátero que se puede inscribir en una circunferencia, para que esto suceda dicho cuadrilátero deberá cumplir con cualquiera de las tres propiedades anteriorm en te mencionadas. Los siguientes cuadriláteros son inscriptibles im portantes. AC : Diámetro de la circunferencia que pasaría por sus vértices, fig . 9.11 a AD : Diámetro de la circunferencia que pasaría por sus vértices.Fig. 9.1 Ib ABCD: Es un trapecio isósceles y es inscriptible porque : a + 0 = 180 Fig. 9.1 le 3 .8 ARCO CABAZ í 1 ^ Como el nom bre lo indica es el arco de la circunferencia que es capaz de inscribir ángulos con gruentes. AMB: Arco capaz de todos los ángulos que miden "a" AB : Cuerda capaz Cumpliéndose: m AMB = 2 (180 - a ) ... (9.5) M 9,7 C U A D R IlA im O ̂ S C K ^ IB L B . ; Fig. 9.12 Luis Ubaldo C Circunferencia II 305 1) Los puntos A, E, F, G y B son concíclicos, si pertenecen a una m ism a circunferencia Fig. 9.13a. 2) Si la cuerda capaz AB es diám etro, entonces se cum ple que : a = 90 Fig. 9.13b «Si desde un punto situado en una circunfe rencia circunscrita a un triángulo se trazan perpen diculares a sus tres lados, entonces los pies de estas perpendiculares estarán contenidos en una m isma línea recta llam ada recta de Simson» "P" es un punto aferente. PM -L AB , PN -L B C ^ PT -L AC se cum ple que M, N y T pertenecen a (Recta de Simson). Además si prolongam os PT hasta intersectar a la circunferencia en F, se cum ple que : BF //£ En todo triángulo se cum ple que el segm ento que une los pies de dos alturas es perpendicular al diámetro de la circunferencia circunscrita trazada por el tercer vértice. BF: Diámetro de la circunferencia circunscrita al A ABC AN y CN ; Alturas Se cumple : MN _L BF 306 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto QuIspeR «En todo triángulo se cum ple que la bisectriz de uno de sus ángulos se intersectacon la media- triz del lado opuesto en la circunferencia circuns crita al triángulo» BF : Bisectriz del ángulo B J?: Mediatriz de AC La intersección de las dos líneas es el punto "F" que está en la circunferencia. Fig. 9.16 OBSERVACIONES: 1) Si m 4 IA < 9 0 y m 4IC > 90 , entonces el cuadrilátero ABCD será inscriptible, tal com o el m ostrado en la Fig. 9.17a 2) Si los ángulos A y C son agudos u obtusos los dos, el cuadrilátero ABCD será un trapezoide simétrico tal com o se observa en la Fig. 9.17b 3) Si m 4- A = m 4IC = 90, entonces el cuadrilátero ABCD será un trapezoide simétrico inscriptible tal com o se observa en la Fig. 9.17c (al B (bl B fcl B A D C D D Fig. 9.17 Luis Ubaldo C. Circunferencia II 307 c jtK au u j u t tu'ui-atiOlT (»*a rttw#*í) B 1.- Los catetos de un triángulo rectángulo miden 3 y 4, calcular el valor del inradio. R esolución.- Sea V la longitud del inradio siendo: AB = 3 y BC = 4 Entonces la hipotenusa m edirá : AC = 5 Finalmente em pleando el Teorem a de P o n ce le t: 3 + 4 = 5 + 2r r = 1 2. -Dada la siguiente figura, donde el perímetro del cua drilátero ABCD es 100. Calcular AD, si BC = 15. Resolución.- Por Pithot en el cuadrilátero ABCD, tenem os : AB + CD = BC + AD... (1) También por dato : AB + BC + CD + AD = 100 ... (2) Reemplazando (1) en (2): BC + AD + BC + AD = 10 0 D onde: 2 (BC + AD) = 100 A hora: Pero por d a to : E ntonces: BC + AD = 50 BC = 15 15 + AD = 50 AD = 35 D 3.- En la figura mostrada, calcular “r " s i AB = 5, AD = 7 y CD = 14. 308 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto QuispeR Resolución.- Por Pithot en el cuadrilátero ABCD : Lv ABC es notable : Luego por Poncelet en el t x ABC : 5 + 14 = 7 + BC AC = 13 5 + 12= 13 + 2 r 4.- En la figura mostrada AB = 8 y PC = 5, calcular PB si "P “ es un punto exterior a ambas circun ferencias, además O y O , son centros. Resolución.- De acuerdo con la propiedad 9.5A, se puede estab lecer que : CD = AB Donde : CD = 5 + x Luego : 5 + x = 8 Entonces : x = 3 5.- En el cuadrilátero ABCD mostrado, se pide calcular "x s i : m 4- CBD = 2m 4 ABD, además m AD = 100 Resolución.- Por ángulo inscrito reconocem os q u e : m 4 ABD = 50° D ato: m 4 CBD = 2 m 4 ABD R eem plazando: m 4 CBD = 2 (50°) Donde : m 4 CBD = 100° Ahora com o el cuadrilátero ABCD es inscriptible por item 9.6.1, te n e m o s: x + 10° + 50° + 100° = 180° x = 20° BC = 12 r = 2 Luis tibaldo C. Circunferencia II 309 6.- Dado el cuadrilátero inscrito ABCD, donde lá calcular 6 Resolución.- Aprovecharemos este ejercicio para dem ostrar que : Sabemos q u e : m ABC + m ADC = 360° R eem plazando: 140° + m ADC - 360° Donde : m ADC = 220° 220°Ahora por ángulo inscrito : m 41 ABC = — En co n secu en c ia : m 4 ABC = 110° Finalmente en el vértice D, se tiene : 70° + 0 = 180° 0 = 1 1 0 ° 7.- Dados los siguientes enunciados, decir ¿cuál de ellos es incorrecto? A ) Al cuadrilátero inscrito también se le llama cíclico. B) Cuadrilátero ex-inscrito, es aquel cuyas prolongaciones de sus cuatro lados son tan gentes a una misma circunferencia. C) En un cuadrilátero inscriptible, los ángulos opuestos son complementarios. D) En un cuadrilátero inscriptible, los ángulos opuestos son suplementarios. E) Todas son correctas. Resolución.- Por propiedad, item 9.6.1, sabem os que en todo cuadrilátero inscriptible los ángulos opuestos son suplem entarios. Entonces la incorrecta es la alternativa "C". 8.- Dados los siguientes enunciados, decir ¿cuál de ellos es incorrecto? A) En un cuadrilátero inscriptible, las diagonales forman con los lados opuestos ángulos congruentes. B) En un cuadrilátero inscriptible, un ángulo interiores congruente con el opuesto. C) Se llaman puntos concfclicos, a aquellos que pertenecen a una misma circunferencia. D) El arco de la circunferencia que es capaz de inscribir ángulos congruentes se llama arco capaz. E) Todas son correctas. Resolución.- Si analizamos los enunciados, nos dam os cuenta que todas son correctas, la alternativa es la (E). m 4 ABC = G 310 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto QuispeR 9 a ^ J ^ C 't^ A J V X J m K A IJ t¿ J L Á 5 Las rectas antiparalelas son aquellas rectas que forman con los lados de un ángulo dado un cuadri látero inscriptible. 4 MON: Angulo dado PQ y P F : Rectas antiparalelas. Se cum ple que el cuadrilátero ABCD deter minado es inscriptible. OBSERVACIONES > __ 1) En el A ABC, BF es an tipara le la a AB con respec to a los lados del 4 C , cum pliéndose : m 4 BAC = m 4 FBC = a , tal com o observam os en la Fig. 9. 19a 2) En todo triángulo rectángulo la altura referente a la hipotenusa es antiparalela con cada uno de los catetos. Fig. 9.19 9.1JA M tUÍW S f r o p ie d a p e s e s f e r a l e s 1ra p r o p ie d a d Sip es el sem iperím etro del triángulo ABC ,ra, rb, r , las m edidas de los exradios y V la longitud del inradio. Entonces : Tam bién: Y: r = r + r + r D a c AC = r a + r c rb=P Fig. 9.20 Luis Ubaldo C. Circunferencia II 311 2 d a PROPIEDAD Si r v r son las m edidas de los ex-radios "M" a 3 c es el punto de tangencia. => AM = ra MC = r c Fig. 9.21 3ra PROPIEDAD Si AABC es un triángulo rectángulo y BH es a ltu ra : => BH = r + Tj + r 2 4TA PROPIEDAD Si BP y BQ son bisectrices de 4- ABHy 4- HBC respectivamente, se cum ple que : PQ = 2r Fig. 9.22 Fig. 9.23 5TA PROPIEDAD Si PB y DQ son tangentes com unes interio res y MN es la tangente com ún exterior. => M A = CN Ftg. 9.24 U i ¿ i / i/ t/ t e m u j u c K jcu n ic it tu y cu tn u re ¿ u iv c r iu ¿ c u / fc»/U XtfUISfJIZi l\. 6T* PROPIEDAD Si TB y EF son tangentes com unes exteriores y PQ es ia tangente com ún in terio r: PA = QR Fig. 9.25 7MA PROPIEDAD Si P y Q son puntos de tangencia => PQ = BC - AB Fig. 9.26 8V* PROPIEDAD HL = LF 9N* PROPIEDAD Teorema de Miguel : Si ABC es un triángulo intersectado por dos circunferencias según com o m uestra la Fig. 9.28 D MBLF es inscriptible Fig. 9.27 Fig. 9.28 Luis Ubaldo C. Circunferencia II 313 10"* PROPIEDAD Teorema de Taylor: Si M y N son proyecciones de "H" sobre AB y BC => O AMNC es inscriptible 11ra p r o p ie d a d Si BC y AD son secantes para dos circunfe rencias com o las m ostradas en la Fig. 9.30 =* m u CD 12DA PROPIEDAD Si BM es m ed ian a , BH es a ltu ra y : 4 ABH = 4- M BCym 4 A * m 4 C => m 4. B = 90° 13ra PROPIEDAD Si BH es a ltu ra y BM es m ed iana , tal que : 4 ABH = 4 MBC y el triángulo es oblicuángulo =* 4 A = 4 C 14TA PROPIEDAD Si BH es a ltu ra y BM es m e d ia n a tal q u e : m 4 C = 45 => m 4 A = 45 A H C Ftg. 9-29 314 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. 6J6RC1CIOS D € APLICACIÓN (a00 PARICJ 9.- En la figura mostrada PB y QD son tai iyentes co munes interiores y MN es tangente común interior, si MA = 2, hallar CN. Resolución.- Sea: CN = x =» QC = x y MA = AP = z En la circunferencia m enor por propiedad de tangentes : AP +PB = AC + CN Luego: 2 + b + c — AC + x ... (1) En la circunferencia mayor por propiedad de tangen tes: b + c + x = AC + c ... (2) Restando (1) - (2) : 2 - j r = j r - 2 x = 2 10.- En la figura si TB y EF son tangentes comunes exteriores y PQ es la tan gente común interior. Si PA = 6, calcu lar QR. Resoluclón.- S ea : QR = RB = x =» RT = w y AP = AE = 6 A hora: 6 + r = m ... (1) T am bién: w = r + x ... (2) Por tangentes com unes exteriores : 6 + m = u) + x ... (3) LulsUbaldoC. Circunferencia I I Sumando (1), (2) y (3) : l 2 + w + r + m = 2x + w + r + m x = 6 11.- En la siguiente figura, calcular el valor de PO, si BC - AB = 3. Resolución.- Por propiedad de tangentes : n + a + a + x = n + x + m + m D Sustituyendo: BE = BD Simplificando: a = m ... (1) En la figura: BC = n + x + m a AB = n + a Luego : BC - AB = (n + x + m ) - (n + a) ... (2) De (1) en (2) : BC- AB = n + x + a - n - a = x De este m o d o : x = PQ = BC - AB = 3 PQ = 3 12.- En Ia figura mostrada, el cuadriláteroABCD está inscrito en la circunferencia. Calcular "Q", s i : m AD = 100B y m CD = 120e A Resolución. - A hora: Sea l a : m ABC = a m ÁDC = 100°+ 120° De d o n d e : m ADC = 220° A Por ángulo inscrito 100° 316 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. Finalmente por la 1ra propiedad del item 9.6, tenem os : a + 6 = 180° => 110o + 6 = 180° /. 0 = 70° 13.- Una circunferencia es tangente a tres lados de un romboide cuyas alturas miden 8 y 10. Calcular la longitud de la cuerda determinada en la circunferencia por el cuarto lado. R eso ludón .- Trazamos por el centro "O" las alturas MN y HL, donde MN = 10 y NL = 8 A hora: MN = 2R => 2R = 10 Luego : R = 5 => OH = 3 Donde el OHQ es notable de 37° y 53° Y com o O H X P Q => PH = HQ = ^ A hora: y = 4 A x = 8 14.- En la figura mostrada, calcular "a" si AB = CD. B Resolución.- Trazamos la bisectriz AE y si unim os los B puntos E y D, entonces : El c u a d r ilá te ro ABED re su lta s e r inscriptible según la 2da propiedad del item 9.6, dado que : m 4- BAE = m 4- DBE = a A D 1 C De esto se deduce que : BE = ED , así el triángulo BED es isósceles En el triángulo ABD por ángulo ex te rio r: m 4 BDC = 6 a => m 4 EDC = 5 a Luis Ubaldo C. Circunferencia II 317 A ABC = A EDC (L.A.L.) En el triángulo ABC : 2a + 5a + a = 180° De D onde: 8 a = 180° 15.- En la siguiente figura, se sabe que la m BDE = 200° calcular ’B" m BAE = m ECD = a a = 22,5° Resolución.- Del gráfico a y 0 son com plem entarios, entonces : a + 0 = 90° ... (I) Por ángulo inscrito, tenem os : m AE = 2a Por consiguiente : m AB = 2a En la circunferencia: 2a + 2 a + 200 = 360 De donde : a = 40o... (2) Reemplazando (2) en (1 ): 4 0 + 0 = 90° 0 = 50° 200° / / 318 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto QuispeR M i s c e l á n e a 1.- En la figura AB = 8, BC = 11 y CD = 10, además "O" es centro de Ia circunferencia mostrada. Hallar el inradio del triángulo AMO, s i además se sabe q u e : AO = 5 Resolución.- Por el Teorema de Pithot, en el □ ABCD : 8 + 1 0 = 1 1 + AD AD = 7 □ OSDM es un cuadrado, donde : OS = OM = MD = SD = R A dem ás: AM = 7 -R ...(1 ) En el AMO, por Poncelet: AM + MO = AO + 2r ... (2) Reemplazando (1) en (2) : 7 -R + R = 5 + 2r r = 1 Hallar el inradio "r". Resolución.- E nel ABC: Del gráfico: Por inscrito : m 4- A = 60° m §N = m NC = 60° m 4 BCN = m B N = 30° En el NMC de 30° y 60° : MC = 3^3 y BM = 3-J3 En el ABC de 30°y 60°: AB = 6 y AC = 12 Luego por P oncelet: 6 + 6-J3 = 12 + 2r 60° r = 3 (V 3 -1 ) Luis Ubaldo C. Circunferencia II 319 3.- Por el incentro "/" de un triángulo rectángulo ABC se traza ED //AB ( E en AC y D en BC) y GF // BC (G en AB y F en A C ). Las circunferencias inscritas en los triángulos AG F y EDC tocan a AC en P y Q, si los radios de estas circunferencias miden 3 y 5. Resoluclón.- Por propiedad de las tangentes : AP = AT = o , CQ = CS = 6 Además : TG = 3 y DS = 5 También : BG = BD = r (inradio del triángulo ABC). En el ABC, por p o n c e le t: AB + BC = AC + 2 r a + 3 + r + r + 5 + b = a + x + b + 2r x = 8 4.- A partir del gráfico adjunto calcular x , s i : AB = 2 BH . Resolución.- S ea : BH = o => AB = 2o Prolongamos BH hasta M de m odo que : BH = HM = a Luego los triángulos ABM y BCM resultan ser isósceles d o n d e : m 4 BAM = m 4 AMB = 50° y m 4 CBM = m 4 CMB = 25° El cuadrilátero ABCM es inscriptible ya que : m 4 ABC + m 4 AMC = 180 * = 50 5.- Sobre e l lado AD de un trapezoide ABCD, se considera el pun to P , tal que : m 4 PBC = m 4 PDC y m 4 PAB = m 4 BCP, luego se trazan BE y CF perpen diculares a AD. S i EF= a , hallar AD. 320 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto QuIspeR Resolución.- Trazamos CQ de m odo que : m 4 CQD = m 4- CDQ = 6 Luego el A QCD es isósceles, por lo c u a l: QF = FD Reconocem os que el □ QBCP es inscriptible, dado que : m 4 BCP = m 4 BQA = a De donde : AE = EQ Del gráfico: AD = 2(EQ + QF) Pero: EQ + QF = a AD = 2a 6.- En la figura mostrada se sabe que : MN = 15 Calcular x Resoludón.- Por el Teorema de F oncele t: fcs. ABC: AB + BC = AC + 2x También : fcs. ATB: AT + 3 + MB = AB + 6 fci, BKC: BN + 4 + KC = BC + 8 i Sum ando (1) + (2) + (3) convenientem ente : Por consiguiente: Sum ando (1) + (2 (AT + KC) + (MB + BN) + 7 = 6 + 8 + 2x + AC... (1) (1) (2) (3) MB + BN = MN = 15 AC = AT+KC . ó AC = AT + KC (2) 3' \ \ 3 De (1) en (2) : AC + 15 + 7 = 14 + 2x + x = 4 7.- En un cuadrilátero inscrito ABCD las diagonales se intersectan perpendicularmente en H. Se trazan HP, HQ, HR y H f , perpendiculares a los lados 7EB, BC, CD y AD respectivamente. S i PQ = 7, QR = 11 y RT = 9; hallar PT. Luis Ubaldo C. Circunferencia II 321 Resolución.- En el cuadrilátero inscrito ABCD : m 4 DBC = m 41 DAC = a Reconocem os que : □ PBQH y □ APHT, son inscriptibles; luego m 4 HPQ = m 4 HBQ = a y m 4 T t W = m 4 TPH = ct t Para el cuadrilátero PQRT, PH es bisectriz del 4 P, análo- ^ garriente y por el m ism o procedim iento anterior dem ostra rem os que QH, RH y TH son bisectrices de Q, R y T respec tivamente, de donde el □ PQRT resulta ser circunscriptible por lo cual aplicam os el Teorem a de Pithot. * + 1 1 = 7 + 9 * = 5 8 - En el gráfico mostrado; hallar “B" Resolución.- Trazamos la bisectriz del 4IBAC, de m odo que intersecte a la prolongación de DC en T, luego el □ ABTD es inscriptible de d o n d e : m 4 ABD = m 4 ATD = 0 Para el BAC, AM es m ediana y bisectriz, luego tam bién es altura, es decir AM _L BC. Para el BTr , TM es m ediana, lu e g o : BM = MC En el TMC : 20 = 90 6 = 45° / / v x a / / / “ \ K X i ÍH lll r v W \ \ 9 / R / D 9.- Se tiene el triángulo isósceles ABC inscrito en una circunferencia, sobre el arco ÁB, se ubica el punto P tal que PA = 2 y PB = 5. Calcular PC, si (AB = BC) y m A = 53g) Resolución.- Trazarnos BQ (Q en PC) con la con dición : m 4 BQP = 53° Luego PB = BQy 4 PBA= 4 QBC. A APB = A BQC (L.A.L.) => AP = QC = 2 322 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. En el triángulo isósceles PBQ trazam os la altura BH , lu e g o : PH = HQ = 3 y PQ = 6 Del gráfico: PC = 6 + 2 PC = 8 10.- Un trapecio rectángulo ABCD es recto e n A y B . S i los inradios de los triángulos ABC y ACD miden 3 y 5, hallar BC (A C ± CD) t— B Resolución.- Por el teorem a de P o n ce le t: En el ABC : AB + * = AC + 6 ...(1 ) En el ACD : AC + CD = AD + 10 ... (2) Por el teorem a de Pithot, en el ABCD : x + AD = AB + CD ... (3) Sumando las expresiones (1) , (2) y (3) : frÚ + ÁQ + pfé + 2x + £ d ,= ÁQ + £ 0 + 16 En consecuencia : 2x = 16 * = 8 —i C 11.- Calcular x del gráfico. Resolución.- Construimos el triángulo BPD congruente al triángulo BCD. Reconociendo que : OC - OP = OB concluimos que BD es mediatriz de CP. Luego : m 4 BPD = m 4- BCD = x + 2a Además: m 4 OPB - m 4 OBP = x El ABDP es inscriptible entonces : m 4 DAP — m 4 OBP = x En el □ ABOP AO es bisectriz del 4 A y BO = OR luego por propiedad dicho cuadrilátero es un cuadrilá tero inscrip tib le tipo trapezo ide si m étrico . Luis Ubaldo C. Circunferencia II 323 Luego AO es m ediatriz de BP, de donde BC = CP y el A BCP es equilátero : 2 x = 60 x = 30° 12.- En la figura mostrada, se sabe que : BN= 2J2 y Al = IB. Hallar la medida de MA. Resolución.- Trazamos PS // MN, luego el Es SABP es un trapecio isósceles De donde : AS = PB y m 4 SAM = m 41 PBN = [3. A dem ás: SI = IP m 4CISP = m 4- IPS = a y m 4 MIS = a Por 4- inscrito: m 4- SQT =m 4- SPT = a C\ MQIS es inscriptible dado que : 4IMQS = 4 MIS Por 4 inscrito : m 4 IMS = m 4 SQI = 6 Como MN // SP, entonces se cumplirá que: m 4 MNP = m 4 SPL = 0 Luego: A MAS = A BNP (ALA) jc = 2J 2 13.- Calcular x, si m ÁD + m BC = 64B Además AB / / DC A T O P B 324 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto QuispeR. Resoluclón.- Por Propiedad: m 4 ADT = m 4- PCB = 45° Al com pletar la circunferencia, las prolongaciones de DT y CP se cortan en el punto E que pertenece a ella. Por 4 inscrito: m 4 DEC = ... (*) Pero : m AD + m BC + m DC = 360 - 180 => m AC = 116° Y en (*) : m 4 DEC = ^ = 58° E nelA T E P: « + 6 = 1 2 2 ° EnelA Q R L : a + 6 + jr= 1 8 0 ° => 122 + jc = 180 x = 58° 14.- Un triángulo ABC, recto en B se inscribe en una circunferencia; PQ intersecta a AB e n M y a BC e n N . S i P y Q son puntos medios de los arcos A B y BC respectivamente, hallar la razón entre los inradios de los triángulos ABC y MB N. Resolución.- Observamos que los cuadriláteros INQC y APMI son inscriptibles, de d o n d e : m 4 AMI = 90° y m 4 INC = 90° El cuadrilátero MBNI es un cuadrado cuyo lado es el inradio V del fcs. ABC Luego : MN = r j 2 En el MBN de 45° , por P once le t: r + r = r J 2 + 2x Ahora: r (2 - J í ) = 2x L = 2 . 2 + J2 ^ x 2 - J2 2 + J2 E - = 2 +J2x Luis Uboldo C. Circunferencia II 325 15.- Del gráfico, calcular x , si 0 1 y Os son centros de dos circunferencias y Tes punto de tangencia. m TL = 45° y com o m 4- AQL = 45°, por Propiedad se Resolución.- En la circunferencia 0 2: m 4 TQL = tiene que A, T y Q son colineales . Análogamente deducimos que los puntos P , Ty B son colineales pues m 4 APB = m 4 APT = 90° Diremos que el cuadrilátero APQB es un ___ trapecio isósceles porque AQ = PB. Luego : m AP = m QB = 45° Pbr 4 inscrito m 4 PQA = -m t P - = 22° 30' =» x = 4 5 °+ 2 2 ° 30' x = 67° 30' 16.- En la figura A, B y L son puntos de tangencia, O es centro y m AB = 148. Calcular x. Resolnción.- m 4 QPor Propiedad : m 4 TOR = 90 + ----- — = 106° Luego por suplem ento : m 4 KOR = 74° □ TASO y □ OKBR son inscriptibles, de donde : m 4 TSO = 90° y m 4 OKR = 90° Además : m 4 SAO = m 4 STO = 1 6 ° y m 4 KBO = m 4 KRO = 16° □ TSOL y □ OKRL son inscriptibles : =* m 4 STO = m 4 SLO = 16° y 326 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Qulspe R. m 4 OLK = m 41 ORK = 16° Luego: x = 1 6 ° + 1 6 ° /. x = 32° 17.- Calcularx, si AM = MC en el triángulo mostrado. B Resolución.- Trazamos la mediatriz MN de AC Luego en el triángulo isósceles ANC: m 4 NAC = m 4 NCA = 35° y m 4_ ANM = m 4- MNC = 55° El cuadrilátero MNBC es inscriptible (2° Prop.) x = 55° 18.- Del gráfico mostrado, si AB es diámetro se pide de terminar el valor de "x " . B Resolución.- El cuadrilátero inscrito APQB : m 4 PAB = m 4 CQB = 6 (Propiedad de Cuadriláteros inscriptibles) A dem ás: m 4 AQB = 90° En el cuadrilátero inscrito AEMB : m 4 EAB = m 4 BMC = 6 (Propiedad de Cuadriláteros inscriptibles) El cuadrilátero QMCB es inscriptible ya que : 4 BQC = 4 BMC x = 90° Luis Ubaldo C. Circunferencia II 327 19.- En la figura mostrada se sabe que : A E= TF y O es el centro de la circunferencia; con los datos indicados, hallar x . Resolución.- Y aque: EA =TF =* PF //A T Luego : m 4 FPA = m 41 TAR = 45° => m AT = 90° (4 semi - inscrito). Al trazar la bisectriz P O , se tiene : m 4 SPO = m 4 OPA = 4 5 -0 De donde : m AS = 90 + 2 0 m ASPor 4 inscrito : m 4 STA = = 45 + 02 - — ^ ,/45-e1 EnelA SO T: m 4 OST = m 4 OTS = 0 De ello deducim os que el cuadrilátero PSHO es inscriptible x = 90° 20.- Hallar la medida del ángulo que forman las diagonales de un cuadrilátero circuns- criptible ABCD, si los inradios de los triángulo ABCyADCson congruentes. Además: m 4 ABC = m 4 ADC = 90 R esolución.- Empleando el teorem a de Poncelet en el ABC : a + b = AC + 2 r ... (1) Y en el ADC : De (1) y (2) : Por el teorem a de P ith o t: Sumando (3) y (4) : En (3) deducim os que : c + d = AC + 2 r ... (2) a + b = c + d ... (3) a + c = b + d ... (4) 2a = 2d => a = d b = c De donde el cuadrilátero ABCD es un trapezoide sim étrico : * = 90 328 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto QuIspeR. 21.- En un triángulo rectángulo ABC se traza la altura BH relativa a la hipotenusa; si los inradios referentes a los triángulos AHB, BHC y ABC miden a, b y c respectivamente, se pide calcular BH. Resolución.- Aplicando el Teorema de Poncelet en : fc, ABC: AB + BC = AC + 2c ... (1) AHB : AH + BH = AB + 2a ... (2) BHC: BH + HC = BC + 2b ... (3) A H C Sumando las expresiones (1) (2) y (3) 2BH + ^ + 2(a + b + c) => 2 BH = 2(a + b + c) BH = a + b + c 22.- Dos circunferencias tangentes exteriores de centros 0 y 0 1 son tangentes a los lados de un triángulo rectángulo ABC. Los puntos de tangencia en la hipotenusa A C son Py Q en AB, TenAB yKen BC .S iB T = P O y BK=a, hallar el inradio del triángulo ABC (BK>BT) R eso ludón .- Aplicando la propiedad de las tangentes tenem os : AT = AP = m y CK = CQ = n Sea «r» el inradio del fex ABC Luego por P once le t: AB + BC = AC + 2 r ... (*) Pero: AB = p + m ; BC = a + r? y AC = m + p + n L u e g o e n (* ): p + m + a + n = m + p + n + 2r a A m P p Q n C r = 2 23.- Hallarla longitud de la hipotenusa de un triángulo rectángulo cuyos ex-radios referen tes a los catetos miden 8 y 10 Resolución.- Trazamos'PE , PT , QF y QK Luego □ PEBT y □ BFQK resultan ser cuadrados D onde: PE = PT = BE = r y BF = QK = QF = ro Luis tiba ldo C. Circunferencia II 329 Aplicando la propiedad de la circunferencia ex - inscrita en el fc* ABC: CE = BC + rc = p ... (1) AF = AB + ra = p ... (2) Sumando (1) y (2 ): AB + BC + r , + rQ = 2p Sustituyendo 2p: AB + BC + ra + r = AB + BC + x =» x = ra + r ... (Propiedad) Para el p ro b lem a: x = 8 + 1 0 jc = 18 24.- Demostrar que en todo triángulo rectángulo la longitud del ex - radio referente a la hipotenusa es igual a la suma de las longitudes de los ex-radios referentes a los catetos y del inradio. Resolución.- Sea «O» el centro de la circunferencia ex-inscrita al Bx ABC referente a la hipotenusa Luego PBQO es un cuadrado, donde : BP = r. Pero por propiedad en el B^ ABC : BP = BQ = p AB^BC+AC rb = Por Poncelet: AB + BC = AC + 2r => AB + BC + AC = 2 (AC + r) ...(1 ) . . . (*) Luego en (*) : AB + BC + AC = 2 (ro + r . + r) ... (2) Reemplazando (2) en (1) : r = + + ^ r , —r + r + r b a c 25.- En un triángulo ABC se ha trazado Ia altura BH, luego HN X AB y HM 1 BC. Si m 4_ AMN = 20, calcular la m 4_ NCA. Resolución.- En el BHC , sea : m £ BCH = 0 Luego : m 4- BHM = 0 En el cuadrilátero inscriptible NBMH , por 2da prop iedad : m 4- BNM = m 4 BHM = 0 El cuadrilátero ANMC es inscriptible ya que : m 4 BNM = m 4 ACB = 0 x = 20 B 330 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto QuIspeR. 26.- Un triángulo ABC se encuentra inscrito en una circunferencia: la prolongación de la altura AH corta en F a la circunferencia; luego se traza FP ± AC . Calcular la m 4- HPF, si m 4- ABC = 4m 4 HPF Resoluclón.- S ea : m 4 HPF = x = m 4 HCF = m ^CHPF = x = En el fc, BHA: x + 4x = 90° D onde: 5x = 90° x = 18° 27.- Del gráfico mostrado, calcular x, si además se sabe que : AM = MC Resolución. - Trazamos la mediatriz de AC la cual intersecta a BC en N. Luego : m 4 ANM = m 4 MNC = 70 Por lo cual el cuadrilátero ABNM es inscriptible: C om o: m 4 NAC = 20° =* x = 20° 28.- Calcular x, si O es centro de la circunferen cia mostrada. Luis Ubaldo C. Circunferencia II 331 Resolución.- Del gráfico observam os que : AE // PN => m AM = m MB = m AE - m EN= 60° m B N = 120° De donde BE es diám etro : BE = 2R En el ^ EAB de 30° y 60° : AB = R j3 En el triángulo equilátero APB : PA = PB = AB = R J3 APBN: isósceles => PB = B N =/?V 3 60° De d o n d e : BF = FN = Sea "G" el punto m edio de PB GBO = FNE (L.A.L.) Por dicha razón el cuadrilátero PEFB es inscriptible 29.- Del gráfico mostrado, hallarx , si BM = MC Resolución. Prolongamos PM hasta Q de m odo que : PM = MQ Luego PBQC es un rom boide, donde : m 4 BCQ = a y m 4 CBQ = x Dado que :m 4 BAQ = m 4 BCQ, concluimos que el cuadrilátero ABQC es inscriptible x = 25° PG = GB = m 4 OGB = m 4 EFN = G x + 120°= 180° x = 60° B 332 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto QuIspeR 30.- Calcular x, si O y 0 1 son centros. Resolución.- Trazamos CT y CB L uego: m 4 ABC = 90° En el □ inscriptible TBCH : m 4 TCB = x Trazamos ET, luego en la circunferencia m e n o r : m 4 ETC = 90 y m 4 ATE = x Por 4 inscrito: m 4 TCE = x En el fcx ABC : x + 2x = 90° x = 30° 31.- En un triángulo ABC, se traza la ceviana BD de modo que : AB = C D ,m 4 ABD = 2m 4 BAC = 4 m 4 DBC. Hallar la m 4 DBC R eso ludón .- Hacemos que : m 4 DBC = a Según d a to s : m 4 BAC = 2 a y m 4 ABD = 4 a Trazamos la bisectriz interior AE, lu e g o : m 4 BAE = m 4 EAC = a ^ ^ El£U ABED es inscriptible, de donde : m 4 BDE = a y BE = ED A ABE = A EDC (LAL) : AE = EC =» m 4 BCA = a En el A ABC : 2 a + 5a + a = 180° „ D onde: 8a = 1 8 0 ° /. a = 22,5° 32.- En un triángulo rectángulo ABC, recto en B se traza la altura BH. Sean M y N los puntos medios de BH y HC respectivamente. AM prolongado ¡ntersecta e n T a BN; calcular la m 4 ATH, si m 4 ACB = a LuisUbaldoC. Circunferencia I I 333 Resolución.- En el BHC, reconocemos que MN es base media Luego MN es paralelo a BC y al prolongar NM. ésta intersecta perpendicularmente en L a AB Asimismo: m 4 LNA = m 4 - BCA = a En el A ABN se observa que M es su ortocentro Luego AT es altura, por lo tanto AT _L BN En el cuadrilátero ¡nscriptible HMTN: x = a B l/ ' f x j r r a/\ - H N 33.- La figura ABCD es un cuadrado, además se sabe q u e : TM = M K . H allar: x Resolución.- La diagonal AC forma 45° con AD y CD respectivamente Al trazar TF y KE se determinan los cuadriláteros inscriptibles ABFT y EBCK (^CTBF = 41FAT) Luego : m 4 BFT = 90° y m 4 BEK = 90° En el A TBK: KE y TF son alturas y en consecuencia el cuadrilátero TEFK es ¡nscriptible a una circunferencia de centro M. x ~ m EFLuego Pero: 45 = m EF ( 4 central) ( 4 inscrito) 45. i x = 90° 334 Problem as de Geom etría y cóm o resolverlos Ernesto QuispeR. Trazamos AP de modo que BD sea su mediatriz Luego : DP = DA ; BP = BA ; TA = TP y m 4 PDT = m TDA = 30 A BPD = A BAD (LLL) => m 4 BPD = m 4 BAD = 130 El □ BPCD es inscriptible => m 4- PCB = 30 y m 4- CPD = 0 A TPC = ATCD (4to caso) =* m 4 PTC = m 4 CTD = 60 A PTC: 60 + 40 + 80= 180 0 = 10° 35.- A partir del gráfico mostrado, calcular x. B Resol ución.- En la prolongación de CB ubicamos el pun to M de modo que m 4 MAB = 30 , para formar asi el triángulo isósceles AMC Donde : AM = MC = o Trazamos MT _L AB (Ten AD) Se forma el triángulo equilátero AMT Donde : AM = MT = a m 4 AMT = m 4 ATM = 60° Luis Ubaldo C. Circunferencia 11 335 Además como AB es mediatriz de HT, se tiene que : BM = BT y m 4 . BMT = m 4 BTM = 60° - 2a El A TMC es isósceles: m 4 MTC = m 4 MCT = 60° + a ; m 4 BTC = 60° + a - (60° - 2a) = 3a y m 4 ACT = 30 Eli cuadrilátero TBCD es inscriptible: => m 4 CTD = m 4 DBC = 60 - a Finalmente en el A OBC : x = 60° - a + 30 + a x = 90° 3 6 -En un trapezoide ABCD: m 4 B A C = 2 m 4 BDC=209, m 4 DBC=309y m 4 BDA = S09. Calcular la m ACD Resolución.- Trazamos DM de modo que m 4 MDB = 10o Luego el cuadrilátero AMCD es inscriptible De acuerdo con la 3ra. propiedad : Trazamos CH _L BD (H en DM) Luego, el triángulo HBC es equilátero Donde : m 4 BHC = m 4 BCH = 60° El cuadrilátero MBCH es inscriptible pues : m 4 BMC = m 4 BHC = 60° => m 4 CMH = m 4 HBC = 60° Finalmente en el punto M : 60° + 60° + x = 180° x = 60° 37.- En un cuadrilátero inscriptib le ABCD, M es punto medio de AD, m 4 BAD = a y m 4 ADC = 0 . Calcular la m 4 BMC, si a > 0 y BM = M C . Resolución.- Ubicamos el cuadrilátero ABCD en la circunferencia corres pondiente . A continuación trazamos AT // BC , resultando el trapecio isósceles ABCT. Donde : AB = CT , m 4 BAT = m 4 ATC = 0 Luego se verificará que : AABM = AMCT 336 Problem as de Geom etría y cóm o resolverlos Ernesto QuIspeR. => AM = MT = MD Esto significa que «M » es el centro de la circunferencia , de donde : AM = BM= MC = MD En el A AMB isósceles se verifica que : m .4 ABM = a Además : m 4 AMC = 20 y m 4- AMB = 20 - x Luego : 20 - x + a + a = 180 x = 2 (a + 0) -180° 38.- En un triángulo ABC, se traza la ceviana BD y a continuación CF perpendicular a la prolongación de BD. Si AB = 2 B F , m 4 C - 2 a , m 4 ABD = 4 a y m 4 FBC = 4 5 - a ; calcular a Resolución.- Prolongamos BF hasta L, tal que : BF = FL = o Luego el A ABL es isósceles , donde : m 4 BAL = m 4 BLA = 90 - 2a De este modo el ABCL es isósceles . => m 4 CBL = m 4 CLB = 45 - a El cuadrilátero ABCL es inscriptible ya que: m 4 ABC + m 4 ALC = 180 = 4a = 90° 3 9 .-Calcular "x" del gráfico adjunto. Resolución.- Por A trazamos una recta que forma 30° con AB y que se intersecta en P con la perpendicular trazada por D a la prolongación de AB , formando el triángulo equilátero PAD P => AP = PD = AD y m 4 ADP = m 4 APD = 60 , é o ^ w El triángulo PDC es isósceles / -r \ => m 4 DPC = m 4 PDC = 40° El cuadrilátero BPCD es inscriptible: Luis Ubaldo C. Circunferencia I I 337 40.- En el gráfico mostrado, se sabe q u e : A, E, T y S son puntos de tangencia, adem ás: m AB = mTL Calcular x Resolución.- Con respecto a las circunferencias tangen tes interiores de centros O y Oj . BC es una cuerda de Oj tangente en E a O Luego por propiedad AT es bisectriz del 4L BAC Con relación a las circunferencias tangentes exteriores O y Oz ST es bisectriz del 4 ESC Por inscrito: m 4 ASE = m ̂ = a _ mTL m 4- TSL = = a Luego: 3a =180 => a = 60° Para el A AQS : T es excentro, luego QT es bisectriz : x = ^ (Propiedad) x = 30 338 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto QuispeR- PR0GL6M&S PROPUeSTOS 1. El ángulo B de un triángulo ABC mide 60°. Se trazan las medianas AN y C M . El radio de la circunferencia inscrita en el cuadrilátero MBNG (G es baricentro del ABC) mide yÍ3 . Calcular AC. A)4a/3 B)8 C)6 D )6 sÍ3 E)3 2.- En la figura, los semiperímetros de las re giones triángulares sombreadas, suman 16. Calcular el semiperímetro del triángulo ABC. A ) 12 B B) 14 C)8 D)32 E)16 3.- La circunferencia ex-inscrita a un triángu lo ABC determina los puntos de tangencia F y G sobre BC y la prolongación de AB res pectivamente la prolongación de GF intersec- ta a AO en el punto H, siendo O el centro de la circunferencia ex-inscrita.Calcular la me dida del 2CAHC. A ) 60° B) 75° C) 45° D) 90° E) 53° 4.- ABCD es un romboide, O es centro MC = 8. Hallar el semiperímetro del cuadrilátero PQRS. 5.- Del gráfico mostrado O es centro; hallar x A ) 45° B)60° C)53° D)75° E)90° 6.-En la figura AN = 8 y ND =2. Calcular «A B » A ) 6 B)7 C)8 D)9 E) 10 7.- En la figura «H » es ortocentro del A ABC, BM = MC y BC = 8-^2 . Hallar: PQ A ) 4 B)6 C)8V2 D)8-x/3 E)8 8.- Un cuadrilátero ABCD se encuentra cir cunscrito a una circunferencia de radio R . Se sabe que m £ . ADB = 90 y la distancia entre los centros de las circunferencias inscritas en los triángulos ADB y BCD es 6. Calcular 7?. A ) 16 B) 12 C) 16 D) 8 E) 10 A )6V2 B)6V3 C ) 3 j 2 D ) 5 j 2 E)6 Luis Ubaldo C. Circunferencia I I 339 9.- En la figura ABCD es un cuadrado. Calcular :x B C A ) 26,5 B)30 C)37 D)36 E)22,5 10.- Dado un triángulo ABC recto en A , la circunferencia inscrita es tangente a AB en M, a BC en N y a AC en P. La recta que pasa por M y N intersecta a CA en «E » y en «F » a la perpendicular a AC trazada por C. Calcular lam 2t FEP, si lam A. EFP = 20 A ) 15 B)30 C)25 D)26,5 E)40 11.- Calcular MN, si BD = 8 12.- El lado de un cuadrado ABCDmide "b". Sobre AD y CD se ubican los puntos M y N respectivamente. El inradiodel triángulo MDN mide "a". Hallar M N , sim 4 MBN = 45° A )a + b B ) b - a C )b -2 a D)2 b - a E)2 b + a 13.- S i: AB + CD = 21; PQ=10, 14.- A partir de un punto P, exterior a una cir cunferencia se trazan la tangente PA y la se cante PQL. Luego se une "L" con el punto me dio M de P A . LM intersecta en F a la circun ferencia, calcular la m 4- FPA, si m QF = 72°. A ) 24° B) 28° C) 36° D )48° E) 54° 15.- En la figura m MN = 84°; hallarx. A ) 42° B)44° C)46° D)48° E)38° A O B 16.- Se tiene un cuadrilátero ABCD circuns crito a una circunferencia, tal que: CD = 5, m £. A = 37° ym 2Í. B = 90°. S i: AD + BC = 21, calcular la medida del radio de la circunferencia. A ) 1 B)2 C)3 D)4 D)5 17.- Del gráfico, calcular lam AB, si m BC = 90° A ) 30° B)45° C)53° D)60° E)75° C 340 Problem as de Geom etría y cóm o resolverlos Ernesto QuIspeR. 18.- El punto de tangencia de la circunferen cia inscrita en un trapecio rectángulo divide al mayor de los lados no paralelos en segmentos que miden 1 y 9. Calcular la medida de la me diana del trapecio. A ) 6 B) 7 C) 8 D) 9 E) 10 19.- De la figura, calcular AM , si MQ = 5 y PQ = 3 (O y O ,: centros) A ) 16 B)12 C) 10 D)8V2 E )S S 20.- En un trapecio rectángulo ABCD recto en A y B, tomando como diámetro AB se cons truye una circunferencia que es tangente a CD en M. Calcular «C D » , si el radio de la circunferencia mide 6 y el perímetro del trape cio es 38. A ) 8 B) 11 C) 13 D) 15 E) 19 21.- En un triángulo isósceles ABC, AB = BC ; se traza la altura AH y en el triángulo ABH se inscribe una circunferencia de centro «O ». Si OC = 6, calcular «A C » A ) 6 B) 6-J3 C) 9 D) 6-J2 E) 12 22.- Calcular x , si ABCD es un cuadrado y TM = MQ. B C A ) 60° B)75° Q90° D) 105° E) 120° 23.- Del gráfico hallar el semiperímetro del pentágono ABCDE. A ) 2(3/? + r t + r2) B) R + r x + r2 C) 2+ r t+r2 D) 3 R + r x + r2 E) 3R + 2r. + r. 24.- En la figura, A ABC es equilátero. Hallar su altura. A ) 2r B) 3r C) 4r D) 5r E) 6r 25.-En la figura: BM + AP = NC + QD. S i: AB = 4, hallar :CD A ) 8 B )2 C) 4 D) 3 E )5 LuisUbaldoC. C ircunferencia I I 341 m j£ -A = m ¿CB = m¿C ACD = 90° Las medidas de los inradios de los triángulos ABC y ACD suman 8 con AD. Calcular el perímetro del cuadrilátero ABCD. 26.- En un cuadrilátero ABCD : A ) 8 B) 9 C) 10 D) 12 E) 16 27.- En la figura P, Q y T son puntos de tan gencia PM = 4. Hallar MQ A) 2 B) 3 C) 4 D) 5 E) 6 28.- En un trapezoide ABCD que es circuns- criptible se sabe que : AB = 7 , BC = 1 m 2Í. CAD = 30 m ADC = 90 Calcular la medida del radio del triángulo ACD A ) 1,5 B) 2 C) 2.5 D) 3 E) 3,5 29.- Se tiene un triángulo rectángulo ABC rec to enJ3. Por el incentro I se trazan PQ // BC y MN // AB (P en AB, N en BC y M , Q en A C ). En los triángulos APQ y MNC se ins criben circunferencias que son tangentes a AC en “E” y “F ’ respectivamente. Calcular “E F ’ (los radios de las circunferen cias miden 3 y 5) A ) 4 B) 6 C) 8 D) 10 E) 12 30.- En la figura “ F es incentro del triángulo ABC , AB = 5 y AC = 12. Calcular “AN” A ) 2 B) 3 C) 4 D) 5 E) 6 31.- En la figura, ABCD es un romboide. Ade más T y C son puntos de tangencia. Hallar x . A ) 50° B) 25° C) 40° D) 55° E) 45° 32.- Hallar x del gráfico. A ) 68° B) 78° C )88° D) 80° E)90° 33.- Del gráfico adjunto, calcular x. A ) 48° B) 64° C )57° D) 60° E) 67° 342 Problem as de Geom etría y cóm o resolverlos Ernesto Qulspe R. 34.- Si el cuadrilátero ABCD es circunscriptible, BN = 20. Hallar:K = r i + r 2 + r3+2R A ) 15 B)20 C) 18 D) 10 E)40 35.- En los lados BC y AD de un romboide ABCD se ubican los puntos P y Q respecti vamente, tal que el cuadrilátero ABPQ es circuns-criptible. Calcular el inradio del trián gulo QCD, s i: mA PCQ = 30 PC + PQ = 2( AQ) QC = 4 + 2V3 A ) 2 B)1 C)V3 D) ->¡6 E) Vó/2 36.- En un triángulo rectángulo ABC recto en B. lam A C = 37. Si «E » es excentro relativo a BC, I es incentro y «P » es punto de tangencia de la circunferencia inscrita con AC . Calcular lam A IEP. A ) 7,5° B )8° C) 10,5° D) 12° E) 15° 37.- En un triángulo ABC se trazan las media nas AM y CN que se intersectan en «G » tal que, el cuadrilátero BMGN es circunscriptible. ¿Qué clase de triángulo es el triángulo ABC? A ) Acutángulo D) Isósceles B) Rectángulo E) Escaleno C) Equilátero 38.- En un triángulo ABC : mA A = 60, el inradio mide « a » y el ex-radio relativo a BC mide «¿>». Calcular «B C » A ) b - a D) ( b - a ) j 3 2 {b -a ) B)2 (a+ b ) E) ^ C )(a-fc)73 39.- Dada una semicircunferencia de diámetro AB y centro «O » sean P y Q puntos de dicha curva, se traza QH ± OB (H e O B ). Calcular «PQ », s i: AP = 2; QH = 6 y m A PAQ = 3 (m A QAB) A )3V3 B)6V3 C)3V2 D)4,y6 E)4,5 40.- En un triángulo escaleno ABC, se traza la mediana BM y las circunferencias inscritas en los triángulos ABM y BMC son tangentes a dicha mediana en P y Q y la circunferencia inscrita en el triángulo ABC es tangente a AC en N. Indique la relación correcta. A ) PQ = 2MN B)PQ = 3MN C )PQ =M N D )PQ = ̂ p E )PQ >M N a) Es el pui nú de <_u i i c u i i ei ida de las mediai ias del A ABC. b) Divide a la mediana en la razón de 2 a 1. Es decir: BG = 2GL ... (10.1) c) Es también baricentro del A MNL llamado triángulo mediano o complemento del A ABC. d) Su posición es interior al A ABC. 10.2 INCENTRO (I) a) Es el punto de concurrencia de las bisectrices inte riores del A ABC. b) Equidista de los lados del A ABC. Es decir : IM = IN = IL = r (inradio) ... (10.2) c) Es el circuncentro del A MNL llamado triángulo tangencial. d) Su posición es interior al A ABC e) Es el centro de la circunferencia inscrita al triángulo. 10.3 EX-CENTRO (E) a) Es el punto donde concurren las bisectrices exte riores de B y C y la bisectriz interior de A del A ABC. b) Equidista de un lado y de las prolongaciones de los otros lados. Es decir : EH = EL = ET = ra (ex-radio) ... (10.3) c) Su posición es exterior al A ABC. d) Es el centro de la circunferencia ex-inscrita al A ABC, relativa al lado BC. B /e\e\ J a n \ y X k PKa. A L C Fig. 10.2 344 Problem as de Geom etría y cóm o resolverlos Ernesto Quispe R. 10.4 ORTOCENTRO (H ) a) Es el punto donde concurren las 3 alturas del A ABC b) Su posición varía según el tipo de triángulo. Por ejemplo: 1) En un triángulo acutángulo, se halla en un punto interior (ver Fig. 10.4a) 2) En un triángulo obtusángulo, se halla en un punto exterior {ver Fig. 10.4b) 3) En un triángulo rectángulo, se halla en el vértice del ángulo recto, (ver Fig. 10.4c) c) El triángulo cuyos vértices son los pies de las alturas (A EFL) se llama triángulo pedal del A ABC (ver Fig. 10.4a y 10.4b). (a) Cb) (c ) Fig. 10.4 10.5 CIRCUNCENTRO (O) a) Es el punto donde concurren las mediatrices de los tres lados de un triángulo. b) Equidista de los vértices del A ABC. Es decir: AO = OB = OC = R (circunradio) ... (10.4) c) Es el centro de la circunferencia circunscrita. d) Su posición e s : d i) En un triángulo acutángulo, se halla en un punto interior (VerFig. 10.5a) d2) En un triángulo obtusángulo, se halla en un punto exterior (Ver Fig. 10.5b) d3) En un triángulo rectángulo, se halla en el punto medio de la hipotenusa (Ver Fig. 10.5c) Luis Ubaldo C. Puntos N otables 345 10.6 RECTA DE EULER A excepción del triángulo equilátero, todo trián gulo tiene su Ortocentro (H ), Baricentro (G ) y Circuncentro (O ) en una línea ( £ ) llamada recta de Euler, cumpliéndose que : a) HG = 2 (GO) ... (10.5) b) BH = 2 (OM) ... (10.6) 10.7 C IR C U N FER EN C IA D E LOS N U E V E PUN TO S Los puntos medios de los lados, los pies de las alturas y los puntos medios de los segmentos que unen el ortocentro con los vértices están en una cir cunferencia de radio/?, y centro "J" cumpliéndose lo siguiente: a) H, J, G y O forman una cuaterna armónica b) HJ = JO\ D /?c) /?, = ~2 d) "J" punto de Feuerbach Fig. 10.6 Fig. 10.7 346 Problem as de Geom etría y cóm o resolverlos Ernesto Quispe R 1U .8 T b U K tM A U t j SXJ¿JJNI±¿K Siendo : r el inradio y: R el circunradio Además : r , r . , r , son los exradios del A ABCa* b* c * Se cumple: ra + rb + rc = 4R + r ...(10.7) Observación: El triángulo Ea Eh Ec se denomina ex-incentral, el cual siempre es acutángulo. Ftg. 10.8 lü .y TJbUKJbMA U t j CAKJMUX Si desde el circuncentro "O" del A ABC se trazan : OM ± AB , ON ± BC y OL ± AC ; se cumple que : OM + ON + OL = R + r ... (10.8) NOTA: Si el A ABC es obtuso en B , se cumple : OM + ON - OL = R + r ... (10.9) 10,10 ALGUNAS PROPIEDADES ESPECIALES a) Si "O" es el circuncentro del A ABC b) Si OA = OC y m 4 - AOC = 2 m 4 - B => m 4 - AOC = 2 m 4 - B ... (10.10) "O" es circuncentro del A ABC Fig. 10.10 Ftg. 10.11 Luis Ubaldo C. c) En el A ABC, isósceles la recta de Euler (5*), es la mediatriz relativa a la base contenien do además del baricentro, ortocentro y circuncentro, al incentroyal ex-centro re lativos a la base. Fig. 10.12 e) En el A ABC acutánguio , para el A EFL, se cumple : * H es el incentro * A, B, C son ex-centros B d) En un triángulo rectángulo la recta de Euler ( £ ) contiene a la mediana relativa a la hipotenusa. Puntos Notables 347 Q En el A ABC obtusángulo para el A EFL se verifica que : * A es el incentro * H y C son ex-centros. fíg . 10.14 Fig. 10.15 348 Problem as de Geom etría y cóm o resolverlos Ernesto Quispe R. i» a ! g a 1.- tn un triangulo rectángulo ae Hipotenusa igual a 24, calcular la distancia del ortocentro al baricentro. Resolución.- Sea ABC el triángulo rectángulo, recto en B y de hipotenusa AC = 24 . Como se sabe el circuncentro en un triángulo rectángulo, se encuentra en el punto medio de la hipotenusa, enton ces en la figura M es el circuncentro. Esto significa que la distancia: BM = 24/2 = 12 . Asi mismo, se reconoce que BM es mediana y G el baricentro del AABC , por tal motivo se verificará que dicho punto divide a BM en dos segmentos tales qu e: BG = 2x a GM - - x i => 2x + x - \2 => x = 4 Finalmente la distancia entre el Ortocentro y el Baricentro será: 2x = 8 2.- En un cuadrilátero ABCD se sabe que m 4-B = 120 , m 4-D = 110, m^-ABD = 60 y m4-ADB = 40 . Hallar la medida del ángulo que forman sus diagonales. Resolución.- En el gráfico que se ha elaborado , se puede reconocer que : m 4- EBC = 60° y mJL CDT = 70° Entonces BC y DC son bisectrices exteriores del triángulo ABC, los que concurren en "C". Asi mismo AC es bisectriz interior del ángulo A , por lo cual: m 4- BAC = m 4- CAD = 40° Puesto que "C" es el ex-centro del triángulo ABC relativo al lado BD (item 10.3a.), en el A ATD , por ángulo exterior tendremos: x = 40° + 40° jc = 80° Luis Ubaldo C. Puntos Notables 349 3.- Si la suma de dos ángulos exteriores de un triángulo mide 270ey e l lado mayor mide 48m ; hallar la distancia del baricentro al circuncentro. Resolución.- Sean "a" y "6" los ángulos exteriores, entonces : a + 0 = 270° ...(1) Reconocemos que el lado mayor es : BC = 48 m Si "G" es el baricentro del A ABC , entonces : AG = 2GD Por consiguiente : BD = DC = 24 m En el triángulo ABC : m JjLA + m 4IB + m 4IC = 180° Reemplazando: m 4IA + (180 - a ) + (180 - 0) = 180 Luego : m 4IA + 180 + 180 = 180 + a + 0 Ahora: m jjLA = (a + 0) -180 Reemplazando (1) en (2) : m 4IA = 270 - 180 De donde : m 4-A = 90 Entonces el triángulo ABC es rectángulo y recto en A, en consecuencia "D" será su circuncentro, de este modo por propiedad se tendrá que : - (2) AD = BC 3x = 48 x = 8 m 4.- En un cuadrilátero ABCD , AC y BD son bisectrices de los ángulos 4_A y 4 B que miden 120By 90s respectivamente. Hallar la medida del 4 BDC Resolución.- Del gráfico lam 4 EAD = 60 , entonces de acuerdo con el item 10.3a., "D" es el ex-centro del triángulo ABC. En el triángulo ABD : Entonces: 120 + 45 + m 4I BDA = 180 m 4 BDA = 15 Como CD es bisectriz exterior, entonces : m 4 - ACD = 75 En el triángulo ADC : 60 + 75 + x + 15 = 180 Luego : 150 + x = 180 x = 30° B 350 Problem as de Geom etría y cóm o resolverlos Ernesto Quíspe R. 5.- En el triángulo ABC mostrado se sabe que "O" es el circuncentro del triángulo ABC . Sabiendo además que la medida del ángulo B es la que se indica, se pide calcular el valor de "x" que expresa la medida del ángulo O A C . Resolución.- Si "O" es el circuncentro del triángulo ABC, entonces será también centro de la circunferencia circunscrita al triángulo, tal como se indica en la figura adjunta. JLuego: Entonces la : Por ángulo inscrito: Reemplazando: Entonces: OA = OC m 4 OAC = m 41 OCA = x m AC = 2 m 4 - ABC m AC = 2(58) m AC = 116 Por ángulo central: m 4 AOC =116 En el triángulo AOC :x + 116 + x = 180 Donde: 2x= 64 x = 32 6.- Se tiene un triángulo rectángulo, donde la distancia del baricentro al circuncentro es 4. Calcular la longitud de la hipotenusa. Resolución.- Sea el triángulo rectángulo ABC, recto en B, en el que AD y BM son medianas, entonces "G" es el baricentro de dicho triángulo. Como el circuncentro en un triángulo rectángulo, se encuentra ubicado en el punto medio de la hipotenusa, concluimos que "M" es el circuncentro de dicho trián gulo. Ahora, por dato se sabe que : Por propiedad sabemos que: GM = 4 BG = 2 GM B Entoncesla medida de BG será: BG = 2(4) Luis Ubaldo C. Puntos Notables 351 Luego: En consecuencia: Por propiedad: De donde: Remplazando: BG = 8 BM = 12 B M - f AC = 2 BM AC = 2(12) AC =24 7.- Se tiene un triángulo acutánguio ABC, BH , CQ y AR son alturas. S tm 4-A = 5 0 ; hallar la m 4 QRH. Resolución.- En el gráfico: QRH = QRA + ARH El cuadrilátero AQRC es inscriptible; Entonces : m 4 QRB = 50 = m 4 A Luego: m 4 QRA = 40 ... (1) El cuadrilátero BRHA es inscriptible Entonces : m 4 HRC = 50 = m 4 A Luego : m 4 ARN = 40 ... (2) (1) y (2) en (a ) : m /¡CQRH = 40 + 40 (a ) B m 4 QRH = 80° 352 Problem as de Geom etría y cóm o resolverlos Ernesto Quispe R. M IS C € L A N € A 1.- Hallar la distancia del circuncentro al baricentro en un triángulo si sus lados miden 5; 12 y 13. Resolución.- Según las longitudes de los lados, el triángulo es rectángulo. Además sabemos que el baricentro divide a toda mediana de un triángulo en una relación mate mática como 2 es a 1 . Recta de Euler Luego s i: Finalmente : 3x = OG = x , entonces BG = 2x 13 2 j r = 1 3 / 6 2.- Calcular el valor de x , sabiendo q u e: T , P y Q son puntos de tangencia de una misma circunferencia, tal como se indica en el grá fico adjunto. Resolución.- En el A ABC, se puede reconocer que CO es bisectriz interior del 4IC , luego : 2a + 26 + 52° = 180° De donde: 2 (a + 0) = 180° - 52° Ahora: 2 (a + 0) = 128° Luego : a + 0 = 64° Finalmente en el A NTC por 41 exterior: x = a + 0 x = 64° Luis Ubaldo C. Puntos Notables 353 3 . -S i : l - * Incentro del A ABH /, -* Incentro del A HBC. Además: iE = 1 a lf F = 7 ; calcular el valor de "0 ", que expresa la medida del ánguo indicado. B Resolución.- Al trazar IN perpendicular a I]F, entonces se po drá reconocer que: I,N = 6 y IN = 8. Luego la : m 4- I,IN = 37° En consecuencia: 0 = 53° B 4.- En el gráfico "H" es ortocentro y "O" es el circun- centro. S i : HA + HB = 12 , hallar la suma de las distancias de "O" a AC y BC. Resolución.- Por condición del problema se sabe que: 2o + 26 = 1 2 => o + 6 = 6 BH AN Pero por Propiedad : OP = = o y OM = = b. Luego la suma de las distancias de "O" a AC y BC será: a + 6 = 6 354 Problem as de Geom etría y cóm o resolverlos Ernesto Q uispeR 5.- En la figura, m 4 C = 30s , asi mismo I es el Incentro del A ABC. Con estos datos se pide calcular x. B Resoluclón.- E1 cuadrilátero AEIF es ¡nscriptible ya que la: m 4 BEI = m 4 AF1 = 75°. Luego la : m 4- AIE = m 41 AFE -45° x = 45° B 6.- Dado el A ABC mostrado, se pide calcular “x " si se sabe que m 4- B = 60s y adem ás: H - * Ortocentro del A ABC O - * Circuncentro del A ABC B Resolución.- Recordando la propiedad expuesta en el item 9.1 Oa, relativa al circuncentro, tendremos que : m 4 AOC = 2m 4 ^ — m 4 QOC En nuestro problema resulta que : m 4 B = m 4 QOC = 60° El Eí̂ OQC es notable (30 y 60°), por ello dire mos que OC = 2 . OQ = 2o. Además sabemos que BH = 2 OQ = 2o. En consecuencia, el A HBO es isósceles, en el cual BM es mediatríz. B jr - 6 Luis Ubaldo C. Puntos Notables 355 7.- En un triángulo acutángulo la distancia del circuncentro al ortocentro es 24 m. Calcular la distancia del ortocentro al baricentro del triángulo mencionado. Resolución.- Del gráfico: H —> ortocentro G —> baricentro O - » circuncentro Por teoría sabemos que: HG = 2 . GO Luego s i: OH = 24 (dato) Entonces: 24 = HG + GO Ahora : 24 = 2 . GO + GO Luego : GO = 8 HG = 16 B 8.- En la figura; MN //O B , Calcular lam 4 - C. S i: "O" -> Circuncentro del A ABC. "H" - » Ortocentro del A ABC. B Resolución.- Si m 4- C = x, entonces en el cuadrilátero inscriptible AMQC : m 4I AMN = x y m 4- BMQ = x Pero por dato : MN // OB, entonces se deduce que : m 4- MBO = x. Además sabemos por propiedad que MQ _L OB. En consecuencia: x + x = 90° Donde: 2x = 90° x = 45° 356 Problem as de Geom etría y cóm o resolverlos Ernesto Qulspe R. 9.- En la figura mostrada se sabe que "E" es el excentro del & A B C . A l trazar BE y CE se determinan dos puntos de corte los que permiten definir el ángulo x cuya medida se pide determinar. Resoludón.- Por propiedad en triángulos, sabemos que : COO m 4 E = 90° - => m £ E = 56° Luego : m + n = 124° En el cuadrilátero inscrito ABMC: a + m = 68° ... (1) En el cuadrilátero inscrito ABNC: 6 + n = 68° ... (2) Sumando (1) y (2) : a + 0 + m + n =136° Donde: * + 124° =136° jc = 12° B 10.- Dado el triángulo ABC se han trazado varias líneas que for man con los lados algunos ángulos característicos, según como se indican en el gráfico. Se pide calcular "x" ,en donde además se sabe que : AB = BC. B Resolución.- En el AABC isósceles trazamos BM _L AC , entonces : m 4 NAM = m 4- NCM = 2jt En el A ABN, observamos que AI y BI son bisectrices que B permiten ubicar el incentro" I " de dicho triángulo, luego: m 4 AN1 = m 4 INB = 4x Ahora en el A NBC: 4x = 20 + 2x Entonces : x = 0 En consecuencia en el hvNMC: m 4i N+ 4x = 90° Por consiguiente : 4x + 4x = 90° x = 15° Luis Ubaldo C. Puntos Notables 357 11.- En el triángulo isósceles ABC, se han trazado varias lí neas , las mismas que forman algunos ángulos de medi das conocidas e indicadas. Con estos datos se pide cal cular "x" B Resolución.- En el triángulo isósceles ABC se traza BH ,_k AC, recono ciéndose que BH es mediatriz del lado AC. De este modo deducimos que AN = NC. Luego el A ANC es isósceles. De acuerdo con esto se pueden deducir las medidas de los ángulos : 4IANI y 4IBNI, los que a su vez son de igual medida, tal como se indica en el gráfico adjunto. En el A ABN observamos que Bl y NI son bisectrices, en tonces "l" es incentro de dicho triángulo, luego Al tam bién es bisectriz. En consecuencia: x + 20° 30° x — 50° 12.- En la figura se pide calcular "x ", sabiendo q u e : "H" —> Ortocentro del A ABC. Además se sabe que : BM = MH , AN = NH, BP = PC y AQ = QC. B 358 Problem as de Geom etría y cóm o resolverlos Ernesto Qulspe R Resoluclón.- Resulta evidente que los puntos MNQ y P están en la circunferencia de los 9 pun- tos. Asi mismo observamos que MQ y NP son diámetros, entonces el OMP es isósceles, luego: m 4 MPO = 45°. Por ello : m 4 MFH = 45° m 4 MFB = m 41 MBF = 45°. Finalmente en el EBC: x = 45° B 13.- En un triángulo ABC, la diferencia entre las longitudes de los lados BC y AB que for man un ángulo cuya medida es 60e, es igual a 8m. Hallar la distancia del ortocentro al circuncentro de dicho triángulo. Resolución.- N Por dato: BC - AB = 8... (1) En el gráfico tenemos : H : Ortocentro del A ABC y O : circuncentro del A ABC Por teoría sabemos que: BH = 2 .OF = 2o Pero como "O" es baricentro del A ANC, entonces NO = 2o Además BE // NF, luego el cuadrilátero HBNO es un romboi de, entonces x — BN. Pero por propiedad : BN = BC - AB = 8. x = 8 m 14.- En un cuadrilátero convexo ABCD, m 4- ABD = 45g, m 4- DBC = 20g, m 4 BDC = 25g y m 4- CAD = 40g. Hallar m 4 ACD. Resolución.- —> Trazamos el rayo BK de modo que: m 4 CBK = 20°. Al prolongar AC hasta M y luego al trazar MD, el cuadrilátero ABMD es inscriptible. En este cuadrilátero: m 4 ABD = m 4 AMD = 45°. A continuación, construimos el triángulo isósceles DBN.en el que BH es mediatriz de DN . Entonces : m 4 BDC =m 4 BNC = 25° y DC = CN. Luego el triángulo DCN es rectángulo isósceles. Luis Ubaldo C. Puntos Notables 359 Por lo cual el cuadrilátero DCMN es inscriptible, entonces : m 4 CDM = m 41 CNM= 25° Finalmente en el A DCM : x = 25 0 + 45° x = 70° 15.- En la figura adjunta se sabe que MP = 8 y asi mismo H —> Ortocentro del A ABC . Con estos datos se pide calcular la longitud de HM. Resolución.- En primer lugar reconocemos que AC es mediatriz de HL. Ahora hacemos que: m 4 HQN = m 4 QND = 2a Esto provocará que la recta £ sea paralela a HQ. Por otro lado en el QDP : DN es mediana relativa a la hipotenusa PQ, entonces : QN = NP = a. En consecuencia, por el Teorema de los puntos medios en el A HPQ se tendrá que : HM = MP HM = 8 16.- Se tiene un triángulo ABC (AB = BC) inscrito en una circunferencia. ¿Qué punto notabledel triángulo es el punto medio de la cuerda que une los puntos de tangencia sobre AB y BC por la circunferencia tangente también a la primera. Resolución.- A1 elaborar el gráfico correspondiente , en el A ABC, en contramos que BT es mediatriz de PQ y AC. También reconocemos que : PQ//AC. Por ángulos altemos internos: m 4 CTL = m 4 ACT = a También : m 4 QHC = m 4 HCA = o En el cuadrilátero inscriptible THQC : m 4 QHC = m 4 QTC = o Pero: m 4 QTL = m 4 TQL = a + o 360 Problemas de Geom etría y cóm o resolverlos Ernesto Quispe R. Luego en el 6^ TQC : a + o + b = a + 2a De donde : a - b Esto nos lleva a afirmar que el punto H es el incentro del A ABC. 17.- Exteriormente a un triángulo ABC se construye el rectángulo ACLK, asi mismo KS y LT son perpendiculares a las prolongaciones de BC y BA respectivamente. Si KS y LT se intersectan en "Q", se pide hallar la medida del ángulo entre BO y AC Resolución.- Luego en el cuadrilátero inscriptible TALK, m 4 TLK = a Por otro lado el cuadrilátero KCSL es inscriptible. En consecuencia el cuadrilátero KTSL es inscriptible. Luego : m 4- TSK = m 41 TLK - a Pero el cuadrilátero TBSQ es inscriptible, entonces la : m 4 TBQ = m 4 TSQ = a Finalmente : x = 90° - a + a jr = 90° 18.- En la figura dada calcular a , s i : m MN = 2a. Además : m 4 BCA + m 4 BDC = 70s y m 4 BBC = 85° (B y T son puntos de tangencia). Resolución.- Por propiedad sabemos que : m 4 ABD = m 4 NBC = a y m 4 DBT = m 4 TBC = a + 0 Por dato: a + b = 70 ° También : a + 0 + 0 + a = 85° En el A ABC: a + b + a + a+0+0+a = 180° ^ 85° Luego : 70° + a + 85° = 180° a = 25° Luis Ubaldo C. Puntos Notables 361 19.- Se tiene un triángulo isósceles ABC inscrito en una circunferencia de radio "R". Hallar el valor R ,s i : AB = B C , OG = 42 y m 4- A B C = 45e; siendo "G " e l baricentro y "O" el circuncentro. Resolución.- Resulta predecible que el arco AC = 90°, por lo tanto el A AOC es recto en O Luego : OH = AC = 242 En el OHC isósceles : OH = JR_ 42 R x = OH - OG = - 42 (1) Luego aplicando la propiedad del baricentro, tendremos : R + 42 2 x ~ \ ^ R + 42 = 2 x (2) R De (1) en (2) : R + 42 = 2 \~j= - 42 ] R = 3(2+42) 20.- Calcular el valor de x , s i "E“ es el excentro del triángulo A B C . Además se sabe que :AM = MB B Resoluclón.- Trazamos CM , entonces el cuadrilátero MBEC es inscriptible por que : m 4- MEB = m 4- MCB = x Aplicando la relación (4 .10) de Triángulos ,en el AAMC: 2x = 90° - m 4- A De donde: En consecuencia: Ahora: 2 (2 *) = 180° - (90° - x) 4* = 90° + * 3x = 90° * = 30° 362 Problem as de Geom etría y cóm o resolverlos Ernesto Quispe R. 21.- En un triángulo acutángulo ABC, H es el ortocentro y O es el circuncentro. Hallar la medida del ángulo B, para que el cuadrilátero AHOC sea inscriptible. Resolución.- Ya que el cuadrilátero AHOC es ¡nscriptible, entonces : m 4 AHC = m 4 AOC ... (* ) En el □ EBFH : m 4 lA H C = 1 8 0 -x Como "O” es circuncentro, entonces : m 4 AOC = 2x Sustituyendo en (* ) : 180 -x = 2x x = 60° B 22.- En la figura mostrada se tiene que: AB = BC. Asi mismo se sabe q u e: m 4 BCE = 2 m 4 BAE Con estos datos se pide calcular el valor de x B Resolución.- En el triángulo isósceles ABC que se muestra, hemos trazamos la altura BH, luego : m 4 ABD = m 4 DBH = 25° AE = EC m 4 BAE = m 4 DCB = 2x Para el A AEB, D es el incentro. Luego se tendrá que : m 4 AED = m 4 DEB = 50 + 2x y 2 *+ 50+ 100 + 4 *= 180 De donde : 6* = 30 x = 5o L L UUU/UU V̂ .. i u m u j i y uiiAisi c «> uuu 23.- En un triángulo isósceles A B C : m 4 - B = 1209. Si "I" es el incentro, O es el circuncentro y E el excentro relativo a uno de los lados iguales, calcular ¡a medida del ángulo IEO. Resoluclón.- De acuerdo con la relación (4.9), se tiene: m 4- BEA = = 15° => AB = BE Por propiedad del circuncentro OB = OA, luego el A AOB resulta ser equilátero .donde: OA = OB = AB El fci» OBE es isósceles, luego :x + 15 + 45° jc = 30° 24.- En un triángulo rectángulo ABC recto en B, la altura BH mide 5 J2 . Calcular la distan cia del vértice B a la recta que contiene a los incentros de los triángulos AHB y BHC. Resolución.- En el A AFB :a + 20 + a + m 4 lF = 180° , com o: 2a + 20 = 90 Por analogía en el A BEC .logramos deducir que m 41 E = 90° Con respecto al A PBQ, I es ortocentro, luego la altura BL pasa por 1. En el ^ BLK : m 4_ K = 45° y BK = BL>/2 Ahora se tiene : A HQB = A BQK (ALA) => BF1 = BK = 5>/2 m 4 F = 90° B Luego : 5^2 = BL >/2 BL = 5 25.- En un triángulo A B C , m 4 A = 32s, m 4- C = B8b. Si O es el circuncentro, I es el incentro y H es el ortocentro de dicho triángulo, se pide calcular m 4- OIH. Resolución.- En el A ABC : m 41 B = 60° En el AQC : m 4- QAC = 2o Por propiedad : m 4- AOC = 120° Luego A AOC es isósceles , donde : Como 1 es incentro, entonces : m 4- AIC = 90 + = 120° e/u-i ¡ i u u i c r n u i u c k j k u i i ik i i í u y c u r r iu r e s u iv e r iu s trnesTO uuispe u. Si H es ortocentro, entonces : m 4 AHC = 120° El Pentágono AOIHC es inscriptible ya que : 4 - AOC = 4 AIC = 4 AHC En el cuadrilátero inscriptible AOIH : 28 + rr¡4LOIH = 180 m 4 OIH = 152° 26.- En la figura O y L son el circuncentro y el ortocentro respectivamente del triángulo ABC. Si además se sabe que: BO = B L ,y que existe una trisección del ángulo B , se pide calcular el valor de 6. B Resolución.- Por Propiedad: m 4 AOC = 2 m 4 B = 60 ... (1) Sean: BL = BO = R Luego, por definición : OA = OC = R Al trazar OH 1 AC tendremos: OH = y (Propiedad 10.6a) En el 6^ AHO : m 4 AOH = 60° Luego : m 4 AOC = 120° ... (2) D e ( l )y (2 ) : 60=120 6 = 20° B 27.- En un triángulo rectángulo ABC recto en B, se traza la mediana AM , si además se sabe que : m 4 BAC = 2 m 41 AMB y AC = 27, calcular AB. Resolución.- Trazamos la mediana BN y encontramos que G es baricentro del 61» ABC, luego: BN= AC 21 y BG = | BN = | (y ) = 92 - 2 , - - 3 Sea: m 4 NBC = a =* m 4 NCB = a A AMC : m 4 MAC = 0 - a B -27- Luís Ubaido C. Puntos Notables 365 Y en el A BGM : m 4- BGA = 6 + a El A ABG es isósceles ( 4 BAG = 4- BGA) jc = 9 28.- En un triángulo acutángulo ABC, H es ortocentro y O el circuncentro. Calcular HO, si AB = c , BC = a y m 4- B = 60e( a > c ) . Resolución.- S¡ H es ortocentro y O circuncentro, hacemos : OL = m =* BH = 2 m (Propiedad 10.6a) Prolongamos LO hasta intersectar a la circunferencia circunscrita en el punto P, luego PA = PC y ya que m 4- APC = 60°, entonces el A APC es equilátero. "O" es baricentro del A APC, luego: PO = 2 OL = 2 m □ HBPO es un romboide, entonces : BP = HO = x Con respecto al triángulo equilátero APC aplicamos el Teorema de Chadu : BC = BA + BP Luego: a = c + x x — a - c 2 9 - En la figura E es el excentro del triángulo ABC y O el circuncentro. Hallar P C , si PD = 2 Resolución.- Ya que ”E” es el excentro del ABC, entonces , por propiedad : 90° m 4-NS.C =45° 2 Para el A AEC : DO es base media, en consecuencia : AD = DE , con lo cual resulta que P es baricentro . Entonces : x = 2(2) x = 4 366 Problemas de Geometría y cómo resolverlos Ernesto Quispe R. 30.- En un triángulo acutángulo ABC, O es el circuncentro; BO prolongado intersecta en D a AC. Calcular la m 4 BDC , s i m 4 ABO = 10e y m 4 OBC = 30B Resolución.- Puesto que "O" es circuncentro del A ABC entonces será centro de la circunferencia circunscrita al A ABC. Prolongamos BD hasta ¡ntersectar en F a la circunferencia; luego en el BCF: m 4 BFC = 60° Y m 4 ACF = m 4 ABF EnelADCF: * = 1 0 ° + 60° = 70° ( 4 inscrito ) ( 4 exterior) 31.-En la figura "H" es el ortocentro e "l"es el incentro del triángulo isósceles ABC. Con estos datos, se pide calcular el valor de 6. Resolución.- Como I es incentro, entonces se deberá cumplir que : m 4 ABI = m 4 IBM = 26 Como H es el ortocentro , entonces la pro longación de CH intersecta perpendicular mente a AB en F . Asi mismo AM es mediatriz de BC. Luego por el Teorema de la Mediatriz: HB = HC => m 4 HBC = m 4 HCB = 6 En el fc, BFC : 4 6 + 6 = 96° 6 = 18° B Luis Ubaldo C. Puntos Notables 367 32.- Dado e l triángulo ABC, donde AB = BC, calcular "x" B Resolución.- En el triángulo isósceles ABC trazamos la altura BH Luego : m 4 - ABH = m 4 - HBC - 26 m 4 - BAP = m 41 TCB = 2a Si "P" es incentro del A TBC : =* m 4 - BTP = m 4 - PTC = 2a + 26 A TBC: 6 ( a + 6) = 186 => a + 6 = 30 A PBC: a + 6 + x = 180 Reemplazando: 30 + x = 180 x = 150° B 33.- Desde un punto "P" exterior a una circunferencia de centro O se trazan las tangentes PA y PB . Sobre OP se ubica el punto E de modo que 4- EAB= 4 BAO. ¿Qué punto notable es E del A PAB ? Resolución.- Del gráfico observamos que OP ± AB Además se verifica que : m 4- OAH = m 4- APO = m 4- OPB = a Al prolongar AE , éste intersecta perpendi cularmente a PB. Luego para el triángulo PAB, "E" es el ortocentro. 368 Problem as de Geom etría y cóm o resolverlos Ernesto Qulspe R. 34.- Dado el triángulo ABC de incentro I y excentro relativo a AB : se cumple q u e : 16 (IE) = — (AC). Calcular m 4 BCA , si m 4- ABC = 30s B Resolución.- Hacemos AC = 5a => IE = 16a .Asi mismo se puede apreciar que A I±AE por ser bisectrices interior y exterior respectivamente. Por Propiedad: m 4- AEC = = 15° En el fc, IAE de 15° y 75°: ALI IE 16a . AH = T = ~4~ = 4a 35.- En el triángulo mostrado se indican una serie de datos relativos a las medidas de algunos ángulos. Calcular "x " . B Resolución.- En el triángulo isósceles BCD reconocemos que : BC = CD A continuación construimos el triángulo equilátero PED Luis Ubaldo C. Puntos Notables 369 Luego : EP = ED = PD y m 4- EPD = 60° Además por ser EC mediatríz de PD : CP = CD y m 41 PCD = 20° A PCB = A PCD (L.A.L.) => PB = PD P es circuneentro del A EBD => 60 = 2x x = 30° B 36.- En la siguiente figura, calcular "x" si se sabe que el trián gulo ABC, es isósceles, en donde además se sabe que : AB = BC B Resolnción.- En el triángulo isósceles ABC, trazamos la bisectriz BF Asi mismo : BF 1 AC y FA = FC Además: m 4- CAF = m 41 ACF = 30°, m 4- AFB = m 4- AFE = 60° Para el A ABF: E es excenlro 60 Entonces: x 2x = 30° 37.- Dado el cuadrilátero ABCD, y los valo res indicados para algunos ángulos , se pide calcular "x“. 370 Problem as de Geom etría y cóm o resolverlos Ernesto Quispe R. 60-2x- Resoluclón.- Prolongamos AB y DC , hasta intersectarse en F Luego para el triángulo AFD, 1 es incentro, luego : m 4 - AF1 = m 4 - IFD = 60 - 2x En el A AIF: m F1C = 60 - 2x + x = 60 - x En el vértice B : m £ FBC = 60 - x ^ De esto y en base a la 2da Propiedad del item 9.6 reconocemos que el □ BFCI es inscriptible. Luego, por la 1ra Propiedad de cuadriláteros inscriptibles , se cumplirá que : m 4 - F + m 4 - I = 180 =» 60 - 2x + 60 - 2x + 90 - x + 60 - x = 180 Donde: 270-6* = 180 Ahora: 6* = 90 * = 15° B 38.- Se tiene un triángulo ABC inscrito en una circunferencia de centro "O ". A continua ciónse traza el diámetro AD. Si H es el ortocentro del triángulo, hallarla distancia de O a AB , si el perímetro del cuadilátero HBDC es 30 y la distancia de O a AC es 4. Resolución. - De acuerdo con la propiedad (10.6a) : BH = 2 (OT) = 8 CH = 2 (OM) = 2x Además , por ser base media: DC = 2(OT) = 8 Luego el □ HBDC es un Romboide, entonces : BD = HC = 2* a BH = DC = 8 Luego: 8 + 2* + 8 + 2x = 30 Donde : 4* = 14 * = 3,5 Luis Ubaldo C. Puntos Notables 371 P R O B L E M A S P R O P U E S T O S 1.- En un triángulo ABC: AB = BC, se uaza la altura BH y la mediana AM que se intersectan en P; calcular BH, si :PM = V2 ym 4 BPM=45°. A ) 6 B)7 C)8 D)9 E)10 2.- En un triángulo ABC :m 4 B = 120°; calcu- lar la medida del ángulo formado por BC y la recta que pasa por el ortocentro y el circun centro. A ) 30° B)45° C)60° D)15° E)75° 3.- En un triángulo ABC se sabe que : m 4- EIC-w 4- IEC = 36° Siendo "I" y "E" incentro y excentro relativo BC a respectivamente; calcular lam 4 ABC. A ) 36° B)54° Q72° D)48° E)45° 4.- En una triángulo acutángulo ABC, se ubica su circuncentro "O" tal que lam 4 OCA = 10°, m 4- OCB - 20° y O C - 12; calcular la distancia del punto "O" hacia A B . A ) 6 B)8 C)9 D) 6>/3 E)4V3 5.- En un triángulo A B C : "H" => Ortocentro del A ABC. " I " => Incentro del A ABC. "O" => Circuncentro del A ABC. Calcularm 4 AIC, si m 4 AHC =m 41 AOC. A ) 135° B)75° C)90° D)105° E)120° 6.- Se tiene un triángulo obtusángulo ABD obtuso en "D" tal que AB = 18; se traza la bisectriz AM , M en BD, y luego se traza —̂ ___ BC -L AM , ("C" en la prolongación de A M ). S i: AM = 2. M C , calcular DC. A ) 6 B)8 C)9 D) 12 E)6>/3 7.- En un triángulo ABC se conoce que m 4 B = 124°, una bisectriz exterior es paralela a uno de los lados del triángulo. Calcular la m 4 IAO , si "I" y "O" son incentro y orto- centro del A ABC. A ) 34° B)33° C)42° D)46° E)48° 8.- Se tiene el cuadrilátero ABCD no convexo en "C"; se sabe que al prolongar DC y BC intersectan perpendicularmente a los lados AB y AD en los puntos "M" y "N" respecti vamente. Si AC = 2 C N ; calcular lam 4 ADB. A ) 30° B)45° Q53° D)60° E)75° 9.- En un triángulo ABC se traza la bisectriz BD, D en AC, que intersecta a la circunferen cia circunscrita en "E". Si AE = 4 y BE = 8,calcularBI.(I —» incentro del A ABC). A ) 2 B) 1 Q 3 D)4 E)V3 10.- Se tiene un triángulo isósceles ABC (AB = BC) en el cual se traza la ceviana CF .Si "O" es el circuncentro del triángulo AFC. Calcular m 4 OCF. Además :m 4 ABC—36° A ) 9° B) 18° Q27° D)36° E)30° 11.- En un cuadrilátero ABCD, las diagona les se intersectan en "Q". Si: m 4 BAD = 65° , ;«4 lA B D = 630 , m 4 BDC = 76° y w 4 lB C D = 50°. Calcularlam 4 AQD. A ) 96° B)99° C) 104° D) 101° E)109° 372 Problem as de Geom etría y cóm o resolverlos Ernesto Quispe R. 12.- En un triángulo ABC : m 4 A = 20°, m 4 B = 110°. Si además: I —» incentro del A ABC O —» circuncentro del A ABC. Calcular la m 4 IAO. A ) 20° B)25° C)30° D)40° E)35° 13.- En la figura calcular 14.- En un triángulo ABC :m 4 A = 2 ira 4 C ; se traza la mediana BM talquelam^L AMB=45°; calcular la m 4 C- A ) 10° B) 12° C) 15° D) 18° E)22°30' 15.- En la figura, si: H —» Ortocentro del A ABC Y además : AM = MH y BN = NC ; se pide calcu lar la m 4 BNM. A) 25° B)20° C) 15° D) 12° 30' E) 10° A C 16.- En un triángulo ABC, se traza la altura AH, luego HM 1 AB y HÑ 1 AC . Calcular MN, si el perímetro del triángulo pe dal del triángulo ABC es 26. A ) 10 B )13 C )14 D) 15 E)6,5 17.- En un triángulo ABC : m 41 B = 120° m41C = 40°. Si O es el circuncentro e I el ince ntro del triángulo; hallar la medida del 4 IAO. A ) 40° B)20° C)30° D) 10° E)15° 18.- En un triángulo ABC, m 41 B = 120°. Ade más se sabe que : " I "=> Incentro del A ABC. "O" => Circuncentro del A ABC "E" => Excentro del A ABC relativo al lado BC. Calcular la w 4 IEO. A ) 15° B)22°30' C)30° D)45° E)60° 19.- En la figura mostrada, qué punto notable es "E” para el triángulo ABC. B) Baricentro E) N.A. C) Ortocentro Luis Ubaldo C. Plintos Notables 373 20.- En un triángulo acutángulo ABC, H es el ortocentro y O el circuncentro. Hallar la m 4- OBH, úm 4 A -m 4 C = 24°. A ) 18° B)20° C) 22° D)24° E)30° 21.-En la figura mostrada : H —> Ortocentro del A ABC; además : BH = 16 y AC = 30. Hallar :M N A) 15 B)8,5 C)7,5 D)9,5 E)18 22.- En un triángulo acutángulo ABC se tra zan las alturas AM , BN y CL. Por el ortocentro H. del triángulo se traza HD _L MN y por C se traza CE ± M N . SiCE-HC = 7y/w 4 MLN = 90°. calcular MN. A ) 14 B) 12 C)3,5 D)7 E )^ J 2 23.- Calcularx, s i: AE = BC y AD = BE A) 60° B)45ñ C)4(T D)37° E)30° 24.- En un triángulo rectángulo ABC, se traza la bisectriz interior BD, siendo I el incentro. m 4 B = 90° y 3(BI) = 4 (ID). Hallar la relación entre las longitudes del circunradio y el inradio del A ABC. A ) 3 B)4 C) 1,5 D)2 E)4,5 25.-En un ^ ABC(»? 4 B =90°), AB < BC, se traza la altura BH, siendo M, N e I los incentrós de ABH, HBC y ABC. Además m 4 BCA = 6. Calcular la m 4 IMN. A ) 45 - 2 R ^ s . f i 6D) B) 45 - | e ) e C) 22° 30' 26.- Calcular la medida del ángulo “x” . S i : H —» Ortocentro M —> Punto medio de AB N —» Punto medio de BC Q —» Punto medio de AH A ) 5° B B) 7,5° C) 10° D) 15° E) 20° 27.- En un cuadrilátero inscrito ABCD, P, Q y S son los incentrós de los triángulos ABC , ABC y BCD respectivamente. Calcular la m 4 PQS. A) 45° B)60° C)75° D)90° E)12( f 28.- En un triángulo acutángulo ABC se traza la altura BH , luego se trazan HM _L AB y HN J. B C . Hallar MN, si el perímetro del trián gulo pedal correspondiente al triángulo ABC es 24 m. A ) 12»? D) 24??? B) 18»? E)9»? C)20»? 29.- En un triángulo ABC, el ángulo B mide 135°. Se traza la ceviana BF de modo que A F = 7 y F C = 18. Hallar la»? ¿ BAC; si 4 BAC= 4 FBC. A ) 30° B)36° C)37° D)45° E)53° 374 Problem as de Geom etría y cóm o resolverlos Ernesto Quispe R. 30.- En un triángulo acutángulo ABC, H es ortocentro y O es circuncentro . Si BH = 6 y BO = 5 ; calcular AC. A ) 12 B) 10 C)7 D)8 E)9 —> 31.- Sobre la bisectriz del BM 4- B de un trián gulo ABC, se toma interiormente el punto P. Sabiendo que : m 4 ABP = 20 , AB = BM m 4 APC = 90 + 26 , y , m 4 PCB = 30 . Calcular: 0 A ) 5o B) 7,5° C) 10° D) 12° E) 15° 32.- Del gráfico mostrado, hallar "0" B A ) 10° B) 12° C)15° D)20° E)25° 33.- En un triángulo rectángulo ABC recto en B; I es incentro y E es excentro referente a BC. Si A I = IE , calcular lam 4 ACB. A ) 37° B)30° C)45° D)53° E)60° 34.- El 4 B de un triángulo ABC mide 16°. 1 es incentro y E es excentro relativo a BC. Si IE = 2 AC , calcular la m 4 ACB. A ) 118° B) 108° C) 120° D) 132° E) 135° 35.- En un triángulo acutángulo ABC, la recta de Euler determina con sus lados un cuadrilá tero inscriptible. Calcular la medida del ángulo que forman dicha recta de Euler y el circunradio que pasa por B. A ) 60° B)53° C)90° D)75° E)45° 36.- En un triángulo ABC "H"es el ortocentro, M y N son puntos medios de AC y BH res pectivamente. Hallar MN , si AH = 14 y BC = 48. A ) 24